一种利用微生物分布规律对砂岩型铀矿定位的方法

技术领域

本发明涉及微生物找矿方法与应用领域，尤其涉及一种利用微生物分布规律对砂岩型铀矿定位的方法。

背景技术

铀矿是一种重要的核工业发展资源，其中砂岩型铀矿作为现今主要的勘探类型，广泛分布于我国西北部地区，但是受限于地理环境特殊，勘探找矿工作难度较大。已有的找矿方法主要包括地质构造特征、地球物理特征或地球化学特征的异常，或通过采用多种特征的复合作用对矿床进行定位工作，但是已有的方法普遍存在工作难度大、找矿周期长，影响了找矿工作的有效开展。

已有的研究表明，铀矿成矿的三大作用包括物理作用、化学作用和生物作用，微生物类群在铀矿各亚带的的分布符合生物地球化学分带性，但是此领域的科研工作一直侧重于成矿理论研究和铀矿开采的环境修复方面。如何突破传统的物化探找矿方法，将便捷高效的生物学找矿方法引入铀矿找矿领域成为亟待解决的课题。

发明内容

解决的技术问题：针对现有的找矿方法存在的工作难度大、找矿周期长等缺点，本发明提供一种利用微生物分布规律对砂岩型铀矿定位的方法，该方法工作量小、成本低、定位准确，可单独应用或与其他物化探方法结合使用。

技术方案：一种利用微生物分布规律对砂岩型铀矿定位的方法，包括以下步骤：

S1.采样：通过地下钻孔的方式采集岩石，将岩石装入采样袋中备用；

S2.岩石处理：岩石用紫外灯照射30min后，去除表层部分取岩芯，将岩芯置于无菌研钵中研磨粉碎；

S3. 培养基培养：取粉碎后的岩芯，分别加入含有硫酸盐还原菌、铁细菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、亚硝化细菌、硝化细菌的培养基中，进行富集培养；

S4. 菌类鉴定：对富集培养后得到的微生物进行分类鉴定至属；

S5. 菌体计数：取S2中的粉碎后的岩芯，根据MPN计数法对其中目标微生物数量进行测定；

S6. 矿床定位：统计岩芯样中赋存的微生物种类和数量，根据微生物分布规律判断岩芯样所处的铀矿亚带。

上述所述的S1中采集岩石的深度为地下含水层下沿10-100cm处。

上述所述的S2中去除岩石的表层部分为2cm的厚度，并将岩芯研磨粉碎至细度小于100目。

上述所述的S3中含有硫酸盐还原菌的培养基的配方为：K

上述所述的S3中含有铁细菌的培养基的配方为：NH

上述所述的S3中含有排硫硫杆菌的培养基的配方为：Na

上述所述的S3中含有脱氮硫杆菌的培养基的配方为：Na

上述所述的S3中含有氧化亚铁硫杆菌的培养基的配方为：(NH

上述所述的S3中含有亚硝化细菌的培养基的配方为：(NH

上述所述的S3中含有硝化细菌的培养基的配方为：NaNO

上述所述的S6中，微生物分布规律如下表1：铀矿岩石样品中微生物种类和数量（cell/g）分布规律与亚带关系。

表1

上述表1可查阅自：“黄建新,耿海波,乔海明,张复新.十红滩铀矿床中微生物及其成矿作用实验研究[J].沉积学报,2006(03):394-398. ”以及“耿海波,黄建新,乔海明,张复新.新疆十红滩铀矿床中微生物类群特征及其成矿作用探讨[J].沉积学报,2005(04):626-630. ”。

有益效果：本发明提供的一种利用微生物分布规律对砂岩型铀矿定位的方法，具有以下有益效果：

1.本发明利用砂岩型铀矿岩石赋存的微生物分布规律为依据，通过检测并统计岩芯样中微生物种类和数量，即可判断取样点所处铀矿亚带；

2.本方法相比物化探方法，操作难度低，成功率高，已在新疆十红滩铀矿床和东胜铀矿床中得以验证；

3.应用本生物学手段可单独使用圈定铀矿亚带所处位置，也可叠加已有物化探方法进行多因素勘察综合评定以提高成功率。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。

以下实施例中含有硫酸盐还原菌的培养基的配方为：K

含有铁细菌的培养基的配方为：NH

含有排硫硫杆菌的培养基的配方为：Na

含有脱氮硫杆菌的培养基的配方为：Na

含有氧化亚铁硫杆菌的培养基的配方为：(NH

含有亚硝化细菌的培养基的配方为：(NH

含有硝化细菌的培养基的配方为：NaNO

MPN计数法参考标准HJ/T 347-2007。

实施例1

鄂尔多斯东胜砂岩型铀矿床中微生物分布样本的采集与分析。

地质背景：鄂尔多斯东胜地区砂岩型铀矿赋存于侏罗系直罗组，分为上、下两个岩性段，它们在沉积时处于两种截然不同的沉积环境，其中下段上部为灰绿色泥岩和灰绿色砂岩，下部为灰色中砂岩, 是主要铀矿化层位，控矿地层是多期辫状河砂体；直罗组上段为泥岩、紫红色细砂岩和灰绿色砂岩，岩石结构疏松，砂体厚度为20-40m。含矿层中含有较多的碳屑和植物残骸等有机质。含砂矿体自北向南依次发育了氧化带-氧化还原带-还原带的岩石地球化学分带。

