寸小妮，吳柏林，張洪深，孫莉， 羅晶晶，李彥青，龐康，張茜

(1.大陸動力學國家重點實驗室(西北大學)，西北大學地質(zhì)學系，陜西 西安　710069；2.中化地質(zhì)礦山總局陜西地質(zhì)勘查院，陜西 漢中　723000)

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鄂爾多斯盆地大營鈾礦鈾的賦存狀態(tài)研究

寸小妮1，吳柏林1，張洪深2，孫莉1， 羅晶晶1，李彥青1，龐康1，張茜1

(1.大陸動力學國家重點實驗室(西北大學)，西北大學地質(zhì)學系，陜西 西安710069；2.中化地質(zhì)礦山總局陜西地質(zhì)勘查院，陜西 漢中723000)

摘要：鄂爾多斯盆地大營鈾礦是近幾年新發(fā)現(xiàn)的砂巖型鈾礦，詳細研究該礦床鈾礦物的賦存狀態(tài)，對其礦床成因認識及之后的選冶開采均具有重要的意義。筆者利用電子探針和逐級化學提取分析以及α徑跡分析等方法，研究了大營鈾礦鈾的賦存狀態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鈾一部分以鈾礦物為主，主要是鈾石，另外存在少量的水硅鈾石和鈦鈾礦。在電子探針鏡下觀察，表明鈾礦物呈微粒集合體形式存在于黃鐵礦、方解石及有機質(zhì)裂縫中。逐級化學提取分析發(fā)現(xiàn)，各形態(tài)鈾的含量不均一，其中有機質(zhì)黃鐵礦態(tài)占40.88%；其次為碳酸鹽態(tài)，占28.33%；另外殘渣態(tài)占24.89%，少部分為離子吸附態(tài)和鐵錳氧化態(tài)，分別占3.2%和2.64%。反映其中鈾礦物形式的鈾占53.22%，分散吸附態(tài)的鈾占46.72%。分散吸附態(tài)的鈾以有機質(zhì)及黃鐵礦吸附占主導。綜上所述，大營鈾礦鈾的賦存狀態(tài)主要為鈾礦物和吸附兩種形式，二者所占比例大體相當，以鈾礦物存在的鈾主要為鈾石，以吸附形式存在的鈾主要賦存在黃鐵礦和有機質(zhì)中。

關鍵詞：大營鈾礦；砂巖型鈾礦；賦存狀態(tài)；電子探針；逐級化學提??；α徑跡

鈾礦是與國家安全、經(jīng)濟發(fā)展密切相關的戰(zhàn)略資源。中國鈾礦資源量巨大，具有很大的勘探潛力(周維勛等，2000；陳祖伊等，2002)。目前在中國各種主要類型的鈾礦中，砂巖型鈾礦占第一位，主要分布在中國北方的中新生代盆地中，在伊犁盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地等均有較好的發(fā)現(xiàn)。

砂巖型鈾礦的載體一般是灰色-淺灰色中細砂巖，其形成是在一個完整的補、徑、排體系下地下水長期氧化導致鈾不斷富集的結(jié)果。礦體的形態(tài)和規(guī)模受層間氧化帶的控制，一般呈舌狀、卷狀。地層一般具有泥-砂-泥結(jié)構，砂體一般具有成層性、連通性和滲透性特點(黃世杰等，1994；權志高等，2014；陳戴生等，2006；)。國內(nèi)外學者對其形成條件、成因和成礦時代等均進行了較多的研究，已取得較為豐富的認識(權志高等，2002；吳柏林等，2005；張金帶等，2005；陳祖伊等，2010；李子穎等，2010；閔茂忠等2003，2006)。

對于成礦作用的重要內(nèi)容之一，砂巖型鈾礦中鈾的賦存狀態(tài)的研究前期也做了一定的工作。胡珺珺(2011)對二連盆地賽漢高畢地區(qū)砂巖型鈾礦賦存狀態(tài)研究表明鈾礦物主要為瀝青鈾礦、鈾石、和菱鈣鈾礦為主，且鈾礦化與黃鐵礦、有機質(zhì)等密切相關；秦艷(2009)、張本浩(2011)通過研究鄂爾多斯盆地延長組長7富鈾烴源巖鈾的賦存狀態(tài)，表明鈾主要是以鈾礦物為主，類型主要是鈾石和含鈦鈾礦物，并且發(fā)現(xiàn)部分是以類質(zhì)同象存在于膠磷礦中；武翠蓮(2015)在對華陽川多金屬礦床中鈾的賦存狀態(tài)研究中，查明礦石中的鈾主要賦存在鈮鈦鈾礦中，少量存在于鈾釷石、瀝青鈾礦中；馬強(2012)對新疆某地浸砂巖型鈾礦中鈾賦存形態(tài)的研究表明，殘渣態(tài)鈾是砂巖型鈾礦礦石中鈾的重要賦存形式。張明瑜(2005)對開魯坳陷錢家店鈾礦床的研究表明，鈾的存在形式主要是鈾礦物、吸附鈾及含鈾礦物，鈾在各種粒級碎屑中均有分布，集中分布為0.1～0.25mm粒級中。劉杰(2013)對伊犁盆地南緣某鈾礦床和巴音戈壁盆地塔木素鈾礦床賦存狀態(tài)研究表明，鈾主要是鈾石、瀝青鈾礦等；楊曉勇(2009)利用電子探針和高分辨率掃描電鏡對東勝鈾礦的研究發(fā)現(xiàn)鈾主要是以微粒吸附形式存在于礦物裂隙及其膠結(jié)物中。在國外也有相關的報道。位于英國約克郡南部的上石炭統(tǒng)黑色頁巖鈾礦，其中鈾以類質(zhì)同像形式富集在磷灰石和有機質(zhì)中(FISHERAL，2001)。

