【铀资源地质学】06火山岩型铀矿床

铀资源地质学绪论学科的发展阶段第一次找铀高潮：第二次世界大战后到20世纪五六十年代，例如：南非的维特瓦斯兰德矿床。

在外生成矿作用方面：卷型铀矿床成矿期。

内生成矿方面：发现花岗岩中有相当一部分铀易被稀酸和天然水溶液侵出。

发张高峰期：20世纪七八十年代后。

铀矿化类型：有内生和外生或表生类型。

成矿时代：元古代到古生代直到中新生代都有。

成矿主岩：类型有变质岩或花岗岩，火山岩，沉积岩。

矿床实例：1976，北澳的贾比卢卡矿床1968，加拿大阿萨巴斯卡盆地中拉比特湖矿床1975，敖湖矿床1966，非洲尼尔利亚的阿尔利特砂岩型矿床，纳比利亚的罗辛花岗岩型矿床1975，南澳的隐爆角砾岩杂岩型奥林匹克坝矿床1966，俄罗斯斯特烈措夫矿田火山岩型铀矿床1973，澳西区钙结岩型伊利里铀矿床低谷期：上个世纪九十年代思考题及答案1.世界铀资源的分布特点：澳大利亚，哈萨克斯坦，加拿大铀发现较多2.何谓铀矿工业指标，各项指标具体内容是什么？铀矿工业指标：指矿床储量的最低限量，最低可采品位和最低可采厚度。

对于中国，铀矿开采至少达到100t，地浸品位达到万分之一=100pm，开采厚度0.7m以上。

最低品位百分之五，边界品位百分之三。

中国标准：3.我国四大工业铀矿类型：花岗岩型，砂岩型，火山岩型，石英硅泥岩型。

铀元素及矿物的基本特征铀的性质：同位素：U的原子序数是92，原子量是238，有三种同位素，即U238、U235和U234,铀的稳定氧化态只在自然界只有+4和+6价两种。

离子性质：②离子的颜色：U4＋呈绿色，UO22＋呈黄色③离子的酸碱性：U4＋呈弱碱性U6+显两性，但酸性较强，碱性较弱，在酸性溶液中呈UO22＋，在碱性溶液中呈U2O72-。

