新世纪以来我国铀矿地质科技创新重要进展及展望

新世纪以来,我国铀矿地质勘查领域重大理论和技术创新成果,极大地改变了我国砂岩型、热液型铀矿的找矿思路、找矿方向,引领、支撑了系列找矿重大突破,重塑了铀矿勘查新格局。文章首先分析了我国20余年来铀矿地质科研布局的总体思路与演进方向;然后总结了铀矿重大基础地质与成矿理论研究进展,系统凝练了地质、物化探、遥感、钻探工艺、分析测试等领域的技术创新及核心勘查装备研制成果,梳理了铀资源预测评价技术研究进展及应用成效;最后,在重大基础前沿和成矿理论、先进铀矿勘查技术研发、非常规核能裂变资源勘查技术研究、数字铀矿勘查技术开发等方面提出了未来10~15年主要发展趋势和方向,指出在“双碳”目标和核能大发展对铀资源保障需求背景下,必须继续坚持并加强铀矿地质科技创新,高质量引领和推动“新区、新层位、新类型、新深度”找矿突破。

中国首次发现的氟闪叶石矿物学特征

闪叶石族矿物是富含Sr、Na、Ca和Ba等的钛硅酸盐矿物的总称,迄今共有19个矿物种,其中的氟闪叶石矿物首次发现于巴西Serrote山碱性岩中。本文利用电子探针和X射线衍射仪等分析测试手段,从化学成分和晶体结构等方面对产出于中国辽宁赛马碱性岩体中的闪叶石族矿物进行了详细的矿物学特征研究,发现其中常呈柱状、针状和纤维状集合体产出的闪叶石的晶体化学式为(Sr_(1.00)Na_(1.00))_(Σ2.00)Ti_(2)(Na_(1.98)Sr_(_(0.33))Mn_(0.26)K_(0.12)Mg_(0.10)Ca_(0.09)Ba_(0.05))_(Σ2.93)(Ti_(0.69)Fe_(0.33)^(3+)Al_(0.02))_(Σ1.04)(Si_(3.80)O_(14))O_(2)(F_(1.16)OH_(0.84))_(Σ2.00),属于单斜晶系,空间群为C2/m,晶胞参数a=19.2719(8)Å,b=7.0779(3)Å,c=5.3882(2)Å,β=96.780(2)°,V=729.84(5)Å^(3),Z=2。上述矿物学特征均与巴西发现的新矿物氟闪叶石的矿物学特征一致,表明赛马碱性岩体产出的氟闪叶石堪称该矿物种在中国的首次发现。不仅如此,赛马碱性岩体也有闪叶石产出,而且,迄今已发现多个新矿物,寓示该岩体仍有良好的新矿物发现前景。

电子探针的研制现状与分析

电子探针分析具有微区、原位、无损、分析速度快、分析元素范围广、定量分析准确度高等特点,是固体物质微区原位元素组成定量分析的主要技术手段,广泛应用于材料、地质、冶金、矿产、电子、生物、考古、空间科学等领域,但我国的电子探针长期依赖于进口,存在着“卡脖子”的风险。本文回顾了电子探针的研制历史,梳理了国内外电子探针的研制现状,总结了我国电子探针研制存在的问题和短板,指出了电子探针研制的发展趋势,以期为我国电子探针的研制提供借鉴。

基于扫描电镜-能谱仪的矿物定量分析——以AMICS为例

近年来,矿物自动定量分析系统被广泛应用于矿业、冶金、石油和地质等领域。该系统以扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)为基础,具有高放大倍数、高分辨率、高效和无损等优点,适用于矿石样品选冶和元素赋存状态等方面的研究,对优化选矿工艺流程,提高矿石元素利用率,深入认识元素赋存机制等具有重要意义。目前,基于此类定量分析系统的应用研究居多,而对其定量结果的准确性相关研究较少。以AMICS系统为例,对自制的已知含量的矿物组合样品进行了定量分析测试,探究了其最佳分析测试条件,同时对定量结果的准确性进行了分析,结果表明:AMICS系统最佳定量分析条件为电压20 kV、工作距离10 mm、束流5 nA,单点X-ray采集时间8 ms;其次,样品中不同种类、不同含量矿物的定量结果与参考值较为一致,相对误差小,定量结果可信度高,表明该系统适用于岩矿样品的高效、高质量的定量分析,对微细粒、低含量的矿物研究有着重要意义。

