上升热液浸取成矿过程中铀的迁移沉淀机制探讨：以希望铀矿床为例

本文主要根据热力学的理论和方法,以希望铀矿床为例探讨了上升热液浸取成矿过程中铀的迁移沉淀机制。研究表明,虽然热液在上升过程中的氧化性逐渐增强,但是,铀源体中的四价铀在深部相对还原性热液作用下的氧化迁移(浸取)以及热液中的六价铀在浅部相对氧化性条件下的还原沉淀(成矿)都是可能的。这主要取决于热液演化过程中∑CO_2的动态以及受其制约的热液中六价铀的存在形式。     

铀矿物在氧化过程中的性状

科罗拉多高原矿石中的铀矿物,铀是以六价铀和四价铀形式出现的。其中多数为六价铀矿物,四价铀矿物在高原地区已知的仅有两种:晶质铀矿(氧化物)和铀石(含氢氧基的硅酸盐)。它们在与其他矿物成分发生有意义反应之前,皆氧化为六价铀。晶体构造分析表明,六价铀无例外地都呈铀酰离子(UO_2~(2+)出现。当在没有五价钒、砷、磷离子存在的条件下,铀酰离子可以形成铀酸碳酸盐或硫酸盐的易溶络合物。而当存在有这些元素的五价阴离子时,别铀酰离子与正磷酸根,正钒酸根,正砷酸根形成不溶的层状化合物。在有利的条件下UO_2~(2+)也可形成不溶的菱釉矿〔U0_2C0_3)或含水铀酰氢氧化物,这些矿物很少在科罗拉多高原发现,相反在其他地区这些矿物则广泛发育。很明显这与高原区的半干燥气候和低的潜水面条件有关。铀也可以呈铀酰硅酸盐形成被固定下来、但在已知的矿物种类中是少见的。本文着重研究那些伴随氧化过程生成的矿物的化学和结晶构造的变化。     

关于碳酸盐-沥青铀矿建造矿床形成过程中铀的迁移形式问题

关于铀在热液中迁移和沉淀的形式问题,不少学者曾进行过研究;但是,至今这一问题还是铀矿地质中争论较多的问题之一。这篇文章通过取自碳酸盐-沥青铀矿建造矿床中的方解石及沥青铀矿样品的液态包裹体成分分析,进行了对成矿时期热液成分的推断和对铀在热液中迁移、沉淀形式的解释;共中着重叙述了形成碳酸盐-沥青铀矿建造矿床时含铀热液的主要成分(重碳酸盐)、铀的价数(四价及六价)、铀的络合物形式(主要是氟-碳酸盐,碳酸盐、氢氧化物)及铀的沉淀方式(主要为置换和氧化-还原反应)。     

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     

铀试剂Ⅲ与六价铀在强酸溶液中的反应

萨文[1]提出的铀试剂Ⅲ已广泛地为许多元素的光度测定所采用。该试剂的主要优点是,它与钍、锆、铪及四价铀生成的络合物具有很高的稳定性。因此,能够在存在大量磷酸盐、草酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐的情况下测定这些元素。此外,用铀试剂Ⅲ光度测定上述元素的灵敏度也很高。铀试剂Ⅲ作为测定六价铀的试剂也同样具有很高的灵敏度(克分子消光系数为75500[2]),     

用光度法测定六价铀用的试剂——2-(4-氯-2-磷羧苯偶氮)-1,8-萘二酚-3,6-二磺酸(氯磷羧偶氮Ⅰ)

含胂羧基的试剂在铀的光度测定方面得到了极大的推广。在这类试剂中,以含有0-位置(对偶氮基)肿羧基的络变酸的偶氮衍生,特别是2-(2-胂羧基苯偶氮)-1,8-萘二酚-3,6-二磺酸(通常称为铀试剂或偶氮肿)最为有效。因为磷酸与砷酸很相似,同砷酸相比,磷酸与六价铀和四价铀生成的化合物更为稳定,所以可以预料,磷酸的相应有机衍生物同样也应该与铀生成较为稳定的络合物。因此,研究磷酸的相应有衍生物乃是十分有意义和有道理的。     

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。     

消息

◇苏联在铀-钼矿床和呈矿点的矿石中,发现一种少见的含铀-钼矿物,称为水钼铀矿(Moypum)—(UO_2 UO_3·5.5MoO_3·5.3H_2O)。此矿物生于上述矿床的表生带中,与其他所有铀钼矿物在物理性质上和化学成份上都有所不同。水钼铀矿为深紫色,其中铀含量极高。四价铀的含量大大超过六价铀。矿物是在还原条件下生成的。晶体结构与U_3O_8相似。     

有机质在铀成矿过程中作用的实验模拟研究

沉积型铀矿的形成与有机质存在密切联系。实验模拟研究表明:芳香有机酸在弱酸到弱碱性条件下很容易和铀酰根离子发生配位反应,它能通过羧基上的氧原子以多种配位形式和铀形成配位键。此结果验证了前人的一些结论,并直观地展现了有机质的主要官能团与铀离子在溶液中的一些迁移形式。模拟实验结果也显示了烃类在水热条件下对铀成矿的还原作用,它能将六价铀还原成四价铀而沉淀下来。     

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。     

用碳糊电极法快速测定铀矿石中的铀

用碳糊电极法(石墨+氟化铵水溶液+铀矿石)可以不事先制备溶液,而对铀矿石中的铀进行电化学测定。电流电位曲线显示出铀的特征阳极峰和阴极峰,峰的高度和铀矿石中铀含量成比例。对采自不同地点的、铀含量在0.1～1.7％之间的铀矿石进行了测定,可以得出矿石中四价铀和六价铀各自的比例     

