【铀资源地质学】09砂岩型铀矿床

第九章砂岩型铀矿床概念：砂岩型铀矿床是指工业铀矿化主要产于砂岩（包括含砾砂岩、粉砂岩、泥岩）中的铀矿床。

二、成矿地质条件1、大地构造背景条件■所有砂岩铀矿的产出都与沉积盆地有关。

■铀矿化多产于邻近基底的中、新生代盆地之中。

■盆地形成的大地构造背景多数以稳定克拉通盆地和介于相对活动褶皱造山带之间的克拉通边缘活动带。

砂岩型铀矿床的有利地质环境包含两方面的涵义即：■主岩沉积时的相对稳定和成矿时的活化。

2、产铀盆地条件卷状亚型砂岩铀矿成矿必须具备两个阶段：早期赋矿砂体的形成→晚期活化构造产生→层间氧化带形成。

盆地动力学条件往往有个转化过程，常表现为：早期弱伸展（主岩沉积时期）→晚期转为弱挤压（成矿时期），从而形成盆地双层结构3、岩相古地理条件砂岩型铀矿化的岩相古地理主要是河流相，滨湖三角洲相和滨海三角洲相，重要矿化多数产于河流相中矿化多分布于辫状河所形成的岩层中。

以河流作用为主的三角洲对铀成矿较为有利。

4、赋矿砂岩的沉积相和沉积体系条件■砂体的规模；■砂体的渗透性；■砂体间的连通性；■砂体的成层性从铀的成矿条件分析，有利于后生砂岩型铀矿化形成的砂体类型必须是渗透性好的层状砂体、或席状砂体、或似层状砂体、或带状砂体。

5、古气候条件■炎热干旱、半干旱的交替气候有利于后生铀矿床的形成。

■蒸发作用使水中铀含量不断提高，这样高铀含量的水溶液，进入上述潮湿气候条件下形成的或其他富含还原剂和吸附剂的岩层，经过较长时间的持续作用，就能形成一定规模的后生铀矿床。

6、水文地质条件■地浸砂岩铀矿只存在于渗入方式的成矿类型中。

2）渗入水的成矿其地质条件必须具备：（1）透水岩层或构造破碎带处于开启状态（2）成矿盆地处于相对缓慢上升过程。

（3）存在蓄水构造和滞水构造。

7、层间氧化与潜水氧化作用条件层间氧化属成岩后的氧化，对于地浸砂岩型铀矿床具有特别重要的意义。

潜水氧化一般发生在成岩期或紧随其后，但在盖层沉积覆盖之前。

目前很多底河道型砂岩铀矿层间氧化带通常可分为以下几个部分1－强氧化砂岩；2－弱氧化砂岩；3－氧化带尖灭端，铀矿体；4－原生未蚀变砂岩；5－不透水泥质岩；6－含氧含铀水流动方向2）潜水氧化的形成及其分带含氧含铀的地表水或地下水在沿透水性较好的浅色砂岩渗透运移时，将透水层中的还原组分如黄铁矿、有机质等氧化。

砂岩型铀矿最新研究进展砂岩型铀矿是指产于砂岩、砂砾岩等碎屑岩中的外生后成铀矿床，以分布广、矿石品位较低、中小规模为主且易开采冶炼等特点著称（地球科学大辞典编委会，2005）。

总的来看，砂岩型铀矿在世界铀资源总量中占有重要地位，其资源量约占世界铀总储量的18%，仅次于不整合型铀矿和角砾杂岩型铀矿，位居第三位（C. W. Jefferson等，2007）。

显而易见，砂岩型铀矿床是一种十分重要的铀矿工业类型。

砂岩型铀矿分布广泛，各大洲均有产出（图1），较集中的地区为北美、中亚、俄罗斯远东地区和欧洲大陆中部等，但以美国和中亚地区最为典型。

北美洲的砂岩型铀矿产于美国的科罗拉多高原、怀俄明盆地、新墨西哥州和德克萨斯沿海平原的中新生代盆地；在非洲大陆，尼日尔、加蓬和南非也有大量的砂岩型铀矿床；中亚的哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦等分布有丰富的砂岩型铀矿；俄罗斯、蒙古、中国和澳大利亚及西欧等国家也有大型砂岩型铀矿的矿集区，其资源潜力尤为可观。