上述學者主要是從某個或某些方面對鈾的賦存狀態(tài)進行了研究，筆者從巖石地球化學、電子探針、逐級提取分析、α徑跡蝕刻等多種方面綜合對鄂爾多斯大營鈾礦鈾的賦存狀態(tài)進行了分析。不但明確了鈾的賦存形式，而且還對各主要形式的比例關系進行了探索。這些成果，對大營鈾礦的成因認識和選冶開采等提供了理論基礎。

1地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地位于華北板塊西部，是中國大型內(nèi)陸坳陷沉積盆地之一，呈南北向矩形，橫跨陜、甘、寧、蒙、晉五省區(qū)，面積約為25萬km2，是中國重要的含煤、油、氣、鈾資源的大型盆地(劉池洋，2006)。大營鈾礦主要位于鄂爾多斯盆地北部伊盟隆起，北以河套新生代斷陷盆地與陰山造山帶相隔，東鄰杭錦旗砂巖型鈾礦，與杭旌旗、東勝砂巖型鈾礦構成一條成礦帶。研究區(qū)地層整體向南傾，構造、斷層不發(fā)育，僅存在泊爾江海子斷裂。含礦砂巖為直羅組辮狀河沉積，砂巖厚度約100～250 m，下部延安組頂部煤系與直羅組呈平行不整合接觸，部分呈侵蝕不整合接觸，之上與安定組接觸。含礦巖性以灰色、淺灰色粗砂巖、淺灰綠色中粗砂巖為主，碳質(zhì)碎屑發(fā)育。根據(jù)巖心和測井數(shù)據(jù)，直羅組可分為上下二段，其中下段地層厚度較大，可達150m左右，根據(jù)鈾礦化的空間定位，進一步將直羅組下段分為2個小層，鈾礦化主要集中在上亞段J2z1-2。該區(qū)在上古生界中發(fā)現(xiàn)有天然氣田，是一個多種能源共存的典型地區(qū)。

2巖石學特征

通過對大量巖心觀察以及薄片鑒定顯示：大營鈾礦礦體位于淺灰白色砂巖與灰綠色砂巖的過渡部分，礦石多含碳質(zhì)碎屑和黃鐵礦結(jié)核，砂巖一般較疏松，局部為鈣質(zhì)膠結(jié)(圖1)。其礦化段砂巖主要為長石巖屑砂巖，石英平均含量為23%，其顆粒表面光滑，有的發(fā)育綠泥石薄膜。長石類礦物平均含量為18%，主要為斜長石，蝕變發(fā)育。云母一般為5%，含量相對較高，反應其離物源較近。巖屑的含量約為30%，其成分比較復雜，主要以變質(zhì)石英巖、中酸性噴發(fā)巖、板巖為主。含礦砂巖主要以中-粗粒為主，多含泥質(zhì)，分選中-差，磨圓較差，呈次棱角至棱角。填隙物含少量雜基，膠結(jié)物主要為黏土礦物(蒙脫石、高嶺石、綠泥石)、方解石；膠結(jié)類型為孔隙式膠結(jié)和薄膜式膠結(jié)，粒間孔發(fā)育，滲透性好。

圖1　大營鈾礦礦石特征圖(可見其多含碳質(zhì)碎屑和黃鐵礦結(jié)核)Fig.1　Pyrite ore containing carbonaceous clastic and tuberculosis

3鈾的賦存狀態(tài)

3.1樣品的采集及測試方法

本區(qū)樣品主要采集于6口礦化鉆井巖心以及部分野外露頭，大都位于直羅組下段灰白色砂巖與灰綠色砂巖的過渡部位，含大量碳質(zhì)碎屑和黃鐵礦結(jié)核。

電子探針測試由西北大學大陸動力學國家級重點實驗室完成，電子探針分析使用EMX-SM7電子探針系統(tǒng)完成?；瘜W逐級提取分析在核北京地質(zhì)研究院分析測試中心完成，儀器為Finnigan MAT制造，HR-ICP-MS。α徑跡蝕刻在西北大學化材學院完成。

3.2電子探針分析

研究區(qū)樣品首先在普通光學顯微鏡下進行觀察，選擇好區(qū)域后，于電子探針下進行觀察，選擇15kV和20kV下測定，校正所需分析的元素(15kV適合硅酸鹽和碳酸鹽礦物，20kV適合鈾礦物和硫化物分析)。

本次實驗在西北大學大陸動力學國家重點實驗室完成，儀器型號EMX-SM7，本實驗的參數(shù)選擇電壓20kV，電流：1×10-8(A)，束斑1～5μm，撿出角：40°，溫度：25℃，濕度：50%，標準：GB/T 15245-2002 GP/T。測試之前對樣品預處理：用鍍膜材料制成靶作為陰極，樣品放在陽極上，在兩極間加500～1 000V的電壓。預處理所用儀器型號為JEE 420T，真空度8×10-2Pa，電流40mA，時間歷時為3～4h。

根據(jù)電子探針分析結(jié)果(表1)，可以看出鈾礦物主要是鈾石，存在少量水硅鈾礦和鈦鈾礦。

(1)鈾石：經(jīng)電子探針分析，鈾礦石中鈾礦物主要以鈾石為主，其化學成分特點是，UO2含量為57.90%～65.96%，SiO2含量為16.56%～18.80%，UO2含量不高，可能受到共生礦物的影響。在鏡下觀察到鈾石部分以集合體形式出現(xiàn)在礦物的裂隙之中，部分以鈾石顆粒存在，單顆?；蛘呒象w多為亞微米和微米級別，大小為10～300μm(圖2)。鈾礦物一般都存在于礦物的裂隙和礦物之間的膠結(jié)物之中，并且與黃鐵礦與碳酸鹽關系密切，一般鈾礦物與黃鐵礦共生(圖2C)。

