原创《塔木素地区铀成矿作用计算机模拟》：本文关于成矿作用论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
摘 要：本文以塔木素铀矿床的水文地球化学参数为依据,通过PHREEQC软件的模拟,计算出该地区氧化还原电位的临界值为-26.63mv～59.77mv,同时发现水中铀主要以UO2（CO3）22-和UO2（CO3）34-的形式存在,然后通过简化的铀成矿过程用计算机软件进行模拟,将CH4与H2S的混合气体通入矿床地下水后,发现铀的化合物沉淀作用明显.
关键词：水文地球化学参数；水中铀的存在形式；铀成矿机理；计算机模拟
1. 矿床自然地理及水文地质概况
1.1 矿床自然地理
塔木素铀矿床地处内蒙古自治区阿拉善盟阿拉善右旗境内,位于塔木素苏木南部.矿床内交通较为便利,矿床与阿拉善右旗、阿拉善左旗及额济纳旗均有公路相通（图1-1）.
地势总体北西高、南东低.一般海拔标高1270m～1330m,相对标高约60m.地表景观以戈壁荒漠为主,多见不连续的沙丘.区内水系、植被不发育.水系多为季节性水流和干河床,矿床南西部零星分布大小不等的湖泊,常年地表水体有树贵湖等,由于强烈蒸发,湖水浓缩,矿化度增大,结晶沉淀,大部分湖泊底部形成食盐、芒硝等矿产.区内植被主要有荒漠残林草原植被和灌木草原植被两种,荒漠残林草原植被主要为梭梭、红柳等；
1.2 矿床水文地质概况
矿床距北部蚀源区较近,属地下水径流区,矿区处于相对低洼的位置,略高于当地侵蚀基准面.地下水受气候、地形、地貌、岩性等因素控制.据钻探揭露显示,矿床范围内分布的含水岩组主要有第四系松散孔隙潜水含水岩组和下白垩统巴音戈壁组含水岩组.
巴音戈壁组上段地下水在盆地边缘及浅部为潜水,向盆地中心和深部过渡为层间承压水.潜水通过下部含水层出露部位由补给区沿径流方向进行补给.水动力条件受气候、地形、地貌、岩性及断裂构造等因素控制.地下水流向与地势降低方向相同,为北西向南东方向,补给区位于北西部隆起区,总体上向南西方向径流（图1-2）.
2. 地下水氧化还原电位参数的确定
矿床水文地球化学环境是在盆地的沉积演化过程中逐渐形成的,在实际的研究与应用中,各种水文地球化学参数被用来描述研究区内地下水的化学条件,表征水文地球化学条件的参数主要有：地下水的化学组分含量、Ph、Eh、溶解氧和氧化还原电位等参数.
在铀成矿过程中,地下水的水文地球化学作用必不可少,因而水文地球化学参数与铀成矿都有密切关系.影响铀在水中的沉淀条件主要有铀在水中的饱和度和铀的存在形式,在这里引用饱和指数（SI）的概念来判断铀在水中是否沉淀：
当SI>0时,铀的络合物为过饱和状态；
当SI等于0时,铀络合物与铀的氧化物处于溶解与沉淀的平衡状态；
当SI<0时,铀的络合物为未饱和状态.
由于在矿床钻孔中未收集到地下水的Eh数据,且所取水样之钻孔均为见矿孔或矿化孔,理论上几个地下的铀氧化物的SI应大于“0”.为了研究铀在矿床地下水中与相关铀矿物的平衡情况,利用PHRE*C软件进行不同Eh值的SI模拟,计算了某些主要铀氧化物的饱和指数（表2-1）.从表中可以看出,当地下水中的Eh接近“0”或为0附近的某个邻域内,铀氧化物的SI即为正值,说明该条件下水中铀开始沉淀.
为了确定地下水中铀氧化物发生沉淀时Eh的临界值,利用软件将饱和指数SI设定为“0”,进行Eh的反演计算（表4-2） .从表中可以看出,在矿床地下水现有pH值、铀浓度和水温等条件下,氧化还原电位的临界值为-26.63mv～59.77mv.
3. 铀成矿作用模拟
3.1 水中铀的存在形式
根据矿区水文地质孔的参数资料,用地球化学模拟软件PHREEQC对地下水中铀的存在形式进行分析（表3-1）,从表中可以看出,矿床地下水中的铀主要存在形式为UO2（CO3）2-2和UO2（CO3）3-4,两者基本占90%以上,而UO2、CO32-基本小于10%.说明矿床中铀的迁移可能是以铀酰碳酸盐的形式进行的.
3.2 水中铀的沉淀过程模拟
作为砂岩型铀成矿过程中最常见的还原介质,地层中的油气常常被用做解释水中铀沉淀的主要原因,经过查阅相关资料,发现在成矿过程中起到还原作用的主要是甲烷和硫化氢.它们是动、植物残骸在地下经过微生物分解及地温和压力作用下形成的最常见的有机物,是天然气的主要成分,塔木素铀矿床在后期成矿作用中,含铀含氧水遇到地层中的还原性气体,或遇到沿深部断裂溢出的天然气,是形成后期改造成因的铀矿体的主要因素.还原气体的成矿反应的成矿机理是：
上述的还原作用在与氧化作用此消彼长的漫长过程中,最终形成铀元素在过渡带中富集沉淀成矿,同时也产生了过渡带中赤铁矿、磁铁矿与黄铁矿共存和次生方解石、钙质胶结物的局部富集等砂岩型铀矿中常见的地质现象.
为了模拟含铀含氧水与还原物质反应的过程（3-2、3-3）,将深部还原剂简化为CH4与H2S,并使两种气体与地下水进行模拟反应.
具体步骤：将CH4与H2S以五种不同的量（0.0,1.0,5.0,10.0,50.0mmol）加入到矿床地下水中,CH4与H2S的相对比例分别为1.0和0.5.黄铁矿、方解石、石膏和白云石允许溶解以达到平衡,二氧化碳分压保持为102.5（地下水中正常分压）.另外,达到过饱和时,允许生成沉淀,初始Eh为300mv,参与反应的地下水量为1L（表3-2）.
从上表可以看出,在1L钻孔水中加入1.0mmol的混合气体,铀氧化物即过饱和.在加入1.0mmol的混合气体后,饱和指数SI已基本达到极值,之后再增加混合气体的反应量,饱和指数SI已不再有显著的增高.
在撰写本论文时,本人所在单位没有进行该类实验的条件及相关仪器设备.通过查阅资料,发现其他研究人员已经在实验室条件下进行了类似的研究工作.过程如下：实验选取采自沉积盆地中的天然气为气体反应物,与富含铀酰离子的水溶液进行成矿作用的模拟实验.在低温实验条件下,将所采盆地的天然气通入到含有铀酰离子的水溶液中进行还原反应.将得到的产物进行了X-射线粉末衍射测试及扫描电镜分析,得到的反应产物的主要成分为UO2.该实验成果为本论文所模拟的CH4与H2S混合气体通过矿床内地下水溶液反应的可行性提供了有力的证据.
参考文献：
[1] 侯树仁等.内蒙古巴音戈壁盆地塔木素铀矿床H8-H72线普查.核工业二〇八大队,2013.
[2] 史维俊.铀水文地球化学原理.原子能出版社,1990.
[3] 蔡义各.油、气、煤在铀成矿过程中作用的实验模拟.西北大学,2008.
成矿作用论文参考资料：
结论：塔木素地区铀成矿作用计算机模拟为适合成矿作用论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关内生成矿作用开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
