贵州铜仁磷块岩型铀矿中有机质与P-U成矿关系探讨.pdf
《贵州铜仁磷块岩型铀矿中有机质与P-U成矿关系探讨.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《贵州铜仁磷块岩型铀矿中有机质与P-U成矿关系探讨.pdf(12页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 42 卷第 4 期2023 年 7 月Vol.42No.4Jul.2023JOURNAL OF HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)河南理工大学学报(自然科学版)贵州铜仁磷块岩型铀矿中有机质与 P-U成矿关系探讨王孟斋1,2,谢宏1,2,白洋1,2,卢正浩1,2(1.贵州大学 资源与环境工程学院,贵州 贵阳 550025;2.贵州大学 喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室,贵州 贵阳 550025)摘要:贵州铜仁磷块岩型铀矿富含有机质,为探究有机质与 P-U 成矿关系,开展岩/矿石显微特征与地球化学测试研究。结果表明:有机质呈浸染状分布
2、于胶磷矿中,与胶磷矿关系密切;矿石有机质质量分数较高,TOC 均值为 0.84%,与 w(P2O5),w(U)均成一定的正相关关系;TOC/w(N)较低,w(Cr)/w(Zr)较高,指示矿石有机质与 P,U 来源相同,均以内源为主;高 w(U)/w(Th)指示 P-U 成矿方式为热水沉积;低 w(Th)/w(U)、高 w(U)和高 w(V)/w(V+Ni)均指示磷块岩型铀矿形成于缺氧-硫化的还原环境。P-U成矿过程中,与 P,U同源的有机质主要以吸附、生命组成和生成铀酰络合物等方式参与成矿物质的迁移活化,并通过释放还原性气体、形成腐殖酸和酸性铀酰络合物改变 P-U成矿环境,促使 P-U富集成矿
3、。关键词:有机质;成矿关系;磷块岩型铀矿;贵州铜仁中图分类号:P611.2+2 文献标志码:A 文章编号:1673-9787(2023)4-64-12Investigation of the relationship between organic matter content and P-U mineralization in the uranium-bearing phosphorite in Tongren,GuizhouWANG Mengzhai1,2,XIE Hong1,2,BAI Yang1,2,LU Zhenghao1,2(1.College of Resources and E
4、nvironmental Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,Guizhou,China;2.Key Laboratory of Karst Geological Resources and Environment of Ministry of Education,Guizhou University,Guiyang 550025,Guizhou,China)Abstract:The uranium-bearing phosphorite in Tongren,Guizhou is rich in organic matter.In or
5、der to explore the mineralization relationship between organic matter and P-U,microscopic characteristics of rock/ore and geochemical studies were carried out.The results showed that the organic matter was distributed in a leached form within the collophanite;The total organic matter content(TOC)in
6、the ore was high,with an average value of 0.84%.TOC exhibited a positive correlation with P2O5 and U contents.Moreover,low TOC/w(N)and high w(Cr)/w(Zr)ratios indicated that the organic matter in the ore and P-U were both of endogenous origin and high w(U)/w(Th)ratios implied that P-U might have enri
