包郵火山巖型鈾鈹礦床——以新疆白楊河大型鈾鈹礦床為例

作者：李曉峰//王果//朱藝婷//張龍

出版社：科學出版社出版時間：2022-02-01

開本： 16開 頁數： 251

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版權信息
內容簡介
目錄
節選

火山巖型鈾鈹礦床——以新疆白楊河大型鈾鈹礦床為例版權信息

ISBN：9787030703378
條形碼：9787030703378 ; 978-7-03-070337-8
裝幀：一般膠版紙
冊數：暫無
重量：暫無
所屬分類：
工業技術
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能源與動力工程

火山巖型鈾鈹礦床——以新疆白楊河大型鈾鈹礦床為例內容簡介

火山巖型鈾鈹礦床是戰略性關鍵金屬鈾和鈹的重要礦床類型。新疆白楊河鈾礦床是亞洲優選、我國專享的大型火山巖型鈾鈹礦床，具有獨特的U-Be-Nb-Mo-F成礦元素組合，這在優選也很少見。本書以白楊河軸鍍礦床為例，在詳細野外地質考察的基礎上，開展了巖石學、巖石地球化學、流體地球化學、同位素地球化學和礦物學的綜合研究。采用新的定年技術，厘定了白楊河鈾鈹礦床的成巖成礦時代，建立了地質年代學格架；利用礦物結構和礦物化學對造巖礦物和副礦物進行了精細礦物學研究，示蹤了軸鈹等成礦物質的來源及其運移方式，揭示了成礦流體的來源和組成；*終探討巖漿分異演化過程與軸鈹富集的關系，以及軸鈹富集沉淀的關鍵控制因素，建立了白楊河鈾鈹礦床的成因模型和找礦勘查模型；并與國外典型火山巖型軸鈹礦床進行了對比，指出了火山巖型軸鈹礦床未來的研究方向和需要關注的科學問題。本書可作為礦床學和地球化學等專業的科研人員，以及高等院校相關專業師生和礦產地質勘查技術人員的參考用書。

火山巖型鈾鈹礦床——以新疆白楊河大型鈾鈹礦床為例目錄

目錄
序一
序二
前言
緒論1
**節火山巖型鈾鈹礦床研究現狀1
第二節白楊河大型鈾鈹礦床勘查史5
第三節白楊河大型鈾鈹礦床研究史6
第四節關鍵科學問題8
**章區域地質12
**節大地構造背景12
第二節區域地層14
第三節區域構造16
第四節區域巖漿巖18
第五節區域礦產19
第二章礦床地質20
**節地質概述20
第二節礦體地質28
第三節礦石礦物學34
第四節熱液蝕變作用與鈾鈹鉬礦化40
第三章火成巖巖石學及地球化學52
**節樣品分析方法52
第二節火山巖巖石地球化學53
第三節淺成侵入巖巖石地球化學62
第四節巖石Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化學69
第五節全巖Li同位素地球化學75
第四章成巖成礦年代學80
**節鋯石U-Pb年齡80
第二節輝鉬礦Re-Os年齡91
第三節鈮鐵礦LA-ICP-MSU-Pb年齡93
第四節白云母Ar-Ar年齡94
第五節晶質鈾礦U-Th-Pb年齡96
第六節成巖成礦年代學格架97
第五章鈾礦物學99
**節瀝青鈾礦礦物學100
第二節次生鈾礦礦物學110
第六章電氣石礦物學114
**節樣品描述和分析方法115
第二節分析結果118
第三節流體成礦作用的電氣石礦物學示蹤131
第七章成礦流體與礦質沉淀137
**節螢石礦物學與礦物化學138
第二節綠泥石礦物化學144
第三節白云母氫氧同位素地球化學148
第八章成礦物質來源的礦物學示蹤151
**節樣品采集和分析方法151
第二節分析結果153
第三節U、Be和Mo遷移富集規律184
第九章礦床成因機制與成礦模型187
**節含礦巖體巖石類型及其成因187
第二節礦床成因機制190
第三節礦床成礦模型198
第十章火山巖型鈾鈹礦床國際對比200
**節全球火山巖型鈾鈹礦床時空分布規律200
第二節典型火山巖型鈾鈹礦床203
第三節火山巖型鈾鈹礦床基本地質特征218
第四節火山巖型鈾鈹礦床找礦勘查222
第五節關鍵問題與未來展望225
參考文獻229
后記252

