砂岩铀矿体定位条件的铀、钍含量及其放射性同位素研究

以512矿床为例,研究了砂岩铀矿体铀、钍含量及其放射性同位素分布规律,由此讨论铀矿体的定位条件。结果表明:①在整个层间氧化带中岩石的钍含量变化不大,表现出钍化学性质的不易被淋洗、迁移、富集的惰性特征;②铀含量从强氧化带到弱氧化带直至矿化带逐渐升高,由矿化带到还原带逐渐降低,铀含量分带性反映了氧化环境铀溶解迁移、还原环境水解沉淀的过程;③铀含量大于100μg/g是砂岩铀矿体的定位条件;④放射性同位素比值作为铀矿体定位条件因矿体所处时期不同而不同;后期矿体放射性同位素定位条件为1≤234U/238U≤2,0≤230Th/238U≤0·2,234U/230Th>1;前期铀矿体放射性同位素定位的标准为0·75≤234U/238U≤1,0·5≤230Th/238U≤1。     

基于MC-ICP-MS测定水中铀同位素比值的富集方式对比研究

水体的铀同位素比值是反演古海洋及古大气氧化还原变化的有效手段,但是天然水样品中铀元素含量较低,需要对水体进行富集和纯化。文章将水中铀元素不同的富集方法结合UTEVA树脂柱二次分离的回收率进行比较,并对比了其相对于参考值的偏倚程度,使用多接收电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)测定分离纯化后样品的铀同位素比值(²³⁵U/²³⁸U和²³⁴U/²³⁸U)。结果表明Ca₃(PO₄)₂共沉淀的富集方式回收率最高(78.5%),且比值偏倚程度较小(²³⁵U/²³⁸U偏倚值为0.007%,²³⁴U/²³⁸U偏倚值为0.064%),并可以大幅度降低杂质干扰,适用于水中铀元素的富集。     

钍铀比值在判别铀成矿环境中的应用研究——以粤北书楼丘铀矿床为例

钍铀比值是反映铀成矿信息的重要参数,地面伽玛能谱钍铀比值(Th/U)、分量钍铀比值(FTh/U)可分别指示花岗岩地区构造蚀变带型铀矿浅部及深部的矿化信息,从多角度、多尺度呈现铀富集环境。本文重点探讨利用Th/U、FTh/U分别提取浅部和深部铀成矿信息的可能性,并在粤北书楼丘铀矿床已知勘探剖面进行方法有效性试验。试验结果表明:Th/U、FTh/U能分别指示浅表和深部铀成矿环境; Th/U、FTh/U与浅表、深部铀富集程度呈负相关,且建立了钍铀比值与铀富集程度间的判别关系; FTh/U除与深部铀富集程度相关外,还与铀矿体中心埋深有关,FTh/U幅值越大,矿体埋深越深,并进一步建立FTh/U幅值与矿体中心埋深间的半定量关系式。综上,利用钍铀比值法在书楼丘外围开展铀成矿有利地段预测,并取得较好应用效果,成功预测4片浅部、5片深部铀成矿有利地段,其中FTh/U-2号深部异常已被钻探工程揭露证实。本次研究对书楼丘地区下一步找矿工作的部署与开展具有重要借鉴意义。     

