四川米易海塔地区粗粒晶质铀矿氧逸度计算及其意义北大核心CSCD

晶质铀矿是一种副矿物,在花岗岩中广泛产出。铀离子价态变化和比值对岩浆氧逸度,有一定的指示意义。本次研究以四川米易海塔地区混合岩中石英质脉体中的粗粒晶质铀矿为研究对象,借助X射线粉晶衍射和X射线光电子能谱测试两种方法,分析样品铀元素价态变化以及对氧逸度的指示意义。X射线粉晶衍射获得样品主要成分为晶质铀矿和少量石英,样品的晶胞参数分别为0.5487 nm和0.5441 nm,计算其含氧系数分别为2.00和2.23。X射线光电子能谱测试分析得到,样品中四价铀的峰值结合能介于380.15~380.46 eV,半峰宽介于1.93~1.94 eV;六价铀的峰值结合能介于381.49~381.98 eV,半峰宽介于1.51~1.92 eV,U^(6+)/U^(4+)比值介于(U^(6+)/U^(4+)=0.13~0.31)。氧逸度热力学计算得到米易海塔地区粗粒晶质铀矿形成时的氧逸度(lgfo_(2))介于-22.12~-21.36。依据近似温度和计算出的氧逸度值,做lgfo_(2)-T协变曲线图。米易海塔地区粗粒晶质铀矿形成时的氧逸度投图数据结果落入FMQ平衡线之上,较为接近MH平衡线。可以推测米易海塔地区与粗粒晶质铀矿共生的石英脉形成时为还原环境。     

诸广山岩体南部中段花岗岩晶质铀矿标型特征的探讨

本文以花岗岩的副矿物组合类型为基础,从剖析晶质铀矿的晶形标型入手,探讨了诸广山岩体南部中段花岗岩晶质铀矿的标型特征。花岗岩的副矿物组合类型不同,晶质铀矿的产出特点以及某些矿物学特征也存在差异。晶质铀矿的含量、产状、粒度、晶形、晶胞参数及含氧系数等可反映出岩浆中的铀浓度、U~(4 )和UO_2~(2 )所占份额、氧逸度特点及其变化趋势的定性信息。     

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。     

松辽盆地北部砂岩型铀矿铀的赋存状态研究

松辽盆地北部是近年来发现的砂岩型铀矿找矿潜力较大的地区。采用电子探针及化学分析等方法,对该地区砂岩型铀矿中铀矿物的赋存状态及铀的价态进行研究。发现松辽盆地北部砂岩型铀矿铀的赋存状态以独立铀矿为主,主要为沥青铀矿和铀石;铀矿物颗粒细小,多以粒状、斑点状、团块状、条带状、网状、环带状及分散显微颗粒、显微颗粒集合体的形式存在,颗粒大小几微米至200μm;铀矿石主要与黄铁矿、石英、长石共生,分布在碎屑颗粒间或裂隙中,或充填于砂岩胶结物中,或围绕黄铁矿生长形成镶边状。从铀矿物的赋存状态及类型看,松辽盆地北部铀矿化可能存在两个成矿期,即同生沉积期和后生改造叠加期。矿石中U~(6+)/U~(4+)比值为0.30~2.07,平均为0.93,铀含量较高的矿石U~(6+)/U~(4+)比值高于铀含量较低的矿石,普遍大于1,有利于铀矿地浸开采。上述研究为松辽盆地北部砂岩型铀矿找矿、成矿机理研究提供了基础资料,同时对砂岩型铀矿选冶开采工艺的确定具有借鉴意义。     

中酸性侵入岩的氧逸度计算

氧逸度是岩石物理化学的1个重要参数,对岩浆演化、岩石成因和岩浆热液成矿具有明显的控制作用。含有变价元素的矿物常被用来计算成岩与成矿过程中的氧逸度,但是不同方法之间的对比研究较少,各种方法的适用性还不明晰。作者对晋东北黑狗背花岗岩体的氧逸度进行了较为系统的研究,通过黑云母、角闪石、磁铁矿-钛铁矿矿物对和锆石的Ce异常的氧逸度计算,发现不同方法的估算结果存在较大的差异,甚至会得出完全相左的结论。其中,基于Fe~(3+)/Fe~(2+)比值的黑云母和磁铁矿-钛铁矿氧逸度计计算结果吻合度较高,可适用于中酸性侵入岩的氧逸度研究,而基于Fe/(Fe+Mg)比值的氧逸度计算方法可能受到母岩浆化学成分的影响,不适合应用于低镁侵入岩的氧逸度估算。     

