相山铀矿及其伴生稀土资源生物浸出研究

为了对相山铀矿伴生稀土资源进行有效的经济开发,研究了利用一株全新的具有特异性铀识别能力的微杆菌Microbacterium sp.6-1对相山富稀土铀矿石进行浸出。结果表明:该株微杆菌可定向附着在含铀矿物表面,高效浸出铀元素及伴生稀土元素。在30 d内可浸出原岩约81%铀元素和约62%稀土元素,且能进一步富集浸出液中重稀土元素。研究结果对综合开发铀-稀土伴生矿资源具有重要参考意义。

基于噪声扰动下重力二阶垂向导数与归一化磁源强度的重磁相关性分析——以相山铀矿田为例

对重磁资料进行综合处理与解释有助于降低多解性、提高解释的可靠性。重磁对应分析法是重磁联合定性解释的一种常用方法,但该方法会受剩磁影响,易产生虚假信息,因而实用性不强。为此,从重力异常二阶垂向导数与归一化磁源强度表达式出发,推导出基于重力二阶垂向导数和归一化磁源强度的重磁泊松公式,提出了一种新的重磁相关性分析方法,并采用噪声扰动提高重磁相关度的有效性。该方法物理意义明确,易于实现,无需化极处理,且受重磁背景场影响小。模型试验表明,常规重磁对应分析法仅在噪声扰动下重磁完全同源时具有良好效果,在重磁非完全同源时会出现虚假信息;新方法能够较好地反映重磁是否同源及同源位置,在复杂情况下也能获得良好的效果。将新方法应用于江西相山铀矿田重磁资料处理和解释,准确地反映了碎斑熔岩、流纹英安岩及花岗斑岩这三类重磁同源性岩石的位置及规模。另外,依据大面积分布的强负相关与强正相关特征推测了古火山喷发的主要岩石类型,并预测了一个碎斑熔岩火山口。同时,相山地区铀矿点主要分布在强正相关与强负相关的过渡带上,进一步揭示了铀矿分布与岩性接触面存在着密切关系。这些研究成果可为相山地区深部铀矿勘查提供数据基础。

江西相山铀矿田CUSD2-2孔成像光谱编录与蚀变分带研究

岩心成像光谱扫描与编录将是数字化时代地质调查和矿产资源勘查的新一代技术,通过相山铀矿田CUSD2-2孔中的应用,改进岩心成像光谱编录中的数据预处理流程及方法,并结合地质分析合理确定端元光谱和蚀变带。在CUSD2-2孔岩心成像光谱编录中,提取了长波云母、短波云母、绿泥石+云母、赤铁矿、方解石和蒙脱石共6种光谱端元,根据矿物学原理和相山铀矿田蚀变特征,认为长波云母为水云母(伊利石)化,短波云母应为绢云母(白云母)化,绿泥石+云母主要为绿泥石化;在已识别的6类热液蚀变中,赤铁矿化主要受岩石破碎带控制,其余5种蚀变受岩性和断裂破碎带双重控制。整个钻孔从上到下可分为浅部(0~980 m)中度碱性蚀变,中部(980~1230 m)原生岩石及深部(1230~2600 m)弱酸-碱耦合蚀变3个蚀变带;由于CUSD2-2孔位于两条NNE向断裂夹持部位,深部弱酸-碱耦合蚀变带的发现表明该区深部存在热液作用,进一步认为其邻区可能存在更强的酸性蚀变和伴生较好铀矿化。

