矿化形成机理分析
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发布时间：2022-06-17 05:24
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时间：2023-11-16 04:07
矿化形成机理比较复杂，它往往与成矿流体介质的地球化学环境（pH值、Eh值）、地球化学障等因素有着密切的联系。现以古宁浑迪地段的铀矿化为例，对其矿化形成机理进行简要分析如下：
（1）pH的转变，造成沸石类矿物、蒙脱石矿物等矿物的形成。这些矿物的广泛大量存在，以及局部方解石矿物的出现说明，成岩孔隙水及地下水碱度较高。矿化地段出现的黄铁矿、菱铁矿、褐铁矿、磷酸盐、高岭石，甚至水云母，都说明了成矿溶液是在介质——pH值从较高变为较低时，即由碱性、弱碱性到中-弱酸性时，铀发生沉淀，显然这与矿化地段S-I-I/S-K-FeS2蚀变带发育是相符的。
（2）褐铁矿和黄铁矿的形成构成氧化-还原带，这些矿化岩石中的褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿（球状集合体）比较发育，是在早期成岩时黄铁矿（立方体、浸染状）氧化形成的。即有如下的形成过程：
黄铁矿氧化形成铁的氢氧化物：
查干诺尔盆地构造演化及铀成矿条件分析
或黄铁矿氧化直接生成氢氧化铁：
查干诺尔盆地构造演化及铀成矿条件分析
在酸性较强的介质条件下则有如下化学反应方程式：
查干诺尔盆地构造演化及铀成矿条件分析
褐铁矿易脱水生成赤铁矿：
查干诺尔盆地构造演化及铀成矿条件分析
为了达到溶解的铁盐完全水解，很显然需要从溶液中去掉H2SO4。这可以通过它与碳酸盐相互作用来达到。但当碳酸盐不足时，则形成地表酸性黄铁钒等矿物。这就是褐铁矿不发育时，经常在显微镜下见到黄钾铁钒矿的原因。
当介质fO及fCO高时，则：
查干诺尔盆地构造演化及铀成矿条件分析
当介质含有机质、fO较低、fCO高时，则铁离子生成Fe（HCO3）2，即：
查干诺尔盆地构造演化及铀成矿条件分析
当水中fCO减小时，Fe（HCO3）2才转变为菱铁矿，其方程式为：
查干诺尔盆地构造演化及铀成矿条件分析
矿化岩石主要为吸附铀形式，这主要是由褐铁矿吸附铀所造成的，这也是目前所公认的事实。但是，磷酸盐与铀结合力远比铁的氢氧化物及粘土矿物要大得多。因为天然磷酸盐在极宽的氧化-还原条件范围内，都具有吸附铀的性能。P2O5含量与铀含量之间正相关的关系，可以得到很好的解释：磷酸盐是在较低的pH值条件下沉淀，亦即当pH较低和具备还原环境时，就已构成磷酸盐沉淀及其吸附铀的有利条件。
古宁浑迪地段的矿化形成与潜水氧化带的形成是密切相关的。这种氧化带地段与矿化地段相一致，是由于该地段（处于北西向断层上升盘）的上升速度与该地段氧化带已部分被剥蚀、而其氧化-还原带（矿化带）暴露于地表的原因所造成。众所周知，这种匹配是二者（地段上升速度和氧化速度）相辅相成的，缺一不可的，但该地段的局部区块随其上升及其氧化发育程度不是很强烈，而且pH值的改变程度也不是非常明显。因此，铀矿化范围、规模、质量分数都受到了一定的*。
另外，油气还原作用也是不容忽视的。查干诺尔盆地存在还原性气体——油气，这是不言而喻的，因为该盆地中东部经钻探已发现油气显示。另外，从地表氡-氧联测可知，铀矿化部位为低氧带，显然与CH4、H2等还原性气体沿断裂上升的可能性存在着必然的联系。关于气体还原作用的详细机理，在此不详细叙述。
从上述分析可知，矿化是在含矿溶液pH值下降，溶液由碱性、弱碱性（以蒙脱石、斜发沸石、少量方解石为代表）变为中性（磷铁矿）、弱酸性（褐铁矿、高岭石、水云母磷酸盐等为代表）而成矿的。后生黄铁矿的形成造成了还原环境，还原能力可能也占有一定地位。氡-氧联测及其低氧区说明，还存在其他还原气体。但由于古宁浑迪铀矿化地段还原物质仍欠缺，岩石粒度较粗，中粗粒砂岩厚度不大，所以*了矿化的规模，表现了砂体和矿化的“多层性”，即厚度不大但有多层的特点。
总之，在古宁浑迪地段，从上述物质成分随时间的演化、更替、蚀变分带性、地表露头等特征来看，该区氧化带的形成可以划分为两个阶段：第一阶段，是成岩至成岩阶段晚期，此时铀含量普遍偏高和发育异常，呈层状、似层状产出，粘土矿物为蒙脱石或伊-蒙混层（有矿化，并接近上部层位），矿石均匀分布；斜发沸石等沸石类矿物及其磷石英和方英石（CT）等普遍发育，这主要是母岩所带来的；部分方解石形成团点状；成岩孔隙（粒间、贴粒等）有一定的比例，孔隙直径较小，该阶段P2O5含量与铀含量呈正相关消长；溶液呈碱性、相当部分为弱碱性或弱酸性，因此矿化程度很低，pH值突变不明显。第二阶段，即次生阶段，有极少部分方解石发育，菱铁矿、褐铁矿较发育，褐铁矿在地表沿岩石微裂隙、裂隙（北东向）或层理，不均匀分布于孔隙发育部位；次生黄铁矿呈球粒状，不均匀产出；粘土矿物中水云母、高岭石较为发育；成矿溶液由该阶段开始的碱性逐渐转变为酸性、弱酸性，由于溶液中pH值改变（pH障），有较多铀的沉淀；此时，伴生元素V与U相伴生，Se也随之与U同步增长，P2O5则随Na含量的增加而增加；而斜发沸石、磷石英、方英石明显减少，矿石中SiO2由占岩石的73.22%降至58.19%～62.16%，这是由于第二阶段开始形成的碱性造成去Si的过程所决定的。
必须指出的是，第一阶段地壳上升幅度不大，铀异常和偏高场也是由于弱氧化作用造成的。第二阶段，特别是北西断裂构造的上盘上升较为明显，其上升速度与氧化作用速度相匹配，于是造成几十米的地层出现不同程度矿化、异常和偏高场。因此，第二阶段较为发育的氧化作用是与断裂活动密切相关的，这也是本区铀成矿作用的决定因素。
在氧化作用过程中，铀矿物呈分散状和吸附状（工作区以后者为主）赋存于含矿岩石中，这些铀的氧化物在具有自由氧或存在氧化剂的不同pH值的溶液中都同样是不稳定的（易溶解），这比黄铁矿不稳定得多，待黄铁矿形成褐铁矿等铁矿物时，铀可以被褐铁矿、高岭石、斜发沸石等富集吸附。此时Mo、Se、V等元素含量也随之有一定的增加，但Re元素不明显。这个过程贯穿于上述每个阶段中，但第二阶段（后生阶段）更强烈明显，这就是该区矿化的成矿机理之所在。
