砂岩型铀矿床硫化物还原富集铀的机制

在层间氧化带砂岩型铀矿床中，铀在氧化-还原前锋线附近的富集通常被解释为地下水中的U^6＋被还原为U^4＋形成铀矿物并沉淀，铀的还原剂则是保存在砂岩中的炭化植物碎屑和硫化物，特别是黄铁矿。作者通过大量的相关文献的调研，结合国内外在砂岩型铀矿研究方面取得的成果，对硫化物，特别是黄铁矿在砂岩型铀矿氧化-还原前锋线附近铀还原、沉淀和富集过程中所起的作用提出了自己的认识。氧化-还原前锋线富矿区的试验数据和地质观察显示只有在介质中缺少自由氧时黄铁矿才能够作为U^6＋的良好的还原剂，其还原机制是黄铁矿和水反应生成的H2S气体还原了铀。然而，磁黄铁矿是比黄铁矿更好的铀的还原剂，因为磁黄铁矿和水反应能产生氢气（H2），一种更有效的U^6＋还原剂。平常观察到的铀矿物（沥青铀矿和铀石等）围绕新生的黄铁矿颗粒沉淀的现象在很多情况下反映的是结晶顺序，实际上是Eh值降低时或酸化时黄铁矿早于铀矿物发生沉淀的结果。     

新疆伊犁盆地511砂岩型铀矿床成矿作用机理研究

为探讨511铀矿床的形成机理,通过野外岩心观察和系统样品采集,结合室内化学分析、扫描电镜、电子探针等方法,详细研究了赋存于Ⅴ旋回砂体的铀矿地质特征,对砂岩铀的成矿作用展开了初步讨论。认为Ⅴ旋回层间氧化带可划分为氧化带、氧化_还原过渡带(包括褪色亚带和铀矿石亚带)和还原带;铀矿赋存在过渡带砂岩中,空间展布严格受层间氧化带控制;铀主要以显微浸染状铀矿物(沥青铀矿 铀石)形式散布于炭屑木质细胞腔内壁和砂岩碎屑颗粒的填隙物中,部分以吸附形式赋存于粘土矿物和炭屑;层间氧化带发育是含氧层间承压水与砂岩之间水岩作用的结果。伴随砂岩中有机质、S2-和Fe2 被氧化,形成的有机酸类、SO2-4和Fe3 等组分部分迁移至过渡带沉淀,也是砂岩中铀元素活化迁移、沉淀富集,再活化、再富集的循环过程;层间氧化带及其砂岩铀成矿作用发生于表生环境,始于喜马拉雅早期(66Ma),具有长期性和滚动式向前发展的特点;铀成矿可能与微生物细菌活动及其还原作用密切相关。     

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。     

伊犁蒙其古尔铀矿床含矿层砂岩中黄铁矿形成机制及对铀成矿的指示意义

蒙其古尔铀矿床为伊犁盆地南缘大型层间氧化带砂岩型铀矿床,为查明该矿床含矿层中黄铁矿成因及其形成机制,探讨微生物参与铀成矿过程。文章对含矿层砂岩中黄铁矿与铀矿物矿物学特征、黄铁矿S同位素与碳酸盐胶结物的C-O同位素开展细致研究。研究表明:①蒙其古尔铀矿床中铀主要以铀矿物与吸附铀形式存在,吸附铀主要为有机质吸附铀,铀矿物以沥青铀矿为主,多与黄铁矿、炭屑共生;②蒙其古尔铀矿床含矿层砂岩中黄铁矿主要以自形晶、草莓状和不规则状集合体产出,多与沥青铀矿、碳酸盐胶结物共生,其中黄铁矿S同位素(δ~(34)S_(V-CDT)=-68.4‰～22.1‰)与碳酸盐胶结物的C-O同位素(δ~(13)C_(V-PDB)=-10.2‰～-7.4‰,δ~(18)O_(V-PDB)=-9.6‰～-5.8‰)分析表明黄铁矿具有细菌硫酸盐还原(BSR)与有机物热解2种成因,并探讨了这2种不同成因黄铁矿的形成机制。③结合前人研究成果,认为硫酸盐还原菌(SRB)参与蒙其古尔铀矿床铀成矿过程,以间接还原方式为主,在有机质、黏土矿物与颗粒表面吸附U(Ⅵ)的基础上,通过硫酸盐还原菌(SRB)还原SO_4~(2-)产生的H_2S将U(Ⅵ)被还原成U(Ⅳ),形成铀矿物。     