UO22＋显碱性④离子的稳定条件：U4＋在还原条件下稳定，UO22＋在氧化条件下稳定，两者可以相互转化。

铀在地壳中的分布：①铀在岩浆岩中的分布：由超基性岩到酸性岩含量逐渐增高，分布在造岩矿物和副矿物中。

世界主要砂岩型铀矿产铀盆地的六种演化模式近年来，随着能源需求的增长和可再生能源的发展不够成熟，矿产能源的重要性有所突显。

其中，铀作为一种富含能量的矿产，更成为世界范围内争夺的对象。

为了更好地认识矿产铀的产出，下面将围绕“世界主要砂岩型铀矿产铀盆地的六种演化模式”进行阐述。

第一种演化模式：古老裂谷洼地型。

这种演化模式通常出现在早期地质环境中，其定位一般靠近板块边缘，因板块的拉伸和破碎而铀可以富集。

经过数十亿年的历史运动，地下的水流逐渐调整，并因与岩层结构不同而发生改变，导致铀分布的不均匀性升高。

第二种演化模式：构造隆起型。

这种演化模式形成较为普遍，其因为强烈的地壳形变，造成了区域性隆起。

其内部斜坡的地下水流通较容易，因此，砂岩堆积结束后，水流逐渐将铀沉积在整个隆起区域内。

这种模式在印度次大陆中较为常见。

第三种演化模式：古海侵入型。

这种模式主要是指在后寒武纪、奥陶纪和泥盆纪中，因为古海洋的侵袭，使得堆积物沉积。

同时，侵入的海水也会影响到了地下水的流通，导致铀得以富集。

第四种演化模式：水动力输送型。

这种模式一般发生在大尺度的河流、三角洲和陆棚区域内，因河流、海水的流动，铀矿物可以被冲刷到地表。

随着化学过程的进行，矿物中的铀离子浓度逐渐降低，同时矿床的厚度也相应的降低。

这种模式在环地中较为常见。

第五种演化模式：休眠-再激活型。

这种模式中，最初的泥沙堆积结束后，矿床内的地下水逐渐干涸，使得铀离子的富集逐渐减少。

这样的丰富程度减少可以持续数以十―数百年之久。

但经过一定的时间，内部的结构被改变再次受到的化学作用，铀离子从而得以再次富集。

第六种演化模式：后侵入锆石的准同位素132型。

在该模式中，锆石过程中经过化学作用，陆地流失了大量的微量元素。

其中就包括铀及其子体系物质，使得铀逐渐富集起来。

此外，该模式中的化学过程也会延长地质时间的作用，影响矿床的分布。

总体来看，以上六种演化模式均在不同地质历史环境中发生。

对于不同类型的铀矿石来说，了解其形成机制和富集规律，可以帮助我们更好的寻找和利用地下资源，为我们的生活和发展提供强有力的支持。

可靠储量：是指产于具有一定规模、品位和形态的已知矿床中的铀。

铀矿的工业指标：系指矿床储量的最低限量，最低可采品位和最低可采厚度。

歧化反应：在同一种元素中，同时进行着两种相反的化学反应，一部分原子或离子被氧化，另一部分原子或离子被还原，这种反应称为歧化反应，或叫自身氧化还原反应。

2UO2＋=UO22＋+U4＋类质同象置换：系指地球化学性质相近的元素以可变的数量在矿物晶格中相互转换。

铀矿物可分为四价铀矿物和六价铀矿物。

变生作用（非晶化作用）：系指在铀、钍衰变过程中放出的射线作用下和核裂变碎片的作用下某些含铀、钍矿物的晶体结构遭到破坏从而呈非晶态的现象。

同质多象：是指同种化学成分（石墨和金刚石），在不同的热力学条件下结晶成不同晶体结构的现象。

多型：是一种特殊类型的同质多象，是指化学成分相同的物质，形成若干种仅仅在层的堆积顺序上有所不同的层状晶体结构的现象。

放射性：系指铀、钍、镭等元素的原子核能自发地蜕变为另一种原子核，同时释放出α、β、γ射线的现象。

荧光：是在外来能量（紫外线）的激发下，矿物发光的现象。

岩浆铀矿床：又称侵入体内型或正岩浆铀矿床。

系指通过岩浆结晶分异作用直接富集形成的铀矿床。

伟晶岩型铀矿床：系指经结晶分异的残余酸性熔浆（极少为碱性熔浆）经冷凝结晶和气成交代而形成铀矿床。

热液铀矿床：是指由不同成因的含铀热水溶液，以及它们的混合热液，在适宜的物理化学条件下及各种有利的地质条件下，经过充填和交代等方式形成的铀的富集体。

蚀变围岩：因热液交代作用而引起的围岩变化称为热液蚀变，而蚀变后的岩石称为蚀变围岩。

有效孔隙度：对成矿有意义的孔隙度是有效孔隙度。

线性构造：系指具有线状延伸特点的断层和裂隙。

环型构造：系指由环型、半环型断裂以及岩墙群组成的构造形态。

层型构造：系指顺层断裂构造及层内裂隙构造。

花岗岩型铀矿床：是指与花岗岩体有紧密空间关系和成因关系的热液铀矿床产铀岩体：是指产有铀矿床的花岗岩体。

直线型构造组合：主要由两条或以上互相平行或侧列对称或锐角相截的夹持断裂构造组合。

砂岩型铀矿，简单来说，就是形成在砂岩中的一种铀矿床。

成矿作用可以简单地理解为原本在地表附近分散的铀，经过一系列氧化还原作用，由地下水携带汇聚然后沉淀，逐渐形成了有工业价值的矿床。

而砂岩通常具有较大的渗透率，是自然界中地下水迁移的主要通道，所以这类铀矿床也就常常形成在砂岩之中，称之为砂岩型铀矿。

矿体形态通常呈板状或卷状，主要铀矿物为沥青铀矿、铀石，等等。

砂岩型铀矿是当今世界重要的铀矿床类型之一，据有关资料统计，世界铀矿资源总储量的46%以上都以砂岩型铀矿的形式存在，是当前各国铀矿勘查和开发的首选目标。

这种类型的铀矿在世界各地均有分布，不过主要集中分布在两大著名的成矿带：北美成矿带和中亚成矿带。

北美成矿带北起加砂岩型铀矿文图/叶 荣 王振凯 鲁 美——铀矿家族的宠儿第一作者简介 叶荣，教授，主要从事勘查地球化学、矿床地球化学研究。

> 砂岩型铀矿产地分布图（改绘自田松林，2015）1415拿大萨斯喀彻温省内的阿萨巴斯卡盆地，南至美国怀俄明盆地，南北跨度达1 490千米，东西宽度398千米，产出众多砂岩型铀矿，已成为北美重要的铀矿战略资源。

