374矿床铀的迁移、沉淀及成矿机理

本文从374矿床的矿物共生组合,围岩蚀变及气液包裹体成分等资料入手、应用物理化学基本理论,尝试性地探讨了成矿作用各阶段的热液活动,不同阶段中铀的迁移形式及其沉淀条件。成矿作用可分为两个阶段:第一成矿阶段,铀主要以UO_2(CO_3)_3~(4-)的形式迁移(占55％),其次是以UO_2(CO_3)_2~(2-)的形式迁移(占43％);第二成矿阶段,则有99.9％的铀是以UO_2F_4~(2-)的形式迁移。在第一阶段中,随着α_(Fe)~(2+)、α_(UO_2~(2+))增加、P_(CO_2)降低、pH值增大,铀的富集作用加强,沥青铀矿(UO_2)与赤铁矿(Fe_2O_3)共生的稳定区扩大;在第二阶段中,随着a_(Fe~(2+))、a_(Ca~(2+))及a_(UO_2~(2+))的增加,沥青铀矿不断沉淀,沥青铀矿与萤石、赤铁矿(UO_2+CaF_2+Fe_2O_3)稳定区扩大。     

红石泉铀矿床铀的迁移形式及沉淀机制

红石泉矿床是以岩浆气成热液成矿作用占主导地位的复成因型铀矿床。根据热力学原理计算,初始含矿气成热液的pH值为5.29—5.58,Eh值为-0.323—-0.363伏。在初始含矿气成热液中,1g(aUO_2~(2 )/aU~(4 ))为11.46—12.74,mUO_2~(2 )/mU~(4 )为7.58×10~7—9.91×10~9,mUO_2(CO_3)_2~(2-)/∑U为83.4—96.7％,铀主要以UO_2(CO_3)_2~(2-)形式迁移。铀的沉淀是铀酰络离子UO_2(CO_3)_2~(2-)分解和铀酰离子UO_2~(2 )还原沉淀的统一的物理化学过程。压力减小,pH值增加、Eh值降低和铀浓度增大均有利于铀矿化。     

某些花岗岩型铀矿床成矿热液中的含铀离子和沉淀机理

华南某些重要花岗岩型铀矿床成矿阶段含铀热液系Ca~(2+)-Na~+/HCO_3~--F~-型弱碱性热液,热液中UO_2(CO_3)_2~(2-)和UO_2F_4~(2-)的活度最大。热液蚀变反应、温度和压力的降低以及岩石的还原容量是导致热液的Eh值降低、铀开始沉淀的Eh值升高的重要因素,铀的沉淀机理是含铀离子的被还原作用。     

表生带天然水中主要铀存在形式的探讨

本文给出了控制水中铀形式分市的 PH 和配位体浓度参数,对天然水中铀存在形式进行模拟电算,并总结了其分布规律。同时,还指出:在常温常压的氧化条件下,PH>8的天然水中铀通常以UO_2(CO_3)_4~(4-)为主;在50.03～0.5毫克/升时。铀应以 UO_2(HPO_4)_2~(2-)为主;在 PH<5的酸性水中铀依次受 F~-、SO_4~(-2)和∑PO_4浓度的控制,当上述离子小于零态值时,水中铀形式主要是 UO_2~(2 )。     

碳酸盐预分离-紫外脉冲荧光法快速测定高硬度地下水中微量铀

建立了碳酸盐预分离-紫外脉冲荧光法快速测定高硬度地下水中微量铀的方法。试验发现,预先向20.00mL高硬度水样中加入70mg·mL~(-1)的碳酸钠溶液1.20mL,将大部分共存的Ca~(2+)和Mg~(2+)以碳酸盐沉淀的形式与UO_2(CO_3)_2~(2-)有效分离后,应用紫外脉冲荧光法测量铀浓度,不但溶液保持澄清,pH值也可保持在7~9的约束范围之内。该预处理程序简单快速,测量结果准确可靠。方法的检出限为0.02μg·L~(-1),全程加标回收率在99%~101%之间,测量结果的相对标准偏差(RSD)小于5%。     

