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。     

从铀系列同位素角度探讨砂岩型铀矿的形成过程及找矿标志

本文通过对512矿床含矿层不同地段铀系列同位素研究,对砂岩型铀矿的形成过程及找矿标志进行了探讨,根据矿卷前锋铀系列同位素组成分布规律和含矿层不同氧化还原分带中样品铀系列同位素分布特征,认为砂岩型铀矿含矿层岩石的铀系列同位素组成分区特征不仅可以记录铀富集的滚动成矿过程,而且可以作为预测铀矿化的重要找矿标志依据,A区应定名为"氧化还原矛盾区"较为合适.     

运用铀同位素研究砂岩型铀矿的几个问题

通过砂岩铀矿矿卷前锋铀同位素特征和512矿床含矿层铀同位素特征的研究,对砂岩型铀矿形成过程、铀同位素找矿标志进行了讨论。研究结果表明,砂岩铀矿的形成是一个多期次、滚动式、由氧化向还原环境推进的动态成矿过程,矿体主要定位于Ⅲ区段。根据铀同位素样品在不同氧化还原分带中的分布和矿体的滚动性特征,认为A区定名为地球化学矛盾区更为恰当。     

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。     

油气相关砂岩型铀矿的形成过程:以钱家店铀矿床为例

基于开鲁盆地钱家店铀矿床含矿砂岩的显微镜、扫描电镜镜下观察,胶结物同位素测试,以及包裹体烃的地球化学分析,探讨了该砂岩型铀矿的形成过程。镜下观察结果显示,铀矿物主要为沥青铀矿（UOx,x=2．16—2．70）,部分与自生高岭石共生,部分则紧密地与矿化阶段黄铁矿共生或交互生长,表明同时沉淀。矿化阶段黄铁矿形成于细菌硫酸盐还原作用（BSR）。碳酸盐胶结物δ^13C变化范围为-1．3‰--21．6‰;流体包裹体烃显示生物降解的特征。这些证据表明,硫酸盐还原菌（SRB）可能厌氧地降解烃类,其产物CO2为碳酸盐胶结物提供了部分碳源,且已有的研究显示,SRB利用新陈代谢作用可以还原U（Ⅵ）。于是,利用烃类作为生存的碳源,硫酸盐还原菌（SRB）将硫酸盐还原的同时,直接或间接地把六价铀U（Ⅵ）还原成四价铀U（Ⅳ）,导致沥青铀矿形成。     

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。     

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。     

巴音戈壁盆地砂岩型铀矿找矿新发现与意义

砂岩型铀矿是全球最重要的铀矿类型之一,一般以表生流体的氧化还原成矿作用为主。虽然在勘查中发现部分砂岩型铀矿中存在热液流体活动的痕迹,但热液流体与铀成矿之间的关系仍不明确。本研究以巴音戈壁盆地下白垩统巴音戈壁组下段底部砂质砾岩中新发现的铀矿化为研究对象,通过镜下鉴定、电子探针(EPMA)、铀含量、铀价态和微量元素分析等手段,研究了铀矿石的岩石学、矿物学和地球化学特征。结果显示,铀矿化产出于巴音戈壁组下段的紫红色砂岩中,与不整合界面及次级断层有关;铀呈分散状态分布在胶磷矿中,并伴生有方铅矿、闪锌矿等金属硫化物;微量元素分析显示矿石中Sr、Y、Mo、W和REE等显著富集,指示其形成与深部流体密切相关。研究认为,苏红图组玄武岩喷发形成的火山热液在上升过程中与地表大气降水混合形成弱酸性氧化流体,流体沿不整合和断层向上运移并不断萃取地层中的U和P,当其遇到上覆巴音戈壁组砂砾岩中的菱铁矿等还原物质时,形成酸碱度和氧化还原接触界面,进而诱发铀、磷的沉淀。本次在新层位发现的铀矿化拓宽了巴音戈壁盆地铀矿勘查的找矿空间和方向。     

