上升热液浸取成矿过程中铀的迁移沉淀机制探讨：以希望铀矿床为例

本文主要根据热力学的理论和方法,以希望铀矿床为例探讨了上升热液浸取成矿过程中铀的迁移沉淀机制。研究表明,虽然热液在上升过程中的氧化性逐渐增强,但是,铀源体中的四价铀在深部相对还原性热液作用下的氧化迁移(浸取)以及热液中的六价铀在浅部相对氧化性条件下的还原沉淀(成矿)都是可能的。这主要取决于热液演化过程中∑CO_2的动态以及受其制约的热液中六价铀的存在形式。     

关于碳酸盐-沥青铀矿建造矿床形成过程中铀的迁移形式问题

关于铀在热液中迁移和沉淀的形式问题,不少学者曾进行过研究;但是,至今这一问题还是铀矿地质中争论较多的问题之一。这篇文章通过取自碳酸盐-沥青铀矿建造矿床中的方解石及沥青铀矿样品的液态包裹体成分分析,进行了对成矿时期热液成分的推断和对铀在热液中迁移、沉淀形式的解释;共中着重叙述了形成碳酸盐-沥青铀矿建造矿床时含铀热液的主要成分(重碳酸盐)、铀的价数(四价及六价)、铀的络合物形式(主要是氟-碳酸盐,碳酸盐、氢氧化物)及铀的沉淀方式(主要为置换和氧化-还原反应)。     

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。     

华南花岗岩型铀矿床成矿机理研究进展

本文介绍了华南花岗岩型铀矿床地质特征,系统总结了前人对其成矿热液来源、物质来源,铀的迁移沉淀机制、碱交代及花岗岩与成矿的关系等方面的研究成果。指出铀源体中的晶质铀矿及富铀矿物在深部相对还原的环境中被氧化而进入成矿热液中起主要作用的可能是大量幔源F和放射性衰变诱发产生的氧及碱交代溶蚀作用,热液中的大部分U6 主要被S2-和Fe2 等还原剂在浅部相对氧化的环境中还原成矿;给出了一种较简易的物质来源定量方法和铀成矿模式。     

西秦岭铀矿床含矿热液物理化学条件改变对铀沉淀影响

本文研究了西秦岭铀矿床含矿热液物理化学条件的改变对铀沉淀富集的影响。研究表明，铀在相对还原条件下迁移，而在相对氧化条件下沉淀富集。铀的沉淀富集主要发生在含矿热液的温度、压力和氧逸度大幅度降低，酸性增强及氧化－还原电位增高的物理化学条件下。     

若尔盖铀矿床含矿热液性质的热力学研究

作者利用热力学方法研究了若尔盖铀矿床含矿热液的特性。研究结果表明，初始含矿热液具有高温高压性质，来源于深部，而不是大气降水或由大气降水成因的地下水，随着含矿热液的演化，从早阶段到晚阶段，其温度、压力、碱度及氧逸度降低，而氧化还原电位升高，说明铀在相对还原条件下迁移，而在相对氧化的成矿环境中被还原。     

还原体（体系）与富铀矿的形成

铀是变价元素,还原体(体系)在铀富集过程中起着相当重要的作用。还原体(体系)可分两类:一类为自还原体(体系),这是指还原体(剂)是热液本身的还原体系,还原剂和铀在同一热液体系中搬运、迁移,然后在变化了的物理化学条件下,铀依靠热液本身的还原性能而被还原沉淀。另一类为外部还原体系,这是指铀的沉淀的还原作用是依靠围岩中的还原剂或地球化学场。两类还原体(体系)对铀的富集成矿具有不同方式,从而有不同的地质环境要求。     

层间氧化带砂岩型铀矿床形成机理--以伊犁盆地南缘为例

通过分析铀迁移、沉淀、富集的成矿特点,结合伊犁盆地南缘铀矿床中铀矿石成分研究,分析了砂岩型铀矿成矿机理.指出在层间氧化带砂岩型铀矿床中,铀主要以碳酸铀酰络合物形式迁移,在富含有机质、硫化物、硫化氢等有效还原剂的条件下,形成强烈的地化反差还原地球化学障环境,铀还原沉淀,最后富集成矿.为指导普查找矿、开展铀矿床矿石成分研究提供参考依据.     

鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿成矿机理和叠合成矿模式

文章从铀的来源、迁移和沉淀富集等方面论述了鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿成矿机理，提出了该铀矿化氧化还原-油气还原-热改造多重作用叠加的“叠合铀成矿模式”。     

重新认识还原作用在铀成矿中的贡献

铀是一种变价元素,在自然界主要以六价和四价离子的化合物形式存在。一些学者特别强调U~(6+)被还原为U~(4+)在成矿中的重要性。但实际上,作为成矿作用产物的铀矿物中都含有一定量的U~(6+),或铀以[UO_2]~(2+)形式形成铀酰矿物。大量地质现象和室内实验资料也表明,还原作用有助于铀成矿作用的进行,但并不都是直接通过U~(6+)还原为U~(4+)成矿,而多是通过对热液/流体性质的改变或其它方式促进铀的沉淀和富集。     

稀土元素的某些地球化学行为及对热液铀成矿的指示意义

通过对热液铀矿床稀土元素的研究,发现岩浆热液矿床、变质热液矿床及地下水热液矿床中铀的矿化作用,伴随有稀土元素,特别是重稀土元素的富集现象,主要是二者的迁移形式相同,富集条件类似。铀主要以碳酸铀酰络合物的形式迁移,CO_2是主要成分。迁移形式相同的铀、重稀土元素在合适的物理化学条件下,因络合物分解而共同沉淀富集,故重稀土的富集现象是热液铀成矿良好的指示。     

南岭中段黄沙铀矿区黑云母与绿泥石的矿物化学特征及其对成岩成矿的约束

黄沙铀矿区位于南岭成矿带中段龙源坝岩体中南部,区内成矿地质条件优越,铀资源找矿潜力大。本文在矿物原位分析技术(EPMA与LA-ICP-MS)的基础上,讨论了黑云母和绿泥石的矿物化学特征对成岩成矿作用过程的约束。结果显示,矿区印支期中粗粒黑云母花岗岩中黑云母为铁质黑云母,指示岩浆演化程度较高,氧逸度和结晶温度较高。黑云母是花岗质熔体中Rb、Ba、Nb、Ta、Sc、V、Co、Ni、Cr元素的主要载体,副矿物(独居石、锆石、磷钇矿等)是Th、Sr、Hf、Zr、Y的主要载体,U主要赋存于晶质铀矿和含铀副矿物中。绿泥石分黑云母假象绿泥石和脉状绿泥石两类,形成于中温、相对酸性、相对氧化性的环境下。黑云母假象绿泥石形成于成矿前期的面状蚀变,以相对富铁为特征,经历了溶解、沉淀过程,伴随晶质铀矿和含铀副矿物中铀的活化与再分配。脉状绿泥石形成于成矿期的热液蚀变,以相对富镁为特征,经历了溶解、迁移与沉淀过程,富U流体流经还原性介质时,流体中的U~(6+)被还原沉淀形成沥青铀矿。     

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。     

赛汉高毕-巴彦乌拉地区铀矿化远景区预测探讨

在研究赛汉高毕-巴彦乌拉地区区域地质背景及水文地质特征的基础上.对该地区铀成矿水文地球化学特征进行了探讨.结果表明,该地区具有相对独立、完整的地下水补给、径流、排泄系统,从盆地边缘到盆地中心具有明显从氧化环境到还原环境的水文地球化学分带特征,水中铀经历了由溶滤迁移到还原沉淀的矿化过程.在二连盐池、赛汉高毕-塔木敌地区和巴彦乌拉-白音塔拉地区有十分有利的铀成矿条件和良好的铀成矿远景.     

