砂岩型铀矿床微生物多样性及铀成矿作用——以二连盆地哈达图铀矿床为例

微生物在砂岩型铀矿床成矿过程中具有重要的作用,其多样性以及地球化学作用研究仍处于发展阶段。文章以二连盆地哈达图铀矿床作为研究实例,通过对矿区地下水样品过滤后的滤膜直接进行16S rDNA高通量测序,确定了矿体部位微生物菌落的组成特征。该矿床矿体部位存在大量细菌及古菌,其中细菌为好氧细菌和厌氧细菌并存,且以需氧菌占优,古菌以厌氧产甲烷菌和亚硝化细菌为主;大多数微生物通过自身代谢作用参与了含矿含水层C、S、N、Fe、U等元素的循环。在有机质存在的条件下,微生物可通过对多种元素价态的改变致使地下水水质参数发生改变,从而直接或间接参与铀元素的氧化、还原、吸附、沉淀等成矿过程。研究微生物在铀矿床内的菌落组成及相关元素微生物代谢过程,有助于深入认识砂岩型铀矿床低温流体运移富集成矿机理。

内蒙古二连盆地哈达图砂岩铀矿渗出铀成矿作用

[研究目的]哈达图铀矿床是产于二连盆地下白垩统赛汉组上段的一个特大型砂岩型铀矿床,其与传统砂岩铀矿特点不同,矿体呈多层板状,控矿灰色砂体具“两黄夹一灰”特征,传统的渗入(潜水氧化、层间氧化)砂岩型铀成矿理论难以解释,阐明其成因和控矿要素对创新砂岩铀成矿理论与红杂色砂岩中铀矿找矿均具有重大意义。[研究方法]采用野外和室内、宏观和微观相结合,主要包括野外观察、区域地质、构造学、沉积学、岩石学、矿物学、地球化学(元素、有机、同位素)、地震解释和铀矿床学等方法。[研究成果]阐明了矿床矿体、控矿灰色砂体和矿化特征,指出研究区红杂色建造赛汉组上段、二连组和伊尔丁曼哈组为原生氧化建造成因,主含矿层赛汉组上段控矿灰色砂体是深部还原性流体对其再还原的结果,主要受连通深部的断裂构造及相关河道或不整合面控制,属后生改造成因,从成矿铀源、深部渗出流体的形成、铀的迁移和沉淀阐述了砂岩渗出铀成矿作用机制,提出哈达图砂岩铀矿床主要是渗出铀成矿作用形成,建立了相应的渗出铀成矿模式。[结论]发现揭示了红杂色砂岩形成砂岩铀矿一种新的铀成矿作用——渗出铀成矿作用,并由此提出了在红杂色沉积建造中寻找砂岩铀矿“上红下黑、上下连通、红中找灰、灰中找矿”预测评价的新思路,指出针对红杂色沉积建造砂岩铀矿找矿新层位,在找矿空间上可由盆缘拓展到盆中、由浅部拓展到深部。

二连盆地哈达图铀矿床综合物化探特征及找矿意义

二连盆地哈达图铀矿床是我国大型可地浸砂岩型铀矿床,矿体埋深大、品位富,研究其地电化学等综合物化探特征,可为建立覆盖区航放异常有效查证技术方法提供依据。基于矿床地质及航磁航放特征的分析,开展组合物化探方法测量及特征分析。研究表明:哈达图铀矿床位于受断裂构造控制的北东向、北北东向中等磁场区及中等-弱磁场的梯度带;航空及地面伽马能谱U含量垂直于矿体走向“两边高、中间低”,且矿区及矿体的航空伽马能谱U含量的熵值相对较大;矿体上方的地电化学U异常主要为深部铀矿体的纳微米级铀矿物垂向迁移至近地表被土壤中粘土矿物吸附所引起;埋深大于300 m的铀矿体仍具有地电化学U高、Mo低的平面特征,在剖面上U含量呈锯齿状尖峰异常;矿体对应于土壤氡浓度低值区。地电化学、地面伽马能谱、土壤氡浓度的组合测量技术能够有效查明覆盖区航放弱信息的成因及其与深部铀矿体的空间关系,可为隐伏砂岩型铀矿找矿有利地段的圈定提供依据。

二连盆地哈达图铀矿床航磁航放特征及找矿意义

如何利用二连盆地最新的1:5万高精度航磁航放资料进行铀成矿环境调查、评价以及识别、提取矿致航放异常或弱信息已成为提高覆盖区航空伽玛测量应用效果的关键问题。因此,基于上述问题开展了哈达图铀矿床航磁航放特征及找矿意义的研究。

