铀矿地质学
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。
铀资源地质学复习资料
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。
铀资源地质学实验
二、实验内容：
1、火山岩型铀矿床成矿理论回顾 2、实验矿床介绍 （1）660矿床、610矿床简介 （2）矿床分析步骤与分析方法提示 3、矿床资料：包括文字资料、图表、标本、薄片、 光片等
三、实验安排及重点：
1、实验老师先结合理论课内容对矿例进行介绍，分 析矿床的区域背景、矿床的地质概况、矿化特征及成矿 过程等。
发光分析快速简便，结果可靠。如能与其他方法配合使用， 就能取得较好的效果。
ห้องสมุดไป่ตู้
2、常见铀矿物的特征介绍
包括物理特征、放射性特征、荧光特征等多个方面
3、矿物种
沥青铀矿、晶质铀矿、铀黑、钛铀矿、铈铀钛铁矿、 铀石、脂铅铀矿、红铀矿、水沥青铀矿、钙铀云母、钡 铀云母、铜铀云母、芙蓉铀矿、纤铀碳钙石、板菱铀矿 等。
2、突出富铀层位在成矿中的重要性，强调后期改造 的关键性。
3、学生自我观察与分析。
四、实验作业：
总结碳硅泥岩型铀矿床成矿的一般特征。
2、强调沉积环境、氧化作用与铀成矿的关系。 3、学生自我观察与分析。
四、实验作业：
总结砂岩型铀矿床成矿的一般特征，并对比层 间氧化带型和潜水氧化型铀矿床的异同。
实验六、碳硅泥岩型铀矿床
一、实验目的：
通过本次实验，要求学生掌握碳硅泥岩型铀矿床的 成矿地质条件和矿化特征的分析思路和分析方法，并能 够比较熟练的掌握本类铀矿床的一般特点。
（1）放射性照相 放射性照相是利用铀、钍矿物对照相底片辐照后能使其感光
的特性来检查铀、钍矿物和研究其分布特点的方法。 该方法要求将含有铀、钍矿物的标本磨制成光面或光片。在暗室
中将光面或光片紧压在照相底片(最好是X光底片)上，样品即自行 对底片发生辐照(同时可用弱光源在底片上作好定位标记)。经过一 段时间后，取出底片，按规定处方冲冼即可。底片上与铀、钍矿物 对应处因受射线辐照而变黑，其黑度与矿物中铀、钍含量及辐照时 间成正比。辐照时间可通过试验确定，以变黑部分的轮廓比较清晰 为宜。据试验，沥青铀矿等铀含量高的矿物只需4－5小时的辐照即 可；铀含量1－5％的矿物需时1－3日，铀含量0.5－1％的矿物需时 3－5日。当铀矿物单体很细小时，需适当延长辐照时间。
铀矿地质总复习
铀矿地质总复习第一节铀资源、生产和需求一、铀的发现和应用3个发现、3个阶段：铀元素的发现（1789）、铀放射性的发现（1896）、铀核裂变能的发现（1938）、核能的利用与其它用途的开发（现在）。
二、铀资源勘查、生产和需求介绍了世界上铀勘查、铀资源、铀生产和铀需求的现状。
介绍了中国的铀政策和铀需求。
第一章绪论第二节铀资源勘查的一般概念一、铀矿资源地质勘查概念铀矿资源地质勘查包括铀资源评价和铀资源勘查两部分工作。
二、我国现行铀资源勘查的一些基本规定和指标铀矿一般工业要求、矿床规模、矿石品级、矿石工业类型。
第一章绪论铀矿的一般工业要求（重点掌握P8、P184）?铀矿的边界品位为300×10-6、最低工业品位为500×10-6、最小可采厚度为0.7m、夹石剔除厚度为0.7m 。
地浸砂岩型铀矿的边界品位为100×10-6 ，边界平米铀量为1kg/m2。
第一章绪论第三节我国铀资源勘查状况一、我国铀资源勘查简史二、我国已探明铀资源储量的基本特点?1）资源分布广；2）产出相对集中；3）矿床类型多；4）单个矿床规模较小；5）矿床以中低品位为主，矿体厚度较小；6）共生、伴生的矿产种类多。
