03铀矿物各论
铀矿物学
胶状沥青铀矿（显微镜下特征）
胶状沥青铀矿（显微镜下特征）
角砾状沥青铀矿（显微镜下特征）
角砾状沥青铀矿（显微镜下特征）
4.1 四价铀矿物
4.1.4 铀和钛的复杂氧化物
钛铀矿
晶体化学式: 理想:UTi2O6 实际:(U,Ce,Ca)(Ti,Te)2O6
钛铀矿（黑褐色）
4.1 四价铀矿物
（5）铀的硅酸盐 铀 石 晶体化学式： 理想：U[SiO4] 实际：U[SiO4]１－ｘ（ＯＨ）４ｘ
4.1 四价铀矿物
4.1.3 四价铀的简单氧化物 晶质铀矿 等轴晶系，萤石型结构。晶体呈立方体 或立方体与八面体、菱形十二面体的聚形， 有时呈八面体或菱形十二面体。强放射性， 钢灰色和黑色，比重大，可溶于酸。表面常 见表生铀矿物。
晶质铀矿
晶质铀矿
晶质铀矿
晶质铀矿（黑色）
晶质铀矿（黑色）
4.1 四价铀矿物
4.2 六价铀矿物
4.2.8 铀酰的复盐 铀酰硫酸—碳酸盐 板菱铀矿: NaCa3(UO2) [CO3]3[SO4]F.10H2O
板菱铀矿（黄色）
板菱铀矿（黄色）
板菱铀矿（黄色）
4.3 含铀矿物
4.3.1 含铀矿物的类型 1.铀呈类质同像混入物的含铀矿物
方钍石、贝塔石（铌钛铀矿）、褐钇铌矿、黑稀 金矿、钍石、锆石、曲晶石、独居石……
4.2 六价铀矿物
4.2.3 铀酰氢氧化物
本类矿物均产于铀矿床或矿化点氧化带，为 晶质铀矿或沥青铀矿原地氧化的产物，碱性条件 下形成。常见呈隐晶质致密块体沿沥青铀矿中的 裂隙或干裂纹分布；或呈环带状包围晶质铀矿和 沥青铀矿；或呈晶质铀矿和沥青铀矿的假象。 此外，铀酰的氢氧化物常与铀酰硅酸盐紧密 连生，形成黄褐、黄橙色的细粒多矿物集合体— —“脂铅铀矿”。
铀成矿理论与找矿方法探讨
铀成矿理论与找矿方法探讨
铀成矿理论与找矿方法是一个复杂而多学科交叉的领域。
以下是对铀成矿理论与找矿方法的一些基本探讨：
一、铀成矿理论
1. 铀成矿的地球化学条件：铀在地球上广泛分布，但并不是所有地区都能形成铀矿床。
铀成矿需要特定的地球化学条件，如适当的温度、压力、酸碱度、氧化还原电位等。
2. 铀成矿的地质条件：铀矿床通常形成于特定的地质环境中，如沉积岩、变质岩和火山岩等。
这些岩石中的铀含量较高，且易于被还原成可溶性的铀化合物。
3. 铀成矿的物理化学过程：铀成矿过程中涉及复杂的物理化学过程，如铀的溶解、迁移、沉淀等。
这些过程受到多种因素的影响，如温度、压力、pH值、氧化还原电位等。
二、找矿方法
1. 地质调查：通过地质调查，了解区域的地质背景、岩石类型、构造特征等，为寻找铀矿床提供线索。
2. 地球化学测量：利用地球化学测量技术，测定岩石中的铀含量，判断是否有铀矿床存在。
3. 地球物理测量：通过地球物理测量技术，如重力测量、磁法测量等，可以发现地下隐伏的铀矿床。
4. 遥感技术：利用遥感技术对地表进行成像和分析，可以发现与铀矿床相关的地质信息和异常。
5. 探矿工程：通过探矿工程，如钻探、坑探等，可以直接揭露地下矿体，确定铀矿床的规模和品位。
总之，铀成矿理论与找矿方法是一个不断发展和完善的领域。
随着科学技术的进步和研究的深入，我们对铀成矿理论的认识将更加深入，找矿方法也将更加高效和准确。
铀矿
主要的采铀矿的公司有BHP Billiton全资子公司（澳大利亚西部矿业公司）（2007年时的开采量是3354 吨）、ERA、
主要的铀矿有有奥林匹克坝（2007年产量为3985吨U308)、兰杰矿2007年产量为5412吨U308)、贝利佛 (2007年产量为748吨U308）。
1980年在法国在阿基坦发现了新铀矿，使法国本土铀矿的蕴藏量又增加了约25%。
开发利用
法国本土铀矿Βιβλιοθήκη 藏量较为丰富，从已探明储量来看，可供开采的铀矿达8万吨。丰富的铀矿使得法国可以大 量使用核能发电（法国全国共有58个核电机组，78%以上能源都靠核电站供应）。
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品种介绍
品种介绍