圖2　大營鈾礦鈾礦物及其共生礦物特征，電子探針彩色背散射圖像Fig.2　Uranium stonein Daying sandstone distribution COMP diagram

(2)水硅鈾石和鈦鈾礦：研究區(qū)存在少量水硅鈾石和鈦鈾礦，其中水硅鈾石與鈾石相比，UO2含量小于鈾石，但SiO2含量明顯高于鈾石，在電子探針分析中主要以富鈣、硅與鈾石區(qū)分。苗愛生(2010)在東勝鈾礦中發(fā)現(xiàn)水硅鈾石，并提出水硅鈾石與鈾石兩者之間存在一定的界限，但界限并不明顯，說明在表生條件下，兩者是可以互相轉(zhuǎn)換的；含鈦鈾礦物一般是交代含鈦礦物生成，而高鈦含量的鈦鈾礦一般產(chǎn)于高溫條件下，形成溫度約為230～290℃，在研究區(qū)發(fā)現(xiàn)鈦鈾礦、黃鐵礦等，在一定意義上說明大營鈾礦的形成與熱液活動有關(圖3)。

本區(qū)測試總量小于100%是砂巖型鈾礦鈾礦物成分分析存在的普遍問題，主要有3個原因，一是礦物含結(jié)晶水等電子探針無法檢測的組分；二是鈾礦物中鈾有一部分以六價形式存在，筆者都用UO2來表示；三是本次樣品較疏松，會影響測試結(jié)果的總量。但檢測結(jié)果并不影響對鈾礦物種類的定性判別。

以上分析表明，該地區(qū)的鈾礦物主要有3種：鈾石以及少量的水硅鈾石和鈦鈾礦。這3種鈾礦物主要分布于黃鐵礦、方解石和有機質(zhì)等礦物的裂隙中，表明鈾的富集與黃鐵礦和有機質(zhì)的關系比較密切。在砂巖型鈾礦中有機質(zhì)對鈾礦物的吸附作用也是鈾成礦的一種方式。在野外手標本上觀察到呈碳屑分布的有機質(zhì)，主要是沿疏松砂巖層面分布，少量區(qū)域可見黃鐵礦與其共生(圖4)。向偉東(2006)認為，在腐殖酸的作用下，有機質(zhì)碳屑吸附鈾，鈾礦中的鈾主要是以腐植酸吸附或腐殖酸鹽形式存在。另外，閔茂中等(2006)根據(jù)電子探針背散射圖像觀察到，碳屑中的鈾主要賦存在碳化木碎屑的木質(zhì)植物細胞腔內(nèi)。

另外，筆者在研究鄂爾多斯杭錦旗砂巖型鈾礦以及東勝鈾礦的同時，也發(fā)現(xiàn)鈾礦物一般與黃鐵礦、有機質(zhì)共生(圖5、圖6)?，F(xiàn)在有些研究者認為黃鐵礦與鈾礦物的共生關系存在兩種情況，一種是在含鈾溶液中Fe3+總是先于U6+還原沉淀，所以會看到鈾礦物圍繞新生的黃鐵礦分布。另一種是認為先存在的黃鐵礦在無氧條件下可與水發(fā)生反應生成H2S，還原U6+，鈾礦物在黃鐵礦表面富集(陳祖伊，2007)。在該區(qū)的情況是鈾礦物一般圍繞黃鐵礦邊緣分布，符合第一種說法。

3.3逐級化學提取分析

一種元素在一個體系中以特定化學形式分布，通過識別或定量測量樣品中的一種或多種化學形式的分析工作稱為形態(tài)分析。其原理主要是根據(jù)物理或化學性質(zhì)，例如粒度、溶解度、結(jié)合狀態(tài)、反應活性等，把樣品中一種或一組被測定物質(zhì)進行分類提取?；舅枷胧怯貌煌娜芪g或交換度的化學試劑從弱到強的順序依次去溶蝕或交換樣品中某一形態(tài)的元素，并從每個步奏中分別分離出一個地球化學相，再分別測定每個相的元素含量(宋照亮，2004)。

本次研究選取了4個礦化樣(表2)，應用Tessier法的流程，分為5步，先后分別提取5態(tài)，分別是可交換離子態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化結(jié)合態(tài)、硫化物及有機質(zhì)結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)，隨后觀察其含量分布。

表2　實驗用采集樣品的性質(zhì)與位置表

3.3.1實驗步驟

準確稱取1.000g樣品于50mL塑料瓶中，進行連續(xù)提取，按以下步驟制備各形態(tài)的待測溶液(表3)。

(1)可交換離子態(tài)(水溶態(tài))：加入20mL超純水，放置過夜，搖勻，過濾，濾液待測。

(2)碳酸鹽態(tài)(弱酸提取態(tài))：將上述經(jīng)過濾后的濾紙放入塑料瓶中，加入20mL醋酸溶液(1N)，放置過夜，搖勻，過濾，濾液待測。

(3)鐵錳氧化態(tài)(可還原態(tài))：將上述經(jīng)過濾后的濾紙放入塑料瓶中，加入20mL鹽酸羥胺溶液(0.04mol/L)，放置過夜，搖勻，過濾，濾液待測。

(4)有機質(zhì)黃鐵礦態(tài)：將上述經(jīng)過濾后的濾紙放入塑料瓶中，加入5mL30%H2O2和5mL0.02mol/LHNO3，慢慢攪拌，待反應平緩后，置于恒溫水浴中，間歇攪拌，在90℃下提取3h。取出，待冷卻，隨后加人10mL3.2mol/LNH4Ac溶液，放置10h左右，并搖勻過濾，濾液待測。溶液主要是黃鐵礦和有機質(zhì)組分，測溶液中鈾的含量。