分量化探法在铀资源勘查中的应用

介绍了分量化探法勘查铀资源的理论和在我国北方砂岩型铀矿与南方热液型铀矿勘查中应用的研究成果。

分量化探法在粤北长排地区铀矿勘查中的研究与应用

应用分量化探法对粤北长排地区进行了找矿前景预测评价，圈定出贯穿测区南北的3条铀分量异常带。3条异常带在测区北部连成一片面积较大的异常区，并在该异常区内钻探到多个工业铀矿体，取得了较好的研究成果。建立了4条分量化探法勘查花岗岩型铀矿的地球化学找矿标志。分量化探法将在“攻深找盲”、寻找“第二找矿空间”等铀矿勘查方面发挥更大的作用。

内蒙古上打井斑岩型钼矿床绿泥石特征及成矿意义

内蒙古劳家沟上打井斑岩型钼矿床是近年来在西拉木伦钼矿带新发现的一个矿床,其绿泥石化蚀变与钼矿化关系具有密切的时空关系。因此,对绿泥石化学成分的分析,有助于查明该矿床成矿过程的物化条件。本文采集矿区典型绿泥石样品,通过岩矿鉴定,结合绿泥石的电子探针化学成分分析,研究其特征。分析结果显示,该矿床绿泥石以富铁种属铁镁绿泥石为主,个别为铁绿泥石,揭示其形成于还原环境;绿泥石结构的离子置换主要体现为Fe、Mg间的置换;由绿泥石温度计估算得到绿泥石的形成温度为270~344℃,平均312℃;绿泥石形成机制:一为先溶蚀,后结晶;二为先溶蚀,后迁移,最后结晶。绿泥石的成分特征在一定程度上可以反映热液流体特征,绿泥石化可作为该区钼成矿的找矿标志。

新疆某铍矿床工业铍矿物的微区原位鉴定

通过电子探针分析仪和微区X射线衍射仪的联合应用,对新疆某铍矿床的铍矿物存在形式进行研究,结果表明:电子探针背散射图像观察和X射线能谱定性分析确定铍矿物的电子探针鉴定标志:铍矿物的灰度比石英暗,X射线能谱图中仅显示Si和O元素的峰,且O元素的峰高大于Si元素的峰高。通过LDE3H分光晶体测试,该矿物在177.384mm处存在明显的Be元素Kα谱峰。电子探针半定量分析结果显示,该矿物中Si和O元素的质量分数分别为21.93%和60.06%,与羟硅铍石的理论值[w(Si):23.53%,w(O):60.50%]相近。通过微区X射线衍射的分析,样品谱图与PDF卡片号为01-087-0669的羟硅铍石的谱图一致,最终确定该矿床的工业铍矿物为羟硅铍石。

电子探针化学测年法在晶质铀矿/沥青铀矿定年研究中的应用现状

简要介绍近年发展起来的各种微区测年方法及其优缺点,重点介绍不同时期电子探针化学测年法在晶质铀矿/沥青铀矿定年研究中的发展状况及前人使用的分析测试条件,并展望了该方法在晶质铀矿/沥青铀矿定年研究中的应用前景及可能存在的问题。通过系统研究,认为该方法在铀矿物定年研究中将大有作为,尤其是在微小铀矿物(<10μm)和多期次、多阶段铀矿体的微区定年研究中更能显示其优越性。

电子探针Th-U-Pb微区测年方法及其在铀矿地质研究中的应用前景

电子探针Th-U-Pb微区测年方法是新近发展起来的一项测年技术。该技术以放射性核素的衰变理论为基础,在一定条件下通过电子探针测量矿物中的Th、U、Pb含量,经过数据处理,最终计算出矿物的年龄。由于该项技术具有省时、费用低、不破坏样品等优点,现已广泛地应用于独居石、锆石的年龄研究中。在晶质铀矿年龄研究中的应用仅有零星报道,但由于该技术的高空间分辨率,将对不同产出状态的微小晶质铀矿颗粒的定年研究大有裨益。

电子探针与微区X射线衍射联合应用研究——以羟硅铍石的鉴定为例

本文通过电子探针分析仪和微区X射线衍射仪的联合应用,建立了在电子探针分析仪上通过背散射电子像亮度,Si、O能谱峰强度比鉴别疑似羟硅铍石的标志,快速确定衍射分析位置,进而利用微区X射线衍射仪在光片上进行原位无损分析,最终确定该矿床矿石中工业铍矿物以独立矿物羟硅铍石存在。1矿石工业铍矿物的电子探针研究从已破碎的混合矿石中随机选取样品用环氧树脂粘结后磨制成光块数片。

煤矿酸性矿井水及其沉积物的地球化学性质

选择山西省西山煤电股份有限公司马兰煤矿和大同煤矿集团公司四台煤矿为研究区,利用IC,ICP-MS,XRD,XRF和粒度分析仪等分析测试仪器,并结合水文地球化学模拟软件PHREEQCI,对酸性矿井水及其沉积物的地球化学性质进行了详细分析.研究结果表明,酸性矿井水具有较低的pH,较高的Fe和SO42-浓度,并含有多种重金属元素;PHREEQCI软件模拟计算发现酸性矿井水中金属的结合形态主要为Men+和MeSO4n-2;酸性矿井水沉淀物的矿物组成主要受酸性矿井水的pH,Fe和SO42-浓度的控制,并以针铁矿等含铁矿物为主,在国内首次发现了Schwertmannite矿物.

