层间氧化带砂岩型铀矿床中微生物类群分布特征及其对铀成矿作用的研究

层间氧化带砂岩型铀矿是开发核能源的重要资源之一，该类型矿床的形成受其环境中的生物、有机质、流体及多种理化因素共同参与。其中自然地质环境下，铀矿床不同地球化学相带中本源微生物类群分布特征与其在铀成矿过程中的作用，是生物地质学亟待探索研究的热点。本项目以十红滩铀矿床为研究对象，采用多学科交叉结合，在已进行探索性研究的工作基础上，深入系统的研究探讨砂岩型铀矿床不同地球化学环境下微生物种类、数量上的差异性特征与铀的成矿作用关系，以阐明自然地质环境下砂岩型铀矿床中本源微生物类群的地球化学分布特征及其多样性；研究容矿层中参与元素地球化学循环的菌群对铀的迁移和富集成矿作用，揭示不同矿带中特征微生物在层间氧化带的形成、铀的溶解迁移和沉淀成矿过程中的作用；寻找出对层间氧化带容矿层有指示意义的微生物种群。为丰富我国砂岩型铀矿成矿理论以及利用微生物进行铀矿勘查，开采和铀污染治理提供科学依据和新的技术方法。

目的：阐明铀矿床不同地球化学环境下微生物类群多样性、微生物对铀成矿的实际贡献，为揭示不同微生物在层间氧化带的形成，铀的溶解迁移、富集成矿提供科学依据。.采用微生物学分离鉴定方法和变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE），从新疆十红滩砂岩型铀矿南、北矿区共采集36个具有典型地球化学分带特征的岩芯样，系统的研究了该矿床不同地球化学矿带赋存的有代谢活性微生物类群的多样性与成矿相关性。.其结果直接揭示了十红滩砂岩型铀矿床中存在着大量有代谢活性的微生物类群，它们的存在对矿床中C,N,S,Fe地球化学循环具重要的作用。腐生菌在矿床中广泛存在，且数量大（104-105个.g矿），其优势种群为Pseudomonas sp和Bacillus sp，该类菌的存在对促进矿床中的C素转化有重要的作用；各矿带均存在能氧化Fe2+的铁细菌和还原Fe3+的细菌，它们对铁的氧化还原作用间接促进了U(VI)的还原，其分布特点与铀矿床各矿带均伴生有黄铁矿的特点一致；固氮菌与反硝化菌也广泛存在于各矿带中，固氮菌将矿床中N2转化为氨，硝化菌类再将氨氧化为亚硝酸、硝酸，反硝化菌又可将硝酸盐还原成N2为固氮菌提供分子氮，它们的存在共同推动了矿床中氮素的地球化学循环，间接为铀的成矿提供化学环境。.研究确定了砂岩型铀矿床不同地球化学相带中Sulfate-reducing bacteria(SRB)数量及类群分布特征，其 Desulfotomaculum是矿床中普遍存在的优势菌群，而Desulfosporosinus主要集中在成矿带，可作为成矿带生境的指示菌。该结果对砂岩型铀矿的探测具有参考意义.铀的氧化浸出、还原沉积成矿模型试验显示矿中本源Thiobacillus thiooxidans和Thiobacillus ferrooxidans与矿中黄铁矿协同作用，使U(IV)的氧化浸出率达38.6%。矿中本源SRB对地下矿水中铀还原率（70d）达86.2%，其菌体表面形成铀矿质晶体，X-射线衍射点显示铀元素的重量百分比为13.22。该结果直接表明氧化型硫细菌和SRB在层间氧化带对铀的溶解迁移有着不可缺少的作用。.该项目研究结果对阐明砂岩型铀矿床中地球化学作用理论和铀的成矿机制以及矿中存活的微生物继续成矿作用机制提供科学参考价值。对丰富我国砂岩型铀矿成矿理论以及利用微生物进行铀矿勘查和铀污染治理具有科学的理论意义和应用价值