(5)殘渣態(tài)：將上述經(jīng)過濾后的濾紙放入塑料瓶中，加入3mL濃HCl，lmL濃HNO3，置于電加熱板上加熱消解。如溶解不完全，可繼續(xù)補加少量HCl和HNO3至消解完全，加入5mLHF和0.5mLHC1O4加熱至冒白煙，蒸發(fā)至近干，然后用1mL濃HNO3提取，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。為保證實驗結(jié)果的準確性，筆者選取相同樣品不同樣品量進行重復性實驗，實驗結(jié)果一致，如表4、表5。

3.1.2結(jié)果與討論

鈾的形態(tài)分布特征存在明顯的差異，5種形態(tài)所占比例各有差異。各形態(tài)鈾的含量(平均值)占總量鈾的比例關系是：有機質(zhì)黃鐵礦態(tài)(40.88%)>碳酸鹽態(tài)(28.33%)>殘渣態(tài)(24.89%)>離子吸附態(tài)(3.2%)>鐵錳氧化態(tài)(2.64%)(圖7)。

圖3　大營鈾礦鈾礦物及其共生礦物在電子探針測試下的能譜特征圖Fig.3　The energy spectrum of uranium stonein Daying sandstone

圖4　大營鈾礦礦石圖(多含碳質(zhì)碎屑和黃鐵礦結(jié)核)Fig.4　Daying containing carbonaceous clasticand tuberculosis

圖5　東勝鈾礦礦石照片(發(fā)育黃鐵礦與碳質(zhì)碎屑條紋)Fig.5　Dongsheng uranium ore， pyrite and carbonaceous clastic

圖6　杭錦旗鈾礦登1井高GR異常段砂巖礦石中發(fā)育的黃鐵礦與碳屑照片F(xiàn)ig.6　High GR abnormal development of pyrite and carbon dust in HJQ sandstone uranium's well

提取步驟賦存狀態(tài)方 法萃取條件振蕩時間(h)溫度(℃)G1可交換離子態(tài)20ml超純水2420G2碳酸鹽態(tài)20ml1mol/LCH3COOH(PH=4.8)2420G3鐵錳氧化態(tài)20ml0.04mol/LNH3OH(PH=2)2420G4有機質(zhì)+黃鐵礦態(tài)5ml30%H2O2+5ml0.2mol/LHNO339010ml3.2mol/LNH4Ac2420G5殘渣態(tài)3mlHCL+1mlHNO31mlHNO3加熱板加熱40

注：每一步萃取完后，用離心機3000轉(zhuǎn)/min轉(zhuǎn)20分鐘，將溶液與固體顆粒分離開，把表面清液用0.45μm的濾膜過濾，然后將殘渣用高純水清洗兩次并離心、過濾，濾液裝入清洗干凈的塑料瓶中保存以待分析。將濾液稀釋到一定的濃度后，進行微量元素分析。

表4　逐級提取萃取液中U的含量及比例表(10-6)

注：測試單位：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，檢測人：張良圣。

表5　逐級提取吸附狀態(tài)萃取液中U的含量及比例表(10-6)

注：測試單位：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，檢測人：張良圣。

第一態(tài)為可交換離子態(tài)?？山粨Q態(tài)的重金屬元素有氫氧化鐵、氫氧化錳等。通過加入試劑使其通過擴散作用和外層絡合作用使其吸附在沉積物表面的金屬迅速萃取下來。如表4及圖3所示，可交換離子態(tài)占3.2%，相比其他的形態(tài)比例少，說明U只有少量通過擴散作用吸附在黏土礦物表面。

碳酸態(tài)(弱酸提取態(tài))指碳酸鹽沉淀結(jié)合并進入水體的金屬，常用的萃取試劑是HOAc-NaOAc，此萃取過程一般不會破壞樣品中的鐵錳氧化物和硅酸鹽礦物。另外，對有機質(zhì)的影響也不是很大。從表4及圖7可知：以碳酸鹽結(jié)合態(tài)存在的鈾所占比例稍高，為 28.33%，僅次于有機質(zhì)黃鐵礦態(tài)；4個礦化樣品中，碳酸鹽結(jié)合態(tài)鈾的含量分布不均勻，可能與后期樣品的碳酸鹽化有關系，影響鈾的富集。

鐵錳氧化態(tài)(可還原態(tài))，指水體中重金屬與水合氧化鐵、氧化錳生成結(jié)核這一部分。此種相態(tài)重金屬的最大特點是在還原條件下的穩(wěn)定性差，故又稱可還原態(tài)。一般是根據(jù)重金屬在NH2OH-HCL中的不同溶解度來完成的。從表4及圖7可知：試樣中鐵錳氧化態(tài)鈾的含量最低，為2.64%，說明鈾

圖7　鈾在各個組分中的分布圖Fig.7　Uranium in each component of distribution

在鐵錳氧化物中的含量比較少。

有機質(zhì)黃鐵礦態(tài)，指顆粒物中的重金屬以不同形式進入或包裹在有機質(zhì)顆粒上同有機質(zhì)螯合等或生成硫化物(王亞平，2005)。在這一個態(tài)的萃取過程中，萃取劑有2個作用，一將樣品的有機物氧化，二將有機物從樣品中萃取出來。目前常用的萃取劑為H2O2，但是它還可以溶解樣品中錳的氧化物。因此，H2O2的使用一定要放在鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)之后萃取。一般有機物黃鐵礦態(tài)的鈾是以不同形式吸附或包裹在有機質(zhì)和黃鐵礦顆粒表面。從表3、圖3可以看出，這種形態(tài)的U占所有形態(tài)的40.88%，其比例最高。在吸附形式中的鈾，以黃鐵礦及有機質(zhì)結(jié)合態(tài)的鈾含量最高，比值為87.40%(表5、圖8)。說明U大量吸附在黃鐵礦及有機質(zhì)中，并且從電子探針分析過程中發(fā)現(xiàn)鈾礦物一般是與黃鐵礦共生，圍繞黃鐵礦分布等現(xiàn)象。另外，從鈾礦的成因角度上來說，鈾的一些地球化學特征和有機質(zhì)有著密不可分的關系，有機質(zhì)中聚鈾能力最強的是腐殖質(zhì)，其次是腐泥質(zhì)，腐植質(zhì)中的腐殖酸還原能力較強，與鈾的沉淀有密切關系。