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。     

译文摘要

关于在花岗岩地区如何评价形成沉积铀矿床的可能性花岗岩体的风化作用所提供的铀对形成沉积铀矿床的可能性通常取决于:(1)岩体中的铀含量;(2)岩体通过风化作用所迁移的铀的程度;(3)风化作用的强度。关于这个问题,斯塔克利斯等(stuckless et al.1976,1978)认为,形成沉积铀矿床的花岗岩体的条件是:(1)岩体钍含量高;(2)硅含量高;(3)碱金属含量高;(4)黑云母含量中等。最近,马克尼亚(McNeal et al)等研研了美国西部亚利桑那、加利福尼亚、内华达、     

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。     

华南鹿井矿田碎裂蚀变岩型铀矿床绿泥石特征及其地质意义——以小山铀矿床为例

鹿井铀矿田位于桃山-诸广铀成矿带的南西部,是华南最主要花岗岩型铀矿田之一,碎裂蚀变岩型铀矿化在该矿田占主导地位,小山铀矿床是近年来新发现的碎裂蚀变岩型铀矿床之一。绿泥石化是该铀矿化重要的蚀变类型和找矿标志,然而针对绿泥石特征及其与铀成矿的关系研究较为薄弱。本文以钻孔ZK1-1揭露的热液蚀变带为研究对象,对绿泥石开展精细矿物学研究。结果表明：(1)小山铀矿床主要存在4种形态类型的绿泥石,分别为黑云母蚀变型、长石蚀变型、裂隙充填型和与铀矿物密切共生型;(2)绿泥石以富铁的铁镁绿泥石为主,部分为蠕绿泥石;(3)绿泥石的形成温度在213.5～249.8℃之间,平均值为233.4℃,属中低温条件;(4)绿泥石形成于低氧逸度、高硫逸度的还原环境,形成机制包括溶解—沉淀和溶解—迁移—沉淀,其中晶质铀矿、独居石以及磷钇矿矿物发生溶解,形成铀石—钍石矿物;(5)绿泥石蚀变改变了围岩性质、铀的赋存状态以及物理化学环境,促使铀的活化、迁移以及沉淀。     

大水金矿床金的迁移形式和沉淀机制探讨

基于大水金矿床地质特征和矿物流体包裹体显微测温研究成果,对金在成矿过程中的迁移形式和沉淀机制进行了探讨。研究认为,金矿床在主成矿作用过程中金主要以AuC12-、Au(HS)2-、AuH3SiO40形式迁移,少量以硫络合物、硫氢络合物、胶体溶液、砷络合物(配合物)及地幔流体等形式迁移。推断水—岩反应(尤其是硅化和硫化作用)和以深部流体为主与古大气水的均一化流体的混合作用以及在此过程中的降温减压作用是金沉淀的重要机制。     

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。     

钍试剂及其与六价铀反应的研究

含有隣-胂酸基-隣-羟基偶氮官能团的有机试剂,系由庫兹湼佐夫提出,并在分析中得到了越来越广泛地应用。例如:钍试剂用于测定钍、鋯、四价铀,四价钚、铍、鲤;偶氮胂用于测定六价铀、希土元素、锆、铝及其他元素。鉴于此,研究这些试剂及其合成的化合物、测定的pH影响和反应机理,具有极大意义。近来,开始了钍试剂、偶氮胂及其化合物的研究工作。其中,某些工作的缺点是对介质pH影响的研究范围较窄,结果使得对实验数据的解     

初步探讨鄂尔多斯盆地东胜铀矿田成矿作用研究若干问题

随着973项目和北方砂岩型铀矿调查工程的深入开展,笔者从中侏罗统直罗组成岩过程对铀成矿影响的角度,初步探讨了鄂尔多斯盆地东胜铀矿田成矿作用的若干问题,主要表现在以下几个方面:(1)鄂尔多斯盆地北部的古元古代孔兹岩带为东胜铀矿田中主要含铀地层-中侏罗统直罗组碎屑物、预富集铀的主要蚀源区;(2)直罗组在同生沉积过程中预富集的大量铀,为铀成矿提供了主要铀源;(3)早成岩作用下,直罗组沉积建造水将分散的、预富集的铀迁移至灰色砂岩中富集成矿,为成矿流体;(4)基于铀矿体产状及铀矿物与载铀介质的空间关系,成矿时期应为早白垩世末期,受直罗组早成岩作用制约。     

赣南上窖铀矿床绿泥石特征与形成环境

绿泥石化是上窖铀矿床重要的蚀变类型和找矿标志之一。在对上窖硅化带型铀矿床岩(矿)石样品详细的野外和室内岩相学观察基础上,运用电子探针分析技术研究了绿泥石的共生组合与形貌特征,测定了绿泥石的化学成分,并据此划分了绿泥石的化学类型,计算了绿泥石的形成温度、n(A1)/n(A1+Mg+Fe)值等相关指数,讨论了绿泥石的形成机制及其与铀成矿的关系。研究表明:(1)上窖铀矿床主要存在4种类型绿泥石,分别为黑云母蚀变型、裂隙充填型、与铀矿物密切共生型和粘土矿物吸附铁镁质转变型;(2)绿泥石的Fe-Si图解显示该矿床以富铁的铁镁绿泥石为主,部分为密绿泥石,少数为蠕绿泥石;(3)泥质岩为该矿床绿泥石的主要原岩类型,是多期次地质作用的产物,绿泥石的形成温度变化于195.73~230.94℃之间,平均219.01℃,属中低温条件;(4)该矿床绿泥石形成于低氧逸度、高硫逸度的还原环境,形成机制为溶解-沉淀和溶解-迁移-沉淀2种;(5)绿泥石化改变了围岩的物理化学性质和铀在岩石中的赋存状态,为铀成矿作用提供所需环境和促使铀的活化、迁移以及沉淀。