我校最新研究揭示世界上最富大铀矿床的还原剂问题
铀元素是自然界一种典型的变价金属元素，氧化还原环境的变化对铀的迁移和沉淀具有重要控制作用。然而具体到自然界中，究竟是什么样的物质引起的氧化还原环境的变化、如何引起物质沉淀是一个非常复杂的问题。
近日，成都理工大学地球科学学院地球化学系宋昊教授（第一作者）、加拿大里贾纳大学 (University of Regina)池国祥教授（通讯作者）、东华理工大学李增华教授及其加拿大合作者的研究成果《The role of graphite in the formation of unconformity-related uranium deposits of the Athabasca Basin, Canada: a case study of Raman spectroscopy of graphite from the world-class Phoenix uranium deposit》在国际知名学术期刊《American Mineralogist》正式刊出发表。《American Mineralogist》是国际上地学领域的权威期刊之一，在矿物学、岩石学、矿床学领域拥有较高的影响力，据悉这是本校在AM上以第一作者单位发表的首篇论文，标志着成都理工大学铀矿地质研究国际化进程取得新突破、在矿物学和铀成矿机制方面取得重要进展。
石墨是自然界常见矿物之一，被认为是重要的还原剂。是不是这样，要看具体环境。该研究选取世界上已知的最富大铀矿床——Phoenix (矿石平均可达19.13 wt.% U3O8 – 0.713亿磅U3O8)为研究对象。该矿床位于加拿大Saskatchewan省北部Athabasca 盆地，Athabasca 盆地的不整合面型铀矿普遍具有高品位的特征，很多在 2 wt.% 以上，其中几个巨型矿床品位甚至在 ~15 wt.% 以上。基于前人的研究，人们对这里的不整合面型铀矿的成因取得了一定的共识，即成矿流体主要为氧化的盆地卤水，这种卤水在流经盆地及基底时萃取了U，形成富U流体，这种流体在不整合面附近遇到来自基底的还原性流体，或与基底富含还原物质的岩石发生反应时，流体中的U从U6+ 变成 U4+，从而沉淀出沥青铀矿。这其中，还原物质尚存在较大争议，（1）石墨直接参与铀还原沉淀有关的化学反应；（2）石墨作为烃类的提供者间接参与了成矿流体反应过程；（3）石墨没有参与化学反应，但是由于特殊的物理性质可以对成矿构造的形成具有促进作用。
图1. 岩芯样品中形态各异的石墨
图2. 石墨与气体还原剂共存
图3. 石墨Raman特征参数及其与深度的关系
针对这些争议，本项研究以石墨为直接研究对象，开创性的开展了矿物学空间分带剖析工作，以岩相学为基础，利用激光拉曼作为主要手段，通过对石墨Raman谱线的解析，对石墨的有序度进行了定量化研究分析。研究结果显示，石墨特征随深度的变化规律，不支持石墨作为还原剂直接导致铀沉淀的观点；不整合面附近石墨有序度的紊乱更可能是古风化作用及长时间盆地流体作用的结果。为了解释铀矿与富石墨基底断层的空间关系，结合本研究组从流体包裹体及流体动力学数值模拟对控矿断裂周期性活动研究取得的新认识，提出了石墨作为润滑剂促进断裂活动、深部石墨提供烃类及氢气等还原剂、浅部抽吸泵与深部断层阀联合控制流体活动，周期性地将还原气体运移至不整合面附近参与氧化还原反应成矿的新观点、新模式。
成都理工大学长期以来重视国际合作与对外交流。该成果的取得得益于国家留学基金委及加拿大自然科学基金项目的支持，展示了我校对国际合作和原创性高质量科研成果的重视与大力支持。（成都理工大学铀矿珠峰科研团队）
全文链接：https://doi.org/10.2138/2022-8158。
（Hao Song, Guoxiang Chi, Kewen Wang, Zenghua Li, Kathryn M. Bethune, Eric G. Potter, Yongxing Liu. The role of graphite in the formation of unconformity-related uranium deposits of the Athabasca Basin, Canada: A case study of Raman spectroscopy of graphite from the world-class Phoenix uranium deposit[J]. American Mineralogist, 2022, 107 (11): 2128–2142.）
图4.不整合面型铀成矿模式图