云南某地晚第三纪盆地铀的成矿富集因素

云南某地铀矿床均位于某经向构造隆起带上以富铀花岗岩为基底的晚第三纪盆地内。由于富铀花岗岩长期隆起风化,形成厚4—20米(局部达70米)的古风化壳,促使岩石中的晶格铀转化为活性铀。大气降水使固态铀变成液态铀,以铀酰碳酸盐络合物的形式沿盆地建造底部孔隙度发育、透水性良好的岩层中渗透。在盆地基底古地形突起的平缓部位和突起两侧的低凹部位及其前缘,以及两种不同岩相的过渡带或两种不同渗透性岩层的界面处,含铀水溶液流速变慢及出现循环流动,致使铀浓度增大;在氧化——还原过渡带中,含铀水溶液与H_2S、FeS_2等还原剂发生作用,生成再生铀黑和沥青铀矿(沉淀),以及被有机质、炭质、粘土质等分散吸附。经这样的多次叠加而富集成铀矿床。     

氧化还原障在热液铀矿成矿中的作用

铀是变价元素,氧化还原条件控制铀的迁移和沉淀。铀在氧化环境中呈U~(6+)形式存在,在还原条件下则以U~(4+)形式存在。氧化态六价铀主要以可溶的碳酸铀酰/氟化铀酰络合物形式在水溶液中迁移,还原态四价铀主要以沥青铀矿和铀石等形式富集沉淀成矿。热液铀矿的形成需要一对空间上密切共生的氧化障/氧化剂和还原障/还原剂,二者缺一不可。首先,氧化障中氧化剂将富铀岩石中的铀大量氧化形成U~(6+),溶解进入水溶液迁移;第二,高氧化性富铀溶液遇到还原障,U~(6+)还原成U~(4+)沉淀下来,富集形成铀矿。前人虽然对铀的地球化学性质及氧化还原反应在铀成矿中作用已比较了解,但如何在实际铀矿成矿系统中准确识别氧化还原障,有效利用氧化还原障的控矿机理指导找矿,还存在一些模糊认识,制约了铀成矿理论的发展和找矿方法的提升。本文以我国最重要的砂岩型铀矿、火山岩型铀矿、花岗岩型铀矿和变质型铀矿为例,总结了与铀矿化有关的氧化还原障的主要类型,探讨了红层等蒸发盐地层(氧化障),有机质、煌斑岩等中基性岩脉(还原障)与铀矿之间的关系及控矿机制,揭示了成矿盆地中铀-煤、铀-气(油)共生的机制,阐明了翁泉沟硼、铁、铀矿共生原因,建立了不同类型铀矿成矿模型。     

六二一七热液铀矿床形成的物理化学条件研究

根据包裹体分析资料和热力学计算结合矿床地质特征，本文研究了江西六二一七花岗岩型铀矿床形成的物理化学条件，并对红化（赤铁矿化）与热液铀矿化之间的因果关系进行了探讨。结果得到，热液铀矿化形成于中低温、中压、低氧逸度、高流逸度、中性至弱碱性的还原环境。成矿热液中，铀主要呈［UO2（CO3）2］2-和［UO2F4］2-形式迁移，至一定的物理化学条件下发生沥青铀矿沉淀。红化是矿前期高氧逸度流交代热液对围岩氧化所至，红化蚀变岩石因含有Fe3+，从而有利于热液铀矿化的发生。     

模拟含铀废液中沥青铀矿形成机理探讨

在利用沥青铀矿结晶法处理含铀废液的20组实验中发现,由于实验条件与溶液含铀浓度的不同,除直接可以形成沥青铀矿外,还形成了其他终极产物及中间过渡产物。对反应过程的观察以及对产物X射线衍射、红外光谱及其能谱分析结果的研究表明,在酸性条件下,较高的温度与较高的铀浓度有利于直接形成沥青铀矿,否则会先形成水合氢氧化铀酰、UO2和UO3的混合物、UO3等中间产物,再进一步形成沥青铀矿,或者反应止步于单质S、UO2和UO3的混合物。     