钍铀比值在判别铀成矿环境中的应用研究 ——以粤北书楼丘矿床为例

钍铀比值是反映铀成矿信息的重要参数,地面伽玛能谱钍铀比值（Th/U）、分量钍铀比值（FTh/U）可分别指示花岗岩地区构造蚀变带型铀矿浅部及深部的矿化信息,多角度、多尺度呈现铀富集环境。本文重点探讨利用Th/U、FTh/U分别提取浅部和深部铀成矿信息的可能性,并在粤北书楼丘铀矿床已知勘探剖面进行方法有效性试验。试验结果表明：Th/U、FTh/U能分别指示浅表和深部铀成矿环境;Th/U、FTh/U与浅表、深部铀富集程度呈负相关,且建立了钍铀比值与铀富集程度间的判别关系;FTh/U除与深部铀富集程度相关外还与铀矿体中心埋深有关,FTh/U幅值越大,矿体埋深越深,并进一步建立FTh/U幅值与矿体中心埋深间的半定量关系式。综上,利用钍铀比值法在书楼丘外围开展铀成矿有利地段预测,并取得较好应用效果,成功预测4片浅部、5片深部铀成矿有利地段,其中FTh/U-2号深部异常已被钻探工程揭露证实。本次研究对书楼丘地区下一步找矿工作的部署与开展具有重要借鉴意义。     

热电离质谱法测定国际比对氧化铀芯块中的铀同位素比值

采用全蒸发-热电离质谱技术测量了国际比对二氧化铀样品中的铀同位素比值。比对结果表明,本实验室提交的²³⁴U/²³⁸U、²³⁵U/²³⁸U和²³⁶U/²³⁸U值与IAEA公布的参考值偏差分别为0.02%、-0. 003%和0. 97%,在实验室间分析测试能力评价中, Z (或ζ)分数分别是0.03(或0.05)、-0.05(或-0.07)和0.15(或0.25),均被评价为满意。     

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。     

太原地区地下水中铀含量和~(234)U/~(238)U比值研究

太原地区地下水中铀含量及铀同位素比值的测定结果表明,同一含水层有相近的铀含量及~(234)U/~(238)U比值。氧化为主的含水层,地下水的~(234)U/~(238)U比值随径流方向逐渐增加。     

双滑江铀矿床矿物—地球化学特征

本文描述了双滑江铀矿床的矿物-地球化学特征。该矿床从地表至445m深处均见次生铀矿物。作者进行了铀同位素比值~(234)U/~(238)U、古铀量、岩石化学成分等方面的研究,结果表明,该铀矿床属于淋积型矿床,其铀源来自于燕山期花岗岩,而不是印支期花岗岩。燕山期花岗岩的铀同位素比值~(234)U/~(238)U小于1(0.88—0.98),而印支期花岗岩则大于1(1.038—1.058)。此外,碎裂的燕山期花岗岩还为矿床中的主要有用矿物硅钙铀矿提供了硅和钙。     

江西相山铀矿田深部多金属矿化成矿流体来源:流体包裹体He-Ar同位素证据

江西相山铀矿田西部地区实施的铀矿科学深钻3号孔在深部–700 m发现大量铅锌银多金属矿化脉,垂向上呈"上铀下多金属"的分布特征。本文对深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿、方铅矿进行了流体包裹体He和Ar同位素组成测定,结果表明,相山深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿和方铅矿具有较一致的He、Ar同位素组成,矿物内流体包裹体的~3He含量范围为4.55×10^–14～1560×10^–14 cm^3·STP/g,~4He含量范围为1.05×10^–7～525×10^–7 cm^3·STP/g,~3 He/~4He为2.98×10^–7～4.96×10^–7,即0.21～0.35 Ra,介于地壳(0.01～0.05 Ra)和饱和大气水(1 Ra)之间,明显低于地幔的~3 He/~4He值(6～9 Ra),⁴⁰Ar浓度为0.969×10^–7～157×10^–7 cm^3·STP/g,⁴⁰Ar/³⁶Ar值为303.7～573.9,略高于饱和大气水的Ar同位素组成,结合矿石和蚀变岩石中Li元素富集特征,本文认为相山西部地区深部多金属成矿流体以地壳流体和大气降水为主,成矿流体富Li元素是He同位素明显高于地壳的原因,可能存在少量幔源流体的加入。另外,通过对比前人研究的该地区铀矿化矿石中黄铁矿He-Ar同位素组成,并结合前人对该地区幔源组分明显参与铀成矿的认识,本文认为多金属矿化和铀矿化成矿流体可能并非同一来源。     