二连盆地哈达图铀矿床黏土矿物特征及其与铀成矿关系研究

研究砂岩型铀矿中的黏土矿物可以了解控制该矿床形成的沉积环境、成岩作用和成矿作用等。通过X射线衍射、扫面电镜等手段,对哈达图矿床含矿段赛汉组上段氧化还原带中黏土矿物特征展开研究。结果表明:该地区赛汉组上段岩石中黏土矿物组合主要为伊蒙混层(I/S)和伊利石(I),两者之和平均占黏土矿物总量94%,其中伊/蒙混层平均占61%,伊利石平均占34%,含少量高岭石及绿泥石,未发现蒙皂石;伊/蒙混层主要为完全无序型,是成岩期碱性环境下由蒙皂石转化形成的,高岭石是在成矿期氧化水渗入形成酸性流体作用下形成的,后期部分高岭石转化为伊利石;过渡带黏土总量相对最高,弱氧化带及还原带黏土总量略低,强氧化带黏土总量最低,这是导致强氧化带渗透性相对较高,更易被氧化,过渡带渗透性相对较差,进而成矿的一个重要原因;黏土矿物表面吸附有大量的超显微、显微状铀矿物。

二连盆地哈达图铀矿床铀的赋存状态研究

二连盆地哈达图铀矿是近年来新发现的大型可地浸砂岩型铀矿。研究该矿床铀的赋存状态直接关系到铀的地浸开采及矿床成矿机理研究。鉴于早期工业钻孔数量较少,因此有必要对该矿床铀的赋存形态进行较系统研究。本文通过α径迹蚀刻、电子探针、扫描电镜等分析方法,对哈达图矿床铀的赋存状态展开研究。

二连盆地哈达图砂岩型铀矿铀的赋存状态研究

二连盆地哈达图铀矿床是近年来发现的大型可地浸砂岩型铀矿床,研究该矿床铀的赋存状态直接关系到铀的矿床成因研究及地浸开采,具有重要意义。通过电子探针、扫描电镜、α径迹蚀刻等分析方法研究哈达图矿床铀的赋存状态,结果表明,铀主要以超显微状(粒径<1μm)、显微状(粒径1~1.5μm)铀矿物及其集合体形式吸附在黏土矿物、黄铁矿及有机质表面。识别出的铀矿物有沥青铀矿、铀石、铀的磷酸盐,另有部分超显微状铀矿物因粒径较小而无法定名。此外,还有少量铀以含铀矿物形式存在如含铀稀土矿物、独居石、锆石、钍石等。

二连盆地哈达图古河道砂岩型铀矿成矿地球化学特征研究

二连盆地是我国北方重要的油、煤、铀能源盆地,盆地内铀矿主要发育砂岩型铀矿。对盆地内哈达图古河道砂岩型铀矿中氧化带、过渡带及还原带砂岩进行研究。结果表明,三组样品中相对富集的元素有Rb、Mo、Sb、Ba、W、Tl、Pb、U,相对亏损的元素有Li、Sc、V、Cr、Ni、Cu、Sr、Y、In、Nb、Ta、Zr、Hf,且过渡带具有极高的U峰值(499.00×10^-6~3887.00×10^-6),平均值为2007.80×10^-6,呈现出强烈的富铀特征。Eu均表现为负异常,Ce表现为弱负异常,Eu的亏损反映成矿环境为还原环境,与铀成矿的形成机理相符。同时过渡带的△Eh和pH值均有利于铀矿床的形成,说明该地区具有比较好的铀成矿潜力。

二连盆地哈达图铀矿床关键控矿要素与成矿模式研究

通过对哈达图铀矿床矿体特征的研究,认为该矿床为赛汉组上段建造间古河谷砂岩型铀矿床,其矿床成因属于“渗入与渗出叠加型”,铀矿化具有“预富集—富集—迁移—再富集”的滚动富集特征,矿体的形成主要受铀源、构造反转、岩性-岩相、氧化带发育程度和还原残留体等关键要素控制,在分析这些关键控矿要素的基础之上,初步总结了哈达图铀矿床成矿模式。

内蒙古呼伦贝尔市哈达图牧场钼多金属矿地质特征及成因探讨

本文介绍了哈达图牧场钼多金属矿最新工作进展,通过成矿条件分析,北东向构造为主要的控矿构造,晚侏罗世花岗斑岩为主要的含矿岩石,通过分析研究认为成矿物质来源于花岗斑岩。

内蒙古二连盆地哈达图地区层间氧化带产出特征与控矿作用研究

哈达图地区位于二连盆地乌兰察布坳陷中东部,为巴赛齐古河谷的一部分,在其砂体中发现大型铀矿床。本区氧化带的形成及空间展布有其明显的特征,其控矿作用亦具有独特性。以钻孔资料为依据,结合岩矿芯样品分析测试,对哈达图地区含矿砂体沉积空间展布、沉积相、氧化带发育特征等方面分析研究,指出该地区赋矿层位下白垩统赛汉组上段中层间氧化带受砂体垂向非均质性控制,垂向分带性明显,前锋线位于各亚层界面附近,氧化带在亚层内因砂体均质好,沿河谷延伸距离长,矿体受氧化带垂向前锋线控制呈似层状。铀成矿具长期多次性,且在氧化带持续发育;由于深部还原气体沿构造渗入引起氧化还原过渡亚带酸碱度变化,是形成富铀矿体的关键因素。该研究成果对周边的赛罕塔拉、伊和乌素凹陷找矿具有较好指导意义。