本实施例以该矿区为例，利用本发明所述的方法进行分析，以验证本发明所述方法的可行性和可信度。具体方法如下：

S1.采样：通过地下钻孔的方式采集岩石，将岩石装入采样袋中备用，岩石采样深度为地下含水层下沿20cm处；

S2.岩石处理：岩石用紫外灯照射30min后，去除2cm厚度的表层部分，取100g岩芯，将岩芯置于无菌研钵中研磨粉碎，粉碎至细度小于100目；

S3. 培养基培养：取粉碎后的岩芯，10g为一份，分别加入含有硫酸盐还原菌、铁细菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、亚硝化细菌、硝化细菌的培养基中，进行富集培养，其中含有硫酸盐还原菌的培养基在28℃下深层厌氧培养4～5天、含有铁细菌的培养基在暗处于18～20℃下培养2～10天，含有氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌的培养基均在28-30℃下培养3-7天，含有亚硝化细菌、硝化细菌的培养基在28-30℃下培养7-10天；

S4. 菌类鉴定：对富集培养后得到的微生物，依据《伯杰细菌鉴定手册》（第八版）进行分类鉴定至属；

S5. 菌体计数：取S2中的粉碎后的岩芯，根据标准HJ/T 347-2007中方法，分别取1g、0.1g、0.01g加入到各类细菌培养基中，每个加入量做5个平行样，培养后观察试管中出现颜色变化的试管数，查标准HJ/T 347-2007中最可能数（MPN）表，得出岩石中细菌微生物数量；

S6. 矿床定位：统计岩芯样中赋存的微生物种类和数量，根据铀矿岩石样品中微生物种类和数量（cell/g）与亚带关系，判断岩芯样所处铀矿亚带。

结合表1，选择7个位置不同的岩石样本，分别标记为DS-1、DS-2、DS-3、DS-4、DS-5、DS-6、DS-7，进行上述实验测定，得到东胜砂岩型铀矿岩石样品中微生物分布和数量（cell/g）如下表2。

表2

根据测定的微生物分布实验数据对上述区域进行划分，所得铀矿分带性与物化探方法所测实际铀矿分带性一致，但所需时间更短、投入更小、更加便于实施。

实施例2

新疆十红滩砂岩型铀矿床中微生物分布样本的采集与分析。

地质背景：新疆十红滩铀矿床属层间氧化带型砂岩铀矿床，位于吐-哈自流水盆地南缘的艾丁斜坡带上，含矿含水层赋存于中侏罗统水西沟群西山窑组含煤碎屑岩中，主要岩性为砾岩、含砾粗、中粒长石石英砂岩，赋存孔隙承压水，现代地下水流向总体由南向北，地下水为高矿化度的Cl.SO

本实施例以该矿区为例，利用本发明所述的方法进行分析，以验证本发明所述方法的可行性和可信度。具体方法如下：

S1.采样：通过地下钻孔的方式采集岩石，将岩石装入采样袋中备用，岩石采样深度为地下含水层下沿20cm处；

S2.岩石处理：岩石用紫外灯照射30min后，去除2cm厚度的表层部分，取100g岩芯，将岩芯置于无菌研钵中研磨粉碎，粉碎至细度小于100目；

S3. 培养基培养：取粉碎后的岩芯，10g为一份，分别加入含有硫酸盐还原菌、铁细菌、氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、亚硝化细菌、硝化细菌的培养基中，进行富集培养，其中含有硫酸盐还原菌的培养基在28℃下深层厌氧培养4～5天、含有铁细菌的培养基在暗处于18～20℃下培养2～10天，含有氧化硫硫杆菌、排硫硫杆菌、脱氮硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌的培养基均在28-30℃下培养3-7天，含有亚硝化细菌、硝化细菌的培养基在28-30℃下培养7-10天；

S4. 菌类鉴定：对富集培养后得到的微生物，依据《伯杰细菌鉴定手册》（第八版）进行分类鉴定至属；

S5. 菌体计数：取S2中的粉碎后的岩芯，根据标准HJ/T 347-2007中方法，分别取1g、0.1g、0.01g加入到各类细菌培养基中，每个加入量做5个平行样，培养后观察试管中出现颜色变化的试管数，查标准HJ/T 347-2007中最可能数（MPN）表，得出岩石中细菌微生物数量；

S6. 矿床定位：统计岩芯样中赋存的微生物种类和数量，根据铀矿岩石样品中微生物种类和数量（cell/g）与亚带关系，判断岩芯样所处铀矿亚带。

结合表1，选择7个位置不同的岩石样本，分别标记为SH-1、SH-2、SH-3、SH-4、SH-5、SH-6、SH-7，进行上述实验测定，得到新疆十红滩砂岩型铀矿岩石样品中微生物分布和数量（cell/g）如下表3。

表3

根据测定的微生物分布实验数据对上述区域进行划分，所得铀矿分带性与物化探方法所测实际铀矿分带性一致，但所需时间更短、投入更小、更加便于实施。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。