图1 世界主要砂岩型铀矿分布示意图（T. Matverva等，2007）大地构造背景砂岩型铀矿床受构造运动影响较大，绝大多数矿床分布在中间地块和活化台地的一级隆起构造及其边缘地带。

以美国和中亚地区的砂岩型矿床为例，根据其产铀盆地演化模式及其构造背景（表1），可以看出这些盆地基底构造背景演化的特点主要表现为以下几种类型：1）盆地基底主要以前寒武系为主, 盆地直接发育在已经固结的加里东皱褶带基底上, 该区已经进入相当稳定的构造环境, 地台弱活化导致的断裂活动构造数量及活动性有限。

因此, 发育其上的盖层沉积具有分布面积大, 相带分异相对完善的特点, 从而形成巨大而良好的储矿空间；2）盆地基底主要以古生代皱褶系为主，在挤压应力作用下呈现隆拗相间的格局, 盖层沉积表现为一系列的盆地群, 且盖层分布面积和层间氧化带发育规模都较小。

直接的成矿构造单元是沉积盆地，以中亚砂岩型铀矿为例，当地学者把整个中亚盆地分为造山带盆地和次造山带构造盆地两种类型, 次造山带盆地再分为地垒式复背斜盆地和台向斜盆地（表2）。

重叠矿体地浸开采探索王海峰（核工业北京化工冶金研究院，北京 101149）摘要：随着我国砂岩型铀矿床多层矿体资源的增加，其开采方法的研究与试验已被重视，特别是多层矿体分层分阶段开采，虽然受诸如各层资源的分布及矿山规模的确定，含水层与矿层之间的关系，各分层开采之间的衔接，钻孔使用寿命等多种因素的影响，但采用PVC封隔器的方法施工钻孔，无论先采上层还是先采下层都能得到实现。

关键词：地浸采铀；铀矿床；多层矿体；分层开采1 前言近些年来，无论是地浸矿山生产探矿还是以找矿为目的的地质勘探，含有多层砂岩型铀矿体的矿床经常被揭露，2层、3层甚至更多层，多层矿体的资源量逐年增加。

虽然我国地浸采铀技术已成熟，并在40年的研究、开发中先后在云南、新疆和内蒙古建成多座地浸采铀矿山，但是，迄今为止我国所开采的矿床都以单层矿形式开采，从未涉及多层矿体的分层开采。

因此，目前我国还不具备多层矿体分层开采的技术。

对于多层矿体，开采最直接或最简单的办法是分别对每层独立施工钻孔。

以上下2层矿为例，分别施工上部和下部的钻孔，然后对每一层同时开采，开采工艺与单层矿体开采相同。

但是，这种开采工艺因重复施工钻孔会造成开采成本增大。

如果能对多层矿体仅一次施工钻孔，穿过多层矿体，建造多层过滤器，然后对每层矿体在互不干扰的条件下分阶段开采，这样，既能节省钻孔费用和降低浸出剂消耗，又能使各分层浸出充分，提高浸出液铀浓度，更多地回收铀资源。

这种工艺在砂岩型铀矿床多层矿体开采中能否实现，正是本文讨论的重点。

2 我国砂岩型铀矿床多层矿体资源2.1 多层矿体资源随开采和勘探的进行，核工业地质勘探部门在新疆蒙其古尔铀矿床已提交资源量上万吨，估计总资源量还会成倍增加，其中部分资源为多层矿，如图1所示。