圖8　吸附態(tài)的鈾在各個組分分布圖Fig.8　Adsorption state of each component in thedistribution of uranium

殘渣態(tài)，殘渣態(tài)中的鈾是樣品中的重要組成部分，一般賦存在樣品的原生、次生硅酸鹽和鈾石等鈾礦物中。殘渣態(tài)鈾占總體鈾含量的24.89%，在本次4個樣品中都有分布，并且含量較高。

殘渣態(tài)和碳酸鹽態(tài)的鈾是鈾礦物的主要兩種形式，本次試驗數(shù)據(jù)顯示，這兩種形式所占比例為53.22%；而有機質(zhì)黃鐵礦態(tài)(40.88%)、可交換離子態(tài)(3.2%)和鐵錳氧化態(tài)(2.64%)的鈾是以分散吸附存在的3種方式，約占46.72%。因此，以鈾礦物和吸附形式存在的鈾各約占一半。在分散吸附態(tài)的鈾中，有機質(zhì)黃鐵礦態(tài)的鈾占主導，為87.40%。而其他兩種僅占12.58%。因此，在整個富鈾砂巖中，以鈾礦物結(jié)合態(tài)的占一半，以分散吸附態(tài)的占一半，并且在分散吸附態(tài)中主要是以黃鐵礦及有機質(zhì)吸附形式為主導。

3.4α徑跡蝕刻分析

砂巖礦石中α徑跡蝕刻分布特征及富鈾砂體中α徑跡與相關礦物的對應特征見圖9、圖10。

用感光膠片的片基記錄放射性元素衰變產(chǎn)生的α粒子所造成的輻射損傷，經(jīng)化學蝕刻擴大徑跡的方法叫α徑跡蝕刻法，主要用于研究巖石、礦石中鈾的分布狀況、存在形式等，尋找?guī)r石和礦石中顆粒細小的鈾礦物和含鈾礦物，研究鈾礦石的結(jié)構構造。

已有多位學者利用α徑跡蝕刻法研究鈾礦物的賦存狀態(tài)，徐喆(2010)以通遼地區(qū)砂巖鈾礦為例，根據(jù)礦石的α徑跡得出鈾以分散吸附狀態(tài)和鈾礦物兩種形式存在，并且鈾礦化與碳酸鹽化、黃鐵礦化有關；馬曄(2013)對HJQ砂巖型鈾礦研究，發(fā)現(xiàn)徑跡的分布和黃鐵礦、碳酸鹽及有機質(zhì)分布一致，一部分鈾以鈾石的形式存在于礦物裂隙里，一部分以分散吸附的形式存在于黃鐵礦與碳酸鹽礦物表面；秦艷(2009)對鄂爾多斯盆地延長組長7段鈾異常烴源巖進行徑跡蝕刻，發(fā)現(xiàn)在有膠磷礦的位置α徑跡分布比較密集，形態(tài)大小與膠磷礦一致。

α徑跡一般會呈細脈狀、團塊狀、放射狀等形式存在。細脈狀的徑跡是一些與鈾礦化有關系的礦物，團塊狀分布的一般存在鈾礦物，而均勻稀疏的放射狀可能是吸附形式的鈾，通常是在黏土礦物、長石、石英、黃鐵礦、有機質(zhì)等中。

通過對本區(qū)富鈾砂巖樣品進行α徑跡蝕刻，并配合顯微鏡下的觀察發(fā)現(xiàn)，富鈾砂巖對應的片基中都呈現(xiàn)出較好的α徑跡分布，α徑跡在片基中都有分布，或分散或密集分布，有的呈脈狀分布，有的呈團塊狀聚集(圖9)。

通過α徑跡蝕刻研究，發(fā)現(xiàn)鈾一方面鈾以鈾礦物的形式存在于黃鐵礦有機質(zhì)等礦物中，少量分布在長石、云母等碎屑礦物的邊緣和裂隙中(圖10)。另一方面鈾的α徑跡以分散態(tài)分布，可能是鋯石、金紅石、復雜氧化物等礦物中的鈾的類質(zhì)同象形式，或者是黏土礦物、長石、石英、黃鐵礦、有機質(zhì)等所含的鈾的吸附狀態(tài)。

圖9　砂巖礦石中α徑跡蝕刻的分布特征圖Fig.9　The distribution features of the sandstone in the ore alpha track etching

A.光薄片DY-36對應的蝕刻后膠片，á徑跡在膠片中呈條帶狀分布，單偏光50×；B.光薄片DY-32對應的蝕刻后膠片，á徑跡在膠片中呈條帶狀分布，單偏光50×；C.與圖A對應的光薄片的透射光；D.與圖B對應的透射光；E.與圖A對應的背散射圖像，與á徑跡對應的是石英邊上鈾礦物以及云母裂隙里，少量圍繞石英和碳酸鹽邊緣分布；F.與圖B對應的背散射圖像，á徑跡主要在黑云母、黃鐵礦里分布，少量在石英、長石圖10　富鈾砂體(樣品號DY-36)中徑跡與相關礦物的對應特征圖Fig.10　Uranium rich sand α-track with corresponding uranium minerals in the body