粤北书楼丘矿床脉石矿物地球化学特征及其意义

书楼丘矿床是粤北长江铀矿集区内典型铀矿床之一。为揭示书楼丘矿床铀成矿流体和成矿物质的来源,文章系统研究了成矿期脉石矿物(方解石、萤石和黄铁矿)微量元素、稀土元素和同位素地球化学特征。成矿期黄铁矿微量元素比值(Nb/Ta值和Zr/Hf值)特征及其相关性分析表明成矿流体来源于深部,且在成矿过程中受到外源流体的混入;成矿期紫黑色萤石稀土元素特征表明书楼丘矿床成矿流体部分继承了富铀花岗岩体;方解石和萤石的La/Ho-Y/Ho图解表明,形成书楼丘矿床的成矿流体源于同一流体体系;成矿期方解石具有比较稳定的碳同位素组成和较高的δ¹⁸O_PDB值,其δ¹³C_PDB值平均为-7.4‰,δ¹⁸O_PDB值平均为-17.68‰,明显表现出地幔来源的特点,但在成矿过程中可能发生了较强的水岩交换作用或有大气降水的混入;成矿期黄铁矿Pb同位素比值和HolmesHoutermans图解反映出成矿流体中的铅来源于富铀的地质体,富铀岩体为铀成矿提供矿质。结合前人研究结果认为,幔源富铀成矿流体从...     

TIMS测定铀矿石样品中^234U/^238U、^230Th/^232Th、^228Ra/^226Ra的方法研究

研究了TIMS测定铀矿石样品中234U/238U、230Th/232Th、228Ra/226Ra的方法。建立了铀矿石密闭混酸一次溶样的方法和采用阴离子、阳离子和Sr特效树脂逐级离子交换分离纯化U、Th和Ra的流程,满足了TIMS测量要求。测定结果表明：100～1000 ng的天然铀中234U/238U,其测量精密度从静态多接收的2.34%提高到动态多接收的0.47%;对230Th与232Th丰度接近、质量为1μg左右的钍,采用三带点样技术和法拉第多接收技术测定230Th/232Th,其内精度平均值为0.0048%,外精度为0.028%;采用单带加钽发射剂,ETP跳峰测定50～100 fg镭-228稀释剂中的228Ra/226Ra,其内精度小于0.10%,外精度小于0.20%。比较TIMS和HR-ICP-MS、α能谱法测定234U/238U、230Th/232Th、228Ra/226Ra结果,三者结果相吻合。TIMS测量法样品用量少、快速、准确、精密度高,是U、Th、Ra同位素比值测定方法的又一补充。     

确定砂岩型铀矿矿化地段的铀、钍同位素证据

根据铀、钍同位素地球化学基本原理,对新疆伊梨盆地５１２矿床含矿砂岩的Ｕ、Ｔｈ含量及其＾２３４Ｕ／＾２３８Ｕ、＾２３０Ｔｈ／＾２３２Ｔｈ进行了测试,并在此基础上对含矿砂岩的氧化带、还原带和氧化还原过渡带特征进行了研究。研究表明,与氧化带、还原带相比,氧化－还原过渡带具有较高Ｕ含量和＾２３４Ｕ／＾２３８Ｕ比值,较低Ｔｈ／Ｕ比值;矿石样品中的＾２３４Ｕ／＾２３８Ｕ、＾２３０Ｔｈ／＾２３８Ｕ比值位于过渡带     

Migration of Some Elements and Radionuclides across aGranite-Granite Contact Zone: A Natural Analoguefor Safe Disposal of High-Level Radwastes