（重点掌握P10）我国已查明的铀矿资源主要集中于5个铀成矿省和3个铀成矿区，即华南活动带铀成矿省、扬子陆块东南部铀成矿省、天山铀成矿省、祁连—秦岭铀成矿省、华北陆块北缘铀成矿省，以及鄂尔多斯盆地铀成矿区、二连—侧老庙盆地铀成矿区和滇西铀成矿区。
三、我国国土铀矿地质勘查程度四、我国铀资源潜力和发展战略第二章铀地球化学概论第一节、铀的性质铀的价电子层结构为5f36d17s2，铀具有变价的特征。
铀失去全部价电子后最外层电子为8个，趋于惰性气体型，故属亲氧元素（重点掌握P14）。
铀的化学性质主要有：1、亲氧性，2、变价及价态转换性(在自然界只有四、六两种价态，即铀所处的环境为氧化条件时，四价铀变为六价铀。
由氧化条件转化为还原条件时，六价铀变为四价铀)，3、呈络合物出现的特性，4、与某些元素电子层结构特征和化学性质相似，铀与Th、Zr、REE等有广泛的类质同象置换。
关于铀矿书籍
关于铀矿的书籍，我可以为您推荐以下几本：
1. 《铀矿地质学》：作者王濮，出版社地质出版社。
这本书详细介绍了铀矿地质学的基本理论、方法以及国内外铀矿床的实例，是研究铀矿的重要参考书籍。
2. 《铀矿床地球化学》：作者刘英俊，出版社地质出版社。
这本书从地球化学的角度，系统地阐述了铀矿床的形成、演化及分布规律，对研究铀矿床成因和成矿规律具有重要参考价值。
3. 《铀矿勘探与开发》：作者刘维民，出版社原子能出版社。
这本书主要介绍了铀矿勘探和开发的技术、方法以及实践经验，对从事铀矿勘查和开发工作的人员具有指导意义。
4. 《铀矿资源与勘查评价》：作者李晓波，出版社地质出版社。
这本书从资源评价和勘查的角度，对铀矿资源的评价方法、勘查技术和成矿预测等方面进行了全面阐述，对铀矿勘查和资源评价工作具有指导作用。
5. 《世界铀矿资源与勘查开发》：作者陈光宪，出版社地质出版社。
这本书概述了世界铀矿资源的分布、勘查开发状况以及发展趋势，对了解全球铀矿资源和市场情况具有重要参考价值。
以上书籍都是在铀矿领域受到广泛认可的著作，对于学习铀矿知识、了解铀矿勘查和开发技术以及研究铀矿成矿规律等方面都具有较高的参考价值。
《铀矿地质学》钻井地质3
What? Why? How?
三、岩屑录井
岩屑：地下的岩石被钻头钻碎 后，随钻井液被带到地面上的岩石 碎块，又常称为 “砂样”
岩屑录井：在钻井过程中，按照一定的取样间距和迟到时 间，连续收集与观察岩屑并恢复地下地质剖面的过程。
早
早----晚
取心费用高
教材P26
岩屑录井特点：成本低、简便 易行、了解晚地下情况及时资料 系统性强等
t t0 T
T t t0
t0 ：实物沿钻杆下行到井底的时间 T：实物从井底通过钻杆外环形空间返 出井口的时间 （迟到时间）
教材P27
t0 T
t
1、获取有代表性的岩屑
（1）确定岩屑迟到时间 特殊岩性法
如大段砂岩中的泥岩、大段 泥岩中的砂岩、大段泥岩中的灰 岩等
特殊岩性：钻时特高或特低值的岩 性（与邻井对比）
3、岩屑观察描述与分析
（2）岩屑描述方法及步骤 缝洞发育程度：以次生矿物总量占全部岩屑的百分比来表示。
缝洞开启程度：以自形晶矿物含量占次生矿物总量百分比 来表示。
根据开启系数，将缝洞储集层分为四类： 好缝洞储集层，开启系数大于50％； 较好缝洞储集层，开启系数20％～50％； 一般缝洞储集层，开启系数10％～20％； 差缝洞储集层，开启系数小于10％。
1g研碎岩样 加入5mL氯仿密封浸泡
荧光直照 荧光滴照 荧光系列对比 毛细分析法 定量荧光录井
摇动数分钟后，静置8～10h。 荧光灯下观察颜色
荧光发光颜色与标准系列对比 确定荧光等级
标准系列：
预先选用本探区或邻近探 区纯原油配制
教材P24
查表
确定沥青含量