黄铁矿与沥青铀矿的共生条件及在沥青铀矿形成过程中所起作用的实验研究

高价铁与高价铀混合溶液在还原场中形成了共生的黄铁矿与沥青铀矿,该过程必须在弱酸性-中性-碱性介质中进行,其中在弱酸性至中性介质中易形成大的黄铁矿单晶。高价铀溶液流经黄铁矿矿区时,若在高温高压条件下,有新生的黄铁矿或白铁矿与沥青铀矿共生。黄铁矿还原六价铀形成沥青铀矿时,起还原作用的是二价硫。赤铁矿常与沥青铀矿共生,但它们是热液演化过程中不同阶段的产物,赤铁矿形成于体系氧逸度高的氧化环境,沥青铀矿形成于体系氧逸度低的还原环境,赤铁矿形成于沥青铀矿之前。     

伊犁盆地阔斯加尔地区西山窑组上段有机碳、硫与铀成矿的关系

为研究阔斯加尔地区有机碳和硫与铀成矿关系,以西山窑组上段为研究层位,通过对不同分带中的样品分析结果得出铀在氧化带迁移、在过渡带富集的成矿机制,有机碳、硫化物等还原质与铀呈正相关性,通过绘制有机碳及硫化物平面分布与铀矿体关系图,阐述了层间氧化带在强还原质富集地带尖灭的特性,分析讨论了"还原物质富集带"在铀成矿过程中控制矿体产出空间的作用,揭示了"‘还原物质富集带’控制铀矿体的空间产出位置和形态"这一成矿规律。     

东胜砂岩型铀矿氧化酸性流体与还原碱性热液流体过渡界面蚀变带成矿作用研究

位于鄂尔多斯盆地北部地区的东胜砂岩型铀矿在平面上和垂向上具有明显的岩石学和地球化学分带性,矿物学和岩相学特征研究表明其分带性是不同性质流体蚀变作用造成的。根据氧化/还原过渡界面蚀变矿物特征及其相互交代关系,识别出早、晚两个世代蚀变矿物组合,分别反映出早期蚀变流体为氧化环境下的酸性流体,晚期蚀变流体为还原环境下的碱性热液流体。早期氧化环境的酸性流体蚀变作用基础上叠加了晚期还原环境下的碱性热液流体蚀变作用,导致了铀在氧化/还原过渡界面的富集成矿。分析认为,东胜铀矿热液蚀变与鄂尔多斯盆地乃至华北地区燕山期构造活动和岩浆活动产生的区域性热异常事件具有一定联系。     

Geochemical characteristics of Dongsheng sandstone-type uranium deposit, Ordos Basin

Generally, sandstone-type uranium deposits can be divided into three zones according to their redox conditions: oxidized zone, ore zone and reduced zone. The Dongsheng uranium deposit belongs to this type. In order to study its geochemical characteristics, 11 samples were taken from the three zones of the Dongsheng uranium deposit. Five samples of them were collected from the oxidized zone, four samples from the ore zone and two samples from the reduced zone. These samples were analyzed using organic and inorganic geochemical methods. The results of GC traces and ICP-MASS indicate that the three zones show different organic and inorganic geochemical characteristics.     

东胜砂岩型铀矿床中烃类流体与成矿关系研究

东胜砂岩型铀矿床定位于灰绿色岩石与灰色岩石的接触部位,主要受古层间氧化带控制.矿体以板状为主.铀主要以铀矿物和吸附铀形式存在.铀矿物主要为铀石, UO2含量为 46.72%～ 74.60%.吸附铀及 U6 、U4 在铀矿床的不同地段所占比例存在明显差别.该铀矿床与世界上其他砂岩型铀矿床在成因上具有明显的不同,表现在矿床特征、岩石地球化学环境及控矿因素等方面具有很强的特殊性.晚侏罗世-早白垩世的构造热事件形成的含烃热流体参与了成矿作用,不仅为铀的活化、迁移、富集提供了有利条件,而且使铀矿床完全隐伏在还原环境中,对矿床的保存起到了重要作用.由烃类流体产生的后生还原作用所形成的灰绿色砂岩可作为铀矿床的岩石地球化学勘查标志.     

