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绪论1

一、地球化学的定义及基本问题1

二、铀地球化学的定义和任务2

三、铀地球化学的学科特点及与其他学科的关系2

四、铀地球化学发展简史及发展趋势3

第一章铀的主要物理化学性质及其在地球化学中的作用6

第一节铀原子的结构及其在元素地球化学分类表中的位置6

一、铀原子的结构6

二、元素的地球化学分类与铀的归属6

第二节铀的基本化学性质10

一、铀的氧化态及其基本化学性质10

二、铀的水溶液化学12

第三节铀的晶体化学性质20

一、铀的原子半径和离子半径及其地球化学意义20

二、铀的配位数及其地球化学意义22

三、铀的极化性质及其地球化学意义23

四、铀化合物和矿物中键的类型25

五、铀的电离能及其地球化学意义25

六、铀的电负性及其地球化学意义26

七、铀的晶体化学参数与晶体化学定律27

第四节铀的放射性及其地质-地球化学作用28

一、放射性的地质和地球化学作用29

二、铀和钍的天然放射性系列与放射性平衡34

三、裂变径迹产生的原理及其地球化学意义35

思考题37

第二章铀地球化学的热力学和电化学基础38

第一节热力学理论和方法在铀地球化学中的应用38

一、地球化学热力学38

二、热力学的基本原理和计算方法38

三、热力学状态函数在地球化学中的应用44

第二节铀及其化合物的热力学性质48

一、U-O体系中铀矿物形成的热力学条件49

二、U-O-H2O体系中铀矿物形成的热力学条件50

三、水溶液中UO2＋ 2与UO3的热力学特征51

第三节铀地球化学中的氧化还原反应52

一、铀的电极电位与标准电极电位表的地球化学意义52

二、铀的氧化还原体系类型55

三、pH值对铀的氧化还原反应及迁移的控制作用56

四、O2和CO2对铀氧化还原反应的影响58

第四节地质环境的氧化还原电位和铀与常见共生元素的矿物平衡59

一、Eh-pH图及自然界氧化还原环境的极限59

二、铀与常见共生元素的Eh-pH图解61

第五节氧化还原电位法在铀地球化学中的应用63

一、氧化还原电位法的基本原理和测定方法63

二、岩石和矿物的氧化还原性质及其对铀成矿的控制作用64

思考题65

第三章地球和地壳中铀的分布、分配与存在形式67

第一节 太阳系的化学成分与铀的丰度67

第二节地球的化学成分与铀的丰度69

一、基本概念69

二、地球的平均化学成分与铀的丰度73

三、铀在地壳、地幔和地核中的分布75

第三节岩石和矿物中铀的分配78

一、各类岩浆岩中铀的分配78

二、沉积岩中铀的分配81

三、变质岩中铀的分配84

第四节天然水的化学成分与铀的丰度86

一、海洋水、陆地水和地下水中的铀含量86

二、天然水中的铀含量与水文地球化学条件的关系89

三、我国大陆地区浅成地下水中铀的分布特点89

第五节铀在生物圈和大气圈中的分布92

一、植物和微生物的铀含量92

二、动物机体中的铀含量94

三、大气中的铀含量95

第六节铀在地壳中的存在形式95

一、元素的存在形式与结合规律95

二、地壳中铀的存在形式95

思考题97

第四章岩浆作用中铀的地球化学98

第一节岩浆的形成与铀的来源98

一、花岗岩浆的成因与铀的来源98

二、玄武岩浆的成因与铀的来源100

三、安山岩浆的成因与铀的来源101

第二节岩浆的性质与铀的析出101

一、岩浆的性质和铀在岩浆作用中演化的条件101

二、岩浆的结晶分异作用与铀的析出104

第三节铀在岩浆演化过程中的富集规律106

一、铀在岩浆结晶分异作用晚期的富集106

二、岩浆结晶分异过程中铀与主要造岩元素演化的关系110

三、铀在岩体边缘相的富集114

第四节各类侵入岩中铀的主要地球化学特征与成矿作用114

一、超基性岩类铀的地球化学特征114

二、基性岩类铀的地球化学特征115

三、中性岩类铀的地球化学特征115