活性炭测氡及分量化探在河北省沽源县大官厂研究区铀矿勘查中的应用研究

河北省沽源县大官厂研究区活性炭测氡和分量化探异常叠合区与铀工业孔具有较好的对应关系,表明活性炭测氡-分量化探组合测量方法在火山岩型铀矿勘查中具有较好的指示作用。基于活性炭测氡和分量化探测量数据,探索性地建立了综合勘探有利指数P的计算方法和铀成矿有利度分级方法,大官厂的钻探成果初步验证了上述方法的有效性。

红河石Ca_(18)(□,Ca)_2Fe^(2+)Al_4(Fe^(3+),Mg,Al)_8(□,B)_4BSi_(18)O_(69)(O,OH)_9——符山石族新矿物

作为符山石族矿物的新成员,红河石(Hongheite,IMA 2017-027新矿物),Ca18(,Ca)2Fe2+Al4(Fe3+,Mg,Al)8(,B)4BSi18O69(O,OH)9发现于个旧世界级Sn-多金属矿田东北缘、与马拉格Sn矿床毗邻的北沙冲花岗岩(77.43Ma)内矽卡岩中。红河石常呈横径达4~25mm的放射状针-柱状集合体产出。当位于晶洞中时,红河石则呈发育良好的自形柱状晶体(0.5~4.0mm长,0.3~1.0mm宽)产出。与红河石共生的矿物见有赛黄晶、萤石、斧石-(Fe)、硅硼钙石、枪晶石、硼锡钙石、石英和羟鱼眼石-(K)等。红河石为墨绿色,条痕浅灰绿色,玻璃光泽,性脆,断口不规则。主要的晶面是:{100}、{110}、{101}和{001}。红河石的显微硬度:988.3N/mm2,相当于摩氏硬度6~7。其实测密度与计算密度分别是3.446g/cm3和3.423g/cm3。红河石一轴正晶,No=1.720(2),Ne=1.725(2);多色性弱。红河石的化学成分:SiO235.85%;TiO20.01%;Al2O311.00%;Fe2O37.92%;FeO2.14%;CaO 33.57%;MnO 0.42%;MgO 3.48%;B2O32.82%;Cr2O30.01%;Na2O 0.01%;F 0.40%(F≡O-0.17);Cl 0.14%(Cl≡O-0.03);H2O 0.75%,总量98.32%。依据晶体结构精测和Si在单位分子式中的原子数(即Si=18 apfu),计算和书写的红河石简化晶体化学式:Ca18(,Ca)2Fe2+Al4(Fe3+,Mg,Al)8(,B)4BSi18O69(O,OH)9。其三条最强粉晶线[d(?)(I/I0)(hkl)]为:2.9289(47)(004),2.7661(100)(342)和2.6079(68)(243)。红河石属四方晶系,空间群为P4/nnc,晶胞参数:a=15.667(3)?,c=11.725(1)?,V=2878(1)?3,Z=2。红河石晶体结构精测的R因子为0.063。红河石殊异于为已知的符山石族矿物种,在于其X(4)位以空位()为主、Y(3)位以Fe3+居优和T(2)位被B所占。顺便对符山石族矿物晶体-化学式的计算与书写予以讨论并提出建议。

国内首次发现的束磷钙铀矿的矿物学特征

国内首次发现的粤北下庄铀矿田竹筒尖矿床产出的束磷钙铀矿,在空间上与微晶石英和变钙铀云母紧密共生。该矿物多为纤维状、束状和放射状集合体;亮黄色,玻璃光泽,透明;条痕为浅黄色,摩氏硬度约为3;其具有一组平行于{010}的完全解理及平行于{100}和{001}的两组解理,贝壳状断口呈油脂光泽;单偏光下,该矿物为淡黄色;正交偏光下,具有鲜艳的高级干涉色。光性特征为对称消光,二轴晶负光性,正延性。电子探针分析显示,矿物主要由U、P、Ca这3种元素组成,其平均含量分别为UO368.64%、P2O511.70%、CaO 9.21%和杂质0.28%,另有H2O9.25%,总量99.26%。按O=16计算的经验化学式可写为(Ca2.02,K0.05,Mg0.01)2.08(UO2,TiO2,PbO)2.97O1.97(PO4)2.03·6.32 H2O。X射线粉晶衍射分析表明,该矿物属于正交晶系,空间群为Pbca,晶胞参数:a=1.742 3(5)nm,b=1.603 2(4)nm,c=1.359 9(2)nm;α=β=γ=90°,V=3.798 64 nm3;强衍射线有7.994和4.003等。矿物的红外吸收光谱强峰主要为3 427.10、1 622.05、1 062.62、973.26和890.91 cm-1等。上述特征与已知的束磷钙铀矿极其类似。