Isotope geochemistry of ore fluids for the Dongsheng sandstone-type uranium deposit, China

The Dongsheng sandstone-type uranium deposit is one of the large-sized sandstone-type uranium deposits discovered in the northern part of the Ordos Basin of China in recent years. Geochemical characteristics of the Dongsheng uranium deposit are significantly different from those of the typical interlayered oxidized sandstone-type uranium ore deposits in the region of Middle Asia. Fluid inclusion studies of the uranium deposit showed that the uranium ore-forming temperatures are within the range of 150–160℃. Their 3He/4He ratios are within the range of 0.02–1.00 R/Ra, about 5–40 times those of the crust. Their 40Ar/36Ar ratios vary from 584 to 1243, much higher than the values of atmospheric argon. The δ18OH2O and δD values of fluid inclusions from the uranium deposit are -3.0‰– -8.75‰ and -55.8‰– -71.3‰, respectively, reflecting the characteristics of mixed fluid of meteoric water and magmatic water. The δ18OH2O and δD values of kaolinite layer at the bottom of the uranium ore deposit are 6.1‰ and -77‰, respectively, showing the characteristics of magmatic water. The δ13CV-PDB and δ18OH2O values of calcite veins in uranium ores are -8.0‰ and 5.76‰, respectively, showing the characteristics of mantle source. Geochemical characteristics of fluid inclusions indicated that the ore-formation fluid for the Dongsheng uranium deposit was a mixed fluid of meteoric water and deep-source fluid from the crust. It was proposed that the Jurassic-Cretaceous U-rich metamorphic rocks and granites widespread in the northern uplift area of the Ordos Basin had been weathered and denudated and the ore-forming elements, mainly uranium, were transported by meteoric waters to the Dongsheng region, where uranium ores were formed. Tectonothermal events and magmatic activities in the Ordos Basin during the Mesozoic made fluids in the deep interior and oil/gas at shallow levels upwarp along the fault zone and activated fractures, filling into U-bearing clastic sandstones, thus providing necessary energy for the formation of uranium ores.     

鄂尔多斯盆地东北部侏罗系古河道中一种特殊的砂岩型铀矿床

东胜砂岩型铀矿床是近几年在中国鄂尔多斯盆地东北部发现的一大型铀矿床。因其独特的特征而不同于其他普通砂岩型矿床,矿体一般受绿色砂岩和灰色砂岩之间的过渡带控制,而这两种砂岩目前都指示着还原地球化学环境。古氧化绿色砂岩主要由与油-气二次还原作用有关的绿泥石化和绿帘石化造成。从成因上讲,该矿床与普通砂岩型铀矿床不同,它有着更为复杂的成因,不仅经历了古氧化的成矿过程,而且还经历了油-气流体和热液流体的再改造。空间上,它与侏罗纪直罗组辫状古河道体系有关。较高品位的铀矿化带一般赋存在辫状河主河道与分支河道的分叉部位,所形成砂岩的不均匀性表明,其沉积相属于辫状河到辫状三角洲的过渡沉积体系。统计结果表明,中、细粒砂岩是铀矿化最有利的岩石类型。     

重力场特征与砂岩型铀矿的关系及地质意义

重力场变化特征能够较好地反映地下地质体信息,砂岩型铀矿分布特征与重力场具有一定联系。我国砂岩型铀矿主要分布在我国布格重力异常场中-西北部区,且砂岩型铀矿床大多位于重力场由高向低变化的梯度带上,但靠近重力场高值区。结合砂岩型铀矿成矿机理,分析中-西北部区主要含铀盆地构造演化、地层结构等特征,认为位于中-西北部区的含铀盆地所经历的“次造山运动”及其后期相对稳定的构造环境有利于砂岩型铀矿成矿。斜坡的适度抬升有利于富铀岩体风化剥蚀,含铀含氧流体运移、断裂等因素控制砂岩型铀矿成矿,斜坡处地形改变形成重力场变化梯度带,地下断裂、岩石组分变化使重力等值线产生同形扭曲或错断现象。因此,重力场变化特征对划定砂岩型铀矿勘探靶区具有一定的借鉴作用,并以松辽盆地西南部钱家店铀矿床为例,探讨其成矿条件与重力场变化特征的关系,体现其实际应用性。     