7、ched in hot waters,while low w王孟斋,谢宏,白洋,等.贵州铜仁磷块岩型铀矿中有机质与 P-U 成矿关系探讨 J.河南理工大学学报(自然科学版),2023,42(4):64-75.doi:10.16186/ki.1673-9787.2021080104WANG M Z,XIE H,BAI Y,et al.Investigation of the relationship between organic matter content and P-U mineralization in the uranium-bearing phosphorite in Tongren
8、,Guizhou J.Journal of Henan Polytechnic University(Natural Science),2023,42(4):64-75.doi:10.16186/ki.1673-9787.2021080104收稿日期:2021-08-28;修回日期:2022-02-14基金项目:国家自然科学基金资助项目(42062009,41662008);贵州省自然科学基金资助项目(黔科合基础 2020 1Y158);贵州大学引进人才科研项目(贵大人基合字 2015 第 37号)第一作者简介:王孟斋(1995),男,陕西西安人,硕士生,主要从事矿床学研究。Email:通讯作
9、者简介:谢宏(1969),女,贵州贵阳人,博士,教授,主要从事沉积矿床方面的教学和研究工作。Email:O S I D第 4 期王孟斋,等:贵州铜仁磷块岩型铀矿中有机质与 P-U成矿关系探讨(Th)/w(U)ratios,high U values,and high w(V)/w(V+Ni)ratios indicated that the uranium-bearing phosphorite might have been formed in a strong reduction environment.During P-U mineralization,organic matter ac
10、tively participated in the migration and activation of mineralized material mainly by adsorption,life metabolism,and generation of uranyl complexes.These processes changed the P-U mineralized environment by releasing reductive gas,forming humic acid and acidic uranyl complexes,which in turn contribu
11、ted to P-U enrichment and mineralization.Key words:organic matter;mineralization relationship;uranium-bearing phosphorite;Guizhou Tongren0引言磷和铀都是极其重要的矿产资源,前者与工农业生产息息相关,后者在国防军事等领域有着举足轻重的地位。贵州省是我国重要的磷矿分布区,铜仁磷块岩型铀矿床属于典型的黑色岩系型磷-铀兼探矿床。作为一种极具潜力的非常规铀资源,黑色岩系型铀矿研究受到了国内外普遍关注(国外一般将类似矿床称为黑色页岩型铀矿床)。根据国际原子能机构的铀矿床
12、分类标准1,黑色页岩型铀矿指海相含炭质页岩铀矿化,U 与Mo,V等金属元素同生富集。目前,国外对黑色页岩中铀矿的研究主要集中在成岩型铀矿方面。摩洛哥 Timahdit黑色页岩中放射性元素 U,Th在缺氧环境中富集,U 主要富集于碳酸盐矿物和磷灰石中,Th在硅酸盐矿物和黄铁矿中质量分数较高2;瑞典 Ranstad黑色页岩中 U 的平均品位为 0.035%,资源量高达 3 Mt3;印度北部晚震旦-寒武系 Krol-Tal黑色页岩中除富集 U,还有较高含量的 V,Mo,Mn,REE 等金属元素4。国内黑色岩系型铀矿研究主要从矿物组合特征、矿床地球化学特征、物质来源、成矿环境、矿床成因等方面展开,取得