Elements and natural radionuclides in the contact zone of two granites with different ages would migrate from one to the other because of the difference in their chemical contents and later water-rock interactions. This migration could serve as an analogue for the near-field process of radwastes in a high-level radwaste deep geological disposal repository.In the contact between the Indosinian granite (whole-rock Rb-Sr isochron age at 214@3 Ma) and Hercynian granite (zircon U-Pb isochron age at 296@31 Ma) located in Ziyuan County, Guangxi, the O and Pb isotope characteristics and the activity ratios of 234U/238U, 230Th/238U, 230Th/234U and 226Ra/230Th show that, based on the whole-rock chemical contents, both of the two granites have maintained a relatively open chemical system in their evolution processes. However, as there is no obvious open fault, the migration of major elements, trace elements and natural U-series nu-clides takes place within only 1-2 m in the contact zone, and water-rock interaction     

324铀矿床近地表矿体中长寿命铀系核素和类比微量元素迁移特征

对一近地表铀矿体中某些铀系长寿命核素的放射性平衡状态和１４种微量元素迁移特征研究得出，自该铀矿床６３Ｍａ前生成至今，仅近１Ｍａ来，当上覆花岗岩遭剥蚀使矿体近地表时，矿石中天然放射性核和微量元素才因水－岩反应沿围岩破碎带，裂隙发生迁移；裂隙两侧岩石受水－岩反应影响的范围较小，裂隙面的化学组分以溶失为主，裂隙两侧粘土化花岗岩中则以核素、元素的扩散和吸附为主，最后阐述了本研究结果对高放废物处置库安全评价     

高分辨电感耦合等离子体质谱法测定铀矿石样品中234U/238U、230Th/232Th和228Ra/226Ra同位素比值 

采用氢氟酸-硝酸-盐酸混合酸密闭消解含铀矿石样品,用阴离子交换树脂、阳离子交换树脂和锶特效树脂逐级分离富集铀、钍和镭。使用高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICPMS)测定分离纯化液中234U/238U2、30Th/232Th和228Ra/226Ra同位素。比值的测量精密度取决于比值的大小和对应核素浓度的大小。对质量浓度为10 ng/mL天然铀测量液,234U/238U的测量精密度优于1.2%;对230Th质量浓度为0.6ng/mL且230Th和232Th质量浓度接近的测量液,230Th/232Th的测量精密度为1.2%;对228Ra质量浓度为0.48 pg/mL且228Ra和226Ra质量浓度接近的测量液,228Ra/226Ra的测量精密度为4.0%。     

稳定同位素和放射性同位素方法在铀矿水化找矿中的应用

在水文地球化学找矿研究中,采用稳定同位素和放射性同泣素方法判别放射性水异常及其成圈是一个重要的课题。在宝昌盆地采用氢氧同位素及氚的研究确定了3种类型的地下水异常。它们是:(1)局部淋滤富集和蒸发浓缩作用形成;(2)铀矿化引起的异常水;(3)深部与浅部水的混合作用形成。异常水的补给高程估计为1796m。异常地下水中~(234)U的过剩显示了矿化存在的可能性。同位素水文学的研究为水文地球化学找铀提出了一个新的方向。     

水－岩反应的铀系不平衡判别

天然体系中水－岩反应的铀系不平衡判别,是基于水－岩反应使岩石中天然铀衰变系子体核素＾２３４Ｕ,＾２２６Ｒｂ和六价铀的选择性溶失,造成原始放射性平衡遭到不同程度破坏,因而可利用现今测得的岩石中３组核素放射性活度比值Ａ（＾２３４Ｕ）／Ａ（＾２３８Ｕ）,Ａ（＾２３０Ｔｈ）／Ａ（＾２３４Ｕ）和Ａ（＾２２６Ｒａ）／Ａ（＾２３０Ｔｈ）反演判别该岩石曾经历了近代水－岩反应的大致强度和出现,持续时间,这是近十余年     