中亚成矿带横跨哈萨克斯坦、俄罗斯、蒙古及我国北部等地区，构成近东西向展布的成矿带，俄罗斯近75%的铀矿资源出自于此。

我国在进入21世纪以来，铀矿的勘查取得了巨大进展，新发现的资源量占到了目前全国铀资源的41%。

特别是在北方伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、二连浩特盆地、松辽盆地等地区发现了一系列大型、特大型砂岩型铀矿，使其一跃成为我国储量最多的铀矿类型。

同时在北方这些地区仍有大面积的铀异常亟待查证，铀矿资源潜力巨大。

成矿的温床：砂岩型铀矿的构造环境和气候环境砂岩型铀矿的特点主要表现在其对成矿环境的要求，包括两个方面：构造环境和气候环境。

构造环境方面，根据砂岩型铀矿的成矿过程可以分成三个阶段：首先，汇聚形成矿床的铀主要来自于区域上存在的富含铀元素的岩体，这类岩体往往伴随一系列岩浆运动和变质作用形成；第二，矿床所处的环境——砂岩层的形成，要求构造环境平静稳定，以沉积作用为主，利于形成较大规模的砂体，同时在砂岩层的上下通常还要求形成透水性差的泥岩，利于矿体的保存，地层垂向剖面上就出现了“泥岩—砂岩—泥岩”的特征；最后，在有了充足的物质来源和合适的成矿环境后，接下来就是成矿作用的发生。

15种铀矿床类型及图解！桔灯勘探1周前国际原子能机构（IAEA）确定了最新的铀矿床分类方案，共有15种主要类型，36个亚类。

以下是各大类以及主要亚类的成矿模式图。

1侵入岩型Intrusive depositsDahlkamp, 2009主要亚类有：•白岗岩型；•花岗岩-二长岩型；•碳酸盐型；•过碱性正长岩；•伟晶岩型。

2脉型（花岗岩相关型）Granite-related depositsDahlkamp, 2009主要亚类有：•与花岗岩有关（Intragranitic），实例La Crouzille District, France；•与花岗岩无关（Perigranitic），实例Pribram District, Czech Republic。

3角砾杂岩型Polymetallic ironoxide breccia complex实例：Olympic Dam矿床4火山岩型Volcanic-related depositsDahlkamp, 2009主要亚类有：•构造控制型；•地层控制型；•火山沉积型。

5交代岩型MetasomatiteDahlkamp, 2009主要亚类有：•钠交代岩型；•钾交代岩型；•矽卡岩型。

6变质岩型MetamorphiteDahlkamp, 2009主要亚类有：•层控型（Stratabound）；•构造控制型（Structure-bound），也分为单金属矿脉和多金属矿脉；•大理石质磷酸盐型（Marble-hosted phosphates），下面是实例Itataia, Brazil。

Dahlkamp, 20097不整合面型Unconformity主要亚类有：•与元古代不整合面有关；•与显生宙不整合面有关。

各种实例：雪茄湖Cigar Lake凯湖Key LakeP-Patch伊格尔波因特Eagle Point层状地层控制Stratiform fracture-controlled（印度）Dahlkamp, 20098崩塌角砾岩筒型Collapse breccia pipes实例：Wenrich and Titley, 20089砂岩型SandstoneDahlkamp, 2009主要亚类有：古河谷型Basal channel板状/准整合型Tabular卷锋型（或卷状型）Roll-front构造-岩性型Tectono-lithologic元古界砂岩中的镁铁质岩脉Mafic dikes in Proterozoic sandstones10石英-卵石砾岩型Paleo quartz-pebble conglomerateDahlkamp, 2009主要亚类有：•以铀为主，伴有稀土元素（上图左边）；•以金为主，金含量大于铀（上图右边）。