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。     

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。     

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。     

西藏多龙矿集区波龙、多不杂斑岩铜金矿床岩体锆石Ce4+/Ce3+比值及氧逸度特征

波龙、多不杂斑岩铜金矿床是青藏高原中部发现的两个大型斑岩铜金矿床。对波龙、多不杂斑岩铜金矿床含矿花岗闪长斑岩和不含矿花岗闪长斑岩的锆石Ce~(4+)/Ce~(3+)比值以及氧逸度等特征进行研究,并且通过计算得到了3个含矿花岗闪长斑岩的锆石Ce~(4+)/Ce~(3+)比值分别为536.03,492.18,454.02;1个不含矿的花岗闪长斑岩的锆石Ce~(4+)/Ce~(3+)比值为0.67。说明波龙、多不杂斑岩矿床中与成矿相关的岩体具有相对更高的氧化状态。对比西藏冈底斯成矿带中的斑岩矿床、云南中甸岛弧成矿带中的烂泥塘斑岩铜矿床、金沙江-红河成矿带中的马厂箐、铜厂铜钼矿以及玉龙成矿带铜钼矿床岩体的锆石Ce~(4+)/Ce~(3+)比值,发现含矿岩体锆石Ce~(4+)/Ce~(3+)比值一般250。结合波龙、多不杂矿床的锆石Ce~(4+)/Ce~(3+)的计算结果发现Ce~(4+)/Ce~(3+)基本300,因此将锆石Ce~(4+)/Ce~(3+)300作为波龙、多不杂矿床斑岩成矿的一个地球化学标志。此外,通过(Ce/Ce~*)_D锆石氧逸度计和(X_(Ce~(4+))~(melt)/X_(Ce~(3+))~(melt))锆石氧逸度计计算得到的波龙、多不杂矿床含矿花岗闪长斑岩体的氧逸度(log(f_(O_2)))分别位于MH(磁铁矿-赤铁矿)缓冲带和FMQ(铁橄榄石-磁铁矿-石英)缓冲带之上,平均值为ΔMH+3.24和ΔFMQ+1.78,前人研究发现多不杂含矿石英斑岩的氧化状态较高,平均ΔNNO+2.4,含矿斑岩体的形成具有较高的氧逸度条件,说明高氧逸度更有利于多龙矿集区斑岩型铜矿成矿。     

花岗岩晶质铀矿的产出概况及其富集因素的初步研究

本文采用人工重砂法调查了同内花岗岩体中晶质铀矿的含量。初步证明,花岗岩内主要的脉型铀矿床、矿田都位于晶质铀矿含量高的(大于5g/t)花岗告体内。晶质铀矿在花岗岩岩浆中的富集,需要四方面因素的配合:重熔母岩相对富铀;重熔规模大,充分分异演化;铀含量高,钍含量低,以及REE、Nb、Ta、zr、P等含量相对较低;成岩时氧逸度较低。确定花岗岩中是否含晶质铀矿(并结合岩体出露面积大小)是判断该岩体是否具产铀潜力的最关键的依据。但由于品质铀矿有时在岩体中分布不很均匀,因而最好能有3个以上样品的测定值,以便对该岩体能否作为铀源体作出确凿的判断。     

论花岗岩型铀矿床热液来源——来自氧逸度条件的制约

本文根据已有的关于熔体-流体氧逸度的实验数据和理论计算结果,综述了铀在熔体中的价态及其地球化学行为,以及铀进入流体的氧逸度条件和其它条件.在此基础上,阐明了花岗岩型热液铀矿床矿-岩时差的原因,阐述了对华南花岗岩型铀矿床铀源和热液来源的新认识.地幔岩浆和花岗岩浆的氧逸度都低于磁铁矿-赤铁矿氧缓冲剂(MH)所确定的氧逸度,...     

桂东北豆乍山产铀花岗岩的铀源矿物研究

豆乍山花岗岩是桂东北重要的产铀花岗岩之一,通过精细矿物学研究,豆乍山花岗岩中绿泥石主要为铁绿泥石和辉绿泥石,而含铀副矿物的蚀变和形成温度相对较高的铁绿泥石密切相关.花岗岩中主要富铀副矿物为晶质铀矿、锆石、独居石、磷钇矿和铀钍石,其中晶质铀矿是公认铀源矿物,而其他副矿物的赋存状态及蚀变特征决定了其是否为铀源矿物.锆石多未发生蚀变,U仍保持其结构中,因此不是铀源矿物;而铁绿泥石附近的独居石和磷钇矿均发生不同程度的蚀变,蚀变作用不仅使独居石和磷钇矿结构中的U 得以释放进入热液,而且原磷钇矿包裹的铀钍石变为赋存于次生磷灰石中,其所含铀容易活化而成为铀源矿物.总之,在豆乍山产铀花岗岩含铀副矿物中,晶质铀矿、蚀变的独居石和磷钇矿、次生磷灰石中铀钍石是铀源矿物.     