展開全部

火山巖型鈾鈹礦床——以新疆白楊河大型鈾鈹礦床為例節選

緒論鈾和鈹是戰略性新興產業重要的金屬原材料，在原子能反應堆的燃料和防護材料、中子源制備、航空宇航制動裝置制作、火箭和噴氣式飛機的高能燃料添加劑等核工業和空間技術領域都具有重要的作用。2017年美國總統特朗普簽署的《確保關鍵礦產安全和可靠供應的聯邦戰略》（13817號）行政命令對世界關鍵礦產資源供求格局提出了挑戰，也對我國如何確保包括鈾鈹在內的戰略性礦產資源的安全可靠供應敲響了警鐘。如何充分利用我國國內鈾鈹等金屬原材料滿足戰略性新興產業可持續高速發展已成為礦產資源研究的首要任務。因此，加速鈾鈹礦床的科學研究和找礦勘查工作，發現新的礦床類型和新的找礦靶區，建立鈾鈹資源戰略儲備基地，確保國家鈾鈹資源的安全可靠供應已迫在眉睫。 **節火山巖型鈾鈹礦床研究現狀火山巖型鈾鈹礦床一般是指與高硅流紋巖、凝灰巖和淺成花崗斑巖有關的低溫交代和脈狀礦床。由于鈾鈹共生的礦床數目較少，國際上目前還沒有統一的分類方案。已有的方案大多是按照鈾礦或者鈹礦的分類劃分的。自20世紀50年代以來，不同的學者根據礦床的主要地質特征或者成因提出了眾多的鈾礦分類方案（RoubaultandPrice，1958;Dahlkamp，1978;Boitsov，1996；Petrovetal.，2000)。Dahlkamp(1978)根據賦礦圍巖時代及其與成礦的關系，系統地把鈾礦分為19個礦床類型；Dahlkamp(1993)根據圍巖的屬性以及礦床的地球化學特征，把礦床類型修訂為16種類型、40個亞類，該方案被國際原子能機構2012年的鈾礦分類采用。2009年，Dahlkamp進一步把鈾礦床類型修訂為20個大類、40個亞類（Dahlkamp，2009);2014年國際原子能機構在發布的鈾礦地質分類中采用了這個新方案。Cuney(2009)根據鈾在地質循環過程中的產出條件和成因類型，把鈾礦分為：①與表生過程有關的鈾礦；②同沉積鈾礦；③與熱液過程有關的鈾礦；④與部分熔融有關的鈾礦；⑤與結晶分異有關的鈾礦。其中與熱液過程有關的鈾礦又分為基底型、板狀、卷狀、構造-巖性型、溶解坍塌角礫巖型、不整合型、同變質型、蝕變交代型、夕卡巖型和脈狀等。金屬鈹早期主要來源于綠柱石礦物的冶煉，而綠柱石主要產于花崗質偉晶巖中，因此，1970年以前金屬鈹主要來自手工挑選偉晶巖型綠柱石礦物，且通常是小型勞動密集型作業。從20世紀40年代到60年代初中期，由于鈹在核工業和其他高科技產業中具有重要的應用前景，激發人們對鈹和其他稀有金屬資源開展了廣泛的地質勘探活動。經過大量的地質勘探工作，在蘇聯（俄羅斯）、美國和加拿大等地陸續發現了許多重要的非偉晶型鈹礦床（BartonandYoung，2002)。這些勘探工作的成功得益于人們認識到鈹與化學成分高度演化的長英質火成巖具有密切的關聯性。這些巖石均為富氟巖石，而且隨著中子源伽馬能譜儀等儀器的發展，巖石中鈹含量快速半定量分析成為可能（Meeves，1966)，從而提高了鈹礦的找礦效率。因此，目前國際上通常將鈹礦床劃分為偉晶巖型礦床和非偉晶巖型礦床�；鹕綆r型鈾鈹礦床歸屬于非偉晶巖型，是世界上鈹資源的重要來源（圖0-1)。圖0-1全球主要鈹礦床噸位-品位示意圖（據Foley et al.，2017，有修改）非偉晶巖型鈹礦床是具有重要礦物學和巖石學意義的地質資源。這些礦床和礦點提供了世界上絕大多數鈹礦資源。世界上已知的鈹礦物（大約100種）大多產于熱液礦床或非偉晶巖型火成巖中，這些礦物的分布隨著成礦環境和成因類型的變化而變化。*為人熟知的是，鈹的成礦主要與長英質巖漿作用有關的巖漿-熱液系統有明顯的成因聯系；有時，它們也出現在明顯缺乏火成巖組合的各種地質環境中，如從地表環境到地殼深部，寄主巖巖石成分可以從長英質到碳酸巖到超鎂鐵質。但與之成因上相關的火成巖則主要為長英質，且具有鈣含量低、氟含量高的顯著特點。