江西相山铀矿田两类流纹英安岩的岩浆演化特征——来自长石和黑云母化学成分证据

【研究目的】长石、黑云母等岩浆分异作用形成的矿物可以作为寄主岩石岩浆演化的指示剂。相山流纹英安岩与流纹英安斑岩两者在形成时代、成因归属、物质来源和地幔物质参与等方面存在争议。【研究方法】本文借助电子探针技术对相山两类流纹英安岩中的长石、黑云母进行定量分析,对两者间的成分、物质来源、形成温度、氧逸度和岩石性质等特征进行分析研究,在此基础上探讨两类流纹英安岩的岩浆演化特征。【研究结果】研究结果表明:相山打鼓顶组流纹英安岩可区分为两类,一类是喷溢相的流纹英安岩(K_(1)d^(2a)),另一类是侵入相的流纹英安斑岩(K_(1)d^(2b))。流纹英安岩的长石类型较流纹英安斑岩多,其中流纹英安岩的长石类型包括钠长石、钾长石、钾-透长石、更长石、中长石;流纹英安斑岩长石类型主要有钠长石、钾长石和钾-透长石。流纹英安岩与流纹英安斑岩的黑云母形成温度基本相同(750±20℃),均具有高氧逸度,同属钙碱性岩;岩浆物质来源相同,均有幔源物质加入。【结论】流纹英安岩与流纹英安斑岩的化学成分基本相同、长石类型相似、物质来源相同、结晶温度相同、氧逸度一致、岩石性质相同,说明两者具有同源性。

水力压裂构造及其识别标志:以相山铀矿田为例

水力压裂是整个地壳岩石圈范围内一种重要的变形破裂方式,也是一些金属、非金属矿床的成矿动力学机制。相山铀矿田发育大量水力压裂构造,且与铀矿成矿物质的活化、迁移和沉淀富集有关。本文以相山矿田为例,通过野外调研,包括邹家山采场残留矿体的补充观察,对充填于控矿裂隙中的夹持体进行了采样分析和镜下鉴定,疏理了水力压裂构造的主要特点,即水力压裂构造具有规模不大,以张性破裂为主,呈弧形、分叉形态,发育热液隐爆角砾岩筒、热液隐爆角砾岩脉、热液脉体等特点。通过与应力致裂构造的对比分析,凝炼出了水力压裂构造两个主要识别标志,即:弧形或分叉的裂隙形态和热液隐爆角砾岩;此外,热液脉体和对称的蚀变分带可作为辅助识别标志。文中还对热液隐爆角砾岩与岩浆隐爆角砾岩进行了对比。

江西相山铀矿田铀矿物稀土元素特征及富集机制探讨

铀矿物是铀矿床勘探与选冶的重要研究对象。相山铀矿田是我国最大的火山岩型铀-多金属矿田,主要发育有早期碱交代和晚期酸交代两期铀矿化,但目前对这两期铀矿化中铀矿物的地球化学特征尚缺乏系统的对比研究。文章运用电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱对相山铀矿田两期铀矿化矿石中铀矿物稀土元素特征进行研究。结果显示,相山铀矿田碱交代和酸交代型铀矿化矿石中铀矿物类型均包含钛铀矿、铀石和沥青铀矿,碱交代型铀矿化矿石中铀矿物以钛铀矿、铀石为主,酸交代型铀矿化矿石中铀矿物以沥青铀矿为主。碱交代型铀矿化矿石中铀矿物稀土元素配分模式为右倾型,富集La、Ce和Nd等元素;酸交代型铀矿化矿石中铀矿物稀土元素配分模式为左倾型,富集Yb、Er和Dy等元素。酸交代型铀矿化矿石中沥青铀矿相对富集重稀土元素,与国内外其他类型的铀矿床相比其成矿过程有明显特殊性,这可能与成矿流体富F-有关;深部沥青铀矿较浅部富集重稀土元素的原因可能是深部沥青铀矿结晶温度高于浅部;相对于铀石和钛铀矿等铀矿物,重稀土富集对沥青铀矿有倾向性可能是因为沥青铀矿形成的过程与CO_(3)^(2-)和Cl^(-)关系密切。