贵州云峰铝土矿中铀矿物的发现

有关铝土矿中铀富集的报道很多,但至今未见独立铀矿物存在的相关文献。本次研究采用岩相学观察、X衍射(XRD)、ICP-MS、电子探针(EPMA)、拉曼光谱分析等手段,对黔中典型的铝土矿——云峰铝土矿中的晶质铀矿进行了研究。研究发现该铝土矿床中,铀富集明显(w(U)(18×10~(-6)～62×10~(-6)),平均值35×10~(-6)),铀矿物大小呈微米至亚微米级,围绕锐钛矿边缘生长、或充填于高岭石微裂隙中、或散布于与黄铁矿密切相关的高岭石或硬水铝石中。铀矿物的主要组分为UO_2(w(UO_2)为52.2%～80.88%)和TiO_2(w(TiO_2)为1.85%～14.98%);电子探针面扫描显示铀矿物中钛分布不均匀;铀矿物的拉曼特征波长为442 cm~(-1)和454 cm~(-1),因此,初步推测铀矿物为晶质铀矿和含钛晶质铀矿。其形成过程大致如下,来源于下寒武统牛蹄塘组黑色岩系中的铀(U~(4+))在风化过程中氧化为U~(6+)、析出、被Al~-, Fe~-氧化物/氢氧化物吸附;在沉积和成岩过程中,随着三水铝石转变为勃姆石和硬水铝石、铁氧化/氢氧化物转变为黄铁矿,吸附的铀解吸、还原(U~(6+)至U~(4+))、最后形成铀矿物。     

赣南富城岩体黑云母及其蚀变产物绿泥石的矿物化学研究——对铀成矿的指示意义

富城花岗岩体位于赣南会昌盆地东侧,该岩体西部与橄榄玄粗岩系列火山岩接触,河草坑铀矿田就产于该花岗岩体的内外接触带中。在矿区外围花岗岩中发育大面积的蚀变带,其中的黑云母普遍蚀变为绿泥石。为了深入探讨蚀变与铀矿化的关系,文章运用电子探针技术对该蚀变带的黑云母及其蚀变产物绿泥石进行了矿物化学研究。结果表明,黑云母大部分属铁叶云母,估算出富城花岗岩岩浆的氧逸度lg(f O2)值约为-15.0~-14.3,氧逸度较低,源岩为还原性较强的岩石,有利于铀预富集于源区中;富城产铀花岗岩中黑云母的w(F)高达1.41%~2.01%,表明花岗质岩浆富F,而富F岩浆中U溶解度高,可能是富城岩体富铀的重要原因之一。黑云母被绿泥石交代后呈黑云母假象,绿泥石矿物化学分析结果表明,绿泥石以鲕绿泥石和蠕绿泥石为主,属于富铁的绿泥石,主要形成于还原环境;绿泥石的形成温度介于246~307℃之间,平均276℃。全岩U、Th含量分析结果表明,上部"红化"蚀变层中的w(U)(3.5×10-6~9.4×10-6,平均6.6×10-6)明显低于下部"绿色"蚀变层(7.7×10-6~23.1×10-6,平均13.9×10-6),而"红化"蚀变层与"绿色"蚀变层的Th含量相似,w(Th)平均值分别为35.7×10-6和36.5×10-6。矿前期的带状面型"绿色"蚀变层活化了矿物晶格中的结构铀,后期高氧逸度的流体萃取"绿色"蚀变层中已经活化了的铀而形成含铀热液,经迁移在还原带附近沉淀成矿。Th的价态(正四价)难以随这种氧化还原条件的改变而改变,因此未参与流体成矿过程。     

赣中紫云山花岗岩晶质铀矿的电子探针U-Th-Pb化学定年

紫云山岩体是赣中地区与钨铀成矿关系极为密切的过铝质花岗岩体,但目前该岩体的成岩时代尚不明确.通过偏光显微镜、扫描电镜、电子探针等手段,首次开展了紫云山花岗岩中赋存晶质铀矿的精细矿物学研究.结果表明:晶质铀矿主要赋存于黑云母之中,少数被黄铁矿包裹,部分晶质铀矿被不同程度溶蚀和交代,表明晶质铀矿是本区花岗岩型铀矿的主要铀源矿物之一.利用电子探针U-Th-Pb化学定年法测得蕉坑单元 (J₃J)5颗晶质铀矿年龄为154.5~168.9 Ma,加权平均年龄为161.8±2.4 Ma (MSWD=0.26,n=26),庙前单元 (J₃M) 三颗晶质铀矿年龄为152.8~164.7 Ma,加权平均年龄为159.7±3.2 Ma (MSWD=0.2,n=15).获得的年龄与南岭地区主要含钨花岗岩的侵入时间高度一致,对应华南中生代大规模岩浆活动的第二阶段.晶质铀矿年龄与华南含钨花岗岩锆石U-Pb年龄非常一致,验证了过铝质富铀花岗岩中晶质铀矿电子探针定年方法的可行性.      