13、了大量研究成果,但有关铀质来源、矿床成因问题争议较大。关于铀质来源,有学者认为铀质主要来自地层中的富铀层或邻近地质体5,也有学者认为是壳-幔混合来源或地幔来源6。成因上也形成了地下水淋滤论、沉积-热液叠加改造成矿论、构造-岩浆活化成矿论、热液成矿论等不同观点5-9。对于黑色岩系型铀矿的重要亚类磷块岩型铀矿,国外一般称之为磷酸盐型铀矿或含铀磷块岩型矿床,并进一步分为原生沉积磷块岩型和沉积再造磷块岩型10。含铀磷块岩型矿床的研究主要集中在矿床类型、磷块岩的放射性、铀的分布特征和回收利用技术等方面11-16。关于磷块岩成因,先后形成了生物成因说、上升洋流成因说、生物-成岩成磷模式等假说16。目前国内
14、磷块岩型铀矿研究程度较低,仅见位于台地相区的贵州金沙岩孔含铀磷块岩矿床,研究认为该矿床的铀质主要来源于盆地周围凝灰质陆源物的剥蚀,少量来自于盆地深部,这些铀质在海水中富集,在还原环境中受热水沉积作用影响,被磷块岩和有机质 吸 附、沉 淀,从 而 形 成 同 生 沉 积 磷 块 岩 型铀矿17-18。贵州铜仁磷块岩型铀矿位于台地边缘斜坡相区,赋矿层位为寒武系牛蹄塘组,矿石中 P,U质量分数高,平均 w(P2O5)和 w(U)分别可达 23.29%和176.07 g/g,伴生的 Mo,V,REE 等元素质量分数也较高,综合利用前景好,系统研究该矿床是对黑色岩系型铀矿研究成果的有益补充。前期研究主要
15、围绕地球化学特征、磷成矿机理与沉积环境、铀的赋存状态与富集规律等方面展开19-23,研究中发现矿床有机质含量较高。为探究有机质在 P-U成矿过程中的作用,本文对矿体及其围岩进行地球化学测试、TOC含量测定和显微组构分析,进而探讨有机质与 P,U成矿关系。1地质背景贵州铜仁地处贵州省东北部,大地构造位置位于上扬子地台东南缘。该区在早寒武纪梅树村期曾经历 Rodinia 超大陆裂解后再汇聚背景下的一次短暂海侵,最终形成牛蹄塘组一套灰黑色至黑色高炭质页岩或泥岩沉积,沉积物中高度富集P,U,REE,Ni,Mo,V 等多种成矿元素,其底部为富含黄铁矿与有机质的黑色硅质岩。磷块岩型铀矿的产出受坝盘背斜严格
16、控制,研究区内断层发育,与磷矿层相关的断层走向主要为北北东南南西,与坝盘背斜轴方向基本一致(图 1)。区内出露的最老地层为清水江组(Qbq),最新地层为第四系(Q),磷块岩型铀矿赋存于倾角较缓的下寒武统牛蹄塘组(1n)下部,直接顶板为牛蹄塘组黑色富多金属元素炭质页岩。自多金属652023 年第 42 卷河南理工大学学报(自然科学版)元素层向下,地层中磷、铀质量分数逐渐增大,最后出现富磷、铀矿层,再往下磷、铀质量分数逐渐变小,硅质增多,最终与下伏地层老堡组灰-灰黑色中薄层硅质岩整合接触。2样品采集与分析测试样品采自铜仁杨家大湾、烂田沟、王毛冲、岑茶坡、远藤和后背山剖面,共计21件(图2),包括7
17、 件富铀磷块岩样品(WMC-2,WMC-1,YJDW-3,YJDW-2,YJDW-1,LTG-1,LTG-2)、2件富铀磷质岩样品(WMC-3,LTG-3)和 12件围岩样品(均为炭质页岩)。打磨去除样品表面的风化层,选取无细脉部位破碎成细小颗粒,并用去离子水清洗,将样品颗粒置于 100 环境中干燥数小时后,粉碎成 200目以下的粉末。取 0.1 g粉末置于溶样器中(溶样器已在 110 下质量分数 20%的 HNO3溶液中清洗1 h),加入 1 mL HF 和 0.5 mol HNO3,在 190 下溶样 12 h(溶样使用的分析纯级 HF 和 HNO3试剂已经亚沸腾蒸馏法纯化)。冷却至室温后
18、,向溶样器中加入 0.5 mol 分析纯级 HNO3,加热至 140 后保持 3 h,随后立即冷却,并加入去离子水稀释至100 mL,待测。使用波长色散型 X 射线荧光光谱仪(WD-XRF)与电感耦合等离子体-质谱仪(ICP-MS)精确测定样品中主量元素与微量元素质量分数。测定值平均标准偏差低于 10%,平均相对标准偏差低于 5%。样品分析在核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成。另取粉末状样品 3 g,在中国科学院贵阳地球化学研究所完成有机碳测定试验。先称取 0.1 g样品放置于坩埚中,再向坩埚中滴加质量浓度12.5%的 HCl 至不再发生反应,用蒸馏水将样品冲洗干净,放于恒温干燥箱内(7
19、0)烘干,使用CM250总有机碳(TOC)分析仪测定样品中 TOC质量分数、N 质量分数等指标。检测依据为 GB/T 19145-2003,最低测出限为 0.1 mg。3试验结果3.1主量元素地球化学特征由表 1 可知,矿石(富铀磷块岩和富铀磷质岩)主要化学成分为 P2O5,CaO 和 SiO2,其中富铀磷 块 岩 w(P2O5)为 19.340%32.820%,平 均26.470%;富 铀 磷 质 岩 w(P2O5)为 7.920%16.360%,平均 12.140%。富铀磷块岩与富铀磷1第四系;2中寒武统奥陶系;3寒武系九门冲组清虚洞组;4寒武系牛蹄塘组;5震旦系;6前震旦系;7地层界线;