相山铀矿田鹏姑山地区热液蚀变地球化学特征及其对找矿的启示

江西相山铀矿田是我国最大的火山岩型铀矿田之一。鹏姑山地区位于相山铀矿田西部,毗邻邹家山、居隆庵等大型铀矿床,成矿地质条件较好。近些年,鹏姑山地区铀矿勘查取得重要突破,区内热液蚀变具有典型的高温蚀变特征,晚期叠加蚀变较少,是研究高温热液蚀变与铀矿化关系的理想场所。鉴于此,本文在野外地质调查的基础上,通过岩相学和全岩地球化学分析,研究了鹏姑山地区高温热液蚀变的地球化学特征,探讨了高温热液蚀变特征及其与铀矿化的关系。研究结果表明,鹏姑山地区高温热液蚀变主要以钠长石化、去硅化、绿泥石化和伊利石化为主,局部叠加有磷灰石化、黄铁矿化、碳酸盐化和硅化。铀矿化与钠长石化、磷灰石化、碳酸盐化和去硅化蚀变关系较为密切。研究区铀矿化属碱交代型铀矿化,形成于中高温的还原性环境,磷灰石化促使了高品位铀矿化的形成。在碱交代蚀变之上叠加的磷灰石化和碳酸盐化在矿体部位发育最强烈,可视为鹏姑山地区找矿勘查中最重要的找矿标志。

江西乐安相山铀矿床构造-成矿演化模式

江西相山铀矿田是我国最大的火山岩型铀矿床。本文主要从矿产分布特征、成矿物质来源、成矿物理化学条件等分析了相山铀矿的成因,提出了铀矿的构造-成矿演化模式。1矿产分布特征相山铀矿田已经发现有20多个铀矿床和矿化点,主要分布于盆地的西部和北部。

江西相山铀矿田如意亭剖面火山岩的年代学格架及其地质意义

江西相山铀矿田如意亭剖面最底部的熔结凝灰岩代表了相山火山-侵入活动的开始时间，本文首次报导了该熔结凝灰岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果，得出其形成年龄为137.30.9Ma，表明相山火山-侵入活动开始于早白垩世。此外，对如意亭剖面的两个流纹英安岩样品的锆石U-Pb定年结果分别是136.82.5Ma和136.41.5Ma，对采自如意亭剖面的流纹英安斑岩的锆石U-Pb定年结果是135.02.0Ma，对采自如意亭剖面的碎斑熔岩的定年结果是134.11.6Ma，这些定年结果结合前人已有的研究，得出相山火山-侵入杂岩的形成时代集中在135Ma左右（137~132Ma），再次证实了相山火山-侵入活动始于早白垩世，是一次集中且短暂的火山-侵入活动。本文对如意亭剖面的定年结果证实相山地区打鼓顶组和鹅湖岭组的火山岩地层应属于早白垩世。然而赣杭构造带上原先所划分的打鼓顶组与鹅湖岭组火山岩形成的时间与武夷山北坡冷水坑盆地中火山岩系并不相同，因此，打鼓顶组与鹅湖岭组地层在区域上应予重新厘定。

江西临川地区相山铀矿田构造应力场分析

相山铀矿田是中国最大的、与火成岩有关的中低温热液型矿床,断裂构造控矿特征明显。目前该矿床的后备资源出现危机,因此开展矿田构造研究,为深部及其外围找矿提供科学指导迫在眉睫。在野外观测分析和节理、擦痕实地测量的基础上,利用构造解析法、共轭剪节理分析法、断层擦痕反演模拟法及X光岩组法等,通过吴氏网投图分析和计算机的反演计算,确定了相山铀矿田多期次构造活动的变形特征及其主应力方向;并根据构造变形叠加关系及其成岩时代的确定,推断了应力作用的期次和时代。为此,将相山铀矿田的构造应力场划分为3期6个阶段,包括:成矿前的基底变形和早期火山活动阶段,早期矿化蚀变和第一、第二主成矿阶段,及其成矿期后阶段,矿体局部被错断;并深入分析了不同阶段构造活动及其铀成矿特征,探讨了区域构造应力场的演变与铀成矿作用关系,认为两者具有一致性特征,进而指出了区域富大矿体产出的有利构造部位。