4結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地大營鈾礦鈾的賦存狀態(tài)一部分以鈾礦物為主，主要為鈾石，其次含有少量水硅鈾石和鈦鈾礦；鈾礦物顆粒細小，主要以微粒集合體形式存在，小至數(shù)nμm，大至500μm，；鈾石主要與黃鐵礦共生，存在于碳酸鹽礦物的裂隙中，也有的圍繞砂巖膠結(jié)物分布。

(2)利用逐級化學提取進一步進行定量分析，發(fā)現(xiàn)以鈾礦物和吸附形式存在的鈾各約占一半，殘渣態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的鈾是鈾礦物的主要形式，吸附態(tài)的鈾主要在黃鐵礦和有機質(zhì)中賦存。

參考文獻(References)：

周維勛，郭福生譯.世界鈾礦床錄-國際原子能機構世界鈾礦床分布圖閱讀指南[M].北京：原子能出版社， 2000.

ZHOU Weixun，GUO Fusheng， The World Uranium Deposit Record - the International Atomic Energy Agency (iaea)， the World Uranium Deposit Distribution of Reading Guide[M]. Beijing： Atomic Energy Press， 2000.

陳祖伊，亞洲砂巖型鈾礦區(qū)域分布規(guī)律和中國砂巖型鈾礦找礦對策[J].鈾礦地質(zhì)，2002，18(3)：129-137.

CHEN Zuyi， Asia regional Distribution of Sandstone-type Uranium Deposits and China's Countermeasures forSandstone-type Uranium DepositsProspecting[J]. Uranium Geology， 2002 ，18(3)：129-137.

黃世杰. 層間氧化帶砂巖型鈾礦的形成[J].鈾礦地質(zhì)，1994，1(1)：6-13.

HUANG Shijie.TheFormation of Interlayer Oxidation Zone Sandstone-type Uranium Deposits[J]. Uranium Geology， 1994， 1 (1)：6-13.

權志高，宋哲，傅成銘，等，柴達木盆地北緣地區(qū)砂巖型鈾礦成礦條件與成礦潛力[J].鈾礦地質(zhì)，2014，30(3)：155-160.

QUAN Zhigao，SONG Zhe，F(xiàn)U Chengming，et al.Metallogenic Condition and Potential of Sandstone-type Uranium Deposits in the Northern Margin of QaidamBasin[J].Uranium Geology， 2014， 30 (3) ： 155-160.

陳戴生，李勝祥，蔡煜琦，等，中國中新生代盆地砂巖型鈾礦沉積環(huán)境研究概述[J].沉積學報，2006，24(2)：223-227.

CHEN Daisheng，LI Shengxiang，CAI Yuqi， et al.CenozoicSedimentary Basin Sandstone-type UraniumDeposit in Environment Research Overview[J].Acta Sedmentological Sinica，2006，24 (2) ：223-227.

權志高，李占雙.新疆十紅灘砂巖型鈾礦床基本特征及成因分析[J].地質(zhì)論評，2002，48(4)：430-436.

QUAN Zhigao， LI Zhanshuang. Xinjiang Basic Characteristics and Genetic Analysis of Ten red Beach Sandstone-type UraniumDeposit[J] . Geological Review，2002， 48(4) ： 430-436.

吳柏林，權志高，魏觀輝，等.吐哈盆地西南緣砂巖型鈾礦地質(zhì)地球化學基本特征[J].礦床地質(zhì)，2005，24(1)：32-43.

WU Bailin， QUAN Zhigao，WEI Guanhui，et al. Basic Geological and Geochemical Characteristics of Sandstone-type Uranium Deposit in Southwest of TuhaBasin[J]. Mineral Deposit，2005， 24 (1) ： 32-43.

張金帶，徐高中，陳安平，中國可地浸砂巖型鈾礦成礦模式初步探討[J].鈾礦地質(zhì)，2005，21(3)：139-145.

ZHANGJindai， XU Gaozhong，CHEN Anping，etal.The in-situ Leachable Sandstone-type UraniumDepositMetallogenicModel[J]. Uranium Geology， 2005， 21 (3) ： 139-145.

陳祖伊，陳戴生，古抗衡，中國砂巖型鈾礦容礦地層、礦化類型和礦化年齡的分布規(guī)律[J].鈾礦地質(zhì)，2010，26(6)：321-330.

CHEN Zuyi， CHEN Daisheng，GU Kangheng. China Sandstone-type UraniumDepositOre Formation， Mineralization Types and Distribution Regularity of Mineralization Ages[J]. Uranium Geology， 2010， 26 (6) ： 321-330.

李子穎，方錫珩，陳安平.鄂爾多斯盆地東勝砂巖型鈾礦疊合成礦模式[J].礦床地質(zhì)，2010，29(SCI)：145-146.

LI Ziying，F(xiàn)ANG Xihang， CHEN Anping. OrdosBasinDong-shengSandstone-type UraniumDepositSuperimposed Mi-neralization Model[J]. Mineral Deposit， 2010， 29 (SCI) ： 145-146.

閔茂忠，王汝成，邊立曾，等.層間氧化帶砂巖型鈾礦中的生物成礦作用[J].自然科學進展，2003，13(2)：54-58.

MIN Maozhang，WANG Rucheng，BIAN Lizeng，et al.InterstratifiedOxidation Zone Sandstone-type UraniumDeposit in Biological Minerlization[J].Progress in Natural Science，2003，13(2)：54-58.

閔茂忠，彭新建，王果，等.我國西北地區(qū)層間氧化帶砂巖型鈾礦中鈾的賦存形式[J].鈾礦地質(zhì)，2006，22(4)：193-201.

