12.第十二章 地球化学模式简介

二、矿物在水中的溶解量计算
三、确定铀矿体分布范围
11.4 地球化学模式的应用
根据矿床地下水总溶解铀等值线图，可以圈定矿体范围。
图10-4 得克萨斯的南部某铀矿床的矿体轮廓图
11.4 地球化学模式的应用
根据矿床水中沥青铀矿（UO2）饱和指数可以确定铀矿体分布范围。
图10-5 得克萨斯的南部某铀矿床的UO2（c）所计算的饱和指数SI图
（1）计算元素在水中的存在形式； （2）计算矿物的饱和指数—可能由水中沉淀析出的化合 物； （3）模拟两种以上溶液的混合作用—混合后的水化学成 分、Eh、pH和SI值； （4）模拟有机与无机化合物相互作用引起的溶解、沉淀 作用；
11.2 常用地球化学模式程序简介
二、地球化学模式程序简介 1、PHREEQC 2、MINTEQA2 3、SOLMINEQ.88 4、EQ3/6
11.3地球化学模式的基本类型及原理
主要有三种基本类型：
（1）质量平衡模式（Mass Equilibrium Model)
以研究物种形式（Species)为主体，建立在质量、能 量和电荷守恒定律的基础上，是计算物质在水中存在形
式和饱和指数的模式。
（2）质量转化模式（Mass-transfer Model) 建立在热力学和反应动力学基础上，以研究物种形式及 转化数量、转化速率为主体，是计算天然水体中或水-岩 体系中物质转化的模式。
U = 1E-5 U = 1E-7
100
0
（矿化带）样品位于铀
-100
沉淀区当中。还原带样
品位于铀沉淀区下方。
5 6 7 8 9
-200
-300
pH
图10-16 铀矿体定位的水岩体系Eh、pH值范围
11.4 地球化学模式的应用
四、确定含水层中氧化还原垒与pH垒
根据地下水的Eh值，可以确定氧化还原垒与pH垒，以
便确定含水层处的水文地球化学环境。
图10-7
林肯郡石灰岩中pH、Eh的观测值
11.4 地球化学模式的应用
四、确定含水层中氧化还原垒与pH垒
图10-8
林肯郡石灰岩的地质剖面图和采样位置图
11.3地球化学模式的基本类型及原理
主要有三种基本类型：
（3）质量迁移模式（Mass-transport Model)
建立在热力学、反应动力学和水力学弥散、扩散原理基 础上，是计算元素（物质)水迁移的模式。
11.4 地球化学模式的应用
运用地球化学模式能够解决的问题主要有：
（1）水中组分存在形式计算；
球化学作用的一种概念化模式（Geochemical
Model）。
地球化学模式程序：根据此概念模式利用数学方法和计
算机语言编制而成的软件就是地球化学模式程序（ Geochemical Modeling Code）。
11.2 常用地球化学模式程序简介
一、地球化学模式的主要功能
主要功能包括：
11.4 地球化学模式的应用
五、砂岩型铀矿成矿地段的确定
（三） 铀矿化地段的预测
根据地球化学模式计算结果（饱和指数、反应条件指数） ，绘制成图可以预测铀矿化地段。
11.4 地球化学模式的应用
30 RCIEh /10 20 logRCIc,u SI
RCI Eh /10, logRCIc,u, SI
30
RCI Eh /10 logRCIc,u
20
SI
RCI Eh /10, logRCIc,u, SI
10
logRCIc,u (SI) = 1.7
B
0
A
-10
RCIEh= -14mv
C
铀铀铀铀铀
-20
L1 = 3.8 km L2 = 7.5 km 4 6 8 10
0 -30
2
12
14
16
18
20
22 km 24
（2）随着pH值的增大，水的Ehc,u值减少，表明pH值
越大，产生铀沉淀所需的环境Eh值越低。
11.4 地球化学模式的应用
500
铀铀铀铀铀铀 铀铀铀铀铀铀 铀铀铀铀铀