方铀矿(uranatemnite)、沥青铀矿(pitchblende)、铌钛铀矿、晶质铀矿、非晶铀矿、钒钾铀矿、板铅铀 矿、钡磷铀矿、翠砷铜铀矿、钙镁铀矿、钙铀云母、硅镁铀矿、磷锌铀矿、绿铀矿。
澳大利亚
澳大利亚
澳大利亚铀矿分布图澳大利亚是全球铀矿储量最丰富的国家之一，也是世界主要的产铀国家。83%的储量是 在1961年-1971年在澳大利亚北部地区发现的，澳大利亚的铀矿类型多种多样，矿石埋藏较浅，品位较高，大部 分可以露天开采，2007年时价位在每公斤130美元以内的可开采储量为124.30万吨，2007年铀产量为吨U308(折 合7820吨铀）（产量居世界第二，第一位为加拿大）。
2007年澳大利亚铀工业从业人员有1200人，其中勘探人员500人。
法国的
产地分布
开发利用
产地分布
法国本土铀矿分布的地域广大，但主要集中在中央高原的莫尔旺山（Morvan）、沃莱山（Velay)、弗雷地 区（Forez）、洛泽尔山（Mont Lozère）、鲁埃格（Rouergue）、马尔热里德山（Margeride）、多尔多涅河 流域和利穆赞大区。此外，在旺代高原（Nassif vendéen）、塞尔山（Serre）、孚日山脉、下朗格多克 （Bas-Languedoc）、莫比尔昂省、普罗旺斯东部也有分布。
03铀矿
世界铀储量分布情况
世界主要产铀国家或地区：
– 1. 澳大利亚 – 2. 南非 – 3. 美国 – 4. 加拿大 – 5. 尼日尔 – 6. 巴西 – 7. 纳米比亚
世界已探明的具有工业价值的铀矿床， 大都分布于北美和非洲，其储量约占 目前世界铀总储量的62％。
70年代以来，澳大利亚大规模铀矿床 的发现使之成为世界铀矿资源重要基 地之一。
《能源矿产学》
张静 zhangjing@矿床与勘探教研室铀矿源自质学简介矿床与勘探教研室 张静
zhangjing@
铀矿资源用途
国防工业；
– 核武器
民用核能源
– 核电站
1954年，前苏联原子能发电站开始运转；1956年， 英国；1975年，美国。
法国，比利时、保加利亚瑞典等国的核电量也已占 本国总电力生产的50％～70％。
– 医用等
我国核电站的建设也正在稳步发展。核能是一种很有发展前途 的能源。铀矿资源是核工业的基础，是国家的战略性资源。
第一节 世界铀矿资源概况 第二节 铀的性质与铀矿物特征 第三节 铀矿床的工业要求 第四节 铀矿床学概论 第五节 我国的铀矿资源
（三）酸性火山岩型铀矿床
1980 年 ， 前 苏 联 学 者 丹 切 夫 提 出 了
外生铀矿床的分类方案。
（一）地面表生作用形成的铀矿床
1.机械风化作用形成的残积和坡积-洪积含 铀矿物砂矿床
2.化学风化作用形成的矿床氧化带和淋积 铀矿床
（二）沉积作用形成的铀矿床
1．冲积和滨海砂矿床
（三）成岩作用形成的铀矿床
铀矿物也依其成因分为原生和次生铀矿物。
– 从数量上看，次生铀矿物种类较多，而原生 铀矿物种类较少。
– 从工业利用上看，原生铀矿物是铀的主要来 源，次生铀矿物是次要的。
铀资源重点
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。
福大结晶学与矿物学教案03矿物学各论-3氧化物和氢氧化物大类
第三章氧化物和氢氧化物大类概述氧化物和氢氧化物矿物是一系列金属阳离子与O2-与OH-相化合的化合物。
这类矿物的种数约在200种左右。
它们占地壳总重量的17%左右，其中石英族矿物就占了12.6%，而铁的氧化物和氢氧化物占了3.9%。
化学成分阳离子主要是惰性气体型离子(如Si、Al等)和过渡型离子(如Fe、Mn、Ti、Cr等), 及少量铜型离子(如Cu、Sb、Bi等) 。
此外，在少数氧化物中还含有水分子。
晶体化学特征氧化物中以离子键为主，随着离子电价的增加，共价键的成分趋向增多。
另一方面, 随着从惰性气体型、过渡型离子向铜型离子改变时，共价键性则趋向增强。
氢氧化物的晶体结构中，由(OH)-或(OH)-和O2-共同形成紧密堆积，晶体结构主要是层状或链状，除离子键外，还往往存在氢键。
由于氢键的存在，以及(OH)-的电价较O2-为低而导致阳离子与阴离子间键力的减弱，因此与相应的氧化物比较，其比重和硬度都趋向减小。
