钾交代的热力学计算及其与铀成矿关系讨论.pdf

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1、第27卷第1期Vo1．27No．12011拄1月Jan．2011钾交代的热力学计算及其与铀成矿关系讨论邹明亮，何大芳，粱永东，粱太平(1．核-12业230研究所，湖南长沙410011；2．湖南省煤田地质勘查院，湖南长沙410011)[摘要]结合薄片镜下鉴定特征，探讨不同温度及埋深条件下斜长石钾长石化、黑云母绿泥石化以及[u0z(COs)s]一还原成沥青铀矿的A，G变化及其相互关系。结果表明：钾长石交代斜长石在无深部热流体作用的情况下不能进行；黑云母绿泥石化具有最低的△G，且随埋深的加大△，G表现出先降低后增加直至为正值，

2、表明该反应在相对低温条件下更容易进行；[uo(CO)]一在碱性环境下被磁铁矿还原时的△G始终为负值，说明其可以在任何温度压力条件下进行；在无外来钾源流体作用下，黑云母绿泥石化可以为钾交代提供稳定的钾源，当两者反应交集温度越宽，则该深度越有利于钾交代的进行，并且钾交代主要发生在埋深2500m以上；在钾交代区域内出现代表酸性流体的特征矿物，则表明沥青铀矿富集程度愈高。[关键词]热力学；铀成矿；钾长石化；花岗岩[文章编号]lO0O一0658(2011)Ol一0036—10[中图分类号]P598[文献标识码]A碱交代为铀矿床中常

3、见的蚀变类型，其了新的认识和见解[2。；(3)实际应用方面，与铀成矿作用的密切关系历来受到人们高度通过对不同类型铀矿床的研究，探讨了铀矿重视_1。碱交代(包括与之相关的围岩蚀的溶存、迁移、还原、沉淀以及成矿流体的变)可以增加围岩的有效孔隙度及渗透性，性质，获得了大量新的实用观点_2。在前同时在“自沽”过程中使得铀和其他成矿元人研究的基础上，笔者根据桂北含铀花岗岩素“活化”而转移出来，为铀的进一步富集体中钾长石化交代特征，结合热力学计算，提供铀源。大量研究表明¨]，与铀矿化有探讨钾交代作用与围岩蚀变以及铀矿富集之关的围岩蚀

4、变类型包括有钾长石化、水云母间的内在关系，期望对了解铀成矿类型及其化、绿泥石化、硅化、碳酸盐化、赤铁矿化矿床分布有指导意义。等。在铀成矿热力学方面前人进行了大量的研究，主要集中在以下3个方面：(1)铀矿物l固一流体相热力学模拟方程热力学数据的更新和完善，包括已公布的一根据热力学理论，化学反应吉布斯自由套较新而系统的铀矿物种热力学参数[-18,19]；(2)在理论研究方面，通过实验模拟或热力能增量(△，G)可作为热力学过程的方向和限学计算等方法，在铀矿物及岩石反应平衡特度的判据，还可以作为过程不可逆性大小的征、铀矿石成因模

5、式及气体还原剂方面提出量度。任何自动进行的过程都必须满足△G<[收稿日期]2010—03—23[作者简介]邹明亮(1983一)，男，主要从事铀成矿流体一岩石相互作用研究。E—mail：zoumingliang2001@163．com第1期邹明亮，等：钾交代的热力学计算及其与铀成矿关系讨论。37。0，同时△G值越低，说明自动过程越容易发式(3)中的为纯流体相在任意温度生。钾交代以及铀沉淀过程中发生的反应属和压力下的体积，需要通过Redlich—Kwong于固体一流体相反应。，其计算方程式为：状态方程求出。：△，G—A，H(

6、298．15K)一R=PT／(一b)一Tr口／{[(+b)]T。}(4)丁△，S(298．15K)+I△rGT一29BJl5K式(4)中的P、T为任意温度和压力；丁R为摩尔气体常数8．314510J·K·mol‘。；Tf丁+Argo(p一10)298J15K』而该式中的a一0．42748T~’R／P；b一P0．08664Tc／P。其中，Tf、Pf分别为流体的r+BI△VdP(1)J临界温度和压力；V可以通过盛金方程式l0式(1)中△G表示任意P、T条件下反求得。应的吉布斯自由能增量变化值，△rH(298．15K)和△S(

7、298．15K)为各物质在2化学反应式的选择标准状态下反应进行度为1tool时的焓变和熵在野外观察和室内薄片鉴定的基础上(图变，通过各物质的标准摩尔生成焓AH(B，la、b、C、d)，结合前人经验总结。卵，298．15K)和熵△S(B，298．15K)进行计选择以下3种类型的反应来探讨钾交代及铀成算获得，如：△rH(298．15K)一∑BOBH(B，298．15K)生成物矿关系：一∑BOBAH(B，298．15K)反应物(2)(1)钾交代作用(斜长石钾长石化)：其中，B为反应物中的任一物质，u为4E0．75NaA1Si3

8、08·0．25CaA12Si208]物质B的化学计数量。(斜长石)+3K十2H。O一2KA1Si。O8式(1)中的△C是通过计算固体物质(钾长石)+KAI。EAlSi。O1。](OH)和流体的热容变化而获得，计算式为：C一a(水云母)+2SiO2+3Na++bT—cT。，其中a、b、C为热容常数，可通Ca+20H一(