级别
1 2 3 4 5 6
铀矿成矿条件与找矿预测技术研究
铀矿成矿条件与找矿预测技术研究铀矿成矿条件与找矿预测技术研究是地质学中一个重要的研究领域。
铀是一种重要的放射性矿产资源，具有广泛的应用价值。
然而，铀资源的分布非常不均衡，因此寻找并确定铀矿床的成矿条件和预测技术对于提高铀矿资源的利用效率具有重要意义。
铀矿的成矿条件是指形成铀矿床所需要的一系列地质环境条件。
首先，地壳中含有较高浓度的铀元素是形成铀矿的基础条件。
然而，铀元素在地壳中分布极不均匀，主要集中在特定的地质构造带和区域中。
其次，地质构造活动是形成铀矿床的重要条件。
地质构造的发育程度和类型对于铀矿床的形成有着至关重要的影响。
例如，断裂带和隆起带常常是铀矿床的良好成矿构造，因为它们可以提供相对较高的流体运移空间。
此外，适宜的岩石类型和矿床形成环境也是形成铀矿床的重要条件。
在这些岩石类型和矿床形成环境中，铀元素能够与其他元素结合形成矿石矿物。
为了准确地预测和寻找铀矿床，研究人员不断开发和改进各种找矿预测技术。
其中，地球物理勘探技术是最常用的方法之一。
地球物理方法主要通过测量地壳中各种物理场的参数变化，来寻找和确定铀矿床的存在和分布。
地球物理方法主要包括地震勘探、重力勘探、磁力勘探和电磁勘探等。
通过对地球物理场参数的精确测量和分析，可以确定铀矿床的潜在位置和规模。
除了地球物理勘探技术外，地球化学勘探技术也是寻找铀矿床的重要手段。
地球化学勘探主要通过分析地球表层物质中的元素含量和组分，来推断地下矿床的存在和分布。
地球化学方法主要包括土壤、水体和植物等样品的采集和分析。
通过对这些样品中铀元素含量和特征的分析，可以确定铀矿床的丰度和分布。
近年来，随着遥感技术的快速发展，遥感勘查技术也成为铀矿床寻找的重要手段之一。
遥感勘查主要通过对地表和地下物质的反射、辐射和散射等特征进行遥感观测和分析，来推断铀矿床的存在和分布。
通过对遥感数据的解译和分析，可以确定地表和地下的特征性反射和发射特征，从而判断铀矿床的潜在位置。
地质学知识：铀矿床的成因探析及开发利用
地质学知识：铀矿床的成因探析及开发利用铀矿床是能源资源储备的重要组成部分，在能源稀缺的今天更显得尤为重要。
掌握铀矿床的成因探析以及开发利用对于社会的可持续发展有着不可替代的作用。
1.铀矿床的成因探析1.1自然条件铀矿床是在自然条件下形成的，主要取决于地质构造和矿物地球化学条件。
铀矿床的形成需要稳定的地质结构和一定的矿化流体来源和循环，因此常出现在构造稳定的盆地、洼地、断裂带和火山口等地。
1.2矿物作用铀矿床的成因和矿物作用密切相关。
在含有铀元素的岩石中，通过钠长石、方铁矿等含钒、钛、钒铁矿物的富集作用，逐渐形成含铀矿物。
铀的氧化会使其与磷酸根或碳酸根结合，形成铀矿物，并在地球深处富集形成矿床。
铀矿床的成因与成矿地质条件息息相关，只有分析这些地质条件,才能更准确地预测铀矿床，寻找到更多优质的铀矿石，对于保障能源安全起着非常重要的作用。
2.铀矿床的开发利用铀矿床的开发利用主要涉及四个环节：勘探、选矿、提取和加工。
这其中勘探是决定开采成败的重要环节。
2.1勘探铀矿床地质环境复杂，矿体含量低，因此铀矿床的勘探难度较大。
要寻找到铀矿床，需要通过地球物理、地球化学、岩石学等方法，综合分析各类地质信息并进行地下勘探。
勘探的目标是确定铀矿床的分布规律、规模和质量，确定各种条件和指标，寻找到矿床。
2.2选矿铀矿床的选矿主要是根据矿床或矿石中的化学、物理性质的差异或不同比例、大小的粒度等，采取机械、重选、浮选、潜水等方法，将中铀、富铀、矸石等分离出来，为后续的提取、加工等工序提供优质矿石，从而提高铀综合回收率，降低成本。