MIN Maozhong， PENG Xinjian，WANG Guo，et al.InterlayerOxidation ZoneSandstone-type UraniumDeposits in Northwest China in the form of the Occurrence of Uranium[J]. Uranium Geology， 2006， 22 (4)： 193-201.

胡珺珺，聶逢君，鄧居智，等.二連盆地賽漢高畢地區(qū)砂巖型鈾礦賦存狀態(tài)研究[J].采礦技術，2011，2(11)：35-37.

HU Junjun，NIE Fengjun，DENG Juzhi，et al.Uranium Mineral Occurrence of Sandstone-Type Uranium Depositsin the Saihangaobi long Region，ErlianBasin[J].Mining Technology，2011，11(2)：35-37.

張本浩，吳柏林，劉池陽，等.鄂爾多斯盆地延長組長7富鈾烴源巖鈾的賦存狀態(tài)[J].西北地質(zhì)，2011，44(2)：124-131.

ZHANG Benhao，WU Bolin，LIU Chiyang，etal.Occurrence of Uranium in Hydrocarbon of Chang-7 Member of Yanchang Formation of Ordos Basin[J].Northwester Geology，2011，44(2)：124-132.

秦艷，張文正，彭平安，等，鄂爾多斯盆地延長組長7段富鈾烴源巖的鈾賦存狀態(tài)與富集機理[J].巖石學報，2009，25(10)：2469-2476.

QIN Yan.ZHANG Wenzheng， PENG Pingan， etal. OccurrenceandConcentration of Uranium in the DrocarbonSource Rocks of Chang 7 Member of YanchangFormation，OrdosBasin[J].ActaPetrologica Sinica，2009，25(10)：2469-2476.

苗愛生，陸琪，劉惠芳，等.鄂爾多斯盆地東勝砂巖型鈾礦中鈾礦物的電子顯微鏡研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2010，24(4)：785-792.

MIAO Aisheng，LU Qi，LIU Huifang，et al.Electronoc Microscopy Study on the Uranium Minerals of Dongsheng Sandstone-type Uranium Deposit in Ordos Basin[J].Geoscience，2010，24(4)：785-792.

武翠蓮，劉志超，馬嘉，等.華陽川多金屬礦床中鈾的賦存狀態(tài)研究[J].鈾礦冶，2015，34(1)：30-33.

WU Cuilian， LIU Zhichao， MA Jia，et al. HuaYangChuanPolymetallicDeposit in the form of Occurrence of Uranium Research[J]. Uranium Mmining and Metallurgy， 2015， 34 (1) ： 30-33.

馬強，馮志剛，孫靜，新疆某地浸砂巖型鈾礦中油的賦存形態(tài)的研究[J].巖礦測試，2012，31(3)：501-506.

MA Jiang，F(xiàn)ENG Zhgang，SUN Jing，et al. Xinjiang Somewhere Leaching Sandstone-type UraniumDeposits in Xinjiang in the form of Occurrence[J].Rock and Mineral Analysis， 2012， 31(3) ： 501-506.

張明瑜，鄭紀偉，田時豐.開魯坳陷錢家店鈾礦床鈾的賦存狀態(tài)及鈾礦形成時代研究[J].鈾礦地質(zhì)，2005，21(4)：213-218.

ZHANG Mingyu， ZHENG Jiwei， TIAN Shifeng， etal. KailuBasinSandstone-type UraniumResearch State of Uranium and Uranium Ore Formation Era[J]. Uranium Geology， 2005， 21 (4) ： 213-218.

劉杰，聶逢君，侯樹仁，等.中新生代盆地砂巖型鈾礦鈾礦床鈾礦物類型及賦存狀態(tài)[J].東華理工大學學報(自然科學版)，2013，36(2)：107-112.

LIU Jie， NIE Fengjun，HOU Shuren，et al. Sandstone-type UraniumDeposits in Cenozoic Basin Uranium Ore types and Occurrence State[J]. Journal of DonghuaUniversity of Science and Technology (natural science edition)， 2013， 36 (2) ：107-112.

楊曉勇，凌明星，賴小東，等.鄂爾多斯盆地東勝-黃龍地區(qū)砂巖型鈾礦鈾礦物賦存狀態(tài)研究[J].地質(zhì)學報，2009，83(8)：1167-1175.

YANG Xiaoyong， LING Mingxing， LAI Xiaodong， etal. Uranium Mineral Occurrence of Sandstone-Type Uranium Depositsin the Dongsheng-HuanglongRegion，OrdosBasin[J].Acta Geological Sinica，2009，83(8)：1167-1175.

劉池洋，趙紅格，桂小軍，等. 鄂爾多斯盆地演化-改造的時空坐標及其成藏(礦)響應[J].地質(zhì)學報，2006，80(5)：617-638.

LIU Chiyang， ZHAO Hongge，GUI Xiaojun， et al. Ordos Basin Evolution - Time-Space Coordinate Transformation and Accumulation (mine) Response[J]. Acta Geological Sinica， 2006， 80(5) ： 617-638.

劉池洋，趙紅格，王峰，等.鄂爾多斯盆地西緣(中部)中生代構造屬性[J].地質(zhì)學報，2005，79(6)：737-747.

LIU Chiyang，ZHAO Hongge，WANG Feng，et al. Western Margin of Ordos Basin (central) Mesozoic Structural Specificity[J].Acta Geological Sinica， 2005， 79(6) ： 737-747.

苗愛生，陸琦，劉慧芳，等.鄂爾多斯盆地東勝砂巖型鈾礦中鈾礦物的電子顯微鏡研究[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2010，24(4)：785-792.

MIAO Aisheng，LU Qi，LIU Huifang，et al.Electronic Mi-Croscopy Study on the Uranium Minerals of Dongsheng Sandstone-type Uranium Deposit in Ordos Basin[J]. Geoscience，2010，24(4)：785-792.

