邹家山矿床超常富集铀矿石Ti的赋存特征及其铀成矿意义
发布时间：2021-11-11 13:00
邹家山矿床位于赣杭构造火山岩铀成矿带与大王山-于山花岗岩型铀成矿带的复合叠加部位。矿体产于下白垩统鹅湖岭组上段碎斑熔岩和打鼓顶组上段流纹英安岩中,呈脉状、细脉状,主要受NE向邹家山-石洞断裂带控制。围岩蚀变主要为萤石化、伊利石化、黄铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化等。文章通过野外地质调查、地球化学分析、电子探针分析及矿物自动定量分析等方法,对该矿床超常富集铀矿石中Ti的赋存特征展开研究,结果表明,超常富集铀矿石中w（TiO2）和w（U）特征与前人研究的w（TiO2）和w（U）呈非线性正相关的结果不同。超常富集铀矿石中平均w（TiO2）仅是围岩的1.90倍,而平均w（U）却是围岩的565倍,TiO2与U相比富集程度并不高。元素相关性研究发现超常富集铀矿石中w（TiO2）与w（U）呈中度负相关,与易形成络阴离子的F、S、P2O5含量关系不明显,而w（U）与F、S、P2O5含量呈正相关,说明成矿环境中U与Ti物理化学性质差别较大,物质来源可能不同。超常富集铀矿石中Ti主要赋存于钛铀矿中。钛铀矿呈自形-半自形,大小约1～75μm,大量分布于白云石、铁白云石等边缘。钛铀矿既包裹着早期的沥青铀矿,又被晚...
【文章来源】：矿床地质. 2020,39(06)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
钛铀矿嵌布照片（扫描电镜背散射电子图像）
邹家山铀矿床中Ti主要分布于钛铀矿和金红石中，且金红石边缘伴生钛铀矿（王运，2011；胡志华等，2018），国内外各类型矿床也普遍存在含钛矿物边缘生长钛铀矿等类似特征（Saager et al.,1983;Makar’ev et al.,2010;Singh et al.,2013；章邦桐等，2014；王运等，2014;Milo?,2016；王贵等，2017;Macmillan et al.,2017；何升等，2018；王守敬，2019）。通过对邹家山矿床伴生铀矿物的萤石、方解石等流体包裹体测试，其成矿温度集中于250～303.2℃和141～175℃，成矿流体盐度w(Na Cleq）为1.14%～13.41%、平均值6.76%（张树明等，2012；杨庆坤，2015；王运，2018），成矿流体中气体组分主要为CO2、H2、N2、CH4、H2O，少量CO、O2、C4H6，液体组分为Na+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、SO42-、HCO3-等，其中，Ca2+、F-含量相对较高（杨庆坤，2015；王运，2018），这与该矿床普遍发育紫黑色萤石化现象一致。因此，邹家山矿床主成矿期流体为中低温、低盐度、酸性富F流体。邹家山铀矿床酸性热液含有大量的富F流体，富F流体可以有效地活化围岩中的Ti，从而形成含Ti F络合物（Rapp et al.,2010；何俊杰等，2015）以及胶体金红石、白钛石等。这些胶体的Ti O2矿物对铀离子有很强的吸附能力（Dymkov et al.,2003;Vinokurov et al.,2010;Guo et al.,2016;Tatarchuk et al.,2019;Chen et al.,2019），可为铀矿的生长提供晶核（Fuchs et al.,2015）。Konstantinou等（2008）通过对比研究发现，Ti O2表面对金属离子的相对亲和力为U（Ⅵ）>Eu（Ⅲ）>Cu（Ⅱ）。