吐哈盆地十红滩铀矿床铀成矿过程中微生物—有机质相互作用研究

生物、有机质成矿作用是目前国际成矿作用研究前沿领域。本文以我国典型层间氧化带砂岩型铀矿床——吐哈盆地十红滩铀矿床为研究对象,分析了矿床的有机质、微生物地球化学特征,探讨了有机质和微生物的相互作用。认为好氧微生物积极地参与了矿床层间氧化带的形成。氧化带铁的生物氧化作用催化了铀的氧化、溶解以及迁移,为铀成矿提供了重要的铀源条件。在氧化还原过渡带,硫酸盐还原菌利用有机质生物化学作用的产物——轻烃和可溶有机物作为碳源,使容矿层地下水中硫酸盐发生还原作用形成硫化氢,地下水Eh降低和pH向弱酸性转化,导致铀的还原成矿和吸附成矿作用,有机质和微生物的相互作用对矿床的形成具有重要的控制作用。     

十红滩铀矿床中微生物及其成矿作用实验研究

利用生物学方法对新疆十红滩铀矿床各亚带中的微生物进行了分离和鉴定,利用矿床中赋存的硫酸盐还原菌对矿床地下水中的铀进行了还原实验,并设计了水—岩—菌三相实验系统对铀矿床中的微生物成矿作用进行了模拟实验。结果表明:十红滩铀矿不同亚带岩石中主要微生物类群的分布特征不同,呈现出明显的生物地球化学分带性。其中优势菌硫酸盐还原菌能够通过代谢作用将矿床地下水中的铀还原沉淀。硫酸盐还原菌也可利用岩石中的有机碳作为营养物质进行生长繁殖,并将铀还原沉淀。     

我国北西部地区层间氧化带砂岩型铀矿床微生物与铀成矿作用研究初探

层间氧化带砂岩型铀矿床中微生物参与成矿现象和微生物活动证据越来越多,表明微生物对当今我国主攻的层间氧化带砂岩型铀矿床的形成起重要作用。本文利用分子生物学、活菌培养和实验室模拟等方法对新疆十红滩和蒙其古尔两个典型砂岩型铀矿床中微生物与铀成矿作用关系进行了探讨,结果表明不同地球化学环境带岩石中主要微生物类群的分布特征不同,表现出明显的生物地球化学分带性,从氧化带到还原带,喜氧菌数量逐渐减少,厌氧菌数量递增,各带细菌的分布受容矿层中有机碳含量、铁的存在形式及含量、所赋存地下水的溶解氧和硫酸盐含量等的控制。微生物对铀成矿的影响是综合性的,同时也受到各种环境因素的制约,微生物之间也存在着共生、互生、竞争和拮抗的关系,从而影响着矿床的发育。该类铀矿床微生物富集铀的机制是以间接的非代谢性生物吸附为主,而代谢性富集机制则是次要的。     

巴音戈壁盆地塔木素铀矿床地质特征及铀成矿模式研究

巴音戈壁盆地为中国北方重要的能源盆地。笔者通过对盆地内塔木素铀矿床地质特征研究,发现矿床产于因格井凹陷巴音戈壁期微斜坡,晚白垩世和古近纪剥蚀窗口的发育,为成矿流体向盆地内运移提供了有利条件;矿床的主要目的层为下白垩统巴音戈壁组上段二岩段,为扇三角洲-湖泊沉积,扇三角洲砂体发育。巴音戈壁组上段二岩段与巴音戈壁组上段一岩段、三岩段构成有利的"泥-砂-泥"地层结构,有利于含铀含氧水向盆地内运移和层间氧化作用的发生。矿床内氧化带可划分为完全氧化带、氧化还原过渡带和还原带,矿体主要位于氧化还原过渡带中,受氧化带前锋线和氧化还原过渡带控制。矿床内参与铀成矿作用的还原介质主要为内部还原介质和外部还原介质。内部还原介质为目的层本身的有机质、黄铁矿等;外部还原介质为巴音戈壁组上段一岩段、三岩段暗色泥岩中发育的有机质、深部油(气)等。盆地内铀矿化与盆地的构造热事件密切相关,铀成矿作用表现为3期,第一期早白垩世中-晚期((109.7±1.5)Ma～(115.5±1.5)Ma),第二期为晚白垩世晚期—古近纪((45.4±0.6)Ma～(70.9±1.0)Ma)、第三期为新近纪((12.3±0.2)Ma～(2.5±0)Ma)。塔木素铀矿床矿体主要为砂岩型、砂泥混合型、后生泥岩型和同沉积泥岩型,矿体受层间氧化带和沉积相变控制明显。通过矿床构造、目的层沉积体系、氧化带、有机质和铀矿化等特征的研究,建立了矿床铀成矿模式和矿体成因模型,为后期铀成矿作用标志的研究奠定了基础。     

