302矿床成矿热液中铀的迁移和沉淀

本文主要探讨了成矿热液中铀的迁移沉淀机制。研究表明，铀不仅能在相对还原性的深部热液中被氧化迁移，而且能在相对氧化性的浅部热液中被还原沉淀。这主要取决于由热液成分和物理化学条件等因素所制约的热液中六价铀的存在形式。沥青铀矿的形成是成矿阶段热液中六价铀被还原的结果。     

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。     

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。     

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。     

花岗岩型铀矿床成矿分带特征及其在下庄矿田隐伏矿床预测中的应用

花岗岩型铀矿通常形成于地台活化或地洼阶段的晚期,标志陆壳经历了多次的熔融(重熔)。对下庄矿田的热液蚀变类型及其与铀成矿关系的研究表明:含铀流体是从经历多次熔融产生的晚期岩浆系统中排出的贫硫富氧(氟、氯、二氧化碳)的热液流体;含铀热液在向上运移过程中,随着温度降低,伴生矿物析出顺序总体为氧化物–氟化物–碳酸盐–水化物,而沥青铀矿的沉淀析出主要发生在第一阶段(氧化物)后期和第二阶段(氟化物),到第三阶段(碳酸盐)基本完成;相应的铀矿化自下而上有高温无矿带–大脉带–线脉带–网脉带–低温无矿带的分带特征。据此并结合下庄矿田XXX矿床的资料,提出该矿目前探明的以晶质铀矿为主的线脉矿体下方,极有可能存在沥青铀矿大脉带的定位预测方案。     

砂岩型铀矿床中铀矿物的形成机理

本文通过对砂岩型铀矿床中铀在不同地球化学环境中的行为、存在形式及铀矿物种类的分析，论述了主要工业铀矿物——沥青铀矿的形成机理：(1)铀是变价元素，在氧化环境中活化迁移，在还原环境中还原沉淀；(2)来自于氧化环境的[UO2(CO3)3]^4-、[UO2(CO3)2]^2-在氧化还原过渡带与有机质、硫化物及低价铁等还原剂发生反应，形成铀的简单氧化物——沥青铀矿；(3)有机质、粘土矿物等吸附UO2^2 ，加快了其被还原的速度，有利于铀的富集。因此认为：有机质还原UO2^2 形成H2S和H2S还原UO2^2 的作用是沥青铀矿形成的主要原因，这一反应在中性和弱碱性碳酸盐溶液中广泛和普遍存在。H2S等还原剂的存在是环境Eh值下降的主要原因，从而使水中的UO2^2 在氧化还原过渡带处于过饱和状态，加速了铀的吸附和沉淀。     

二连盆地与地沥青密切相关的砂岩型铀矿床微观矿物特征及成因分析

内蒙古二连盆地产在下白垩统碎屑岩系中的砂岩型铀矿床,其矿化与地沥青密切相关,有铀矿物存在之处必有地沥青;岩石中也普遍含地沥青。笔者通过蚀刻α径迹示踪,对铀含量在(200~1770)×10~(-6)的碎屑岩进行扫描电镜分析,采用分子量计算方法确定了该地区含铀碎屑岩中的铀是以多种超显微铀矿物形式存在。其中,以赛汉高毕铀矿床为代表,铀主要形成复成分磷钙铀矿。其它铀矿床也普遍有复成分磷钙铀矿产出:巴彦乌拉矿床样品因钙含量低、硅含量高,则铀石多于复成分磷钙铀矿;道尔苏矿床以铀石和磷铀矿为主,有少量沥青铀矿及复成分磷钙铀矿;哈达图矿床主要是沥青铀矿,未见复成分磷钙铀矿。除了地沥青之外,各矿床中与铀矿物共生的主要矿物还有草莓状、鲕粒状黄铁矿。由此推断,铀矿床的可能成因是:来自盆地深部的UH_3、PH_3、CaH_2、SiH_4、FeH_2、H_2S等在伴随油气向上运移过程中,由于温度、压力降低和氧化作用而发生分解及凝聚,形成草莓状、鲕粒状黄铁矿;同时派生出含U、P、Si、Ca等的氧化物的低温热水溶液,并最终结晶析出铀矿物,形成有大量黄铁矿共生的铀矿体;而油气经过长期挥发,最终演变成地沥青,成为铀矿物的载体。     