滇西龙川江盆地团田地区砂岩型铀矿元素地球化学特征

本文通过系统的取样分析,详细研究龙川江盆地团田地区新获砂岩型铀矿床的元素地球化学特征,以期为初步揭示区域铀成矿模式提供有效信息。分析表明:矿段岩石成熟度较差,岩性为长石砂岩;矿段定位于氧化-还原过渡带且存在含氧地下水二次氧化破坏可能;U元素与Mo的双峰富集式样可以作为该区砂岩型铀矿化元素模型;本次见矿层位(芒棒组下段下亚段)古铀量较低,存在沉积期后铀元素预富集作用,且本身也可作为盖层铀源供给铀元素;该区铀成矿过程为表生来源,不具备深部热液作用特征,该区芒棒组各含矿层具有较统一的物质来源、沉积环境和构造背景;稀土元素与铀元素离子在该区地下水水溶液中主要呈REE(CO_3)~0、UO_2(CO_3)~0、[REE(CO_3)_2~(-2)]、[UO_2(CO_3)_2~(-2)]四种形式的络离子共迁移,并在适当的Eh和pH条件下与有机碳、Fe~(2+)等还原剂发生反应而沉淀富集于矿物颗粒裂隙中。     

滇西龙川江盆地团田地区砂岩型铀矿元素地球化学特征

本文通过系统的取样分析,详细研究龙川江盆地团田地区新获砂岩型铀矿床的元素地球化学特征,以期为初步揭示区域铀成矿模式提供有效信息。分析表明:矿段岩石成熟度较差,岩性为长石砂岩;矿段定位于氧化-还原过渡带且存在含氧地下水二次氧化破坏可能;U元素与Mo的双峰富集式样可以作为该区砂岩型铀矿化元素模型;本次见矿层位(芒棒组下段下亚段)古铀量较低,存在沉积期后铀元素预富集作用,且本身也可作为盖层铀源供给铀元素;该区铀成矿过程为表生来源,不具备深部热液作用特征,该区芒棒组各含矿层具有较统一的物质来源、沉积环境和构造背景;稀土元素与铀元素离子在该区地下水水溶液中主要呈REE(CO_3)~0、UO_2(CO_3)~0、[REE(CO_3)_2~(-2)]、[UO_2(CO_3)_2~(-2)]四种形式的络离子共迁移,并在适当的Eh和pH条件下与有机碳、Fe~(2+)等还原剂发生反应而沉淀富集于矿物颗粒裂隙中。     

塔木素铀矿床下白垩统巴音戈壁组含铀砂岩成岩特征及其与铀矿化关系研究

位于巴音戈壁盆地南部的塔木素铀矿床为典型的硬砂岩型铀矿床,这种特殊硬砂岩型铀矿与我国北方其他典型砂岩铀矿床最主要的不同就是表现在成岩特征上。运用岩石学、岩相学、岩石地球化学、阴极发光、扫描电子显微镜等对塔木素铀矿床下白垩统巴音戈壁组上段（K₁b2）含铀砂岩成岩特征及其与铀矿化的关系进行了研究。结果表明含铀砂岩碎屑物主要有石英（平均含量12.38%）、长石（平均含量50.33%）,胶结物主要有石膏（平均含量12.57%）、铁白云石（平均含量3.20%）、含铁白云石（平均含量9.33%）、白云石（平均含量9.76%）及少量杂基（平均含量2.62%）,以孔隙式和基底式胶结为主。含铀砂岩具有盐湖盆地早成岩阶段B期和晚成岩阶段A期的成岩特征,成岩的水介质条件为高矿化度（35.4 g/L）的碱性水（pH=7.52）。在早成岩阶段B期形成了以化学胶结作用、水岩作用、溶蚀作用及交代作用为主的成岩特征。胶结物具有由铁白云石—含铁白云石—白云石—石膏的生成顺序,碳酸盐胶结物由中心到边缘依次为自形铁白云石、半自形—自形的含铁白云石、最外面为他形—半自形的白云石。石膏形成最晚,并可见石膏交代石英、长石及白云石现象。在此过程中,高矿化度水中的Na+替换了斜长石中的Ca2+,使斜长石全部转化为钠长石,并在斜长石表面形成了溶蚀微孔洞并沿解理形成微裂隙。受碱性地下水影响,基本无自生胶结作用及黏土矿物生成。晚成岩阶段A期以溶解作用为特征,酸性的地表水溶解了砂岩中的碳酸盐胶结物并形成了溶洞。含铀砂岩整体具有孔隙度低及渗透率低等特征,不利于层间氧化作用的形成。根据含铀砂岩成岩特征及其与铀矿化关系的研究发现,塔木素地区铀矿化具有沉积成岩及层间氧化双重成因特征。     

