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     

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.      

鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿赋矿地层及矿化特征

通过对鄂尔多斯盆地西南缘泾源-华亭一带的地质调查和资料综合分析,笔者重点研究了该区砂岩型铀矿的成矿地质背景、含矿层及铀矿化的基本特征,认为下白垩统六盘山群是区内的主要赋矿层位,可分为上、下两个含矿层;铀矿化与有机质、黄铁矿、黄铜矿等含量关系密切,铀以沥青铀矿或残余铀黑、硅钙铀矿、钙(铜)铀云母等矿物形式为主,部分呈分散吸附状,与Cu、 Pb、 Mn、V、 Ni、 Co等呈正相关关系。这些特征显示,研究区具有较好的砂岩型铀矿找矿前景,值得进一步开展工作。     

砂岩型铀矿化铀系不平衡特征研究

在讨论砂岩型铀矿化铀系核素主要分离机制的基础上，研究了鄂尔多斯盆地、吐哈盆地和西胡里吐盆地不同类型砂岩型铀矿化不同分带的铀系核素不平衡特征，结果表明，含矿砂岩中234U/238U, 230Th/238U的活度比在不同分带具有不同分布规律。鄂尔多斯盆地古潜水氧化转层间氧化带型铀矿化前锋处于慢速成矿作用体系，成矿环境及矿体的演化皇现相对稳定的状态；吐哈盆地层间氧化还原带型铀矿化前锋处于相对不稳定状态，在上新世以后成矿物质U仍具有迁移活动发生；西胡里吐盆地U系核素在空间上分布说明不同部位的砂体中U具有迁移和富集现象，为判断潜水氧化型铀矿化有利成矿地段提供了依据。     

鄂尔多斯盆地东北缘侏罗系铀矿化与有机质的某些关联

许多中—新生代盆地沉积充填中铀矿化显著,有机质丰富,铀矿与有机能源同盆共存,铀矿化与有机质内在关联备受关注。鄂尔多斯盆地东北缘东胜—准格尔旗地区侏罗系直罗组下部铀矿化砂岩平均铀含量（128.4×10-6）高出含铀泥岩2个数量级,铀富集成矿以砂岩为主岩并伴随显著的方解石化、高岭石化等低温热液蚀变;铀矿化岩层富有机质,其氯仿沥青“A”中非烃和沥青质占优势,饱和烃/芳香烃比值多大于1,Ⅱ型有机质为主。铀矿化砂岩的有机碳平均丰度（0.47%）比含铀泥岩低1个数量级,前者铀含量与有机质丰度呈负相关,有机质的氯仿沥青“A”含量0.0056%~0.0341%、A/C比值为0.79%~32.34%,处在成熟阶段;而后者铀含量与有机质丰度呈正相关,有机质的氯仿沥青“A”含量0.0049%~0.4937%、A/C比值为0.12%~17.78%,处在未成熟阶段。砂岩中铀富集成矿明显经历了伴随有机质氧化、成熟和分解的晚成岩—后生期含铀热液过程,而泥岩中的铀主要是同生—早成岩阶段粘土有机吸附沉积的。铀矿化砂岩中热液蚀变方解石的δ13CVPDB =-2.7‰～-14.0‰,δ18OVSMOW =18.4‰～20.0‰;热液蚀变高岭石的δ18OVSMOW= 12.6‰～13.8‰,δD(水)VSMOW=-116‰～-133‰,与高岭石平衡流体的δ18O(水)VSMOW =1.8‰～6.1‰,指示含铀成矿热液中CO2主要是有机质氧化脱羟基产物,水来自经过富含有机质地层循环演化了的盆地流体。研究区盆地流体中铀元素在砂岩层内流动和沉淀成矿与地层中有机质的氧化分解相伴发生。     

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。     

《铀矿地质》2005年第21卷总目次

第1期俄罗斯在铀矿地质勘查工作中的新动……………………………………………………………………向陈祖伊(1)砂体非均质性是铀成矿的关键因素之………………一焦养泉陈安平杨琴彭云彪吴立群苗爱生(8)内蒙古西胡里吐盆地有机质特征及其与铀矿化的关……………………………系郭庆     