吐哈盆地西南缘砂岩型铀矿地质地球化学基本特征

文章通过对含矿目的层及其渗透性的分析、与成矿作用有关的常量和微量元素及部分特征性地球化学指标如有机碳含量、全硫含量、三价铁和二价铁比值的分析，以及流体包裹体成分和物理化学参数的测试，配合铀、铅、碳、氧、硫同位素的分析等方法，综合分析研究区内砂岩型铀矿的地质地球化学基本特征，认为：吐哈盆地西南缘砂泥岩互层地层结构完整且延伸稳定，属弱渗透一渗透性地层，对砂岩型铀矿成矿比较有利。据常量和微量元素分析，认为铀成矿存在着明显的地球化学分带性，其中，氧化带以有机碳和全硫(∑s)含量低、Th／u和Fe2O3／FeO及Ra／U比值高为特征；过渡带(成矿带)以Th／U比值低、∑S、Mo、Re含量高为特征；还原带则以明显的低Fe2O3／FeO、Ra／U比值，高有机碳含量为其特征。其他微量元素如Cu、Pb、Zn、Cr、Co、Ni、zr等及稀土元素在成矿过程中并未得到明显富集。经对相关岩石的铀．镭平衡、气液包裹体及相关同位素的研究，认为铀成矿具有多期次、年代新且集中于第三纪的特点；含矿目的层煤成气提供了成矿所需的还原环境；成矿作用铀源主要来自于含矿目的层本身；铀成矿古流体属低温浅成热液且主要来源于大气降水。     

鲁南两城地区水的铀同位素研究及其应用

用天然水溶液中２３４Ｕ与２３８Ｕ之间的放射性不平衡研究的方法，对鲁南两城地区３０组水样地表水和地下水铀同位素组分进行了实测。结果表明，本区地下水有三个来源：深部喀斯特岩溶水、浅部孔隙水和地表水。水的铀同位素组分稳定，并应用混合比例计算了地下水资源量，其结果与常规方法计算结果完全一致。     

Factors controlling the groundwater transport of U, Th, Ra, and Rn

A model for the groundwater transport of naturally occurring U, Th, Ra, and Rn nuclides in the²³⁸U and²³²Th decay series is discussed. The model developed here takes into account transport by advection and the physico-chemical processes of weathering, decay, α-recoil, and sorption at the water-rock interface. It describes the evolution along a flowline of the activities of the²³⁸U and²³²Th decay series nuclides in groundwater. Simple sets of relationships governing the activities of the various species in solution are derived, and these can be used both to calculate effective retardation factors and to interpret groundwater data. For the activities of each nuclide, a general solution to the transport equation has been obtained, which shows that the activities reach a constant value after a distance ϰ_i, characteristic of each nuclide. Where ϰ_i is much longer than the aquifer length, (for²³⁸U,²³⁴U, and²³²Th), the activities grow linearly with distance. Where gKⁱ is short compared to the aquifer length, (for²³⁴Th,²³⁰Th,²²⁸Th,²²⁸Ra, and²²⁴Ra), the activities rapidly reach a constant or quasi-constant activity value. For²²⁶Ra and²²²Rn, the limiting activity is reached after 1 km. High δ²³⁴U values (proportional to the ratio^ɛ234Th/^W238U) can be obtained through high recoil fraction and/or low weathering rates. The activity ratios²³⁰Th/²³²Th,²²⁸Ra/²²⁶Ra and²²⁴Ra/²²⁶Ra have been considered in the cases where either weathering or recoil is the predominant process of input from the mineral grain. Typical values for weathering rates and recoil fractions for a sandy aquifer indicate that recoil is the dominant process for Th isotopic ratios in the water. Measured data for Ra isotope activity ratios indicate that recoil is the process generally controlling the Ra isotopic composition in water. Higher isotopic ratios can be explained by different desorption kinetics of Ra. However, the model does not provide an explanation for²²⁸Ra/²²⁶Ra and²²⁴Ra/²²⁶Ra activity ratios less than unity. From the model, the highest²²²Rn emanation equals 2ɛ. This is in agreement with the hypothesis that²²²Rn activity can be used as a first approximation for input by recoil (Krishnaswamiet al 1982). However, high²²²Rn emanation cannot be explained by production from the surface layer as formulated in the model. Other possibilities involve models including surface precipitation, where the surface layer is not in steady-state.