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。     

甘肃红石泉伟晶岩型铀矿床地质、地球化学特征及成因探讨

红石泉矿床位于龙首山铀成矿带的西段,是我国发现的最为典型的伟晶岩型铀矿床,具有岩体型矿化的特点,铀矿化发育于伟晶岩体内部和接触混染带内。通过对含矿主岩伟晶岩进行系统研究表明,红石泉矿床中铀以晶质铀矿、沥青铀矿和铀黑形式存在。在中条造山运动晚期(1 735±67) Ma形成初始铀矿化,并在海西期(356±46) Ma部分矿石发生了热液叠加改造。早期岩浆成矿阶段主要形成晶质铀矿,晚期热液叠加改造阶段主要形成沥青铀矿,并发育了与芨岭钠交代型铀矿床相似的“四位一体”蚀变组合,热液改造过程是一个去K、增Na的过程。     

3701铀矿床地质特征及其热液叠加改造成矿作用

本文在介绍3701铀矿床的地质特征、矿石物质成分和稳定同位素组成等研究结果基础上,论述了该矿床的成因。3701铀矿床赋存在L花岗岩体外接触带泥盆系灰岩中。花岗岩的黑云母钾-氩法年龄为318-202Ma,矿床的矿化年龄(沥青铀矿铀-铅法年龄)为65.0—30.75Ma,矿岩时差超过137Ma。矿床的热液矿化特征明显。成矿温度约100—300℃,属中、低温热液矿化。矿床的近矿围岩蚀变较弱。矿床的稳定同位素研究结果表明,成矿物质是多源的,其中硫、碳主要来自围岩,铀、铅主要来自花岗岩。矿液水以大气降水为主。铀背景值较低(3.12ppm)的成矿围岩,汲取了从花岗岩中淋出的含铀水体中的铀。被燕山期,喜山期构造运动加热了的地下水汲取围岩中的铀等成矿物质,在角砾岩带等地段沉淀成矿,因此该矿床属多矿源热液叠加改造成因。在两次铀矿化间隔期间,早期矿体曾遭受地下水的改造。     

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。     

5512—3铀矿床地质特征及成因分析

矿床产于浅变质志留系中。矿床受硅灰岩含矿层、断裂(具深断裂性质)、屏蔽构造控制。矿体成群以盲矿体为主,最大长360米,最大垂幅518米。主要矿物有沥青铀矿和铁钼镍锌铜钒汞等硫化物,沥青铀矿年龄1.173亿年～0.135亿年。 矿床硫氧碳同位素组成和矿物包体成分测定表示,成矿溶液为变质热液演化而来并有岩浆热液、壳下和慢源热流参与改造的广义热液。铀主要以碳酸铀酰络合物形式迁移。 矿床成因是地洼期强烈构造岩浆活动形成的广义热液,在开放系统中多期脉动性上升,遇屏蔽构造大量聚集,与大气源渗流交替、性质改变、缷荷的结果,多数矿体是叠加复成的。     

326铀矿床矿石成分、围岩蚀变及成因探讨

326铀矿床是我国重要的四大类型铀矿床之一花岗岩型铀矿床,位于南华活动带华夏褶皱带西侧。通过测定该矿床岩矿石矿物成分、研究围岩蚀变及其与铀矿化的关系,确认碱交代、赤铁矿化、绿泥石化、硅化和粘土化(高岭土化、伊利石化)与铀矿化关系密切。矿石中赋存的铀矿物主要有沥青铀矿、硅钙铀矿、硅铀矿、硅铅铀矿、铀黑、铜铀云母;伴生的金属矿物有闪锌矿、黄铁矿、白铁矿等,脉石矿物主要为石英、钾长石、斜长石、白云母、黑云母、白云石、方解石、磷灰石。在此基础上,探讨了该矿床成因机制:矿源岩为富铀黑云母二长花岗岩,岩浆、构造作用及围岩蚀变提供了热源并使铀活化、迁移、富集;由于成矿期围岩蚀变特别是碱交代和赤铁矿化,使储矿空间pH、Eh下降;同时,构造交汇开放空间发生减压降温作用,当富铀的氧化热液运移至该空间时使铀矿还原沉淀,从而形成铀矿床。     

一个铀钨矿床的成矿地质条件及成因特征

至今,在国内外已发现的单铀或单钨的脉状矿床或层控矿床为数不少,但铀钨均具工业意义的铀钨(沥青铀矿-白钨矿)组合的矿床却极其少见。本文介绍了一个这样的矿床的成矿地质条件及成因特征:该矿床的形成受花岗岩、地层、岩相、构造、地下水及区域地球化学环境的联合控制;从矿石建造和有用元素组合角度看,这是一个矿床新类型,从成因上看,是花岗岩型热液矿床与层控矿床之间的过渡类型。     