江西相山铀矿田地貌剥蚀特征及其控矿意义——磷灰石裂变径迹证据

本文以数字高程(DEM)地貌特征分析为基础,采用磷灰石裂变径迹测试和温度-时间反演模拟研究,分析江西相山铀矿田铀成矿后剥蚀程度的差异性,结合已知矿床的成矿特征,探讨地貌剥蚀程度与矿体保存之间的关系,为区域找矿提供指导.通过DEM合成图像和水系分布特征,表明相山铀矿田是一个遭受中等侵蚀的地貌区,相山主峰南北和东西侧地貌侵蚀差异特征明显.统计分析表明,已经发现的铀矿床、点的分布与次级火山机构关系密切,相山南部的次火山机构剥蚀较深,西部次火山机构剥蚀相对弱,而北部和西北部则处于中等剥蚀程度.磷灰石裂变径迹测试结果表明,相山铀矿田的南部和东部开始剥蚀的时间早于西部,但晚于相山主峰的剥蚀.利用磷灰石的裂变径迹长度和温度参数,进一步开展了温度-时间的反演模拟研究,结果显示相山西部快速隆升发生于40～60Ma之间,相山南部和东部的快速隆升发生于60～75Ma之间,相山主峰的快速隆升发生于75～100Ma之间,表明相山主峰、相山东部及南部较西部经历了较长时间的剥蚀.结合现今区域地质体出露特征及铀矿化蚀变类型的空间展布规律、成矿深度的估算等,推测相山铀矿田东部和南部剥蚀程度较深,早期可能形成的中低温铀矿体被剥蚀殆尽;北部剥蚀程度中等,地表出露了形成深度稍深的碱交代蚀变矿床;而西部剥蚀程度较低,地表发育浅部低温成矿的酸交代蚀变铀矿床.据此推断,相山铀矿田的西部深部具有很好的找矿潜力.

江西相山铀矿田邹家山矿床中流纹斑岩的锆石U-Pb年代学、岩石地球化学与Sr-Nd-Hf同位素组成

在相山铀矿田邹家山矿床中发现晚期侵入到碎斑熔岩中的流纹斑岩岩脉。本文运用激光等离子质谱(LA-ICP-MS)对该岩脉中锆石进行了U-Pb年龄测定,获得了134.6±1.2Ma(2σ,MSDW=1.2)的形成年龄。该年龄与我们己报导的相山火山侵入杂岩中流纹英安岩、流纹英安斑岩、碎斑熔岩等岩石的年龄一致,进一步表明相山大规模火山活动的时间为早白垩世,并且是一次集中的岩浆活动。相山邹家山流纹斑岩具有高硅,富钾,铝过饱和指数(A/CNK)大于1.1,属于过铝质岩系。该岩石还具有Rb、Th、U、La、Ce、Nd、LREE元素相对富集;Nb、Ta、Sr、P、Ti明显负异常和中等铕负异常(Eu/Eu*=0.32～0.46)的特点。岩石的锶同位素初始比值ISr为0.7097～0.7136,εNd(t)值为-8.49～-9.62,锆石的εHf(t)值为-3.6～-9.4(集中在-7到-9之间),这些特征表明相山流纹斑岩为硅铝层地壳物质重熔演化的产物。流纹斑岩的Sr-Nd同位素,锆石Hf同位素以及稀土元素配分模式与前人报导的相山火山岩、次火山岩及基底变质岩相似,表明相山火山侵入杂岩在成岩物质的来源上与基底变质岩关系密切,可能是由基底变质岩经部分熔融的产物。结合前人的研究资料,认为相山流纹斑岩可能也是形成于与太平洋板块俯冲作用有关的弧后拉张环境。

江西相山铀矿田沙洲矿床流体包裹体研究

对江西相山铀矿田沙洲矿床方解石、石英和萤石流体包裹体的研究发现,流体包裹体均一温度主要在200~210℃和230~260℃两个区间内,盐度w(NaCl)分别为11.00%~12.00%和18.00%~20.00%,平均密度为0.94g/cm3,成矿压力为168.4×105~433.0×105Pa,平均值为283.8×105Pa。由压力与深度的关系估算成矿深度值为0.561~1.443km,平均值为0.946km;结合流体包裹体成分和稳定同位素等分析,得出成矿流体主要来自大气水,并且有岩浆水以及地幔热液的参与。