鄂尔多斯盆地北部铀矿床铀矿物赋存状态及富集机理

为了进一步深化铀矿物的富集机理.利用α径迹放射性照相、扫描电镜、电子探针等方法对鄂尔多斯盆地北部铀矿床中铀矿物的赋存状态进行了系统研究.发现该区铀矿物主要为铀石，少量沥青铀矿和含铀钛矿物.沉积-成岩期碎屑铀矿物赋存在碎屑颗粒内部，吸附在锐钛矿周围，为铀储层中预富集的铀.成矿期铀矿物大部分赋存在碎屑颗粒填隙部位，与黄铁矿、碳质碎屑相伴生，与石英颗粒及方解石胶结关系密切；部分吸附在包裹碎屑颗粒的蒙脱石薄膜上.另外发现了，沥青铀矿-赤铁矿-黄铁矿的矿物组合，以及硒铅矿（PbSe）和白硒铁矿（FeSe₂）与铀矿物相伴生，并伴有REE含量明显升高.分析得出，沥青铀矿形成于成矿早期，氧化酸性流体与还原碱性流体的过渡界面，偏向于氧化酸性一侧；而铀石主要形成于成矿晚期的还原碱性环境.双重铀源供给、丰富的还原介质、多源流体的耦合，局部的热液流体叠加改造，共同造就了鄂尔多斯盆地北部大矿、富矿的形成.      

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床铀矿物特征与形成机理

纳岭沟铀矿床位于鄂尔多斯盆地北东部,是我国近年发现的一个特大型砂岩铀矿床,铀矿体赋存于中侏罗统直罗组下段河流相砂体中,受古层间氧化带控制,呈板状。铀矿物主要为铀石、沥青铀矿和钛铀矿,其中铀石是最主要的铀矿物。沥青铀矿中w(CaO)较高;铀石中w(UO_2)偏低、w(SiO_2)偏高,w(UO_2)/w(SiO_2)达到1:1.29,远低于正常值;钛铀矿则呈现U低Ti高的特点。根据各铀矿物的形成、富集机理,认为纳岭沟铀矿床在古层间氧化发育阶段赋矿砂体属于酸性环境,SiO_2活度较低,形成铀矿物主要为沥青铀矿。始新世晚期及以后,氧化作用不发育,赋矿砂体被二次还原,岩石地球化学环境由酸性转变为弱碱性,SiO_2活度增大,使早期阶段形成的沥青铀矿转变为铀石。钛铀矿主要是在氧化—还原作用下由含铀溶液中的铀(UO_2~(2+))交代重矿物—钛铁矿中的Fe2+而形成。     

对公婆泉盆地铀成矿水文地球化学条件的认识

通过对公婆泉盆地地质、水动力、水文地球化学条件的分析和地球化学模式计算 ,确定了盆地下白垩统层间水水化学类型主要为SO4 ·Cl Na型或Cl·SO4 Na型 ;水中铀存在形式以UO2(CO3) 4- 3占优势 ;盆地内存在有利于铀还原沉淀的水文地球化学环境的可能性、及具备满足铀沉淀条件的矿化远景有利地段     

Coupled uranium mineralisation and bacterial sulphate reduction for the genesis of the Baxingtu sandstone-hosted U deposit,SW Songliao Basin,NE China

The Baxingtu deposit is a typical redox front tabular-shaped uranium deposit hosted in sandstones of the Late Cretaceous Yaojia Formation deposited within a braided river environment during the post-rift stage of the Songliao Basin, in northeast China. This study proposes the first metallogenic model for the Baxingtu deposit and provides new data on genetic processes involved in the uranium mineralisation of sandstone-type deposits that were characterised through petrographic observations, whole-rock geochemistry, and geochemical and/or mineralogical study of iron disulphide, uranium minerals, Fe-Ti oxides (EPMA, LA-ICP-MS), and organic matter (REP). The δ³⁴S value has been measured in situ by SIMS on the different generations of iron disulphide.Within regional primary reduced sandstones, pre-ore uranium enrichment (U_mean = 7.6 ppm in whole rock) was identified on altered Fe-Ti oxides along with minor concentrations on organic matter (respectively 26.3% and 1.3% of the whole-rock U content), which together represent a significant source of uranium for the mineralisation. Additional pre-ore uranium concentrations may also be associated with clay minerals. Petrographic observations and REP data indicate that organic matter occurring in the host-sandstone is mainly inherited from land plants and corresponds to type III or type IV kerogens. Ore-stage iron disulphides largely occur as framboids and in replacement of organic matter or also as sub-idiomorphic to idiomorphic cement and crystal. Trace element signatures detected within framboids are likely indicative of formation mainly from a single event. Framboids and iron disulphide in replacement of organic matter have a light sulphur isotope signature characterised by δ³⁴S values from −72.0 to −6.2‰, suggesting that sulphur originated from bacterial sulphate reduction, which was mainly responsible for (1) the liberation of U from Fe-Ti oxides and organic matter, (2) the generation of ore-stage iron disulphides, (3) the bioreduction of uranium and (4) the production of a secondary H₂S-rich reducing barrier also involved in uranium reduction. Uranyl and sulphate ions were transported through the host sandstone by low-temperature oxygenated groundwater and U(IV) was precipitated at the redox interface as nano to microcrystals of pitchblende and coffinite, dominantly associated with bacterial substrate and as intergrowth with biogenic iron disulphide or directly associated with organic matter and residual Ti-Fe oxides. The uranium mineralisation does not replace ore-stage iron disulphides. Therefore, the combined mineralogical, geochemical, and isotopic characteristics of the Baxingtu tabular uranium deposit characterise dominantly biogenic processes for the genesis of the uranium mineralisation.     