铀矿床成因与选矿技术研究铀矿是一种极为重要的能源矿产，其储量和开采利用直接影响着全球的核能发展和经济利益。

在铀矿床研究和开采过程中，铀矿床的成因和选矿技术是非常重要的研究内容。

一、铀矿床成因研究铀矿床是指含铀物质较丰富，可供经济开采利用的地质体或矿体。

铀矿床的形成是由多种成因因素综合作用而形成的。

矿床成因研究是为了更好地了解铀矿床的成因机制和发现更多的铀矿床；同时，也为矿床的探测和勘探提供理论依据。

目前，对于铀矿床成因的研究主要集中在以下几个方面：1. 地球化学成因：大多数铀矿床是由地下水或海水溶解物中移动的铀成矿物沉积物形成的。

这种成因会受到地球化学因素的影响，如含水地下环境的化学性质、地下水流速度、沉积质量以及地壳构造等。

2. 地质构造成因：地质构造是铀矿床发生、聚集的重要原因，如断裂、褶皱、优势方向、氧化带等。

铀矿床的形成、聚集通常伴随着岩石圈构造运动，地质构造环境变化也会对其成因产生一定影响。

3. 生物成因：某些特殊的生物过程，如细菌還原作用、降解有机质等，会对地下水及矿物质进行还原或氧化，导致铀离子聚集成矿物形态沉淀形成铀矿体。

以上成因因素都存在于同一地域，相互作用、影响、补充形成铀矿床及其矿化特征。

二、选矿技术研究铀矿开采是实现铀资源利用的重要手段。

然而，铀矿石中的铀占比较低，需要经过提纯和选矿过程才能得到纯度较高的铀。

因此，选矿技术在铀矿采选过程中有着重要的地位。

目前，主要的铀选矿技术主要有以下几种：1. 重选法：采用重力分选器等设备把矿石按密度、粒度组成分离，分离出中、重质铀矿石。

2. 浮选法：采用气体或液体做介质，使铀矿石选择性地吸附在气泡或泡沫上，形成浮选浓缩物，然后将泡沫和杂质分离。

3. 化学提取法：采用化学反应原理和溶剂进行提取浓缩。

其中氧化亚氮、二甲酰胺和三氯乙酸等具有较高的抽提能力，是铀的典型提取剂。

以上的技术主要是将铀矿石尽可能的有效选取出，保证产出的铀精矿含铀量高，而到达经济利用的标准。

铀矿地质学概论铀矿是一种非常重要的稀有元素，可用于核能发电。

铀矿地质学是一门重要的科学，主要用于了解铀矿地质成因、分布规律和勘探开采工作。

本文从铀矿地质成因、铀矿岩石学特征、分布规律和勘探开发四方面介绍铀矿地质学，旨在为研究者提供一个全面的视野，为勘探开发铀矿提供基础理论。

一、铀矿的成因铀矿的成因比较复杂，地质学家通常将其归纳为海底热液成因和古洞穴成因两大类。

海底热液成因中，存在大量铀矿物质，高温高压下，铀、钡、铌、硼、磷等稀有金属元素被溶解，随溶质沉积和沉淀，有利于铀矿的成因。

古洞穴成因中，受热、潮湿、有机碳和金属离子营养物质的作用，地下铀矿物质形成了二氧化铀酸根矿体，构成了现代铀矿。

二、铀矿岩石学特征铀矿的岩石学特征以痕量稀土元素为主，以二氧化铀酸根为主要成份。

除了二氧化铀酸根外，还包括石英、活性矿物、蒙脱石等，有的含有少量的稀土硼酸矿物以及少量的D-水杨酸盐矿物，综合构成了铀矿的多样性。

三、铀矿的分布规律铀矿的分布规律与岩石物理化学特征有关，一般可以概括为花岗岩，火山岩，碳酸盐岩，高温岩类地层包裹体，神秘深层岩类地层包裹体以及堆积物中的磁性性质等六类地质环境。