范圣茜等（2019）实验研究发现，温度为298 K,p H=2.0～5.0时，纳米Ti O2的铀吸附容量随p H值的增加而增加，且受溶液中阳离子Zn2+、Mg2+、Pb2+、Mn2+、Na+及阴离子Cl-、SO42-、CO32-的浓度影响很小，而受F-浓度影响较大，但Al3+的存在会减小F-的影响。邹家山铀矿床成矿流体p H值为5左右（杨庆坤，2015），因此，铀成矿时Ti O2对U具有很强的吸附能力，为钛铀矿的形成提供有利环境。笔者通过研究在邹家山矿床共采集的46件不同蚀变类型和强度的碎斑熔岩铀矿石w(U）与w(Ti O2）数据发现，w(U）以1.04%为界，w(U)<1.04%时，w(U）与w(Ti O2）总体为正相关性，w(U)>1.04%时，w(U）与w(Ti O2）总体为负相关性（图6）。利用电子探针和MLA分析，发现超常富集铀矿石中几乎不含金红石，沥青铀矿晶体不完整，常见港湾状、破裂状，其边缘常生长钛铀矿，并可见钛铀矿集合体包裹沥青铀矿，表明前期形成的金红石和沥青铀矿被酸性热液溶解，导致U与Ti结合形成钛铀矿。
利用数据分析SPSS17.0软件，研究Ti O2和U与其他化学成分的相关性发现：(1) w(Ti O2)与w(K2O）呈显著正相关，与Al2O3、Mg O、Th、HREE、∑REE+Y含量呈中度正相关，与LREE含量低度正相关；Ti O2含量与U含量为中度负相关，与SiO2、Fe2O3、CaO、Na2O、MnO、F、S含量低度负相关；(2) w(U)与w(F）呈中度正相关，与P2O5、S、LREE含量呈低度正相关；U含量与MgO、K2O、TiO2、MnO、C、烧失量中度负相关，与Th、HREE含量为低度负相关；(3) TiO2含量与F、S、P2O5等能组成络合物共同迁移的化学成分含量关系不明显，甚至呈低度负相关；而U含量与F、S、P2O5含量呈正相关（图2）；进一步说明成矿环境中U与Ti物理化学性质差别较大，物质来源可能不同。图2 邹家山矿床超常富集铀矿石w(TiO2)、w(U)、w(F)、w(S)、w(P2O5)变化趋势图
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛同位素地球化学综述[J]. 赵新苗,唐索寒,李津,朱祥坤,王辉,李志汉,张宏福. 地学前缘. 2020(03)
[2]钛的地球化学性质与成矿[J]. 孙赛军,廖仁强,丛亚楠,隋清霖,李爱. 岩石学报. 2020(01)
[3]相山铀矿田黄铁矿微量元素、硫同位素特征及其地质意义[J]. 刘斌,陈卫锋,高爽,方启春,毛玉锋,唐湘生,严永杰,魏欣,赵葵东,凌洪飞. 矿床地质. 2019(06)
[4]华阳川铀多金属矿工艺矿物学研究[J]. 王守敬. 金属矿山. 2019(04)
[5]单宁为模板水热合成纳米TiO2及其对铀的吸附[J]. 范圣茜,骆微,周建飞,廖学品,石碧. 精细化工. 2019(08)
[6]幔源岩浆氧化还原状态及对岩浆矿床成矿的制约[J]. 柏中杰,钟宏,朱维光. 岩石学报. 2019(01)
[7]陕西省华阳川铀多金属矿床铀-铌-稀土矿化特征研究[J]. 何升,惠小朝,郭建. 世界核地质科学. 2018(04)
[8]相山矿田邹家山铀矿床钛铀矿地球化学特征及其成矿意义探讨[J]. 胡志华,林锦荣,王勇剑,王峰,陶意. 世界核地质科学. 2018(02)
[9]邹家山铀矿床伴生重稀土元素的赋存特征[J]. 王运,胡宝群,王倩,李佑国,孙占学,郭国林. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(03)
[10]相山铀矿田矿石有用共生组分研究[J]. 林锦荣,胡志华,王勇剑,王峰. 铀矿地质. 2017(06)
博士论文
[1]江西邹家山铀矿床重稀土赋存特征及富集机制研究[D]. 王运.成都理工大学 2018