四、中酸性和酸性岩类铀的地球化学特征115

五、碱性岩类铀的地球化学特征118

六、脉岩中铀的地球化学特征119

第五节火山岩与火山作用中铀的地球化学特征及成矿作用121

一、基本概念121

二、火山岩中铀的含量和分配122

三、火山岩中铀的存在形式124

四、火山作用与铀矿化的关系125

第六节伟晶岩中铀的分布、分配及存在形式126

一、伟晶岩中铀的分布和分配126

二、伟晶岩中铀的存在形式127

第七节伟晶岩中铀矿物的分布特点与矿物组合128

一、不同成因类型伟晶岩中铀矿物的分布和矿物组合128

二、花岗伟晶岩和霞石正长伟晶岩中铀矿物的分布与矿物组合129

思考题130

第五章热液作用中铀的地球化学131

第一节热液的成因与铀的来源131

一、热液的成因类型131

二、热液中铀的来源133

三、铀源体及其中矿质的活化机制137

第二节含铀热液的性质及其演化的物理化学条件137

一、含铀热液的化学成分及其性质137

二、热液作用的温度和压力142

三、含铀热液的pH值和Eh值148

第三节铀在热液中的迁移152

一、铀迁移的条件和影响因素152

二、确定铀迁移形式的标志153

三、铀的迁移形式154

第四节热液中铀沉淀的条件160

一、温度变化160

二、压力变化161

三、Eh值变化162

四、pH值变化164

五、热液与围岩之间的化学反应165

第五节热液铀矿床的成矿模式与矿物共生组合166

一、热液铀矿床形成的地球化学条件和成矿模式166

二、热液成因铀矿物的形成条件与矿物组合167

第六节热液蚀变的地球化学特征170

一、热液蚀变的概念及命名原则170

二、蚀变的影响因素与围岩的变化特征171

三、热液铀矿床中围岩的主要蚀变类型及其成因172

四、热液蚀变的阶段性和蚀变岩石的分带性177

五、研究围岩蚀变的意义和方法178

第七节热液铀矿床原生分散晕的成因及特征181

一、原生分散晕的概念及成因181

二、热液铀矿床原生晕的特征和影响因素181

三、铀矿床原生晕的分带性182

思考题183

第六章风化作用中铀的地球化学184

第一节地表环境的地球化学作用184

一、地表环境的物理化学条件的特点184

二、地球化学反应类型和反应特征185

三、胶体分散体系的地球化学186

第二节风化作用的特点与元素的活化迁移187

一、风化作用的特点187

二、影响铀矿床氧化带发育的因素189

三、岩石和矿物的分解与铀元素活化迁移192

四、铀元素在水中的迁移强度193

第三节铀矿床氧化带中铀的迁移形式和沉淀条件195

一、铀的迁移形式及其确定方法195

二、铀沉淀的条件和析出形式197

第四节铀矿床氧化带的发育阶段及分带性199

一、铀矿床氧化带的发育阶段199

二、铀矿床氧化带的分带性201

第五节铀矿床氧化带中铀矿物的形成顺序与矿物稳定序列203

一、氧化带中铀矿物的形成顺序203

二、次生铀矿物的稳定序列与离子置换反应205

第六节铀矿床氧化带类型及矿物组合特征206

一、热液铀矿床氧化带类型及矿物组合特征206

二、伟晶岩型铀矿床氧化带的地球化学特点及矿物组合208

三、沉积铀矿床氧化带的地球化学特点及矿物组合208

第七节 氧化带中镭的地球化学特征209

思考题210

第七章沉积、成岩和后生作用中铀的地球化学211

第一节影响沉积作用中铀地球化学行为的基本因素211

一、铀在表生条件下的主要物理化学性质211

二、表生环境的Eh和pH值211

三、生物地球化学作用213

第二节沉积作用中铀的来源和迁移214

一、铀的来源214

二、铀的淋蚀和迁移216

第三节沉积作用中铀沉淀和聚集的机理217

一、有机质对铀的沉淀作用218

二、矿物吸附剂对铀的沉淀作用221

三、硫化物对铀的沉淀作用223

四、铀的其他沉淀作用225

第四节沉积和成岩阶段铀的地球化学特征226

一、沉积阶段铀的地球化学特征226