有利矿化地质环境中，铀矿的数量大；受地表改造时间过程长，铀矿的数量少。

四、铀矿的勘探开发铀矿的勘探开发主要围绕地质工作、监测工作、矿业环境评价和技术改造四个方面进行。

地质工作主要是地质调查和资源评价，以及地质灾害预测和监测，进一步发现、归纳和分析铀矿分布特点和储量数据；监测工作主要是地质勘探、采样分析、成分组成分析和活性测试，用以发掘丰富的铀矿资源；矿业环境评价主要是采矿对地下水和地表水的影响评价，以及开采后环境恢复技术，旨在确保采矿过程中环境安全；技术改造是指运用技术手段实施多孔性、立体颗粒结构、反射性、耐腐蚀性和长期保存性等采矿技术进行改造，旨在提高铀矿的开采成效，实现高效率的资源开发。

本文从铀矿地质成因、铀矿岩石学特征、分布规律和勘探开发四个方面，总结了铀矿地质学的基础知识，以期为研究者提供一个全面的视野，为勘探开发铀矿提供基础理论及技术支持。

中国是铀矿资源不甚丰富的一个国家。

据近年我国向国际原子能机构陆续提供的一批铀矿田的储量推算，我国铀矿探明储量居世界第10位以后，不能适应发展核电的长远需要。

矿床规模以中小为主(占总储量的60%以上)。

矿石品位偏低，通常有磷、硫及有色金属、稀有金属矿产与之伴生或共生。

矿床类型主要有花岗岩型（占全国总储量的38%）、火山岩型（22%）、砂岩型（19.5%）、碳硅泥岩型（16%）铀矿床四种；含煤地层中铀矿床、碱性岩中铀矿床及其他类型铀矿床在探明储量中所占比例很少，但具有找矿潜力。

中国铀矿成矿时代的时间跨度为距今1900年~三百万年之间，即古元古代到第三纪之间，以中生代的侏罗纪和白垩纪成矿最为集中。

空间分布上我国铀矿床分南、北两个大区，北方铀矿区以火山岩型为主，南方铀矿区则以花岗岩型。

目前中国铀矿地质勘查已取得重大突破：北方地区落实了大型-特大型铀矿基地，开辟了一批有很大潜力的找矿新区；南方老矿田资源潜力挖掘取得明显的效果。

其中，北方伊犁地区和鄂尔多斯地区铀矿地质勘查成效尤为显著.在伊犁地区，中核集团二一六大队实现了中国地浸砂岩型铀矿找矿的首次重大突破，发现并提交了中国第一个万吨级可地浸砂岩型铀矿床，使伊犁盆地成为中国第一个特大型地浸砂岩型铀矿田。

在鄂尔多斯地区，中核集团二〇八大队创新了找矿思路和成矿理论，提出“古层间氧化带铀成矿观点”，先后突破鄂尔多斯盆地等地区，探明了中国迄今为止最大的铀矿床。

截至2005年，中国的已探明铀储量为7万吨。

中国国防科学技术工业委员会官员王毅韧介绍：世界上铀矿床主要分布于两条跨大洲的巨型铀成矿带，即近东西向欧亚巨型铀成矿带以及环太平洋巨型铀成矿带，这两条成矿带均横穿中国。

因此，中国的铀成矿地质背景总体上是有利的。

中国下一步铀矿地质勘探的主要工作方向是，北方重点勘探地浸砂岩型铀矿，南方扩大、落实硬岩经济型铀矿，着眼寻找和落实更多大型铀矿床。

我国共探明大小铀矿床200多个，主要分布在江西、广东、湖南、广西，以及新疆、辽宁、云南、河北、内蒙古、浙江、甘肃等省区。

第一编铀的性质与铀矿物特征1.U的原子序数为92，原子质量为238，自然界中有三种同位素：U238〉U235〉U2342.金属铀的制取：还原法，电解法3.钝金属铀：外貌像钢，呈银白色，具有金属光泽，微带淡蓝色色调.粉末状：由氧化呈灰黑色.熔点：1405摄氏度.硬度：比铜稍低.密度：很大.常温：19.05g/cm34.在一定温度与压力下：金属铀发生相变：1.013x10的5次方pa下：阿尔法-U 贝塔-U 伽马-U存在温度：小于667.7度667.7-774.8度大于774.8-1152.3度晶体结构：斜方四方体-立方密度: 19.05 18.15 17.91机械性质：延展性脆性塑性5.铀的化学性质：十分活泼，几乎可以与稀有气体元素以外的所有元素发生化学反应。