铀矿地质钻探岩心样品系统分析法

铀矿地质钻探岩心样品系统分析法包括:岩心样品的γ辐射测量、切片观测测量、样品粉碎、矿物微粒分选、激光拉曼光谱分析、傅立叶红外光谱分析、包体流体观测与测量、X射线荧光光谱分析、X射线衍射分析、电子探针分析、高纯锗γ能谱分析、湿法化学分析、ICP-MS微量元素分析、铀矿物和其它矿物同位素组成分析等步骤,通过这些步骤的系统分析,得到铀矿地质钻探岩心样品的全息资料,为铀矿地质勘探提供支持和服务。

核地质分析测试技术用于页岩气勘探开发检测

简要回顾了元素分析、核素分析、同位素分析、有机分析和微区分析等核地质分析测试技术,探讨了这些技术用于页岩气勘查开发检测的可能性。简述了页岩气勘查开发检测参数、方法及所需仪器设备。所述页岩气检测参数包括总有机碳含量、含气量、稳定同位素(C,H,He)、热成熟度(Ro)、吸附等温线、孔隙度、渗透率、矿物组成、三维微结构等。

我国核地质系统发现的新矿物评述

核地质系统主导发现了10个新矿物:芙蓉铀矿、湘江铀矿、斜方钛铀矿、腾冲铀矿、盈江铀矿、平谷矿、栾锂云母、氧钠细晶石、冕宁铀矿和羟铅烧绿石。与其他单位合作发现新矿物6个,分别是氟钙烧绿石、氟钠烧绿石、红河石、钾绿钙闪石、太平石-(Ce)和氟栾锂云母。长期以来一直被认为是新矿物的"单斜蓝硒铜矿"并未获IMA CNMNC认可,今后在学术文章中应避免使用该名称。简述了这些矿物的基本矿物学特征和最新研究进展,列出了除湘江铀矿外其他新矿物原型标本的保存机构,建议加强早期发现的新矿物的晶体结构和矿物谱学研究,完善矿物学资料。

微区X射线衍射在矿物鉴定中的应用实例

介绍了微区X射线衍射仪发展的现状,给出了微区X射线衍射仪鉴定物相的研究实例,并讨论了微区X射线衍射法的优、缺点。通过配置有封闭3kWX射线光管、单毛细管透镜、Pixcel探测器和普通CCD视频的Panalytical X’Pert PRO MPDX射线衍射仪,对光片上的铍矿物进行了微区X射线衍射鉴定,结果确定该铍矿物为羟硅铍石。微区X射线衍射法具有微区、微量、原位和无损等优点,能够进行直径在100～300μm范围内的两种或两种以上矿物集合体的物相鉴定。与电子探针等微区手段相互结合、互相补充,鉴定结果更加可靠。

光石沟晶质铀矿:一种潜在的铀矿物电子探针定量分析标准样品

电子探针定量分析是采用元素A在待测样品中的特征X射线强度与标准样品中元素A特征X射线强度相比较而进行的,要实现未知样品的元素定量分析必须要具有相应的标准样品,目前可用于铀元素分析的电子探针分析标准样品极少,且缺乏与天然矿物成分、结构近似的标准样品。国际和国内已经制定了电子探针标准物质研制的规范(GB/T 4930—2008/ISO14595:2003),按该规范规定的方法研究了产于陕西光石沟铀矿床的晶质铀矿,结果表明:这些晶质铀矿晶形发育好,颗粒大,具备良好的纯度、均匀性和稳定性。随机选择30个颗粒进行均匀性检测,UO_(2)和PbO在95%的置信区间的平均浓度不确定度分别为0.275%和0.060%,具备非常好的均匀性;该晶质铀矿在电子探针电子束长时间(如360s)轰击下和在自然条件下存放,均具有良好的稳定性;采用五家实验室化学分析定值方法确定了该晶质铀矿的化学成分,并计算了不确定度,主量元素UO_(2)为(86.80±0.36)%,PbO为(4.80±0.07)%,其他元素也给出了参考值。综合以上研究结果:产于光石沟铀矿床的晶质铀矿满足GB/T 4930—2008关于电子探针定量分析标准样品的各项判据,是一个潜在的适用于铀矿物化学成分电子探针定量分析使用的天然矿物标准样品。