新疆库捷尔太铀矿床Ⅰ旋回和Ⅱ旋回矿体部分为多层矿，资源量上千吨。

这两个矿床多层矿的开采已列入规划，研究其工艺技术势在必行。

同时，在新疆乌库尔其铀矿床地浸开采试验、内蒙古通辽铀矿床和新疆十红滩铀矿床的地浸工程建设过程中，也频繁揭露多层矿矿体。

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。

砂岩型铀矿成矿机理
砂岩型铀矿是一种主要产于砂岩地质体中的铀矿，其成矿机理主要受到地质构造、沉积环境、热液活动等多种因素的影响。

首先，地质构造对砂岩型铀矿的形成有着重要作用。

在具有一定构造背景的沉积盆地中，构造断裂、褶皱等地质构造活动可以改变沉积环境，促进铀的富集。

例如，断裂活动可以使含铀的流体在岩层中聚集形成较高浓度的铀矿体。

其次，砂岩型铀矿的形成也与沉积环境密切相关。

一些高质量的含铀沉积岩石，如砂岩、泥岩等，往往是由富含铀的流体在沉积盆地中沉积而成。

这些流体通常是由深部岩浆的热液活动、地下水的流动、化学反应等多种因素引起的。

此外，热液活动也是砂岩型铀矿的重要成矿因素之一。

砂岩型铀矿往往分布在具有一定破碎度的地层或构造中，这些地层或构造往往是由于热液活动引起的。

热液活动可以使流体在地层或构造中形成较高浓度的铀矿体。

总之，砂岩型铀矿的形成是一个复杂的过程，多种因素交织作用，但地质构造、沉积环境和热液活动是其形成的关键因素。

对于砂岩型铀矿的勘查和开发，需要充分考虑这些因素的影响，并制定相应的勘探和开发策略。

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砂岩型铀矿成矿机理
砂岩型铀矿是指铀矿床主要分布在沉积砂岩中的一种成矿类型，其成
因与地质作用密切相关。

研究砂岩型铀矿的成矿机理对于矿床的勘探
和开发具有重要的意义。

砂岩型铀矿的形成需要满足三个条件：一是原始岩石中含有足够量的
铀元素；二是存在可以提供还原条件的还原物质来还原U6+为U4+，并将铀元素从岩浆或岩浆流体中移动到砂岩之间；三是砂岩介质中存
在合适的钝化剂来稳定U4+，否则就会被氧化变成可溶性的U6+，流失到深部或表层。

砂岩型铀矿的成因主要有4种，即浸染作用、晕染作用、胶结作用和
脱附作用。

其中最常见的是浸染作用，即铀元素以水溶液的形式流动
到砂岩中，沿砂岩孔隙和裂缝逐渐深入，放射性矿物在砂岩中形成伴
随矿物。

砂岩型铀矿的成矿机理受到多种因素的影响，如地质构造、成矿流体、砂石孔隙度与连通性、赋矿岩石性质等。

常常与裂隙带、构造带、岩
石的孔隙、粘结作用等有关。

总之，砂岩型铀矿的成矿机理是一个高度复杂的地质过程，需要多因
素共同作用，由于地质作用的多样性，每种铀矿床的成因过程各不相同，对于研究砂岩型铀矿的成矿机理需要深入探究各种复杂因素的相互联系，才能更好地为矿床勘探和开发提供科学依据。

砂岩型铀矿床一.砂岩型铀矿床概况。

砂岩型铀矿床是指工业化主要产于砂岩中（包括产于含砾砂岩、粉砂岩、泥岩中）的铀矿床，矿床一般属后生成因。

这类矿床具极大的工业意义，它的分布遍及世界各地，工业储量与世界铀储量得30%±，以美国中亚加蓬、尼日尔等最为突出，据首往的美国砂岩铀矿，是五十年代初发现的，这种类型的矿床占美国美国总储量的95%以上，主要分布在美国西部地区，尤以科罗拉多高原和怀俄明盆地的沉积岩为主，尼日尔的砂岩型铀矿床储量仅次于美国，该国的铀矿类型全部为砂岩型，加蓬的铀矿床主要类型也为砂岩型，并产有世界上独一无二的奥克洛矿床，该矿床以“奥克洛现象”而闻名于世。