400
铀矿体定位特征是强氧 化带和弱氧化带样品水
300
铀铀铀铀铀 铀铀铀铀
200
Eh (mv)
岩体系Eh和pH值位于铀
沉淀区上方，过渡带
Hydrogeochemistry
水文地球化学
第十一章 地球化学模式简介
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本章内容
11.1 概 述 11.2 常用地球化学模式程序简介 11.3 地球化学模式的基本类型及原理
11.4 地球化学模式的应用
11.1 概 述
地球化学模式：是用化学反应式和数学方程式来描述地
11.4 地球化学模式的应用
新疆伊犁盆地库捷尔太铀矿床32号剖面
1一含砾砂岩 2一砂岩 3一泥质粉砂岩 4一层间氧化带界线 5一铀矿体 6一煤层
7－钻孔
8一强氧化带取样点 9一弱氧化带取样点 10一过渡带取样点 11一还原带取样点 12一样品编号 13一煤层编号
图10-15 库捷尔太铀矿床32号剖面含矿含水层水岩体系Eh和pH值与氧化还原分带的关系
（9）吸附作用计算（阳离子交换、表面络合作用）； （10）水形成的逆向模拟（反应路径研究）； （11）动力学控制反应模拟； （12）物质的反应—迁移计算等。
11.4 地球化学模式的应用
一、各种化学组分存在形式与饱和指数计算
（一）水中各种化学组分存在形式计算
（ห้องสมุดไป่ตู้）计算水溶液中矿物饱和指数
（2）矿物饱和指数计算； （3）矿物或气体的平衡/非平衡计算； （4）不同水的混合计算； （5）温度变化效应模拟；
（6）矿物在水中的溶解量计算；
（7）化学计量反应（例如滴定）模拟；
11.4 地球化学模式的应用
运用地球化学模式能够解决的问题主要有：
（8）固相、液相和气相的反应计算；
ZK0016
ZK0014
ZK0010
图10-13 黄花沟排泄源铀矿化地段定位图
11.4 地球化学模式的应用
图10-14 ZK0014―ZK0016孔之间铀矿化地段定位图
11.4 地球化学模式的应用
六、水中铀溶解、沉淀范围的确定
（一）研究区概况 地质结构： 新疆伊犁盆地库捷尔太铀矿床32号剖面。
（1）分别计算盐池和黄花沟排泄源第三系水源点的平均 地下水化学成分，并以它们来分别代表盐池和黄花沟排
泄源第三系砂岩水化学成分；
（2）分别计算二个排泄源在不同水文地球化学环境中的 饱和指数（SI）和反应条件指数（RCI）； （3）根据SI、RCIEh和RCI c,u值与氧化还原分带的 关系预测铀矿化地段。
11.4 地球化学模式的应用
五、砂岩型铀矿成矿地段的确定
（一）准噶尔盆地北部地质背景
图10-10 准噶尔盆地北部顶山地区区域地质图
11.4 地球化学模式的应用
五、砂岩型铀矿成矿地段的确定
图10-11 顶山地区地质略图
11.4 地球化学模式的应用
五、砂岩型铀矿成矿地段的确定
（二）运用地球化学模式预测铀矿化地段的具体步骤是：
11.4 地球化学模式的应用
六、水中铀溶解、沉淀范围的确定
（二）水中铀溶解、沉淀范围 根据地球化学模式计算结果，可以确定铀沉淀范围并得 出以下规律：
（1）水的Ehc.u值与水中铀含量呈正相关关系，水中铀含
量越高，Ehc.u值越大，表明在其它条件相同情况下， 水中铀含量越高，产生铀沉淀所相应的环境Eh值越大；
10
logRCIc,u (SI) = 1.7
B
0
A
-10
RCIEh /10= -14
C
-20 0 -30
ZK0016 ZK0014 ZK0010
铀铀铀铀铀 L1 = 3.7 km L2 = 7.5 km
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22km 24
图10-12 盐池排泄源铀矿化地段定位图
11.4 地球化学模式的应用