巴音戈壁盆地南部塔木素铀矿床铀赋存特征研究

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,其铀的赋存特征也明显有别于我国北方其他砂岩型铀矿床,文章运用电子探针、扫描电子显微镜、径迹蚀刻等方法对该矿床铀的赋存状态进行了研究,研究结果表明塔木素铀矿床铀主要以铀矿物的形式存在,极少量为吸附铀,铀矿物基本都是沥青铀矿而未发现其他砂岩铀矿中常见的铀石。沥青铀矿主要分布于矿物内部、粒间、胶结物中及植物碎屑中,并根据沥青铀矿结构特征等将其分为微粒浸染状结构、环边结构、薄膜结构、球粒结构、交替环带结构、瓜瓤结构、交代结构、混合结构等。进一步研究发现,不同的铀矿物的结构形式与矿石类型、矿化阶段、地下水环境、水岩作用过程等有关,通过铀的赋存状态及其结构研究,有助于了解塔木素这种特殊硬砂岩的成矿过程及探讨铀矿化成因。     

川北陆相砂岩型铀矿床成岩与成矿过程中有机质对铀的富集作用

川北陆相砂岩型铀矿主岩中有机质是铀的主要富集剂。铀在其中存在形式有:1.矿物铀;2.吸附铀;3.腐植酸合铀酰络合物。含铀有机质相当煤化程度较低的褐煤,铀矿化主要富集在结构镜质体之中。有机质对铀的富集作用表现在成煤作用的各个阶段。     

鄂尔多斯盆地西南缘彭阳铀矿区矿物学研究及其对区域成矿的指示

绝大多数砂岩型铀矿均赋存于河湖相或滨浅海相等沉积地层中。彭阳铀矿床是近期在鄂尔多斯盆地西南部新发现的一个大型铀矿床,也是中国首个产出于风成砂岩中的砂岩型铀矿床。矿体主要赋存于洛河组砂岩中,岩性主要为中细粒长石砂岩和岩屑长石砂岩。洛河组以沙漠沉积相为主,靠近盆地边缘地区发育冲积扇及河流相沉积。本文在详细的野外调研和矿相学研究基础上,围绕富铀地层洛河组开展详细的矿物学研究,利用扫描电镜、背散射、电子探针等方法,发现洛河组中的铀矿物主要为沥青铀矿,其次为含钛铀矿物,以及少量铀石,基本查明了铀矿物的矿物学特征、化学成分及共生矿物组合。铀矿物大多呈星点状与锐钛矿、磷灰石(胶磷矿)、黄铁矿等密切共生,或者呈条带状分布于石英等碎屑颗粒边缘。与伊犁盆地和鄂尔多斯盆地典型矿床的团块状铀矿物相比,彭阳铀矿床的铀矿物以多呈星点浸染状为特征。洛河组风成砂岩中还原剂十分缺乏,推测有油气等还原物质参与了砂岩型铀矿的氧化还原作用并导致铀矿的沉淀富集。     

某新第三系盆地含铀的锗矿床的成矿特征及其成因探讨

我们在某新第三系盆地进行以铀为主,兼顾其它有用矿产的勘探工作中,落实了一个大型的含铀锗矿床。经工艺流程试验,锗铀均能综合利用。为了更好地认识、研究和寻找此类矿床,笔者特将该矿床的成矿特征及对其肤浅认识简介于下,以供读者和从事此类矿床的研究者们参考。     