砂岩型铀矿中铀矿物U-Pb年代学研究现状及研究方向

该文基于中国地质调查局天津地质调查中心研究团队近年来的研究工作及对相关文献的综合研究,对砂岩型铀矿中一些重要铀矿物如沥青铀矿(晶质铀矿)、铀石、钛铀矿等的微区原位成因矿物学和U-Pb年代学研究现状进行了深入分析,提出新的研究方向,即通过采用二次离子质谱法、激光剥蚀多接收器电感耦合等离子体质谱法与电子探针化学分析法和同位素稀释热电离质谱法相结合的方式,综合研究砂岩型铀矿中沥青铀矿(晶质铀矿)、铀石、钛铀矿等铀矿物和金红石、磷灰石等含铀矿物的微区原位成因矿物学和U-Pb年代学,探索砂岩型铀矿中矿石矿物的U-Pb同位素测年新方法,获取更精确的砂岩型铀矿成岩成矿的年代学信息。这对于全面准确地认识砂岩型铀矿床的生成和演化历史,建立砂岩型铀矿床的成矿新理论具有十分重要的科学意义。铀矿物测年新方法在砂岩型铀矿床的地质勘探中也有广阔的应用前景。     

川东北地区断裂构造对砂岩型铀矿床的控制作用

本文从断裂构造对铀矿床的控制出发,研究了川东北砂岩型铀矿床的形成机理,总结了该区砂岩型铀矿床的选点准则,最后进行了铀成矿远景预测。     

鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿中铀矿物的电子显微镜研究

鄂尔多斯盆地东胜铀矿是我国一个重要的大型砂岩型铀矿床。通过电子显微技术,对该铀矿床中铀矿物的种类、产出特征进行详细的研究。研究确定东胜砂岩型铀矿床中铀矿物主要为铀石和水硅铀矿,两者紧密共生,它们均为表生铀矿物。铀矿物的颗粒十分细小,一般粒度均为微米级。铀石和水硅铀矿往往呈板状、不规则微粒状产出,铀矿物的表面溶蚀现象明显,有的还具纳米级的溶蚀孔。铀矿物的产出与蚀变黑云母、蚀变黄铁矿密切相关,也见到微脉状铀矿物集合体穿切碎屑石英等现象。研究表明在表生作用下,该铀矿床中的铀元素存在溶解(迁移)-沉淀(富集)的反复过程。     

内蒙古东胜铀矿区后生蚀变的稳定同位素特征及其地质意义

近十几年来,在鄂尔多斯盆地北部伊盟隆起东胜及其以西杭锦旗一带,相继发现了东胜等系列大型-特大型砂岩铀矿,目前已成为中国砂岩铀矿发现潜力最大的地区。矿床的主要特征是矿体受直罗组砂岩绿色蚀变带控制;同时,在容矿层及其附近伴生有砂岩白色化、后生碳酸盐化及方解石脉、黄铁矿化等蚀变现象。通过后生蚀变的C、H、O、S等稳定同位素方面研究、示踪和探讨了蚀变的形成过程和成因及其与铀矿化的关系。镜下特征显示,铀矿石中存在的大颗粒结核状黄铁矿与铀矿物共生,两者为同时期的产物;该类样品S同位素表现为较大的负值,表明硫质来源的微生物作用特征明显;与盆地内可能提供硫源的直罗组煤屑、延安组煤层、延长组和延安组原油、上古生界煤系地层等有机S同位素对比,发现铀矿与上古生界煤系烃源岩的有机硫源关系密切。延安组顶部大规模白色化砂岩的高岭石H、O同位素表明,其成因与低温热液作用有关;容矿层后生方解石C、O同位素表明,其形成主要是有机质作用提供了碳源,且其碳质来源主要为上古生界气源岩,而与奥陶系及延长组油气的碳源无关。后生作用流体包裹体的测温及其H、O同位素组成表明,成矿流体以低温的大气降水为主,且与上古生界天然气一起形成低温热液的气-水混合流体;正是这一特点的流体作用形成了本区与铀矿化关系密切的上述各类后生蚀变现象。各类后生蚀变的稳定同位素特征表明,东胜铀矿床形成过程中存在后生低温热液和油气还原改造作用两大特点。本次研究结果为东胜铀矿区的成因认识提供了证据。