克拉2气田储集岩中方解石胶结物的溶解及其对次生孔隙的贡献

沉积物成岩作用中碳酸盐胶结物的形成和溶解直接关系到岩石孔隙体积及其连通性,对石油、天然气等的储集和运移具有重要影响。通过纵向对比分析发现库车坳陷的克拉2气田储集岩层的孔隙度和渗透率值与碳酸盐含量呈反相关关系,即碳酸盐含量越高,孔、渗值越低。引起碳酸盐含量变化的正是其中的方解石胶结物的变化。岩石显微结构表明,方解石随深度的变化是通过粒间胶结物的早期沉淀、深埋时的溶解及晚期再胶结而发生的,并且导致本区K 201井3 800 m深处的孔、渗高异常带。伴随方解石在深度上的含量变化,地下水也呈现出纵向上的分带性。基于水岩作用热力学相平衡及质量守恒理论,利用相关的热力学数据库和溶液模型,模拟方解石的溶解度与水型之间的关系得出,方解石的溶解度与地下水中[ΣCO2]-[C a2 ]值密切相关,该值越小越有利于方解石的溶解,否则发生沉淀。克拉2气田中N a2SO4型水的[ΣCO2]-[C a2 ]≈0,是典型的方解石饱和溶液,方解石与这种溶液呈平衡态,既无大量的沉淀,也无明显的溶解;N aHCO3型水的[ΣCO2]-[C a2 ]>0,是一典型的过饱和溶液,这种地下水所在的岩石中出现大量方解石胶结物的沉淀,孔、渗值很低;C aC l2型水的[ΣCO2]-[C a2 ]<0,代表了典型的欠饱和溶液,与其对应的储层内不但无方解石沉淀,而且早期的方解石胶结物也要被彻底溶解,形成大量的次生孔隙,导致孔、渗值增高,从而成为本区天然气的最有利储集层段。     

在马里兰阿奎亚含水层中HCO_3~-的稳定碳同位素:CO_2同位素重源的论证

HCO_3~-的浓度和溶解无机碳的δ~(13)C值是沿着阿奎亚含水层的水力坡降而变化的。在地层出露区,有土壤气体CO_2(δ~(13)C≈-26/ml)存在时,雨水补给使碳酸质介壳溶解得更快.(δ~(13)C≈0.0/ml)在这些地区内,HCO_3~-浓度一般为150～200m g/J,溶解HCO_3~-的δ~(13)C值接近-13/ml。随着水流远离露头区,HCO_3~-的浓度逐渐降低(约130mg/l),而δ~(13)C值则稍有增加(约-11.4/ml)。这种趋势影响亚稳态碳酸质介壳物质的进一步溶解和次生方解石胶结物的再次沉淀.水流系统中,下降坡度约40哩时.HCO_3~-浓度急剧增加(约为400mg/l),δ~(13)C值大大加重(约为δ~(13)C≈-6.2/ml),在这一坡降水流内,所观测到的Na~ 与HCO_3~-的克分子比表明:同位素重碳酸介壳物质的溶解本身不能说明所观测到的δ~(13)C的趋势,更确切地说,Na~ :HCO_3~-的比率表明介壳物质的溶解作用必须在CO_2的参与下进行.由于这一地区内的合水层既与土壤气体也与大气的CO_2隔离.所以同位素的重CO_2(δ~(13)C≈-5.3/ml)明显地来源于含水层自身.含水层中CO_2的生成可能来自褐煤含水层物质的细菌媒介发酵和细菌煤介甲烷的成因。     

我国天然铀氧化物的结构和化学特征

目前我国发现的天然铀氧化物为UO_(2.03)-UO_(2.85)的连续演化系列,均属UO_2(UO_(1.75)-UO_(2.30))的萤石型立方结构,即铀氧化物氧铀比的变化未产生相应的结构相的变化,但其物理特性却随着化学成分的变化(特别是矿物中氧铀比值)而变化,导致化学成分与结构相之间的矛盾。笔者认为天然铀氧化物中的六价铀(U~(6+))并不加入矿物晶格,而是以无定形铀酰离子团(UO_2)~(2+)或以三氧化铀的水化物(UO_3·nH_2O)形式存在于UO_2晶格的缺陷中。天然铀氧化物中这些非晶质的(UO_2)~(2+)或(UO_3·nH_2O)的混入量与生成的地质环境,特别是沉淀时体系的氧逸度、硫逸度有重要关系,它不只决定了形成铀氧化物的性质,同时也决定了矿物中氧铀比的变化。沥青铀矿是UO_2结晶体与呈凝胶的(UO_2)~(2+)基团及(UO_3·nH_2O)的混合物,因此,矿物中氧铀比的变化并不引起矿物相的转换。     

吐哈盆地十红滩铀矿床水文地球化学特征

本文根据水化学资料的研究,探讨了十红滩铀矿床含矿含水层高矿化度地下水的成因,分析了高矿化度水对铀溶解迁移的影响及碳酸盐的形成机理.     

鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿床成矿水化学过程探讨

为了研究鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿成矿水化学过程,利用光薄片、电子探针、X射线衍射、扫描电镜和化学分析等方法对比分析了氧化带无矿化样品、氧化还原过渡带中低矿化及高铀样品的矿物学和地球化学特征。矿物学研究表明:①所有样品中斜长石均表现出强烈粘土化和绢云母化的特征;②铀矿物主要为铀石,呈胶状吸附在矿物颗粒(部分为炭屑)表面、粒间或裂隙中;③相对氧化带,氧化还原过渡带往往含有更多的炭屑和碳酸盐胶结物。稀土元素地球化学研究表明,氧化带无矿化样品和过渡带低矿化样品表现出较平坦的低分异的稀土配分模式;而过渡带高铀含炭屑样品表现出MREE富集的配分模式,高铀富碳酸盐胶结物的样品表现出轻稀土强烈左倾、重稀土平坦的配分模式。对比分析上述差异后认为,铀成矿与水化学作用密切相关,且成矿水溶液中无机络阴离子以CO32-为主,倾向于络合UO22+和HRE3+;而阳离子主要为斜长石的粘土化释放的Ca2+和SiO44-。当水溶液从盆地边缘向中心运移时,物化环境从氧化及酸性环境向还原及碱性环境转变,此时发生铀酰离子的还原并与SiO44-沉淀形成铀石、Ca2+与CO32-沉淀形成碳酸盐以及HREE的沉淀富集。     

D气田群黄流组一段CO_2对储层质量的影响

综合利用气体组分分析、铸体薄片分析、孔隙定量分析及常规物性分析等手段,对CO_2-地层水-砂岩的反应机理进行了研究。结果表明:早期CO_2溶于水形成碳酸,使得骨架颗粒及早期胶结物溶解形成大量的孔隙,晚期过量的H+消耗使得溶液呈碱性,下伏热流体所携带的HCO_3~-和CO_2水解形成的HCO_3~-与早期地层中的Mg~(2+)、Fe~(2+)化合形成碳酸盐胶结物,以铁白云石为典型代表,在碱性环境下进行沉淀堆积,堵塞孔隙及喉道,综合早期建设性成岩作用及晚期破环性成岩作用,最终降低了储层质量,尤其在CO_2体积分数大于10%时表现最为明显。     

再论铀的中和还原成矿作用

反应指数是水文地球化学条件的实测值与水地化作用的临界值之间的相对值。中和还原沉淀作用的充分必要条件是与其有关的所有水文地球化学条件的反应指数都应符合反应指数法则。热力学计算和实验证明配位体浓度,如CO_3~(2-),F~-等,是阻碍铀还原沉淀的主要因素。降低CO_3~(2-)配位体浓度的主要作用是中和作用导致的CO_3~(2-)形式转化为CO_2逸出和CaCO_3沉淀。对相山矿田的铀成矿作用的水地球化学条件计算结果表明,中和作用是促使铀还原沉淀的促发钮,中和作用能导致与铀还原沉淀反应,有关的所有反应,有关的所有反应指数符合反应指数法则的要求。     