“奥克洛现象”即天然核反应堆，是由于砂石的品位很高（属沉积成岩型铀矿床），铀元素自发地产生核链式裂变反应的现象。

此外，如哈萨克斯坦、乌克兰、澳大利亚、日本和法国均有一定程度的产生。

我国的砂岩型铀矿床是我国重要的工业铀矿化类型，它占我国储量的1/5±，但与国外重要矿床相比，其规模小，寻找大型矿床目前未能取及大的突破，我国砂岩型铀矿床最早是在1955年於新疆伊犁盆地侏罗纪煤多含铀地层中发现的。

大规模的沙岩型铀矿床的发现是在六十—七十年代相继突破的。

该类矿床的工业意义在于，矿石质量好，品质中等，一般在0.1%-0.2%上，产状稳定。

易于开采和选冶，尤其是在矿石胶结程度较差的情况下，还可采用溶液采矿法（即地浸）。

从而提高经济效益。

二．成矿地质条件特征△△1．大地构造背景位于两个不同构造单元的接址地带。

如地槽褶皱带与相邻近的中生带盒地（褶皱带前缘的次级断陷或凹陷中，少数在大型盆地边缘或位于板块构造中的缝合线附近，成矿具近源特点。

如美国科罗拉多高原，我国华北地台北缘的一系列盆地。

从地壳运动的活动程度看，砂岩型铀矿床最有利的背景是地壳运动半稳定区，这是因为，（下接讲稿 1.区域地质构造特征之①②③）△△△2.中新生代盆地的分布受区域地质构造的控制，展布方向与区域构造一致，西部地区基本是在海西褶皱带上发展起来的，盆地主要沿EW方向或NNW方向分布形成一系列山间坳陷和山前盆地；东部地区是在加里东地台的基础上发展起来的，形成一系列线型小型断陷盆地，呈NW ——NNW方向展布，规模上相对西部要小，滇西地区主要产於SN向构造控制之下，所以盆地呈SW向产生，规模上多为中小型。

我国砂岩型铀矿床研究与勘查新进展张新民【摘要】Sandstone-type uranium deposit occurs usually in the interstratified oxidation zone of a Mesozoic-Cenozoic basin. The deposit occurs commonly at the depth. It’s prospecting methods are: 1) Adsorption radon by activated carbon;2) Geochemical survey of radioactive water;3) Partial extraction of the associated elements by humic acid; 4) Partial extraction of uranium and associated elements; 5) Deep-penetrating geochemistry; 6) Geo-electrochemical method. This paper has a discussion on principle, operating procedure and matters needing attention for these methods, and believes good results of comprehensive methods.%砂岩型铀矿，目前是我国铀矿地质找矿的主要方向之一。

该类矿床多分布于中、新生代层间氧化带内，赋矿深度较大，找矿具有一定的局限性，因此开展对砂岩型铀矿的找矿方法探索具有重要的意义。

该类矿床勘查的方法主要有活性炭吸附氡法、放射性水化学法、腐殖酸抽提法、分量化探法、深穿透地球化学法、地球电化学法等本文通过总结这些方法的原理、适用条件及注意事项，提出采用多种方法追踪铀矿异常可更有效的发现矿化信息。