所需温度取决于铀的粒度与反应元素的性质。

6.铀的还原能力很强，金属铀和低价态铀都为强还原剂，U0与U3+能与水强烈反应，自身氧化为U4+或UO22+。

7.地壳中不存在金属铀与三价铀化合物8.U6+为亲氧元素，故自然界中U既不形成自然金属，也不形成硫化物，砷化物或碲化物9.铀为：强络合物形成条件与无机和有机配位体络合形成多种络合物10.U5+→UO2+仅在PH为2—4的水溶液中存在。

至今尚未在地壳中找到是否存在U5+络合物11.①自然界中：铀的氧化态只为4价与6价。

②实验室条件中：U的过滤态为+3价与+5价12.+4价具有弱碱性，故只存在于强酸溶液中。

+6价一般溶于稀酸13.+6价具有两性特征，（1）在酸性与中性介质中呈弱碱性（2）在碱性中呈弱酸性第二章铀矿物的基本特征1.U离子亲石元素与氧有强亲和力，在自然界只形成：氧化物，氢氧化物与含氧盐类矿物，而不形成硫，砷，氟化物，类矿物，也不存在单质铀2.铀酰离子结构：（1）单独的U6+离子不稳定，U6+在矿物中几乎为UO22+形式存在（2）UO22+呈哑铃状（U-O共价键很牢固）（3）其电荷全集中于：赤道平面，沿垂直长轴平面分布：①赤道平面—离子键②水平长轴—分子键3.六价铀矿物晶体结构有三种类型：层状型，健状性，架状型。

内蒙古多伦县核桃坝地区火山岩型铀成矿特征及找矿标志根据文献资料和研究成果，内蒙古多伦县核桃坝地区火山岩型铀成矿具有以下特征和找矿标志：1. 地质背景特征：该地区位于大兴安岭—锡林郭勒地区构造带，为火山岩中、晚侏罗纪至早白垩世弧火山岩和盆地火山岩的分布区域。

2. 火山岩类型：主要包括安山岩、玄武岩和流纹岩等，其中以安山岩和玄武岩居多。

这些火山岩通常为中细粒状，颜色以黑色、灰黑色为主。

3. 铀矿床类型：主要为火山岩热液铀矿床和火山喷发相铀矿床。

火山岩热液铀矿床通常与火山金属矿床（如铜、铅、锌）共生，形成矿化带或矿化岛，有明显的层状、块状和脉状矿体分布。

火山喷发相铀矿床主要分布在火山喷发的火山锥体、火山岩流中，形成颗粒状和层状铀矿体。

4. 找矿标志：在火山岩型铀成矿区域内，寻找以下地质、地球化学和放射性地球物理异常可以作为找矿的标志：①火山岩中存在明显的热液蚀变、熔蚀变或其他氧化蚀变带；②火山岩中存在丰富的含铀矿物（如铀矿石、辉铀矿等）；③火山岩中存在经济矿物的共生；④火山岩地区存在铀及其衰变产物（如铀-铅）的异常放射性。

综上所述，内蒙古多伦县核桃坝地区火山岩型铀成矿具有一定的地质特征和找矿标志，这些标志可以为找矿工作提供一定的指导。

此外，火山岩型铀矿床的成矿过程通常经历了火山喷发、火山活动、热液活动等多个阶段。

在火山喷发过程中，铀元素被释放到火山岩浆中，随着岩浆的喷发和固化，铀会富集在火山岩体中形成铀矿床。

在热液活动过程中，热液中的铀元素会与岩浆中的铀元素相聚集，形成矿化液。

随着矿化液的运移和沉淀，最终形成矿床。

同时，在热液活动过程中，热液对周围的岩体产生蚀变作用，形成与矿化带或矿化岛有关的蚀变带。

在找矿工作中，需要结合地质地球化学和地球物理勘查方法综合分析，寻找火山岩型铀矿床的迹象。

地质勘查中，需要详细研究火山岩岩性、堆积特征、岩石蚀变特征等。

地球化学勘查中，需要采集样品进行化验分析，寻找富集的铀矿物和相关矿物的化学特征。