二、成岩阶段铀的地球化学特征228

第五节后生作用中铀的地球化学特征230

一、后生淋积作用中铀富集的条件230

二、后生淋积铀矿床的地球化学分带234

三、层间氧化带型铀矿床形成的过程及演化模式237

第六节铀的伴生元素及矿物组合238

一、铀的伴生元素及影响因素238

二、铀矿床元素共生组合的实例分析239

思考题241

第八章变质作用中铀的地球化学242

第一节影响变质作用中铀地球化学性状的因素242

一、温度和压力对铀性状的影响242

二、脱水作用对铀性状的影响244

三、重结晶作用对铀性状的影响245

四、脱碳作用对铀性状的影响245

第二节区域变质作用中铀的地球化学246

一、进变质作用中铀的性状247

二、超变质作用中铀的性状247

三、变质岩中铀的存在形式250

四、铀的变质成矿作用252

第三节 接触变质作用中铀的地球化学253

第四节交代作用中铀的地球化学特征256

一、碱交代作用与铀成矿的关系256

二、CO2的交代作用与铀成矿的关系257

思考题259

第九章铀同位素地球化学260

第一节铀的天然同位素和铀同位素分离260

一、铀的天然同位素260

二、天然235U的分离261

三、天然234U的分离261

第二节铀同位素的分布、迁移与富集规律263

一、各类岩石及水体中的234U263

二、铀矿物和含铀矿物中的234U264

三、铀矿床及其围岩中的234U265

第三节 铀同位素在地质和地球化学中的应用266

第四节 放射性铅及铅同位素地球化学268

第五节 U-Th-Pb同位素年龄地球化学270

思考题274

第十章铀的地史地球化学276

第一节 地球外圈的化学演化与铀富集成矿的关系276

第二节 地壳发展史中铀演化的基本特征280

第三节铀在地壳发展过程中的运移旋回性283

一、旋回性的概念与铀的运移旋回283

二、研究铀运移旋回的意义285

第四节 控制铀地球化学旋回和成矿作用的地质事件286

思考题287

第十一章铀地球化学的研究方法288

第一节铀地球化学的野外研究方法288

一、地质和地球化学观察法288

二、放射性测量法289

三、地球化学测量法289

四、α径迹测量法289

五、热释光测量290

第二节铀地球化学研究的室内分析测试法292

一、放射性分析法292

二、化学分析和放射化学分析293

三、荧光分析法293

四、X射线荧光分析法293

五、中子活化分析294

第三节研究成矿介质物理-化学参数的方法295

一、温度的测定295

二、压力的测定296

三、测定成矿溶液化学成分和pH值及Eh值的方法299

第四节含铀热液热力学性质的计算方法300

一、热液温度、压力和热液成分的测定300

二、离子强度、活度系数和活度的计算300

三、热液的pH值和Eh值等参数的计算302

四、热液的fo2和fs2的计算304

五、热液中铀的迁移形式的热力学定量计算305

六、含铀热液热力学性质计算的计算机处理程序313

七、离子熵对应原理计算方法314

八、HKF模型的计算方法简介315

第五节裂变径迹法316

一、铀含量的裂变径迹测定方法316

二、矿物年龄的裂变径迹测定方法318

第六节铀存在形式的研究方法319

一、放射性照相和裂变径迹法319

二、分步溶解与浸取分析319

三、电渗析320

四、其他方法321

第七节稳定同位素在铀地球化学研究中的应用321

一、稳定同位素的分馏作用与表示方法321

二、稳定同位素在铀地球化学研究中的应用323

思考题326

附录327

附录一水溶液中铀的主要平衡常数327

附录二 我国部分花岗岩和碱性岩岩体中铀和钍的含量及其比值329

附录三 活度系数与离子强度的关系332

附录四 铀及其化合物和水中常见离子及化合物的热力学参数333

附录五 本书采用的计量单位及常数338

附录六 地球化学周期表339

参考文献340