物理性质氧化物的物理性质以硬度大最为突出，一般均在5.5以上，氢氧化物的硬度显著降低。
Mg、Al、Si等惰性气体型离子组成的氧化物和氢氧化物，通常浅色或无色，半透明至透明，以玻璃光泽为主。
而Fe、Mn、Cr等过渡型离子则呈深色或暗色，不透明至微透明，半金属光泽。
成因氧化物可形成于内生、外生和变质等作用下，绝大多数是多成因的。
氢氧化物多是外生成因的，在区域变质作用过程中，氢氧化物和含水的氧化物往往转变为无水的氧化物。
某些变价元素，如Fe，在不同的氧化－还原条件下，易于相互转变为不同价态的氧化物，可作为判断氧化－还原条件的依据。
氧化物的分类：A2X ( 赤铜矿族）AX （方镁石族）A2X3（刚玉族，铋华族，锑华族，砷华族）AX2（金红石族，晶质铀矿族，石英族）ABX3（钙钛矿族）AB2X4（尖晶石族）ABX4（黑钨矿族，褐钇铌矿族）AB2X6（铌钽铁矿族，易解石族）A2B2X7（烧绿石族）赤铜矿 Cu2O (Cuprite)化学组成: 含Cu88.82%，常含自然Cu机械混入物。
03铀矿
根据铀含量将矿石划分为如下品 级：
– 极富矿石（一级矿石），铀含量>1％ – 富矿石（二级矿石），铀含量0.3％-1% – 普通矿石（三级矿石），铀含量0.1-0.3％ – 贫矿石（四级矿石），铀含量 0.05-0.1 ％ – 表外矿石（五级矿石），铀含量0.03-0.05％
3.矿床规模
国际上，目前采用的铀矿床规模的分级 标准大致是：
第一节世界铀矿资源概况第二节铀的性质与铀矿物特征第三节铀矿床的工业要求第四节铀矿床学概论第五节我国的铀矿资源第一节世界铀矿资源概况20世纪60年代以来国际经济合作与发展组织的核能机构与国际原子能机构在其成员国的协助下出版了有关世界铀资源铀生产与需求的定期刊物俗称红皮中国铀矿地质一空间分布特点铀资源的已知资源主要集中在10个国家和地区它们占了全球铀资源量的90
– 前3种的铀储量约占世界工业铀总储量的 72.8％，而其余类型只占27.2％。
第一节 世界铀矿资源概况 第二节 铀的性质与铀矿物特征 第三节 铀矿床的工业要求 第四节 铀矿床学概论 第五节 我国的铀矿资源
铜铀云母（Torbernite）
【化学组成】Cu[UO2]2[PO4]2·12H2O。 【晶体结构】四方晶系。 【形态】板状、短柱状，横断面四边形或八边形。 【物理性质】颜色鲜艳，翠绿色。条痕淡绿色。透
明。玻璃光泽，解理面珍珠光泽。参差状断口。 摩氏硬度2-2.5，比重3.22-3.60，解理{001}完全。 性脆，具强放射性。紫外光下发黄绿色荧光。 【成因及产状】次生矿物，产于原生铀矿床的氧化 带中，形成于酸性环境。 【主要用途】提取铀的原料之一。
一、铀的性质
铀
铀，极为稀有的放射性金属元素，地壳中的 平均含量仅百万分之二，形成可工业利用矿 床的几率比其他金属元素要小得多。
第四章铀矿物各论
第四章 铀矿物各论教学目的：让学生了解四价铀矿物、六价铀矿物和含铀矿物的化学成分、晶体化学特点及其成因和分类，掌握每一类铀矿物的基本特征及鉴定方法。
教学重点和难点：四价铀矿物和六价铀矿物的特点及鉴定。
主要教学内容及要求：理解四价铀矿物的化学成分、晶体化学特点、物理性质及其成因；掌握主要四价铀矿物的特征及鉴定方法。
理解六价铀矿物的化学成分、晶体化学特点、物理性质及其成因；掌握主要六价铀矿物的特征及鉴定方法。
理解含铀矿物的化学成分、晶体化学特点、物理性质及其成因；掌握主要含铀矿物的特征及鉴定方法。
第一节四价铀矿物一、铀的简单氧化物铀的简单氧化物是以UO2为主要成分的矿物。
本类矿物只有一个矿物种——晶质铀矿（Uraninite）。
其晶体化学式为（U4+，U5+，Th，REE，Pb）O x，式中x=2.17—2.70沥青铀矿（Pitch-blende）是品质铀矿的变种*。
沥青铀矿在形态特点、地质产状和混入物成分等方面有别于晶质铀矿。
晶质铀矿和沥青铀矿是目前提炼铀的主要矿物原料，具有十分重要的工业意义。
（一）、化学成分本类矿物的主要化学成分是UO2，其中一部分U4+已氧化为U5+。