[2]江西相山矿田岩浆作用与铀多金属成矿[D]. 杨庆坤.中国地质大学(北京) 2015
[3]相山地区岩浆演化及其对铀成矿作用的制约[D]. 周万蓬.核工业北京地质研究院 2015
[4]华南赣杭构造带含铀火山盆地岩浆岩的成因机制及动力学背景[D]. 杨水源.南京大学 2013
[5]水—岩相互作用及其与铀成矿关系研究[D]. 邵飞.中国地质大学 2007
硕士论文
[1]邹家山铀矿石浸出过程中铀的相态变化及稀土浸出特征分析[D]. 王莉.东华理工大学 2013
[2]江西相山铀矿田基性岩特征及意义研究[D]. 饶泽煌.东华理工大学 2012
本文编号：3488900
【文章来源】：矿床地质. 2020,39(06)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
钛铀矿嵌布照片（扫描电镜背散射电子图像）
邹家山铀矿床中Ti主要分布于钛铀矿和金红石中，且金红石边缘伴生钛铀矿（王运，2011；胡志华等，2018），国内外各类型矿床也普遍存在含钛矿物边缘生长钛铀矿等类似特征（Saager et al.,1983;Makar’ev et al.,2010;Singh et al.,2013；章邦桐等，2014；王运等，2014;Milo?,2016；王贵等，2017;Macmillan et al.,2017；何升等，2018；王守敬，2019）。通过对邹家山矿床伴生铀矿物的萤石、方解石等流体包裹体测试，其成矿温度集中于250～303.2℃和141～175℃，成矿流体盐度w(Na Cleq）为1.14%～13.41%、平均值6.76%（张树明等，2012；杨庆坤，2015；王运，2018），成矿流体中气体组分主要为CO2、H2、N2、CH4、H2O，少量CO、O2、C4H6，液体组分为Na+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、SO42-、HCO3-等，其中，Ca2+、F-含量相对较高（杨庆坤，2015；王运，2018），这与该矿床普遍发育紫黑色萤石化现象一致。因此，邹家山矿床主成矿期流体为中低温、低盐度、酸性富F流体。邹家山铀矿床酸性热液含有大量的富F流体，富F流体可以有效地活化围岩中的Ti，从而形成含Ti F络合物（Rapp et al.,2010；何俊杰等，2015）以及胶体金红石、白钛石等。这些胶体的Ti O2矿物对铀离子有很强的吸附能力（Dymkov et al.,2003;Vinokurov et al.,2010;Guo et al.,2016;Tatarchuk et al.,2019;Chen et al.,2019），可为铀矿的生长提供晶核（Fuchs et al.,2015）。Konstantinou等（2008）通过对比研究发现，Ti O2表面对金属离子的相对亲和力为U（Ⅵ）>Eu（Ⅲ）>Cu（Ⅱ）。范圣茜等（2019）实验研究发现，温度为298 K,p H=2.0～5.0时，纳米Ti O2的铀吸附容量随p H值的增加而增加，且受溶液中阳离子Zn2+、Mg2+、Pb2+、Mn2+、Na+及阴离子Cl-、SO42-、CO32-的浓度影响很小，而受F-浓度影响较大，但Al3+的存在会减小F-的影响。邹家山铀矿床成矿流体p H值为5左右（杨庆坤，2015），因此，铀成矿时Ti O2对U具有很强的吸附能力，为钛铀矿的形成提供有利环境。笔者通过研究在邹家山矿床共采集的46件不同蚀变类型和强度的碎斑熔岩铀矿石w(U）与w(Ti O2）数据发现，w(U）以1.04%为界，w(U)<1.04%时，w(U）与w(Ti O2）总体为正相关性，w(U)>1.04%时，w(U）与w(Ti O2）总体为负相关性（图6）。利用电子探针和MLA分析，发现超常富集铀矿石中几乎不含金红石，沥青铀矿晶体不完整，常见港湾状、破裂状，其边缘常生长钛铀矿，并可见钛铀矿集合体包裹沥青铀矿，表明前期形成的金红石和沥青铀矿被酸性热液溶解，导致U与Ti结合形成钛铀矿。