Sources of sedimentary humic substances: vascular plant debris

A modern Washington continental shelf sediment was fractionated densimetrically using either an organic solvent, CBrCl₃, or aqueous ZnCl₂. The resulting low density materials (<2.06 g/ml) account for only 1% of the sediment mass but contain 25% of the sedimentary organic carbon and 53% of the lignin. The C/N ratios (30–40) and lignin phenol yields ($\text{Λ = 8}$) and compositions indicate that the low density materials are essentially pure vascular plant debris which is slightly enriched in woody (versus nonwoody) tissues compared to the bulk sediment. The low density materials yield approximately one-third of their organic carbon as humic substances and contribute 23% and 14% of the total sedimentary humic and fulvic acids, respectively. Assuming that the lignin remaining in the sedimentary fraction is also contained in plant fragments that yield similar levels of humic substances, then 50% and 30% of the total humic and fulvic acids, respectively, arise directly from plant debris.Base-extraction of fresh and naturally degraded vascular plant materials reveals that significant levels of humic and fulvic acids are obtained using classical extraction techniques. Approximately 1–2% of the carbon from fresh woods and 10–25% from leaves and bark were isolated as humic acids and 2–4 times those levels as fulvic acids. A highly degraded hardwood yielded up to 44% of its carbon as humic and fulvic acids. The humic acids from fresh plants are generally enriched in lignin components relative to carbohydrates and recognizable biochemicals account for up to 50% of the total carbon. Humic and fulvic acids extracted directly from sedimentary plant debris could be responsible for a major fraction of the biochemical component of humic substances.     

潮湿气候下天然水中铀的迁移形式和沉淀富集条件的探讨

本文以华南早第三纪含煤碎屑岩型铀矿床为例,研究了矿床表生带天然水中铀和有机质的关系。 А.И盖尔曼诺夫等人在研究干旱气候条件下层间氧化带型铀矿床时,曾提出在该矿床的舌状强氧化前锋,水强烈富集铀,以含铀有机化合物的形式出现,有机质中含铀48-86%,甚至达100%。而在还原带中,水中的铀以无机化合物形式为主,含铀68-81%。但该研究只限于水中有机质富集铀的数量,并未说明铀与有机质呈什么形式结合。另一些研究者又只考虑到有机质与UO₂2+结合的问题。众所周知,地下水是一个具有复杂组分的天然体系,UⅥ在该体系中可以有各种各样存在形式的机率:如UO₂OH+、UO₂(Co₃)₂(H₂O)₂2-、UO₂(C0₃)₃4-、UO₂SO₄、UO₂(SO₄)₂2-、UO₂(S0₄)₃4-以及UO₂Cl+等。因此，在研究天然水体系中溶解腐殖酸结合铀时，必须要考虑它结合的是什么形式的铀，才能合理地评价天然水中溶解有机质对铀的迁移富集作用。     

我国含铀煤矿床的某些地球化学特征

我国含铀煤矿床主要产于中-新生代陆相沉积盆地中。盆地基底为华力西至燕山期花岗岩(黑云母花岗岩、二云母花岗岩等),或酸性火山岩(火山碎屑岩),或二者均有,其含铀丰度大于8ppm,高于酸性岩克拉克值的3-10倍。基底含铀丰度高为成矿提供了丰富的铀源。铀矿区内的地下水一般为弱酸至弱碱性,重碳酸钾-钠型,硫酸、重碳酸钙(钾)一钠型等，pH值6 -7.5，含铀丰度为n.10-7n.10-6克/升，干旱地区为n。10-6-n.10-5克/升。矿体一般为层状，似层状及透镜状与煤层整合产出。     

鄂尔多斯盆地东北部塔然高勒地区还原介质对砂岩型铀矿的控制

为明确鄂尔多斯盆地塔然高勒地区直罗组、延安组地层中煤、黄铁矿等还原介质与砂岩型铀矿的共存关系,选取直罗组含矿砂体及其中的黄铁矿、炭屑以及延安组煤层等为研究对象,综合利用钻孔编录、显微镜和电子探针分析等手段开展研究。结果表明,研究区铀矿体与延安组煤层、直罗组炭屑具有空间和成因上的关联,延安组煤层为铀的沉淀提供了大量的还原剂,而直罗组炭屑里的腐植酸对铀酰离子起到吸附和络合的作用;铀石是该区最主要的铀矿物类型,其与莓球状黄铁矿、蚀变黄铁矿、胶状黄铁矿、钛铁矿、白钛石伴生关系明显;有机质、黄铁矿等还原介质的含量及空间分布可以作为铀成矿的指示标志。      