砂岩型铀矿成分简介砂岩型铀矿是一种重要的铀矿类型，其成分包括矿石矿物、主要元素和次要元素等。

本文将就砂岩型铀矿的成分进行全面详细、完整且深入的介绍。

矿石矿物砂岩型铀矿的矿石矿物主要有以下几种：1.铀矿石：砂岩型铀矿的主要矿石是铀矿石，包括铀铅矿、铀钍矿和铀铜矿等。

其中，铀铅矿是最常见的一种，其化学式为U3O8，含有丰富的铀元素。

2.硅质矿物：砂岩型铀矿中还含有一定量的硅质矿物，如石英和长石等。

这些硅质矿物对矿石的形成和富集起到了重要的作用。

3.黄铁矿：砂岩型铀矿中常常伴生有黄铁矿，其化学式为FeS2。

黄铁矿的存在对铀矿石的富集和分布具有一定的影响。

主要元素砂岩型铀矿中的主要元素主要包括铀、氧、硅、钍等。

1.铀：砂岩型铀矿的主要成分是铀，其化学符号为U。

铀是一种放射性元素，具有较高的核裂变能力，是核能的重要燃料。

2.氧：氧是砂岩型铀矿中的重要元素，其化学符号为O。

氧在铀矿石中以氧化物的形式存在，如U3O8。

3.硅：硅是砂岩型铀矿中的次要元素，其化学符号为Si。

硅质矿物在砂岩型铀矿的形成和富集过程中起到了重要的作用。

4.钍：钍是砂岩型铀矿中常见的次要元素，其化学符号为Th。

钍在铀矿石中作为稳定同位素存在，其含量可用于铀矿石的年代学研究。

次要元素砂岩型铀矿中的次要元素包括钠、钾、钙、镁、铝、钛等。

1.钠：钠是砂岩型铀矿中的重要次要元素，其化学符号为Na。

钠的存在对砂岩型铀矿的形成和富集起到了一定的影响。

2.钾：钾是砂岩型铀矿中常见的次要元素，其化学符号为K。

钾的含量与砂岩型铀矿的成矿环境和成矿过程密切相关。

3.钙：钙是砂岩型铀矿中的次要元素，其化学符号为Ca。

钙的存在对砂岩型铀矿的形成和富集具有一定的影响。

4.镁：镁是砂岩型铀矿中常见的次要元素，其化学符号为Mg。

镁的含量与砂岩型铀矿的成矿环境和成矿过程密切相关。

5.铝：铝是砂岩型铀矿中的次要元素，其化学符号为Al。

铝的含量与砂岩型铀矿的形成和富集密切相关。

试论砂岩型铀矿成矿机制和成矿作用动力学问题砂岩型铀矿是指铀在砂岩中形成的矿床类型，也是全球最重要的铀矿类型之一、砂岩型铀矿主要分布在世界各地的中新、三叠系砂岩中，如美国的科罗拉多高原、加利福尼亚杂岩、加拿大的亚伯达地区和澳大利亚的来自所属地区等。

本文将从成矿机制和成矿作用动力学两个方面对砂岩型铀矿进行试论。

成矿机制是指砂岩型铀矿形成的基本过程及其控制因素。

砂岩型铀矿的形成与河流和湖泊等环境有关。

矿物颗粒在河流或湖泊沉积过程中，铀作为溶质富集在一些特殊的沉积环境中，如还原环境。

在这种环境中，铀会以氢氧化物和氧化物的形式富集在沉积物中，形成铀矿化。

在后期的地质过程中，砂岩层可能会被抬升到地表或近地表位置，形成矿床。

砂岩型铀矿成矿作用动力学是指砂岩型铀矿形成的动力学过程及其控制因素。

矿床的形成过程通常包括溶解、输运、沉积和矿化等环节。

首先，铀溶解于地下水中。

然后，在地下水流动的过程中，铀会从地下水中析出，并在沉积物中富集。

最后，在一定条件下，铀会与沉积物中的特定矿物质反应，并形成铀矿化。

研究表明，砂岩中的有机质是砂岩型铀矿成矿的重要因素之一、有机质可以作为还原剂，促进铀的富集和矿化，并对矿床的形成起到重要作用。

砂岩型铀矿的成矿作用动力学还受到水文地质条件、地下水流动速度、氧化还原条件等因素的影响。

水文地质条件直接决定了地下水的溶解度和运移能力，进而影响铀的富集和矿化。

地下水流动速度越快，就越有利于铀的迁移富集和矿化。

氧化还原条件对砂岩型铀矿的成矿也有重要影响。

在还原环境中，铀容易以氢氧化物和氧化物的形式富集在沉积物中，从而形成矿化。

而在氧化环境中，铀则容易被氧化为可溶性的形式，并从沉积体中迁移，从而使矿床形成。

砂岩型铀矿的成矿机制和成矿作用动力学是一个复杂的问题，涉及多种因素的综合作用。

研究砂岩型铀矿的成矿机制和成矿作用动力学对于矿床资源评价和找矿勘查具有重要意义。

未来的研究应进一步深入探讨砂岩型铀矿的形成过程、富集机制和控制因素，提高寻找和开发砂岩型铀矿的能力。