二连盆地哈达图铀矿床铀矿化特征与成矿作用探讨

哈达图铀矿床位于内蒙古二连盆地齐哈日格图凹陷北部,是近年国内北方沉积盆地中发现的又一大型砂岩型铀矿。通过研究区钻孔岩心详细观察,结合电子探针和扫描电镜分析,表明铀矿化多产于下白垩统赛汉组上段,其形态主要呈板状,矿石矿物以沥青铀矿为主,铀石次之。空间上,铀与黄铁矿和有机质密切相关,主要表现为吸附态和充填于裂隙、孔隙两种。结合研究区构造演化特征及年代学研究成果,探讨了哈达图矿床铀成矿作用,以期为后续矿床勘查提供依据。

二连盆地哈达图铀矿床铀赋存特征研究及成因探讨

哈达图铀矿床是二连盆地重要的古河道砂岩型铀矿床。通过采集该区岩芯样品开展岩矿鉴定、放射性试验、扫描电镜和电子探针分析等,对其铀的赋存特征及成因进行了系统研究。结果表明,哈达图铀矿床中铀赋存特征以吸附态为主,其次为独立铀矿物。铀矿物主要为沥青铀矿,其次为复成分磷钙铀矿,少量为铀石。吸附态铀往往与炭质碎屑或蒙脱石密切共生,或赋存于碎屑颗粒(如长石、石英)边缘或细裂缝之中;独立铀矿物以超显微粒状或显微粒状集合体形式存在。沥青铀矿的成因主要为UO_(2)^(2+)被H_(2)S 还原或被有机质吸附并还原;铀石的成因是长石的高岭土化蚀变形成碱性环境,促使铀与二氧化硅发生反应生成铀石;复成分磷钙铀矿的成因可能是来自盆地深部带有UH_(3)、PH_(3)、CaH_(2)等的油气向上运移,由于环境改变,油气中的U、P、Si、Ca等的氧化物逐渐结晶沉淀,最终形成磷钙铀矿。该区铀矿物具有双重铀源供给特征,既有来自蚀源区的含铀碎屑,又有成矿期来自地下水中呈溶解态的铀。

二连盆地哈达图铀矿床赛汉组上段物源分析

哈达图铀矿床位于二连盆地乌兰察布坳陷的齐哈日格图凹陷内,下白垩统赛汉组上段为主要含矿层位。目前该矿床已完成普查阶段找矿工作,成果颇丰,但是其赛汉组上段沉积物的物源、物源与铀源时空关系等认识仅停留在初步推测阶段,缺少系统的研究与归纳。文章通过对哈达图铀矿床赛汉组上段岩石学及沉积体系特征研究,结合赛汉组上段砂岩与周边源区不同类型岩石的地球化学特征对比分析,初步认为哈达图铀矿床赛汉组上段物源主要来自苏尼特隆起中的花岗岩,其次为火山岩及变质岩,还有赛乌苏及塔木钦凸起侧向补给;同沉积期初始富集的铀元素在层间氧化阶段迁出构成了重要的铀源。

二连盆地哈达图地区赛汉组黏土矿物特征及其与铀矿化的关系

黏土矿化是层间氧化带砂岩型铀矿床普遍发育的蚀变作用,黏土矿物在铀成矿过程中作用一直是该类铀矿床研究的重要内容之一。本文通过野外岩心观察、岩矿鉴定镜下分析及扫描电镜和能谱分析对研究区含矿目的层赛汉组中黏土矿物特征进行研究分析。发现目的层赛汉组中发生了明显的黏土矿化作用,研究认为黏土矿物吸附作用是形成铀矿化的主要因素之一。

浸铀过程中基于PHREEQC模拟的矿物演化与沉淀临界值探究

基于酸法浸铀试验中浸出液化学成分,利用PHREEQC模拟软件,探究了内蒙古哈达图铀矿石在不同酸度条件下的矿物溶解沉淀特征和临界值,系统分析了浸液化学成分和原、渣样主微量元素变化特征;浸出过程中铀、铁存在形式的变化;长石和黏土矿物含量以及渗透系数变化,计算了石膏、三水铝石、赤铁矿、针铁矿、Fe(OH)_(3)和Al_(2)O_(3)等矿物浸铀过程中饱和指数的变化。结果表明,酸度是矿物溶解的主要因素,阳离子浸出优势排序为ΣFe>Ca^(2+)>Mg^(2+)>Al^(3+)>Na^(+)>K^(+),浸出过程中铀、铁主要存在形式为UO_(2)SO_(4)、UO_(2)^(2+)、UO_(2)(SO_(4))_(2)^(2-)和Fe^(2+)、FeSO_(4)。当溶浸液酸度为10 g/L时,Ca^(2+)浓度低于503.2 mg/L,pH值低于2.94,便不会产生石膏和铁铝矿物沉淀。浸铀试验中渣样长石含量较原样降低了1.10%~5.70%,黏土矿物增高了0.62%~4.15%,说明柱浸中发生了黏土化蚀变。石膏、铁铝矿物沉淀和长石的黏土化蚀变是渗透系数大幅下降的重要原因。