层间氧化带边界类型划分与铀成矿潜力评价

层间氧化带型铀矿床只与特定背景条件下形成的部分层间氧化带有关,铀元素沉淀富集于层间氧化带前锋线及其附近;在该区域地球化学性质完全不同的氧化与还原介质相互作用;对于铀成矿作用来说,氧化作用的效果是十分重要的,可以通过采集目的层相同岩性在正常氧化带和正常原生带的样品,分析其铀含量比值,间接反映氧化作用使铀从围岩中带出的能力;铀是否成矿主要取决于层间氧化带前锋线还原障的还原能力,参照岩石原生地球化学类型划分原则,岩石还原能力可划分为强还原能力(C有机质＞0.3%)、中等还原能力(C有机质0.05%～0.3%)、弱还原能力(C有机质＜0.05%)3个等级;以反映岩石还原能力的有机质含量为横座标,以0.05%和0.3%分别作为划分弱中、中强还原能力的分界线:以反映氧化作用效果的U氧化/U还原为纵座标,以 0.5和1分别作为氧化作用效果好与较好、较好与差的分界点:划分层间氧化带边界类型为9类:根据不同层间氧化带前锋线边界类型的成矿潜力差异,可作为对目标区进行层间氧化带型铀成矿潜力评价的依据.     

新疆伊犁盆地511砂岩型铀矿床成矿作用机理研究

为探讨511铀矿床的形成机理,通过野外岩心观察和系统样品采集,结合室内化学分析、扫描电镜、电子探针等方法,详细研究了赋存于Ⅴ旋回砂体的铀矿地质特征,对砂岩铀的成矿作用展开了初步讨论。认为Ⅴ旋回层间氧化带可划分为氧化带、氧化_还原过渡带(包括褪色亚带和铀矿石亚带)和还原带;铀矿赋存在过渡带砂岩中,空间展布严格受层间氧化带控制;铀主要以显微浸染状铀矿物(沥青铀矿 铀石)形式散布于炭屑木质细胞腔内壁和砂岩碎屑颗粒的填隙物中,部分以吸附形式赋存于粘土矿物和炭屑;层间氧化带发育是含氧层间承压水与砂岩之间水岩作用的结果。伴随砂岩中有机质、S2-和Fe2 被氧化,形成的有机酸类、SO2-4和Fe3 等组分部分迁移至过渡带沉淀,也是砂岩中铀元素活化迁移、沉淀富集,再活化、再富集的循环过程;层间氧化带及其砂岩铀成矿作用发生于表生环境,始于喜马拉雅早期(66Ma),具有长期性和滚动式向前发展的特点;铀成矿可能与微生物细菌活动及其还原作用密切相关。     

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。     

新疆十红滩层间氧化带型砂岩铀矿同位素地球化学研究

文章在对吐哈盆地十红滩层间氧化带型砂岩铀矿床地下水和粘土矿物的氢、氧同位素，钙质砂岩的碳、氧同位素，黄铁矿和长石的铅、硫同位素组成进行分析测试的基础上，系统总结了矿床的地球化学特征；认为形成层间氧化带和铀矿化的层间水主要来自大气降水，研究区水与有机烃类气体同位素交换、强烈的蒸发作用和水岩反应是控制地下水和矿物中同位素分馏的主要机制，层间氧化带和铀富集成矿是地下水在低温、常压下对围岩长期作用的结果，钙质砂岩的碳和黄铁矿的硫均主要为生物有机成因，盆地深部的煤成油、气也参与了成矿作用。     

伊犁盆地511层间氧化带砂岩型铀矿床形成机制分析

本文综合动用地质、物探、水文的研究成果,分析了５１１层间氧化带砂岩型铀矿床的形成机制,认为矿床受层间氧化带控制。局部隆起的产生民 含铀含氧地下水的径流速度,形成一个氧化一还原过渡区与隆凹过渡区的交叉区域,从而形成了矿床的定位场所。     

层间氧化带砂岩型铀矿床微生物地球化学特征及与铀成矿的关系研究——以吐鲁番-哈密盆地十红滩铀矿床为例

通过样品采集、细菌培养和鉴定等，首次在中国大型的十红滩层间氧化带砂岩型铀矿床容矿层中发现不同种群的细菌。氧化带主要分布铁细菌、硫杆菌、硝化菌等好氧菌，矿石带主要分布厌氧的硫酸盐还原菌，其种类和数量上具明显的生物地球化学分带性，并与岩石的地球化学分带性一致。首次利用容矿层的硫酸盐还原菌在室内进行了硫酸盐还原试验。根据细菌的代谢特征，结合硫酸盐还原菌还原试验，分析了细菌在层间氧化带形成、铀氧化迁移和还原成矿过程中的作用。     