陳祖伊，郭慶銀.砂巖型鈾礦床硫化物還原富集鈾的機制[J].鈾礦地質(zhì)，2007，23(6)：321-334.

CHEN Zuyi， GUO Qingyin.Sandstone-type Uranium Deposit Sulfide Reduction Mechanism of enriched Uranium [J] . Uranium Geology， 2007， 23 (6) ： 321-334.

向偉東，方錫珩，李田港，等.鄂爾多斯盆地東勝鈾礦床成礦特征與成礦模式[J].鈾礦地質(zhì)，2006，22(5)：257-266.

XIANG Weidong，F(xiàn)ANG Xihang，LI Tiangang，et al. Ordos Basin DongshengSandstone-type UraniumDeposit Mineralization Characteristics and MetallogenicModel[J]. Uranium Geology， 2006， 22 (5) ： 257-266.

閔茂中，彭新建，王果，等.我國西北地區(qū)層間氧化帶砂巖型鈾礦床中鈾的賦存形式[J].鈾礦地質(zhì)，2006，22(4)：193-201.

MIN Maozhaong， PENG Xinjian， WANG Guo，et al. In Interlayer Oxidation Zone Sandstone Type Uranium Deposits in Northwest China in the form of the Occurrence of Uranium[J]. Uranium Geology， 2006， 22 (4) ： 193-201.

宋照亮，劉叢強，彭渤，等.逐級提取(SEE)技術及其在沉積物和土壤元素形態(tài)研究中的應用[J].地球與環(huán)境，2004，32(2)：70-75.

SONG Zhaoliang， LIU Congqiang，PENG Bo，et al. (SEE) Technology and its Application in the Study of Sediment and Soil Elements Form[J]. The Earth and the Environment， 2004， 32 (2) ： 70-75.

王亞平，黃毅，王蘇明，等.土壤和沉積物中元素的化學形態(tài)及其順序提取法[J].地質(zhì)通報，2005，24(8)728-732.

WANG Yaping，HUANG Yi，WANG Suming， et al. The Chemical Forms of Elements in Soil and Sediment and its Extraction Sequence[J]. Geological Bulletin， 2005， 24(8) ： 728-732.

徐喆，吳仁貴，蔡建芳，等.徑跡蝕刻方法在砂巖型鈾礦研究中的應用-以通遼地區(qū)砂巖型鈾礦為例[J].東華理工大學學報(自然科學版)，2010，33(1)：9-14.

XU Zhe，WU Rengui，CAI Jianfang， et al. Track Etching Method in the Study of Sandstone-type UraniumDeposit Application -Sandstone Type Uranium Deposit in TongliaoArea as an Example[J]. Journal of DonghuaUniversity of Science and Technology (Natural Science Edition)， 2010 ，33(1) ： 9-14.

馬曄，吳柏林，劉亞非，等.鄂爾多斯盆地HJQ地區(qū)砂巖型鈾礦鈾賦存狀態(tài)研究[J].西北地質(zhì)，2013，46(2)：141-151.

MAYe，WU Bolin，LIU Yafei， et al.HJQSandstone-type Uranium Deposit Occurrence of Uranium Research in Ordos Basin[J]. Northwestern Geology， 2013， 46 (2) ： 141-151.

收稿日期：2015-06-23；修回日期： 2016-2-15

基金項目：國家自然科學基金(41173060)、國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)(2015CB453000)、中國地質(zhì)調(diào)查局(12120114009201， 12120115013501)聯(lián)合資助

作者簡介：寸小妮(1989-)，女，陜西鳳翔人，理學碩士研究生，主要從事固體礦產(chǎn)勘查研究。E-mail：7781329@163.com

中圖分類號：P619.14

文獻標志碼：A

文章編號：1009-6248(2016)02-0198-15

Study on Uranium Occurrence State of Daying Sandstone-Type Uranium Deposits in Ordos Basin

CUN Xiaoni1， WU Bailin1， ZHANG Hongshen2， SUN Li1， LUO Jingjing1， LI Yanqing1，PANG Kang1， ZHANG Qian1

(1.State Key Laboratory of Continental Dynamic，Department of Geology， Northwest University，Xi’an 710069，Shaanxi， China; 2.Shaanxi Geological Prospecting Institute of China Chemical Geology & Mine Bureau，Hanzhong 723000， Shaanxi， China)

Abstract：The Daying uranium deposit is a newly discovered deposit in Ordos basin recently， the detailed research on the uranium occurrence state has a great significance for mineral smelting and mining. Through using electron probe，sequential chemical extraction and α-trackmethods， the uranium occurrence state of Daying sandstone-type uranium deposits in Ordos Basin has been studied. The results show that the uranium ore is rich in coffinite， containing very small amounts of water silicon coffinite and titanium uranium. These uranium mineral occur as adsemblages，mainly exist in pyrite， calcite and the cracks of organic mattert.The sequential chemical extractionfurther confirms that the percentages of uranium ore in the Daying deposit area significantly different.The average amounts of sulfide-organic matter speciation， carbonates speciation， residual speciation， exchangeable speciation， and Fe-Mn speciation decreased in order as 40.88%， 28.33%， 24.89%， 3.2% and 2.64%.The uranium minerals take up 53.22% of total uranium， while the scattered adsorption uranium occupies 46.72%. And the scattered adsorption uranium is dominated by organic matter and pyrite. To sum up， the Daying uranium deposit mainly occurs as uranium minerals and scattered adsorption uranium， and both of them have same proportion. The uranium minerals are composed of coffinite， while the scattered adsorption uranium is developed within pyrite and organic matter.

Keywords：Daying uranium deposit; sandstone-type uranium deposit; occurrence state; electronprobe;sequential chemical extraction; α-track