砂岩铀矿成矿过程中有机质作用的实验研究--以吐鲁番-哈密盆地十红滩铀矿床为例

本文利用采自吐鲁番-哈密盆地西南部的样品,有针对性地做了一系列有机质抽提及分离实验,即①利用氯仿抽提岩石中有机质实验;②利用CS2-NmP(二硫化碳-N-甲基-2吡咯烷酮)抽提岩石中有机质实验;③腐殖质提取及分离实验。以上有机质抽提物及分离物分别做铀含量测试。通过实验发现,按以上实验顺序．岩石有机质提取物或分离物中铀含量依次有不同程度的提高,其中以腐殖质中分离出的黄腐酸(Fulvic acids)中铀含量最高,说明在吐哈盆地西南部砂岩铀矿的形成过程中有机质(主要是腐殖质和沥青质)的吸附作用起到部分作用．起最主要作用的是黄腐酸,而且与铀酰离子是以络合(或螯合)形式进行迁移。通过实验和分析,作者认为腐殖质(Humic substances)的络合作用和吸附作用在铀的迁移过程中是紧密相联的,而不是互相孤立的两种作用。在铀的迁移和沉淀富集过程中,黄腐酸(Fulvic acids)和腐殖酸(Humic acids)分别起到不同作用。     

Pyrite Formation in Organic-rich Clay, Calcitic and Coal-Forming Environments

The early diagenetic characteristics of pyrite formation processes in a Miocene freshwater sequence of mixed sediments （coal fragments in clays, sandstones or shales） alternating with continuous brown coal layers was investigated. Based on abundant minerals, the following main sedimentary environments were distinguished： the illite-montmorillonitic （I-M）, calcitic （Ct） and coal-forming environment （CL）. For these hydrogeochemically differing environments the effects of limiting factors on the pyrite formation process （availability of sulphate and Fe, amount of organic matter and participation of organic sulphur） were assessed by correlation analysis. Significant differences in the effects of these limiting factors in the particular environments were observed. These differences were explained taking in account the different oxidative activity, Fe-complex and surface complex forming properties of humic substances in dependence of pH of environment and the abundance of sorptionally active clay minerals. In environments having a relatively low pH and containing clay minerals （I-M- and CL-environments） the oxidative activity of humic substances （Hs） on pyrite precursors was greatly prevented however pyrite formation depended on reactive Fe availability as the consequence of complex formation. On the contrary, in environments with a relatively high pH, as it was the calcitic, the oxidative activity of Hs was greatly enhanced, thus oxidizing the sulfur precursors of pyrite. The oxidation degree of organic matter was probably also a consequence of the differing activity of the humic electron-acceptors.     

煤中铀的赋存分布及其在利用过程中的迁移特征

煤炭与铀两种资源在空间配置和成矿上有关联性,其合理开发利用及污染控制是我国国民经济和社会持续发展的重大需求。基于大量文献调研及前期研究成果,探讨了铀在煤中赋存分布及其在洗选、燃烧、淋滤过程中的迁移特征,取得一些认识:①煤中铀的富集成矿与成煤大地构造演化相关联,西南富铀煤主要与峨眉山玄武岩及断裂构造有关;西北富铀煤一般分布在拗陷和断拗陷盆地开阔地带一侧并与上覆砂岩型铀矿有关。②煤中铀主要与煤中有机质（主要是腐殖酸）结合,富铀煤中铀可以微细粒含铀矿物形式存在,并与有机硫、硫化物紧密共生,故在选煤过程中,无论重选还是浮选,其洗选脱除率均不高（最高为68.3%）,部分煤浮选时铀甚至富集到精煤中;在煤燃烧过程中,铀或多或少都会以气相形式挥发到大气中。③富铀煤一般也同时富集V、Mo、Se、Re、Cr等高价态变价元素,这与有机体深埋分解造成的强还原环境有关,对于那些不变价元素如Sc、Y、La等的沉淀富集主要与腐殖酸形成的酸化条件有关;这些共生组合元素,在富铀煤的分选及煤矸石的淋滤过程中表现出一致的迁移行为。④电厂燃煤过程中铀主要富集（呈数量级的增加）到飞灰和底灰中,粉煤灰中铀淋出浓度一般随淋滤液pH的增加呈降低趋势,其萃取率随灰化温度的升高呈现降低趋势。研究结果为铀资源利用和环境污染控制提供参考和依据。