3110矿床成矿流体地球化学特征

通过对３１１０矿床不同成矿阶段石英流体包裹体成分的研究,阐述了该矿床成矿的物理化学环境。该矿床成矿流体来源于改造围岩的构造热液和大气降水混合。成矿流体中铀的迁移形式,矿前期为ＵＯ２（ＣＯ３）３＾４－（７７．４％）和ＵＯ２（ＣＯ３）２＾２－（２２．５％）;成矿期为ＵＯ２（ＣＯ３）２＾２－（９９．９％）;矿后期ＵＯ２（ＣＯ３）３＾４－（５４．４％）和ＵＯ２（ＣＯ３）２＾２－（４２．０％）。矿化是在混合     

松辽盆地西南部DL铀矿带铀赋存状态及矿物组成特征

DL铀矿带是松辽盆地近年找矿的新发现。文章利用扫描电镜、电子探针和自动矿物参数定量分析系统等测试手段对该区矿石样品进行了铀赋存状态研究,结果表明:研究区铀主要以沥青铀矿、含锆铀矿物、含钛铀矿物等独立铀矿物以及黏土吸附、有机质吸附、锐钛矿吸附等吸附铀形式存在,铀矿物呈微粒状、细脉状、块状和团块状产出,空间上与磷灰石、硒铅矿、黄铁矿、有机质和碳酸盐等关系密切,与周边铀矿床的铀存在形式略有差别,其中含锆铀矿物在砂岩型铀矿中属首次发现。矿物组成以石英、长石、黏土矿物和碳酸盐为主,此外还有一定量的钛铁氧化物、重晶石、铁氧化物和少量独居石、磷钇矿、硒铅矿等副矿物。利用电子探针的铀定量分析数据和自动矿物参数定量分析系统的铀矿物定量分析数据,首次定量计算了不同存在形式铀的分布率,结果显示:独立铀矿物中沥青铀矿和含锆铀矿物的分布率最高,吸附铀以黏土矿物吸附占优势,有机质和锐钛矿吸附次之。铀赋存状态及矿物组成的精细厘定对矿床成因与选冶工艺研究等具有重要意义。     

巴音戈壁盆地含矿目的层沉积相特征与砂岩型铀矿化的关系

重点论述了盆地3处铀矿床（点）含矿层早白垩世巴音戈壁组上段沉积相展布特征及其与铀矿化的关系。认为该地区铀矿化发育主要受两种沉积环境控制：（1）受扇前辫状分流河道控制,该沉积环境内发育厚层砂体,具有泥-砂-泥结构,在潮湿、湿热古气候环境下,该沉积环境内的砂体中富含有机质和炭屑,有利于铀成矿;（2）受各类沼泽沉积环境控制,在潮湿、湿热古气候环境下,该地区发育大面积沼泽,沼泽沉积环境中多为泥炭、泥质岩及碳质岩沉积,有利于铀元素的吸附、沉淀、富集并成矿。受控于两种沉积环境,该盆地内砂岩型铀矿化矿体存在两种表现形式：卷状及板状。其成因为层间氧化作用与同生沉积富集共存。     

试论有机质与后生砂岩型铀矿成矿作用--以吐哈盆地十红滩地区为例

在很多砂岩型铀矿床中 ,可以发现铀与有机质之间有着密切关系 ,这种关系可以是数理统计意义上的、空间上的或化学的。本文以吐哈盆地十红滩地区砂岩型铀矿为研究对象 ,对有机质在后生砂岩型铀矿成矿中的作用进行了探索。研究区砂岩型铀矿含矿岩系中的有机质属腐殖型 ,其原始母质为陆生高等植物 ,有机质成熟度很低 ,处于热演化作用的褐煤阶段。铀与有机碳的相关性分析和分离实验表明铀成矿富集与有机质关系密切 ,在铀矿石中铀与有机质主要以腐殖酸吸附或腐殖酸盐形式存在。笔者认为 ,在氧化带有机质被氧化破坏 ,形成可溶性的铀腐殖酸络合物淋滤进入地下水 ,在过渡带以腐殖酸盐的形式沉淀下来 ,并造成过渡带矿石中有机碳含量的增高     