松辽盆地大庆长垣南缘四方台组砂岩型铀矿碳氧同位素特征及铀成矿意义

为进一步探讨松辽盆地大庆长垣南缘四方台组砂岩型铀矿的成岩环境、铀沉淀机制及成矿机理,通过钻井岩心观察,岩石薄片,含铀砂岩碳酸盐胶结物碳、氧同位素分析,对研究区砂岩岩石类型、碳酸盐胶结物类型、成岩阶段以及碳、氧同位素特征进行了系统研究。结果表明:含铀砂岩岩石类型为长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩,碳酸盐胶结物可分为3个期次,以第一和第二期次为主,胶结物包括方解石、铁方解石,见极少量含铁白云石。δ~(13)C_(PDB)值为-22.45‰～-13.65‰,平均值为-18.33‰,δ~(18)O_(PDB)值为-17.56‰～-9.46‰,平均值为-13.52‰,揭示有一定有机质参与;古盐度Z值介于75.98～90.97之间,为淡水沉积;古温度介于67.31～94.92℃之间,结合以上岩石特征、胶结物类型及成岩作用判定成岩环境处于早成岩—中成岩阶段A期。综合分析认为:早成岩阶段砂岩的压实、胶结作用使含铀砂岩孔隙度减小,抑制含氧富铀流体运移;随着成岩作用进行,埋藏深度增加,有机质成熟度升高发生热脱羧基作用,与压实作用产生的吸附水形成酸性溶液对长石、碳酸盐胶结物等进行溶蚀形成次生孔隙,增大砂岩孔隙度,促进含氧富铀流体下渗运移,下伏油气由断裂向上逸散,为地层提供还原剂,使铀在四方台组底部大规模沉淀和富集。     

石家庄平原地下水化学演化的质量平衡模拟

石家庄平原地下水化学演化具有明显的分带性规律，本文应用质量平衡模拟理论对其形成的水岩作用机理进行了研究，模拟结果表明控制研究区水化学演化的主要水岩作用过程为：石膏、斜长石、黑云母的溶解，石英、伊利石的沉淀，方解石在上游主要表现为溶解。     

珠三角重要产业基地地下水埋藏条件与水化学特征分析

研究地下水埋藏条件和水化学类型,根据钻探资料和样品测试分析数据,利用数理统计和参数相关性分析方法,发现上层滞水水化学类型明显多于潜水和承压水;地下水中氯、纳离子和矿化度等参数值随着含水层埋藏深度的增加有着明显的递增趋势。浅层地下水以HCO3-Ca型淡水为主,主要受大气降水淋滤作用影响,大部分既有硅酸盐的溶解又有碳酸盐的溶解;而承压水以Cl-Na型咸水为主,水体发生了阳离子交替吸附与强烈的水岩相互作用,Ca2+和Mg2+来源中碳酸盐的溶解占主导作用,大部分承压水为蒸发浓缩的产物和盐类矿物溶解结果。分析不同类型地下水化学类型分布及形成作用,为进一步研究水循环机制、地下水污染成因等提供依据。     

类白云石矿物沉淀过程中的化学控制作用:硫酸盐之谜

白云石作为一个重要的造岩矿物,其成因至今仍未确定。主要的原因是由于白云石在低温条件下难以沉淀。然而,通过对溶液中诸如硫酸根离子和镁的浓度的变化在较易沉淀的类白云石矿物BaMg(CO_3)_2和PbMg(CO_3)_2沉淀过程中的影响进行研究,可使我们深入了解白云石自身沉淀的环境。在25—80℃的温度范围内,PbMg(CO_3)_2在含硫酸盐的溶液和不含硫酸盐的碱性溶液中沉淀的难易程度是相同的。类白云石矿物可在这些溶液中沉淀表明,白云石亦可在类似的溶液中沉淀而不必考虑溶解硫酸盐(SO_4~(2-))的浓度。在有BaCO_3子晶的含硫酸盐溶液中只沉淀重晶石而不沉淀钡白云石。其原因可能是由于重晶石的热力学溶解度相对较低,而不是存在溶解的硫酸盐抑制了钡白云石的沉淀。     

某铀矿床成矿物理化学条件的研究

某铀矿床位于L花岗岩体外接触带,成矿围岩为中泥盆统碳酸盐岩,为多阶段中低温热液型铀矿化。本文详细地讨论了该矿床的成矿物理化学条件:成矿温度为100—300℃,沥青铀矿形成温变为150—200℃;矿前期热液压力为(1—2)×10~8SPa,矿期为(5—10)×10~7pa,矿后期为(3—5)×10~7Pa。从矿前期至矿后期,矿液fo_2和fs_2皆有降低的趋势fo_2为10~(-31.81)—10~(43.58),fs_2为10~(-6.67)—10~(-16.56);矿液pH为7.12—7.59,Eh为-0.2702—-0.2848V;铀以K_4[UO_2(CO_3)_3]形式迁移,随着物理化学条件的改变,铀络合物解体,形成沥青铀矿。