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。     

热液型铀成矿氧化还原条件研究：来自特征矿物的指示

通过对典型热液型铀矿床铀-赤铁矿型、铀-黄铁矿型铀矿石矿物组合特征、时空分布特征的研究,探讨了热液型铀成矿的氧化还原条件。相山矿田碱交代成因的铀-赤铁矿型矿石矿物组合为沥青铀矿-赤铁矿-钠长石-磷灰石-碳酸盐;长江矿田酸交代成因的铀-赤铁矿型矿石矿物组合为沥青铀矿-赤铁矿-微晶石英。铀-黄铁矿型矿石矿物组合为沥青铀矿-黄铁矿-微晶石英-萤石。铀-赤铁矿型较铀-黄铁矿型形成早,两种类型铀矿石在矿田深部及浅部均有大量富集,垂向上呈现相互叠置的分布特征。沥青铀矿形成并能稳定存在的氧化还原条件为黄铁矿至黄铁矿与赤铁矿共存区,黄铁矿存在有利于沥青铀矿富集,完全的赤铁矿区不利于沥青铀矿的形成及保存。     

松辽盆地白兴吐铀矿床热液蚀变及物质组成研究

显微镜下矿石薄片鉴定和铀矿物电子探针分析显示,白兴吐铀矿床发育高岭石化、碳酸盐化、黄铁矿化、水云母-绢云母化和赤铁矿化等中低温热液蚀变;矿石的铀矿物主要为铀石,少量沥青铀矿,以及部分含钛铀矿物,矿石普遍富含磷和钛。铀矿物与热液成因的胶状、团块状和莓状黄铁矿、铁白云石、赤铁矿等共生。这些特征表明,该矿床的工业铀矿化与热液作用关系密切。     

地球化学模式在二连盆地中东部砂岩型铀矿床中的应用研究

文章采用PHREEQC模式程序,对研究区地下水的水文地球化学环境进行了模拟,确定水中铀的存在形式、水中沥青铀矿饱和指数(SI)和反应条件指数(RCI)等水文地球化学参数;分析了地层中铀所处状态与水中Eh值、pH值、铀浓度的关系;证明了水的Eh值是控制铀成矿作用的最主要因素;对砂岩型铀矿床的形成及其定位的水文地球化学条件进行了较系统研究和探讨;对砂岩型铀矿成矿水文地球化学机理进行了论证和计算;阐述了铀活化迁移、沉淀富集的本质规律;也为水文地球化学方法研究砂岩型铀矿的成矿预测和矿床定位提供了重要依据。     

相山破火山口内中低温热液铀矿床的铀钍类质同像研究

作者在研究火山岩铀矿床的过程中,发现产于相山破火山口内的某些中低温热液铀矿床的主要工业矿物为含钍沥青铀矿等铀钍矿物。这些铀钍矿物的矿物学研究和实验室内模拟中低温热条件下人工合成含钍沥青铀矿的验实结果都证明,在含钍沥青铀矿和其它铀钍矿物中,钍是以类质同像置换形式存在的,这表明,铀、钍不但能够在高温条件下形成广泛的类质同像置换,而且在某种特定的地球化学环境中,中低温热液条件下也可以出现铀、钍类质同像置换,形成特定的铀钍矿物系列。这一发现对进一步发展铀钍地球化学理论和认识某些矿床成因都是有重要意义的。     

西准噶尔白杨河铀矿床沥青铀矿矿物特征及形成环境

白杨河铀矿是我国新疆地区典型的铀-多金属矿床,为查明该矿原生铀矿物特征,进一步探究沥青铀矿的形成与保存环境,本文利用偏光显微镜、扫描电镜、电子探针等多种研究手段对该矿床中的沥青铀矿开展了矿物学研究工作,并利用激光拉曼和碳硫仪对与原生矿体空间关系极为密切的黑色断层泥开展了研究。结果表明,本矿床形成的原生沥青铀矿主要赋存在热液脉中,矿石组构包括:碎裂结构、花岗状压碎结构、斑状压碎结构、交代反应边结构;黑色断层泥含有一定量的有机碳(TOC为0.24%～1.07%),拉曼测试结果显示出较强烈的碳质峰。沥青铀矿不同程度地遭受流体改造作用,使得矿物化学成分极其复杂。随着流体改造程度的增加,UO_2、PbO呈现降低的趋势,Nb_2O_5及ZrO_2含量则表现出升高的趋势,显示在后期的流体改造作用过程中,铀被活化迁移的同时,流体还带来了丰富的Nb和Zr等元素。进一步分析认为富有机碳的断层泥在成矿过程中可能为U~(6+)的易溶络合物还原为沥青铀矿沉淀提供了有利条件,并且在沥青铀矿形成后起到了一定程度的保护作用。