此外，还常含呈类质同象的Th，RE等和放射性衰变成因的Pb以及Ca，Fe，Si，P等杂质。
在晶质铀矿和沥青铀矿中，UO2与UO3的分子数比值可在很大范围内变化，晶质铀矿的UO2：UO3为4：1—2：3，其中多数为2.5：1—1，沥青铀矿的UO2：UO3为4：1—1：4，其中多数为2：1—1：2。
沥青铀矿比晶质铀矿常含较多的UO3。
在晶质铀矿中，（ThO2+RE2O3）分子数占总量的1~20%。
而且ThO2和RE2O3的相对比值变化较连续；而沥青铀矿中，（ThO2+RE2O3）分子数占总量的0~l％，ThO2和RE2O3的相对比值变化不连续，RE2O3相对含量较高者居多。
晶质铀矿的理想成分是UO2，但实际上却含相当多的UO3。
UO2：UO3的大小反映矿物的形成条件和形成后的变化。
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伟晶岩、高温热液矿 床、沉积变质矿床含
UO2.70-2.92 含或不含
5.45－5.40
――
雏晶或细小的纤维
状晶体
――
胶状、葡萄状肾状、 皮壳状、球粒状
土状块体或呈沥青 铀矿及晶质铀矿的 假象
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② 光泽：
晶质铀矿呈现半金属光泽、沥青光泽；沥青铀矿呈现沥 青光泽，而铀黑呈土块状光泽。
③ 成因和产状；
✓晶质铀矿常见于花岗岩和花岗伟晶岩中，以及岩浆铀矿床、 伟晶型铀矿床、高温热液铀矿床和沉积-变质铀矿床中，晶质 铀矿主要是高温条件下从溶液中结晶的产物； ✓沥青铀矿主要产于中、低温热液铀矿床及砂岩型、碳硅泥 岩型、煤岩型，沉积铀矿床和后生淋积铀矿床中； ✓ 铀黑则形成于各种氧化带和胶结带中。
氧化作用可导致含氧系数的增大。
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②Th4+与U4+的离子半径和化学性质相似，可与U4+ 形成完全类质同象系列，如方钍石、钍铀矿、铀方钍 石等。
TR3+与U4+、Th4+之间能形成异价类质同像置换， 所以也广泛存在于铀的简单氧化物中。
PbO在铀简单氧化物中存在，有两方面成因的铅产 生，一种是放射性衰变形成的铅（如238U→206Pb； 232Th→208Pb），另一种是机械混入物的铅，它们呈自 然铅或方铅矿以包裹体或细脉状分布于晶质铀矿及沥 青铀矿中。
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晶质铀矿（uraninite）的晶体化学式为（U4+、 U6+、Th、RE、Pb）Ox式中x=2.17-2.70其中x称含 氧系数。沥青铀矿和铀黑与晶质铀矿有基本相同 的化学组分和晶体结构，属同一矿物种，但是， 沥青铀矿和铀黑在混入物成分、形态、产状及某 些物理性质等方面与晶质铀矿有明显的差别，是 晶质铀矿的不同变种。
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一、四价铀矿物
（一）四价铀的简单氧化物 （二）四价铀的复杂氧化物 （三）四价铀的硅酸盐
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（一）四价铀的简单氧化物
铀的简单氧化物是以UO2为主要成分的铀 的氧化物，铀矿物包括晶质铀矿及其变种沥青 铀矿和铀黑，其中晶质铀矿和沥青铀矿含U3O8 达73-90%，具有重要的工业意义，是目前提炼 铀的主要铀矿物原料。
① 形态特征：
晶质铀矿为显晶质，晶体呈立方体或立方体与八面体、菱 形十二面体的聚形，有时呈八面体或菱形十二面体，晶体一般较 细小，粗大晶体很少见，有时可见萤石型穿插双晶，集合体呈散 染状和树枝状，晶体的结晶习性与成因关系密切，不同成因条件 温度不同显示一定的差异；沥青铀矿为隐晶质及超显微隐晶质， 其集合体呈胶状、葡萄状、肾状、球粒状等，在电子显微镜下可 见由纤维状晶体组成的沥青铀矿的球晶及球晶球粒。