20、8假整合;9不整合;10正断层;11逆断层;12平移断层;13性质不明断层;14背斜轴;15向斜轴;16磷矿层;17产状;18剖面点图 1铜仁坝黄矿区地质略图(据文献 23 改编)Fig.1Geological sketch of mining area in Bahuang,Tongren(modified from Ref.23)66第 4 期王孟斋,等:贵州铜仁磷块岩型铀矿中有机质与 P-U成矿关系探讨质岩 w(CaO)均值分别为 34.410%和 14.320%。可以看出,富铀磷块岩中 w(P2O5)和 w(CaO)均大于富铀磷质岩。富铀磷块岩中与黏土矿物相关的SiO2,Al2O3,F
21、e2O3+FeO,K2O,TiO2的平均质量分数分别为 17.32%,2.30%,2.57%,0.46%,0.06%,富 铀 磷 质 岩 中 与 黏 土 矿 物 相 关 的 SiO2,Al2O3,Fe2O3+FeO,K2O,TiO2的 平 均 质 量 分 数 分 别 为40.8%,8.43%,7.51%,2.08%,0.39%。显然,上述 5 项指标中,富铀磷质岩的质量分数均大于富铀磷块岩,说明黏土矿物增加不利于磷富集。图 2采样位置岩性柱状图Fig.2Lithological columns of sampling locations表 1主量元素及总有机碳地球化学分析结果Tab.1Geoc
22、hemical analysis results of major elements and total organic carbon样品编号LTG-3WMC-3WMC-2WMC-1YJDW-3YJDW-2YJDW-1LTG-2LTG-1YT-4-2YT-4-1YT-3CCP-2CCP-1HBS-3HBS-2HBS-1WMC-6WMC-5WMC-4YJDW-4岩性磷质岩磷质岩磷块岩磷块岩磷块岩磷块岩磷块岩磷块岩磷块岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩炭质页岩w(P2O5)/%16.3607.92025.64029.26032.82028.8
23、8028.12021.23019.3400.1350.1820.1860.0410.0500.0570.1020.3550.0590.2110.1060.296w(SiO2)/%48.8032.7017.8918.379.2418.1719.7918.3519.4160.0172.0773.9272.1168.9973.3459.3954.2366.7364.8165.2359.18w(Al2O3)/%2.2114.645.142.532.261.591.631.951.015.256.735.689.9312.947.8014.0614.9515.1111.1515.3414.57w(Fe2
24、O3)/%1.33012.2605.3301.7501.2701.2802.4101.2700.5821.8003.0202.7403.7701.9002.4801.5006.0900.7755.4800.7675.530w(FeO)/%0.480.950.890.530.610.440.580.530.520.710.580.511.110.490.530.931.770.480.760.491.42w(MgO)/%0.2161.8200.4360.2350.2400.2460.2072.6801.6905.3201.1501.7400.5170.8470.5271.0400.8900.87
25、11.0700.6840.718w(CaO)/%20.1608.48028.70033.69039.13035.12033.57033.79036.8507.7701.3602.3400.1070.1250.1010.1140.1640.1710.0870.1670.218w(Na2O)/%0.6450.1700.2970.0910.1430.0900.1040.1780.2220.3790.6980.4631.5701.5100.8380.5351.4501.6000.0962.8402.700w(K2O)/%0.3723.7800.9190.2950.5020.3770.3470.5680
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 贵州 铜仁 磷块岩型 铀矿 有机质 成矿 关系 探讨
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。