东胜砂岩型铀矿床特殊性讨论

东胜砂岩型铀矿床具有诸多与国内外砂岩型铀矿床不同的地质现象，文章通过对该矿床的成矿地质环境、矿床地质特征和主要控矿因素等与国内外砂岩型铀矿床的对比分析，认为东胜砂岩型铀矿床经历了预富集阶段、古层间氧化作用阶段和油气后生还原作用阶段而形成的古层间氧化带型铀矿床，油气活动在铀成矿作用过程中具有提供铀源和还原剂的双重作用，在矿床形成后的后生还原作用对岩石地球化学环境进行了彻底改造，断裂构造对矿床的空间定位起到了至关重要的作用，属砂岩型铀矿床新类型。     

5 12矿床成矿的地球化学条件分析

通过对伊犁512矿床成矿的物理化学条件分析,可知蚀源区的各类火山岩及盆地侏罗系砂岩和灰黑色泥岩是本矿床的铀源,含铀地下水是层间氧化带型铀矿床的成矿流体。由PHREEQC l.5地球化学模式程序计算得知,成矿流体中铀主要以UO_{2 (CO3);、UO2 ( CO3)3^4-的形式迁移,而有机质、黄铁矿对铀的还原沉淀作用及水解产物高岭土、伊利百对铀的吸附沉淀作用导致铀矿体产于层间氧化带的氧化还原过渡亚带。形成层间氧化带型铀矿床的决定性因素不是水中铀的含量,而是成矿时的地球化学条件。}     

萨瓦甫齐铀矿床层间氧化带地球化学特征

萨瓦甫齐铀矿床不同地段层间氧化带的氧化还原程度是不同的。利用诸如w（Fe3＋）/w（Fe2＋）、w（Ra）/w（U）和有机炭等地球化学参数探讨了萨瓦甫齐铀矿床层间氧化带的地球化学特征,即矿床西南部层间氧化带氧化程度较弱,表现为全硫（∑S）、总铁（TFe）和矿石的铀质量分数低;而矿床中部及东北部层间氧化带氧化程度较强,尤其以东北部突出,它们的全硫、总铁和矿石的铀质量分数均高。铀矿化强弱明显与层间氧化带的氧化还原程度有关,层间氧化带的氧化程度越强,铀矿化则愈强;反之,则弱。     

东胜砂岩型铀矿床中硫酸盐还原菌成矿作用模拟研究

通过对东胜砂岩型铀矿床中岩石样品的生物学分析,发现铀矿各区域分布着不同种属的硫酸盐还原菌（SRB）,其分布规律和矿床环境因素密切相关;通过对地下水中铀的还原实验和SRB—水—岩模拟实验,研究了SRB的生长、繁殖、代谢和铀矿形成之间的相互作用,认为SRB通过产生还原作用形成有利于自身生存的微生态环境,改变了铀的价态和溶解度,直接参与了东胜砂岩型铀矿床的形成。     

鄂尔多斯盆地南缘店头铀矿床矿化特征及其与东胜铀矿床对比

店头铀矿床是产于中侏罗统直罗组下岩性段顶部褪色蚀变带与灰色砂岩过渡部位的砂岩型铀矿,矿化严格受褪色蚀变带与灰色岩石界线的控制,矿体形态呈似层状,矿石中铀矿物主要为铀石,并出现一套黄铁矿-黄铜矿-方铅矿-闪锌矿低温热液矿物组合,同时发现少量硒铅矿。铀成矿年龄为98～110Ma1,41.8±9.3Ma,51.0±5.8Ma。通过对店头铀矿床与东胜铀矿床主要特征研究,店头铀矿床的铀成矿地质背景和铀矿化特征与东胜铀矿床较为相似,两个矿床可以对比。但也存在较为明显的差异,店头铀矿床岩石成岩程度较高,东胜铀矿床则较低;店头铀矿床油气显示以中质油为主,而东胜铀矿床以天然气为主。店头铀矿床同东胜铀矿床主要形成于盆地由成盆坳陷向隆升剥蚀转变的过程中(K1末—N2),铀成矿作用由早期渗入层间氧化或层间—潜水氧化作用为主导,转变为晚期深部渗出的含油、气低温热液与地表渗入含氧含铀水相互作用改造、叠加富集铀成矿作用。第三纪晚期之后不再有新的铀矿物生成,主要存在逸散油、气的还原保矿作用。     

伊犁盆地512铀矿床成矿水文地球化学作用研究

在分析伊犁盆地512铀矿床成矿水文地球化学背景的基础上，通过对水中铀存在形式、热力学、矿石物质组成和有机质分析，认为铀的还原沉淀是该矿床形成的主要水文地球化学作用。此外，铀的吸附作用也是重要的成矿作用。     