相山铀矿田深部找矿标志及找矿方向

通过对相山铀矿田控矿因素的综合研究,笔着认为断裂构造是其关键的控矿因素,提出断裂构造与组间界面(变异部位)及基底界面复合、热液酸碱蚀变叠合、晚期花岗斑岩脉发育是深部的找矿标志。其中,碱性蚀变、晚期脉岩为该区构造带深部盲矿预测定位的重要标志。在空间上,该区存在上部第1成矿空间(组间界面控矿)和下部第2成矿空间(基底界面及晚期花岗斑岩控矿)。指出深部具有很大的成矿潜力,外围存在很大的找矿空间,并由此预测了新的铀成矿远景区和重点工作区。

江西相山铀矿田火山岩系地层学、年代学特征及地质意义

江西相山铀矿田位于赣东北乐安县和崇仁县边境,处于扬子古板块与华夏古板块之间的钦(州)—杭(州)结合带南侧罗霄褶皱带的北缘,属赣杭铀成矿带西南段。根据不整合面和岩石组合特征可将相山铀矿田赋矿火山岩系归入武夷群,根据岩性岩相特征和火山活动产物的规律性,可将武夷群下部紫红色砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩夹熔结凝灰岩、凝灰岩构成的喷发-沉积相组合归入双峰岭组、上部碎斑熔岩夹熔结凝灰岩构成的喷溢-侵出相组合归入鹅湖岭组,分别代表火山活动初始期和喷发期的产物。SHRIMP锆石U-Pb年龄表明,双峰岭组下部熔结凝灰岩年龄为(137.5±1.4)Ma(N=13,MSWD=0.73)、中部2个英安岩样品的年龄分别为(137.4±1.1)Ma(N=14,MSWD=1.3)和(137.4±1.4)Ma(N=12,MSWD=2.5)、上部晶屑凝灰岩的年龄为(136.4±1.1)Ma(N=14,MSWD=0.49),鹅湖岭组2个碎斑熔岩样品的年龄分别为(135.4±1.5)Ma(N=13,MSWD=1.3)和(135.2±1.2)Ma(N=12,MSWD=0.25),不仅说明相山铀矿田武夷群地质时代属早白垩世早期,而且年龄与地层的叠置关系吻合。划分的双峰岭组与鹅湖岭组界线不仅是岩性界面,而且是岩相界面,野外容易识别,解决了原打鼓顶组或原如意亭组划分存在的问题。结合相山铀矿田已有的高精度锆石U-Pb年龄数据,提出锆石U-Pb测年结果不能为相山铀矿田火山-侵入杂岩的时序厘定的提供依据。

相山铀矿田西部地区深部多金属矿化成矿年代与成矿流体演化:Rb-Sr同位素体系的制约

江西相山铀矿田科学深钻3号孔在深部-700 m发现大量铅锌多金属矿化脉,垂向上呈"上铀下多金属"的分布特征。本文选取深部多金属矿脉主成矿阶段(S3)自形闪锌矿样品6件和不同阶段的毒砂、黄铁矿、方铅矿、方解石等样品12件,以及围岩全岩样品17件,进行了Rb、Sr同位素组成研究。结果表明:(1)由闪锌矿Rb-Sr等时线法确定的相山铀矿田深部多金属矿化形成于121. 0±3. 5Ma,与围岩火山岩存在较大时差,可能与晚于围岩的深部次火山有关。根据穿插关系,多金属矿化略晚于碱性交代铀矿化,但明显早于酸性交代铀矿化;(2)多金属矿化脉体中金属矿物的Rb和Sr含量分别介于0. 041×10^-6~1. 38×10^-6和2. 35×10^-6~23. 11×10^-6之间,Sr同位素初始比值(87Sr/86Sr),变化较大,介于0. 706114~0. 718814之间,平均值为0. 713579,暗示相山铀矿田深部多金属矿化的成矿物质主要来源于地壳。初始流体Sr同位素值(0. 718665)明显高于成矿时赋矿围岩(流纹英安岩为0. 714581,碎斑流纹岩为0. 714417)的Sr同位素组成,表明多金属成矿流体和物质并非来自围岩火山岩;(3)由早到晚阶段的(87Sr/86Sr)i呈明显降低的演化趋势,表明成矿流体演化过程中受到大气降水的不断稀释作用。相山矿田的铀矿和深部多金属矿化同形成于华南中生代板内伸展构造背景。