天然金属铀的首次发现

正铀广泛分布于地球的各种地质体中,由于其化学性质活泼,通常以+3、+4、+5、+6价态的化合物状态存在,其中+4和+6价铀化合物稳定。四价态铀通常以晶质铀矿(或沥青铀矿)(UO2)形成于岩浆、热液、沉积和变质作用产物中,而六价态通常以铀酰离子(UO2+2)化合物溶于水体中或在沉积、蒸发和氧化的条件下形成硫酸盐、碳酸     

某花岗岩中分散晶质铀矿成因及其成矿意义

在一些产铀矿的花岗岩体中,陆续发现有分散晶质铀矿,因而引起了人们的重视。关于花岗岩中这种分散晶质铀矿的成因,一般都认为是岩浆早期结晶的副矿物。通过近来的地质研究,对这一观点开始产生疑问。目前尽管还不能作出哪种花岗岩含有分散晶质铀矿,哪种     

关于磁铁矿中晶质铀矿周围的假象赤铁矿矿晕

本文对产于花岗岩类中的石英-磁铁矿-黄铜矿矿脉中的晶质铀矿-磁铁矿的共生组合进行了研究。在磁铁矿中晶质铀矿析出体的周围常常见有假象赤铁矿暈,并且这些量仅仅只存在于晶质铀矿的周围,而其他矿物对假象赤铁矿的分布没有显著的影响。至于晶质铀矿周围的假象赤铁矿暈产生的原因,作者认为它的形成与磁铁矿的普通假象赤铁矿化有密切的关系。而假象赤铁矿选择性地赋存于与晶质铀矿接触处,这是由于U~(6+)的还原作用与放射性辐射的影响,于是与晶质铀矿接触处的矿中产生微裂隙,致使渗入该裂隙中的水溶液之氧化能力局部增加。     

赣南富城花岗岩中显微-超显微晶质铀矿的厘定及成因

通过显微镜下观察和电子探针成分分析,厘定了存在于赣南富城强过铝质产铀花岗岩黑云母、白云母、长石中的显微晶质铀矿。根据其成分及矿物组合特征并结合U-Pb同位素年龄测定判明其属原生成因。此外,采用核诱发裂变径迹法,根据白云母探测器上存在的星点状裂变径迹中心,判断造岩矿物(长石、石英)中可能存在超显微级的晶质铀矿核晶。花岗岩中原生晶质铀矿的存在一方面印证了U在Si-O聚合程度增高的花岗岩浆中易与O2-结合形成铀-氧配位多面体的化学键能理论,另一方面也成为花岗岩具有较高产铀能力的地球化学标志之一。     

陕西华阳川铀铌矿床中铀矿物的年代学与矿物化学研究及其对铀成矿的启示

本文在详细的野外地质工作基础上,利用场发射扫描电镜(FE SEM)结合能谱分析(EDS)与电子探针分析(EMPA)等手段对华阳川铀铌矿床中主要铀矿物的种类、共生组合关系及铀矿物的矿物化学与年代学开展了详细的研究工作。研究成果显示,铀主要以铌钛铀矿的形式产出,其次为晶质铀矿。晶质铀矿的矿物学研究和电子探针年代学研究结果显示,矿床中存在两期晶质铀矿年龄,早期晶质铀矿的化学年龄为~201 Ma(印支期 燕山期之交),形成于岩浆 高温热液体系,并伴随大量早期蚀变的铌钛铀矿产出,为矿床形成的主要成矿期;晚期晶质铀矿的化学年龄为~129 Ma(燕山期),形成于高温热液体系,与少量未蚀变的铌钛铀矿产出,仅占次要地位,可能是区域内强烈的燕山期岩浆热液交代早期铌钛铀矿后,淋滤出的铀再次沉淀的结果。结合区域地质关系,认为早期的铀成矿可能主要与(霓辉石)黑云母方解石碳酸岩脉有成因联系,是矿床形成的重要时期;晚期的铀矿物可能只是区域内燕山期的岩浆热液交代早期铌钛铀矿后,铀被淋滤带出后再次在有利部位沉淀的结果。因此,华阳川铀铌矿床可能是一个主要形成于印支期 燕山期之交,并被燕山期岩浆活动(叠加)改造的与碳酸岩脉有关的铀铌矿床。