铜仁坝黄富铀磷质岩地质特征及铀的富集规律研究

摘要

贵州铜仁坝黄含磷岩系中富集放射性元素铀，目前尚未有人对其进行过系统的研究工作，且国内外关于磷块岩型铀矿床的研究程度也较低，相关资料、文献较少。因此，探究坝黄地区含磷岩系中铀的富集特征，总结铀的富集规律，有助于未来深入研究磷块岩型铀矿的成因机理，从而为实现矿产资源的综合利用奠定理论基础。 论文运用岩矿鉴定、地球化学分析、逐级化学提取等分析测试手段，重点对铜仁坝黄富铀含磷岩系展开了岩石学、矿物学、矿床学和元素地球化学研究，较系统地研究了富铀磷质岩的地质特征和矿物组合特征，分析了铀的富集特征，查明了铀的赋存状态并总结了铀的富集规律。主要取得以下几点认识: （1）铀富集层在垂向上具有明显规律性。富铀含磷岩系产于下寒武统牛蹄塘组底部，底板为老堡组硅质岩；富铀层主要为含磷岩系底部磷块岩层，以及含磷岩系中段一层较厚的含磷岩层。 （2）强烈的构造活动有利于铀的富集。坝盘背斜对富铀含磷岩系存在有明显控制作用，背斜东翼相比西翼铀的富集更为明显；富铀含磷岩系剖面多存在较强构造活动痕迹，如断层、次级褶皱、揉皱构造、节理、镜面擦痕、“劈理”构造等。 （3）富铀岩石具有特定的矿物组合规律。富铀磷块岩具磷灰石-粘土矿物-硅质矿物组合和胶磷矿-粘土矿物组合，含少量的细散粒状黄铁矿；富铀含磷岩则大量分布粘土矿物、有机质及细散粒状、草莓状黄铁矿。铀的富集在磷块岩中与磷灰石、胶磷矿等磷质矿物相关，其中铀的主要赋存状态为类质同象；而在含磷岩中则与粘土矿物及黄铁矿、有机质等有更多的联系，其中的铀更多地以吸附形式存在。 （4）研究区含磷岩系中的黄铁矿有三种不同类型，即细散粒状黄铁矿、草莓状黄铁矿和细脉状黄铁矿。晶粒细小的黄铁矿相对于粗粒晶体具有更大的比表面积，更有利于有效地吸附铀。富铀含磷岩由于富含细散粒状和草莓状黄铁矿，黄铁矿的比表面积更为增大，会在表面多次吸附富集铀，因而有利于富铀含磷岩中吸附型铀的富集。 （5）铀的富集特征与铀在含磷岩系中的赋存状态密切相关。通过逐级化学提取实验及电子探针分析，证明了碳酸盐态、残渣态对应的独立铀矿物及强酸提取态对应的类质同象形式是铜仁坝黄含磷岩系中铀的主要存在形式，水溶态、可交换离子态、铁锰氧化物态及有机质黄铁矿态表征的吸附状态是铀赋存的次要形式。富铀磷块岩中，强酸提取态铀含量高，所占比重大，认为是类质同象形式存在的铀赋存于磷灰石、胶磷矿的晶格缺陷中；富铀含磷岩中富含粘土矿物、黄铁矿，铀主要以吸附形式存在于粘土矿物、黄铁矿微粒表面。炭质页岩由于磷含量较低，铀的含量也较低，铀矿物是铀元素的主要存在形式。 （6）富铀岩石高度富集U、Mo、Ni、V和Ba等元素，同时铀与矿物中SiO2的含量存在明显负相关关系，表明硅质不利于铀富集；富铀磷块岩样品中铀与P2O5、CaO的含量成正相关，而与Al2O3、K2O、Na2O和Fe2O3未表现出关联性，说明铀以类质同象形式赋存于磷灰石、胶磷矿中；富铀含磷-磷质岩中铀的含量与Al2O3、K2O、Na2O和Fe2O3等粘土矿物成分有一定相关性，而P2O5含量较低，CaO含量极低，证明铀主要以吸附状态存在于粘土矿物、黄铁矿中。 （7）频繁的热液活动为铀的富集提供了帮助。含矿地层整体蚀变明显，黄铁矿脉、石英脉、方解石脉发育，富铀岩石普遍存在显著的镜面擦痕，U、Sb、Ba等热液特征元素富集，Ce负异常及Eu正异常，硫同位素揭示的幔源硫为主、壳源硫或海水硫混入等诸多特征均揭示热液活动较频繁，构造热液活动强烈影响了铀的活化迁移。

目录

第一章 绪 论

1.1研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 铀矿床类型研究现状

1.2.2 铀的赋存状态

1.2.3 铀的富集规律

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

1.4 完成工作量

第二章 区域地质概况

2.1 大地构造背景

2.2 区域构造

2.2.1 断裂

2.2.2 褶皱

2.3 区域地层

2.4 岩相古地理

2.5 岩浆岩

2.6 区域矿产

第三章 富铀磷质岩地质特征

3.1富铀含磷岩系特征

3.2富铀含磷岩系岩石组合特征

3.2.1 矿物成分

3.2.2结构构造

3.3富铀磷质岩岩石学特征

3.3.1野外剖面特征

3.3.2富铀磷质岩岩矿特征

3.4小结

第四章 铀的富集特征

4.1铀的赋存状态

4.1.1逐级化学提取

4.1.2实验结果与分析

4.1.3铀的赋存状态与铀的富集

4.2铀的显微富集特征

4.2.1 样品及测试条件

4.2.2 结果分析

4.3 地球化学特征与铀的富集

4.3.1常量元素与铀的关联性

4.3.2微量元素与铀的关联性

4.3.3稀土元素与铀的关联性

4.4热液改造对铀富集的影响

4.5小结

第五章 铀的富集规律

5.1铀的时空分布规律

5.1.1地层岩性与铀的富集

5.1.2构造作用与铀的富集

5.2富铀磷质岩含矿性及其地球化学指针

5.2.1矿物组合与铀的富集

5.2.2铀富集与元素相关性

第六章 结论

致谢

参考文献

附录

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