與鈹相關的火成巖化學成分范圍從強過鋁質到過堿性均可能出現，甚至還出現二氧化硅不飽和的情況。鈹礦床（點）也可以出現在變質環境和沉積盆地環境中，并通過表生過程發生遷移，并重新分布富集（BartonandYoung，2002)。在非偉晶巖型鈹礦床中，火山巖型鈾鈹礦床作為一種重要的礦床類型，在成因上、時間上和空間上均與火山巖密切相關�？臻g上它常位于火山巖和火山碎屑沉積物充填的火山口及其附近。在Barton和Young(2002)的分類中，火山巖型鈾鈹礦床是具有經濟意義鈹礦床的端元成員，它們主要形成于富集親石元素的火山-侵入雜巖體的中心，是熱液流體與碳酸鹽巖地層相互作用的結果（圖0-2)。代表性火山巖型軸被礦床主要有美國的SporMountain礦床、SierraBlanca礦床、BlackHills礦床，澳大利亞的Brockman礦床，墨西哥的Aguachile礦床以及中國的白楊河鈾鈹礦床等�；鹕綆r型鈾鈹礦床常伴生其他關鍵金屬元素，使之成為多元素組合的礦床，如美國SporMountain礦床成礦元素組合為U-Be-F、秘魯Macusani礦床成礦元素組合為U-Sn-Ag-Be、澳大利亞Brockman礦床成礦元素組合為Nb-Be-REE等。在這些礦床中鈹資源量往往較大（如美國SporMountain礦床和我國白楊河鈾鈹礦床中的鈹資源量均達到了超大型），因此，這種類型的鈹礦床往往是人們優先勘查和開采的對象。火山巖型鈾鈹礦床已經成為全球鈾和鈹資源的主要來源（Ledereretal.，2016)。圖0-2不同類型鈹礦床成礦模式圖及其代表性礦床（據BartonandYoung，2002，有修改）目前，關于火山巖型鈾鈹礦床成因機制的研究還相對薄弱。20世紀50~80年代蘇聯學者開展了經典性的、綜合性的研究工作（Beus，1966；Vlasov，1968；Zabolotnaya，1977)，但在西方文獻中很少有系統的總結和報道。更為遺憾的是，這些研究工作只撰寫了專著和報告，很少有論文發表，具體研究資料也很難獲得。幸運的是幾十年來，與之相關的、涉及稀有金屬成礦相關的論文文獻已經大量出版，特別是與美國SporMountain鈾鈹礦床相關論文的出版（Lindsey，1977，1979a，1979b，1982，1998，2001;Ludwingetal.，1980;Wabsteretal.，1989;Pollard，1995;Kremenetskyetal.，2000;BartonandYoung，2002;Mulleretal.，2018;Daileyetal.，2018;Ayasoetal.，2018，2020;FoleyandAyaso，2018)，使人們能夠全面了解前人在這些方面所進行的主要研究工作，并形成對火山巖型鈾鈹礦床的成礦基本地質特征及成礦背景的初步認識。然而，到目前為止，國內外對于火山巖型鈾鈹礦床成因機理、元素超常富集機制、共生-分離的關鍵控制因素等關鍵科學問題還有待于深入研究。金屬礦床成礦作用研究中，尤其是鈾鈹礦床的研究，尋找成礦物質來源的直接證據往往比較困難，大多是采用間接（如礦物學、同位素地球化學和成礦年代學等方面）的證據，有些即使是間接證據，其爭論也往往比較大。但是成礦物質源區的正確確定可以有助于確定該礦床的成因類型，發現*有潛力的成礦地段，從而為找礦工作部署提供重要的科學依據。因此，源區成礦作用研究已成為當前礦床學和經濟地質研究的熱點和前沿領域(Munteanetal.，2011;LeeandK()h，2012;Tomkins，2013;TomkinsandEvans，2015)。火山巖型鈾鈹礦床中鈾和鈹的來源一直是大家關注的科學問題。鈹通常賦存于長石和云母等造巖礦物中，而鈾一般賦存于火山玻璃或副礦物中。因此，源巖的蝕變作用和富鈾礦物的脫�；饔檬氢欌數瘸傻V物質能否釋放的關鍵。與火山巖型鈾鈹礦床有關的巖石多為堿性、準鋁質至弱過鋁質，往往表現出A型花崗巖特征。