江西相山铀矿田邹家山铀矿床蚀变特征及热液来源

对江西相山铀矿田邹家山矿床不同标高的赋矿围岩及矿石样品进行了主量元素、微量元素和稀土元素地球化学分析。结果表明,邹家山矿床不同中段的矿石经历了碱性—酸性—碱性的蚀变过程,在-85 m中段酸性蚀变达到最强,随深度增加碱性蚀变呈增强的趋势;微量元素的Q型聚类分析、不同中段U含量分析和稀土元素的配分模式表明,成矿物质可能并不来源于赋矿围岩,而是来源于流纹英安岩岩浆。进一步根据与成矿关系密切的13种元素的R型聚类分析,将邹家山矿床成矿热液系统划分为高温成矿热液系统和中低温成矿热液系统。

相山铀矿岩芯HySpex成像高光谱数据蚀变矿物提取及其地质意义

成像高光谱遥感具有图谱合一的优势,能够根据光谱特征直接识别地物,是遥感领域的前沿方向。本文使用江西省相山铀矿田岩芯HySpex成像高光谱数据,采用基于专家知识的MTMF和波段运算方法开展了蚀变矿物填图,提取了赤铁矿、伊利石、绿泥石和方解石4种蚀变矿物,制作了铀矿岩芯高光谱蚀变矿物分布图。通过分析高光谱蚀变矿物类型、组合和分布规律,在岩芯中划分出中心蚀变带、近矿蚀变带和矿旁蚀变带,中心蚀变带蚀变矿物为赤铁矿+伊利石+绿泥石+方解石,近矿蚀变带为伊利石+方解石,矿旁蚀变带为零星分布的伊利石+方解石。其中,岩芯高光谱遥感提取出的绿泥石第二吸收峰位于2270 nm,光谱特征分析显示属于富铁绿泥石,与前人得出的与铀矿化密切相关的绿泥石主要为富铁绿泥石的结论一致。铀矿岩芯HySpex岩芯成像高光谱数据应用实践表明该数据在地质领域具有较好的应用效果和广泛前景。

相山铀矿田钾玄质岩石与铀成矿

岩石学、元素地球化学研究表明,相山铀矿田的英安斑岩属于板内型钾玄质岩类,为钾玄质英安斑岩。其主要地球化学特征是:SiO2含量变化小(66.73%～69.88%),高碱(K2O+Na2O=6.06%～8.41%),高K2O/Na2O比值(1.53～3.49),高Al2O3(13.24%～15.96%),强烈富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),P、Sr、Ti显著负异常,无明显的Nb和Ta负异常,Th/Yb>5,U和Th异常偏高。相山钾玄质英安斑岩的形成是源于地幔玄武岩浆的底侵作用,其中较基性的包体应为地幔岩浆残留产物。相山铀矿化在时空上与钾玄质英安斑岩关系密切,其形成应该与钾玄质岩有关,幔源流体在铀成矿过程中扮演了重要角色。

基于多元统计的相山铀矿田微量元素地球化学特征分析

通过对相山铀矿田微量元素进行判别分析、Q聚类分析和R型分析,表明围岩与矿石之间的关系较远,U、Th、Pb、Li、Rb、Sr、Ba、Zr、Y、Mo、Zn、P、Ti可将岩石划分为围岩、蚀变岩石和矿石三类。矿物学特征研究表明,铀矿化分为早期的钛铀矿-磷灰石矿化与晚期的铀石-硫化物-方解石矿化两期矿化。结合以上两个方面,相山铀矿田的成矿物质来源与围岩无直接关系,成矿的热液系统分为高温热液系统和低温热液系统。