2.3提取铀矿床的提取主要是利用化学或物理方法将铀元素从矿石中提取出来。
利用化学浸出、反渗透、氯化溶解等方法，将铀分离出来，过程中还需要对废水、废渣进行有效处理和回收。
这个环节的优质处理技术能有效提高从铀矿床中提取铀的效率，减少对环境的污染。
2.4加工铀元素提取后，还需要进一步加工成合适的铀化合物或金属，以便供应给核电站等市场。
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缺乏能使铀沉淀的还原剂.因此，除了在极为干燥的古气候条件下铀的迁移受到限制，以及存在着富含还原剂组分的地质体等特殊情况外，通常在花岗岩地区大部分浸出的铀是可以往下渗流迁移的。
我们可以对铀的浸出迁移过程作如下描述：水溶液通过粒问和孔隙渗滤浸取花岗岩中以“裂隙铀，，等形式存在的活性铀，尔后逐渐向较大的裂隙和断裂汇集。
当古气候极为干燥时，在水溶液往下渗滤的局部滞流地段可以形成下降式的铀矿堆积。
它们通常是在绢云母(水云母)一细晶黄铁矿化花岗岩的背景上发展起来的。
绢云母在偏碱性介质中被绿泥石所
取代，使溶液局部酸化趋于中性。
A14[Si40lo](OH)8+10Mg2+2H4Si04+10H2O=
2Mg5A1[AISi3010](OH)8+20H+
黄铁矿与赤铁矿的平衡在pH=7时，其Eh值为一0．386 V左右。
正是这种酸碱中和及负的氧化还原电位条件下沥青铀矿得以形成。
所以矿石中见有较多的赤铁矿和蠕绿泥石。
中基性脉岩也会使下降水流中的铀淀出，这不仅因为脉岩中的Fe lI起着还原剂作用，也还因为溶液中的二氧化碳和氟被脉岩中的钙所固定，使碳酸铀酰、氟化铀酰离解。
所以沿着脉岩除见红化外，还发育有碳酸盐化和萤石化。
但就总体而言，溶液大体保持着近中性的pH值c 黄铁矿氧化所引起的酸化被花岗岩的缓冲作用所抑制。
如新生石英的淀积，
H3Si04一：Si02+OH一+H20
钾长石的绢云母化，
3KAlSi308+2H20：KAl2[A1Si3010 ](OH)2+6Si02+2K+20H一
绢云母的泥化，
4KAl2[A1Si3010](OH)2十10H20=3Al4[Si4010](OH)8+4K++40H一
深部的脉状承压水流速十分缓慢，并因附近脉岩侵入的余热以及地热异常等因素使溶液得到加热。
水溶液温度的增高，特别在压力较高的情况下，会导致水溶液中铀的溶解度的降低，丧失对围岩中铀的浸取能力，并局部出现铀的沉淀。
但是由于水中铀的浓度并未饱和，铀沉淀的规模不大。
另外，伴随着深源系列脉岩的侵入有含氟等挥发分的热流体上升。
它们的介入抑制着水中铀的溶解度的降低。
在这种状况下一旦发生新的断裂，由于温度梯度和压力梯度的作用，溶液具有不平衡的热力学性质，一些在等温等压条件下水解或弱水解的盐类发生深部水解和空间分离。
KF+H20→KOH+HF ↑
K2S+2H20→2KOH+H2S ↑
K2C03+2H20→2KOH+C02·H2O
富含酸性组分的含铀溶液优先上升，并因脱气作用和与浅部具有静储量的封存裂隙水相汇合的中和作用，使溶液的pH值增高，Eh值相应降低，S2-、F- 等结合为黄铁矿和萤石，铀酰离子也以沥青铀矿形式沉淀。
这类上升式脉状矿石中萤石、胶黄铁矿较为常见。
U VI在溶液中的存在形式大致可分为两类。
一类是铀酰自由离子，另一类是UO22+与酸性配位质点组成的络离子，两者处于动态平衡。
在给定的U VI浓度溶液中，当UO22+在Eh 值降低到U VI→U IV平衡值之下而转变为xU02·yU03晶出，溶液中UO22+的活度降低，促使
络离子离解成铀酰离子以保持铀酰离子与U VI其他存在形式之间的平衡。
这一过程一直延续。