下庄铀成矿古水热系统排泄区（减压区）铀成矿作用研究

形成于古水热系统排泄区（减压区）的下庄花岗岩型铀矿床是地下热水与岩石相互作用的产物。矿物流体包裹体水文地球化学分析表明，成矿期铀成矿古热水溶液气体成分主要为CO2，水化学类型为HCO3－Ca.Na型，F－Ca型和HCO3.F－K型。地球化学模式和热力学计算证明，热水溶液中铀的存在形式为UO2（CO3）2^2-,UO2F3^-和UO2F4^2-。热水溶液深循环过程中CO2的加入可使溶液铀沉淀临界电位值（EhC,U)明显降低，从而保持水－铀比电位值（ΔEhW,U)为正值（ΔEhW,U=EhW-EhC,U)使铀在深部相对还原的条件下仍能稳定迁移。当富铀成矿热液进入减压排泄区时，由于溶液物理－化学条件的改变，发生CO2脱气作用和中和还原作用，导致ΔEhW,U小于零，使铀沉淀、富集，最终形成花岗岩型铀矿床。     

潮水盆地铀成矿水文地球化学研究

在分析潮水盆地自然地理、地质背景及水文地质特征的基础上，对盆地铀成矿水文地球化学特征进行了探讨。结果表明：潮水盆地为-渗入型自流水盆地，其深层地下水中铀存在形式为UO2(CO3)n^2-2n。；从盆地边缘到盆地中心具有明显从氧化环境到还原环境的水文地球化学分带特征，水中铀经历了由溶滤迁移到还原沉淀的矿化过程；在盆地北缘的照壁山-白芨芨、阿右旗-陶家井地区，西南部的平易-平山湖地区具备十分有利的铀成矿条件和良好的铀成矿远景。     

中国南方红盆区铀矿床成矿模式探讨

在分析我国华南地区铀矿床成矿背景的基础上,根据前人提出的铀成矿模式,对该地区花岗岩型和火山岩型铀矿床的铀源、成矿时间以及铀矿床与白垩纪―第三纪红盆在时间和空间上的关系进行了综合研究,认为:华南地区花岗岩型和火山岩型铀矿床的铀源主要来自于地壳表层,在白垩纪―第三纪干热、强氧化的环境下,富铀地质体遭受风化剥蚀,铀元素受到氧化作用价态升高,并在地表水的作用下发生迁移,含铀流体沿白垩纪-第三纪地壳伸展背景下形成的断裂下渗,在有利于铀还原沉淀的部位成矿。华南地区已知的热液型铀矿床大部分分布在红盆的周边,白垩纪―第三纪红盆基底中分布的隐伏花岗岩、火山岩具有与红盆周边已知铀矿床相同的成矿地质条件,具有找到大型铀矿的潜力。     

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。     

有机质在铀成矿过程中作用的实验模拟研究

沉积型铀矿的形成与有机质存在密切联系。实验模拟研究表明:芳香有机酸在弱酸到弱碱性条件下很容易和铀酰根离子发生配位反应,它能通过羧基上的氧原子以多种配位形式和铀形成配位键。此结果验证了前人的一些结论,并直观地展现了有机质的主要官能团与铀离子在溶液中的一些迁移形式。模拟实验结果也显示了烃类在水热条件下对铀成矿的还原作用,它能将六价铀还原成四价铀而沉淀下来。     

5 12矿床成矿的地球化学条件分析

通过对伊犁512矿床成矿的物理化学条件分析,可知蚀源区的各类火山岩及盆地侏罗系砂岩和灰黑色泥岩是本矿床的铀源,含铀地下水是层间氧化带型铀矿床的成矿流体。由PHREEQC l.5地球化学模式程序计算得知,成矿流体中铀主要以UO_{2 (CO3);、UO2 ( CO3)3^4-的形式迁移,而有机质、黄铁矿对铀的还原沉淀作用及水解产物高岭土、伊利百对铀的吸附沉淀作用导致铀矿体产于层间氧化带的氧化还原过渡亚带。形成层间氧化带型铀矿床的决定性因素不是水中铀的含量,而是成矿时的地球化学条件。}