富鈾鈹的過堿性流紋巖和亞堿性花崗巖往往是大型鈾鈹礦床的主要源巖（Chabironetal.，2003)，如美國猶他州火山巖型鈾鈹礦床（包括SporMountain、HoneycombHills等礦床）的源巖是流紋巖，巖石具有富鈾、偏堿的特征。有關火山巖型鈾鈹礦床鈾源和鈹源的研究大部分是靠間接的手段來證實、推測或者推斷的，而缺乏直接證據。因此，建立的成礦模型和找礦勘查模型在找礦勘查中往往缺之普適性（CuneyandKyser，2015)。現代測試分析技術的發展，特別是原位分析技術的應用，為解決火山巖型鈾鈹礦床源區成礦作用研究提供了重要的契機，建立具有普適性的火山巖型鈾鈹礦床成礦模型的時機逐步成熟。研究表明，巖漿的源區及其演化控制著鈾鈹的初始富集，如納米比亞Riissing鈾礦是深部花崗巖極端分異的結果或者是富鈾的變質沉積巖或者變質火山巖低程度部分熔融的產物；加拿大魁北克Grenville成礦帶成礦偉晶巖是深部花崗巖極端分異的產物(Lentz，1996)等。雖然鈾鈹的富集成礦與一定的巖石類型有關，但是這些巖石中所含鈾和鈹的礦物可能并不能夠完全提供成礦所需的全部金屬鈾或者鈹。McGloin等（2016)對澳大利亞MountIsa地區造山型鈾礦的研究表明，該地區鈾源主要來自鄰近的高鉀鈣堿性花崗巖或者A2型花崗巖�；◢弾r中鋯石高放射性導致其蛻晶化，從而使鋯石中的鈾易于活化遷移。鈾在富Na、富CO:、高鹽度流體的作用下發生遷移并沉淀，因此，鋯石是主要的鈾源。但是，Cuney(2016)認為除了鋯石之外，晶質鈾礦和褐簾石也是該礦床鈾的主要來源。Zr的富集是由于Zr在與鈉質蝕變有關的高堿性流體中溶解度增加。如果認為蛻晶化鋯石中U的釋放是鈾的來源的話，那么至少它不是鈾的主要來源。因此，富鈾鈹火山巖有可能提供了部分成礦物質，在成礦作用過程中成礦流體可能也攜帶了其他來源的鈾和鈹參與了成礦。 Ayuso等（2018)、Foley和Ayuso(2018)利用鋯石和蛋白石U-Pb年代學和微區元素地球化學對美國SporMountain鈾鈹礦床進行研究，發現該礦床具有較長的巖漿熱液演化歷史，與成礦有關的巖漿主要來源于大陸巖石圈。富鈹凝灰巖中鈹的含量為1x10—6？300x10-6，較長時期的淋濾作用是造成美國SporMountain礦床鈹和鈾巨量堆積的關鍵。巖漿副礦物微區LA-ICP-MS微量元素、電氣石B-Li-Mg同位素技術，以及微顆粒瀝青鈾礦U-Th-Pb定年技術的飛速發展使其在示蹤成礦流體來源及其組成方面的研究發揮了重要的作用，為進一步揭示鈾鈹等金屬物質的來源提供了可能性（SmithandYardley，1996;Xavieretal.，2008;Paletal.，2010;Mercadieretal.，2012;Fingeretal.，2017)。因此，在深人研究巖石成因類型和礦石結構構造的基礎上，對火山巖中鈾鈹載體礦物和成礦流體組成進行研究，有可能真正揭示鈾鈹富集成礦過程中鈾和鈹的主要來源，正確理解火山巖型鈾鈹礦床的成因機制和成礦過程。第二節白楊河大型鈾鈹礦床勘查史新疆白楊河鈾鈹礦床是我國唯一的大型火山巖型鈾鈹礦床，其獨特的U-Be-Mo-F成礦元素組合，全球罕見。白楊河鈾鈹礦床賦礦圍巖楊莊花崗斑巖巖石成因類型獨特，與區域上同時代花崗巖的物質組成明顯不同，其含礦巖石與美國SporMountain火山巖型鈾鈹礦床相關的黃玉流紋巖類似（王中剛，1995)。白楊河鈾鈹礦床已探明鈹資源量5萬余噸，達到超大型規模、居亞洲**，鈾和鉬資源量也已達到中型規模（陳奮雄和張雷，2008)。新疆白楊河鈾鈹礦床發現于20世紀50？60年代，當時稱為520礦田，主要是勘查鈾礦。該礦田由數個礦床和礦點組成，礦床主要包括中心工地（也稱一號工地）、二號工地(即新西工地）、三號工地（也稱老西工地）等；礦點包括四號工地（也稱東工地）、五號工地、六號工

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