西秦岭铀矿床铀迁移形式的热力学研究

利用热力学方法计算了西秦岭铀矿床含矿热液中铀的迁移形式。结果表明，从含矿热液早阶段到主成矿作用发生之前，热液中的铀主要以「ＵＯ２（ＣＯ３）＾０」形式迁移；在晚阶段残余热液中，铀的迁移形式改变为「ＵＯ２（ＳＯ４）＾０」为主。铀迁移形式改变的原因与大气降水中ＳＯ＾２－４离子的大量带入有关，表明含矿热液来自深部而非大气降水。     

鄂尔多斯盆地店头地区砂岩型铀矿成因初步探讨

通过电子显微镜及电子探针分析,对鄂尔多斯盆地东南部店头地区砂岩型铀矿物的赋存状态、主要伴生元素及其沉淀机制进行了初步探讨。研究区主要的铀矿物类型为沥青质铀矿,以显微浸染状充填于砂岩孔隙及胶结物中;与U密切伴生的元素有Fe、Se、Pb、Si、Ti、Cr、S等,与铀矿物伴生的矿物组合有黄铁矿、方铅矿、钛铀矿以及与其关系密切的硒矿化;主要含铀层位富含有机质及黄铁矿,夹有透镜状、条带状煤线,具备丰富的还原物质,有利于铀元素的还原富集,因此认为影响研究区铀沉淀的主要地球化学障是还原障和吸附障。     

柴北缘冷湖砂岩型铀矿铀矿物赋存特征及成因机制

冷湖铀矿床是近年来在柴达木盆地北部新发现的具有工业价值的砂岩型铀矿床,为了研究该地区铀矿物的类型、成分特征、赋存形式及铀成矿作用,本文在野外地质调查的基础上,对下侏罗统小煤沟组相关蚀变矿物进行了矿相学、电子探针、背散射电子成像分析.研究发现,冷湖小煤沟组矿石主要包括杂砂岩型及碳质砂岩型两种,整体发育后生蚀变.铀矿物主要...     

贵州三穗铀矿床矿石矿物学特征及其对找矿的指示

三穗铀矿床位于黔中—湘西北铀成矿带内,产于震旦—寒武系老堡组炭质泥岩中,是贵州省近年勘查发现的第一个大型铀矿床。[研究目的]鉴于黔东地区铀矿成矿规律、富集机理及矿石矿物学等研究程度低,查明典型铀矿床矿石矿物组合及化学组分,探讨成矿环境,揭示成矿过程,深化成矿理论认识,将为促进区域成矿预测、扩大找矿勘查成果及丰富该类型铀矿成矿理论提供科学依据。[研究方法]基于三穗铀矿床地质、地球化学特征,通过电子探针、扫描电镜等测试,分析了铀成矿机理及成岩成矿的环境演化。[研究结果]本区含铀岩系老堡组形成于震旦纪/寒武纪转折期的陆缘裂谷和陆缘裂陷缺氧还原环境,铀成矿初始物源与海底火山活动有关;铀矿石主要由铀矿物、铁矿物、黏土矿物、有机质及白云石、石英（或玉髓）、重晶石、方解石等组成,呈微晶—隐晶结构、微晶—粉晶晶粒状结构,层状、纹层状构造;铀矿物丰富,主要有沥青铀矿、硅钙铀矿、硒铅铀矿、钛铀矿、磷铀矿及水碳铀等,以纳米—微米级粒状、柱状（粒径多<10 μm）、细脉状、或隐晶质形式赋存于有机质、铁质、黏土矿物等聚铀矿物中。[结论]三穗铀矿床形成物源具有多源性,与雪峰期海底火山作用带来部分成矿物质、燕山—喜马拉雅期成矿流体在运移的途中不断浸取地层内的成矿物质密切相关,经历了铀初始富集、氧化淋滤及热液叠加再富集过程,成因属典型的碳硅泥岩型。三穗铀矿床中发现大量铀矿物显示,铀富集程度高、成矿作用强,找矿远景好、潜力大。创新点：基于三穗铀矿床地质地球化学特征,通过电子探针、扫描电镜等矿物学研究,揭示本区铀成岩成矿的环境演化及成矿机理,探讨了找矿远景。