利用数据分析SPSS17.0软件，研究Ti O2和U与其他化学成分的相关性发现：(1) w(Ti O2)与w(K2O）呈显著正相关，与Al2O3、Mg O、Th、HREE、∑REE+Y含量呈中度正相关，与LREE含量低度正相关；Ti O2含量与U含量为中度负相关，与SiO2、Fe2O3、CaO、Na2O、MnO、F、S含量低度负相关；(2) w(U)与w(F）呈中度正相关，与P2O5、S、LREE含量呈低度正相关；U含量与MgO、K2O、TiO2、MnO、C、烧失量中度负相关，与Th、HREE含量为低度负相关；(3) TiO2含量与F、S、P2O5等能组成络合物共同迁移的化学成分含量关系不明显，甚至呈低度负相关；而U含量与F、S、P2O5含量呈正相关（图2）；进一步说明成矿环境中U与Ti物理化学性质差别较大，物质来源可能不同。图2 邹家山矿床超常富集铀矿石w(TiO2)、w(U)、w(F)、w(S)、w(P2O5)变化趋势图
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛同位素地球化学综述[J]. 赵新苗,唐索寒,李津,朱祥坤,王辉,李志汉,张宏福. 地学前缘. 2020(03)
[2]钛的地球化学性质与成矿[J]. 孙赛军,廖仁强,丛亚楠,隋清霖,李爱. 岩石学报. 2020(01)
[3]相山铀矿田黄铁矿微量元素、硫同位素特征及其地质意义[J]. 刘斌,陈卫锋,高爽,方启春,毛玉锋,唐湘生,严永杰,魏欣,赵葵东,凌洪飞. 矿床地质. 2019(06)
[4]华阳川铀多金属矿工艺矿物学研究[J]. 王守敬. 金属矿山. 2019(04)
[5]单宁为模板水热合成纳米TiO2及其对铀的吸附[J]. 范圣茜,骆微,周建飞,廖学品,石碧. 精细化工. 2019(08)
[6]幔源岩浆氧化还原状态及对岩浆矿床成矿的制约[J]. 柏中杰,钟宏,朱维光. 岩石学报. 2019(01)
[7]陕西省华阳川铀多金属矿床铀-铌-稀土矿化特征研究[J]. 何升,惠小朝,郭建. 世界核地质科学. 2018(04)
[8]相山矿田邹家山铀矿床钛铀矿地球化学特征及其成矿意义探讨[J]. 胡志华,林锦荣,王勇剑,王峰,陶意. 世界核地质科学. 2018(02)
[9]邹家山铀矿床伴生重稀土元素的赋存特征[J]. 王运,胡宝群,王倩,李佑国,孙占学,郭国林. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(03)
[10]相山铀矿田矿石有用共生组分研究[J]. 林锦荣,胡志华,王勇剑,王峰. 铀矿地质. 2017(06)
博士论文
[1]江西邹家山铀矿床重稀土赋存特征及富集机制研究[D]. 王运.成都理工大学 2018
[2]江西相山矿田岩浆作用与铀多金属成矿[D]. 杨庆坤.中国地质大学(北京) 2015
[3]相山地区岩浆演化及其对铀成矿作用的制约[D]. 周万蓬.核工业北京地质研究院 2015
[4]华南赣杭构造带含铀火山盆地岩浆岩的成因机制及动力学背景[D]. 杨水源.南京大学 2013
[5]水—岩相互作用及其与铀成矿关系研究[D]. 邵飞.中国地质大学 2007
硕士论文
[1]邹家山铀矿石浸出过程中铀的相态变化及稀土浸出特征分析[D]. 王莉.东华理工大学 2013
[2]江西相山铀矿田基性岩特征及意义研究[D]. 饶泽煌.东华理工大学 2012
本文编号：3488900
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