层间氧化带砂岩型铀矿床形成机理--以伊犁盆地南缘为例

通过分析铀迁移、沉淀、富集的成矿特点,结合伊犁盆地南缘铀矿床中铀矿石成分研究,分析了砂岩型铀矿成矿机理.指出在层间氧化带砂岩型铀矿床中,铀主要以碳酸铀酰络合物形式迁移,在富含有机质、硫化物、硫化氢等有效还原剂的条件下,形成强烈的地化反差还原地球化学障环境,铀还原沉淀,最后富集成矿.为指导普查找矿、开展铀矿床矿石成分研究提供参考依据.     

吐哈盆地十红滩铀矿床的水文地质特征及矿床成因分析

吐鲁番—哈密盆地十红滩铀矿床属层间氧化带型砂岩铀矿床,位于吐鲁番—哈密自流水盆地南缘的艾丁斜坡带上,含矿含水层赋存于中侏罗统水西沟群西山窑组含煤碎屑岩中,主要岩性为砾岩、含砾粗—中粒长石石英砂岩,赋存孔隙承压水,渗透系数为0 .14～0 .5 3m/ d,现代地下水流向总体由南向北,地下水为高矿化度的Cl·SO4 —Na型水,地下水中铀含量最高可达2 .2 4 5 1mg/ L,其主要以U O2 (CO3) 2 形式迁移。研究认为:区域上有利的地下水补—径—排系统是形成该矿床的前提条件,局部构造作为局部补给源影响着地下水的流向,进而控制层间氧化带及铀矿化的形成及展布方向,铀矿化主要产于含水层渗透性相对较好的疏松砂岩中。铀矿床的形成经历了成岩过程的预富集和后期层间氧化带成矿作用两个阶段。至今,铀成矿作用仍处于发展演化过程中。     

新疆伊犁盆地砂岩型铀矿床层间氧化带中粘土矿物特征及与铀矿化关系研究

新疆伊犁盆地砂岩型铀矿床,由于规模大、成矿环境和成矿条件好,在同类型矿床中具有良好的代表性,研究矿床的成矿作用对今后找矿勘查以及开采具有重要理论意义。本文在区域赋铀层位沉积环境研究基础上,以赋矿围岩为研究主体,对伊犁盆地典型铀矿床沉积序列和矿床的控矿层位开展研究,通过对赋矿沉积层位中粘土质对铀矿成矿的控制作用及与铀矿的空间联系和成因分析,开展系统的铀矿床学、能谱测试、显微结构、扫描电镜、地球化学、氢氧同位素等研究,特别是开展了富矿砂体中粘土矿物的种类、成分、结构、同位素、成因等的研究,对粘土质矿物对铀矿成矿的控制作用进行了系统研究。通过研究粘土矿物在伊犁盆地蒙其古尔砂岩型铀矿床成矿过程中的作用及与铀矿的空间联系和成因分析表明:粘土矿物在层间氧化带中分布较为广泛,在主要矿体的氧化还原过渡带中,尤其是部分具有强烈粘土蚀变的砂岩层中铀含量较其他层位要高,反映出粘土矿物与铀成矿是有成因关联的。通过系统的扫描电镜、能谱测试研究,从微观证明粘土矿物与铀成矿有相关关系;粘土矿物的存在导致在近地表含氧含铀水在经过砂岩孔隙时被具有较强吸附能力和巨大表面自由能的粘土矿物所吸附,形成了铀含量较高的片状,团块状的粘土矿物,其在铀成矿作用中起到了吸附和界面的作用,有利于赋矿空间的形成及定位。结合沉积作用、构造活动和后期流体成矿作用等因素,分析了成矿机制和成矿作用,赋矿层位中的粘土矿物、其它成矿条件如岩性(赋矿层和矿源层)、构造(对铀矿化的动力和对地下水径流及铀矿体)等共同控制了铀成矿作用。     

新疆伊犁盆地南缘层间氧化带及铀矿化特征

研究表明，在伊犁盆地南缘产出一条东西长达近百千米的铀及伴生元素成矿带，在我国境内依次产出有509、510、511、513及512铀矿床，此外还有多个铀矿化异常点，其中511、513、512等矿床为可地浸砂岩型铀矿床，受层间氧化带控制非常明显，从巳知矿床的成矿环境和特征出发，阐述了伊犁盆地南缘层间氧化带的空间分布及控矿规律，通过不同层位的层间氧化带含矿性对比及同一层位不同地段的层间氧化带含矿性对比，总结出了伊犁盆地南缘含铀矿层间氧化带特征。