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晶质铀矿化学成分的UO2－UO3(ThO2+REE2O3)三元图 左边方框内的投影点表示三元图中相应投影点的晶质
铀矿中ThO2与REE2O3的相对比值 1-晶质铀矿；2-钇铀矿；3-方钍石；4-铀方钍石Clq 2020/5/31
（2）物理性质
晶质铀矿和沥青铀矿虽然具有相同的晶体结构 （萤石型结构），但它们之间的析出形态完全不同。
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晶质铀矿的 晶形与双晶
花岗岩中晶 质铀矿的晶形
花岗岩中晶质铀矿的环带结 构（戎嘉树等，1980）
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沥青铀矿在反射光下可见同心环带和韵律条带，它们由 一系列较薄的弯曲的，反复更替的条带组成，各条带在弯 曲程度上大体一致，但宽度大小不一，在硬度、反射率和 微量元素等方面也有所差别。环带和韵律条带的数量随着 矿物沉淀间断次数的增多而增多，此外，沥青铀矿的干裂 纹也很发育。 晶质铀矿在反射光下也可见韵律条带，但其形态呈规则 的几何图形出现，代表晶体在不同方向上的切面特征。 铀黑常呈土块状或沥青铀矿及晶质铀矿的假象
第三章 铀矿物各论
一、四价铀矿物 二、六价铀矿物
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常 见 铀 矿 物
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一、四价铀矿物
四价铀矿物包括四价铀的简单氧化物，四价 铀的复杂氧化物，四价铀的硅酸盐，磷酸盐和钼 酸盐，在自然界较为常见且具有工业价值的铀矿 物基本上以前三者为主。另外，在磷酸盐中的个 别铀矿物如人形石具有一定的工业价值。
本类矿物溶于浓酸。
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（1）化学组成
四价铀的简单氧化物的主要成分是UO2、UO3 、ThO2、TR2O3、PbO，其中含UO275.41-23.1%， UO314.83-63%，
①矿物中UO2:UO3在沥青铀矿或无钍晶质铀矿 中为5-0.44，在残余铀黑中(铀黑又可分为残余铀黑 和再生铀黑)为0.44-0.05，上述比值实际上是反映氧 原子数的比例值，矿物的化学式可写成UOx,其中 的x就是含氧系数,如矿物的实验式为mUO2.nUO3， 则含氧系数可表示为：x=(2m+3n)/(m+n)。
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人工合成的铀的简单氧化中x=2.00-3.00，在自然 界中铀的简单氧化物x=2.17-2.70，计算含氧系数时， Th和TR等类质同象混入物是可以忽略不计的，对于不 含或少含Th和TR的晶质铀矿和沥青铀矿，用上述方法 计算的含氧系数则不能正确反映其化学成分，计算出 的含氧系数值偏高，需要另外计算。
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(3)晶质铀矿、沥青铀矿、铀黑的比较
矿物 化学式 杂质组分 晶胞参数α（Å）
形态 特征
晶体 集合体
光泽 硬度 比重 成因产状
晶质铀矿
UO2.17-2.70 常含
5.48－5.43
立方体、八面体、立 方体与八面体及菱形 十二面体聚形
粒状、浸染状 半金属光泽、沥青光 泽 6－5
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➢含氧系数在一定程度上可以反映铀的简单氧化物的形 成条件，存在时间和形成后的变化，不同产状及不同 温度条件下形成的简单氧化物具有不同的含氧系数， 如： ➢深成中温的沥青铀矿的含氧系数小；外生成因的沥青 铀矿的含氧系数大。 ➢内生成因的沥青铀矿的含氧系数小；外生成因的沥青 铀矿的含氧系数大。