重新认识还原作用在铀成矿中的贡献
天然金属铀的首次发现
天然金属铀的首次发现郭建【期刊名称】《铀矿地质》【年(卷),期】2016(032)002【总页数】1页(P128-128)【作者】郭建【作者单位】【正文语种】中文铀广泛分布于地球的各种地质体中，由于其化学性质活泼，通常以+3、+4、+5、+6价态的化合物状态存在，其中+4和+6价铀化合物稳定。
四价态铀通常以晶质铀矿(或沥青铀矿)(UO2)形成于岩浆、热液、沉积和变质作用产物中，而六价态通常以铀酰离子化合物溶于水体中或在沉积、蒸发和氧化的条件下形成硫酸盐、碳酸盐、钒酸盐、磷酸盐等各盐类次生铀矿物。
因此，铀在自然条件下被普遍认为是以U4+和U6+价态的形式存在。
金属铀在地表或富含氧的环境中极易发生氧化，形成氧化物，由于铀的这一特性，用常规的化学价态分析方法很难发现零价态金属铀，pH和温度条件的变化都会造成铀元素价态的改变。
因此，自铀元素发现200多年以来，科学界也形成了自然界中没有金属铀的惯常认识。
铀元素在地质作用过程中的迁移形式和富集机理，是铀矿地质工作者一直以来深耕的领域，不可回避地反复讨论铀元素价态这一关键问题。
核工业北京地质研究院李子颖研究团队长期致力于铀成矿理论及深部探测研究，在对热液铀矿成矿机理等多方面研究的基础上，提出了热点铀成矿作用的理论认识，认为铀是在岩浆-热流体演化过程中的晚期流体中富集，铀的来源具有深源性，成矿流体具有还原性，铀是在成矿流体进入近地表时，由于物理化学条件的改变而沉淀富集成矿的。
在这一理论的指导下，该团队对热液成矿流体中是否以低价铀的形式进行迁移富集成矿进行了较长时间的探索研究。
李子颖带领的研究团队以我国南方诸广地区和贵东地区典型热液铀矿床中的沥青铀矿为研究对象，创新性地将X射线光电子能谱方法应用于天然铀矿物元素价态的研究，原位分析了天然沥青铀矿中元素组成、价态及含量，并开展了与人工制造的金属铀和不同种类的铀矿物的对比分析工作。
该团队通过细致谱学分析和反复重现性测试，在自然界沥青铀矿中除四价铀、六价铀之外，首次发现了零价态金属铀的存在，并确定了不同价态的比例关系，不同矿石样品中铀元素价态比例是有变化的。
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。
幔源铀成矿作用的地球化学证据——以下庄小水“交点型”铀矿床为例
（．东 华 理 工 大 学核 资 源 与环 境 教 育部 重点 实验 室 ，江两 南 昌 ３ ０ １ ；２ １ ３ ０ ３ ．核 工 业 北 京 地 质 研 究 院 ，北 京
１ ０ ２ ；３ ０ ０ ９ ．核 工 业 ２ ０ 究 所 。广 东 韶 关 ９ 研 ６ ２ ２ ；４ １ ０ ６ ．核 ＿． 航 测 遥 感 中心 ，河 北 石 家 庄 『 ＝ 业 ０００） ５ ０ ２
工 正 其 ，等 ：幔 源 铀 成 矿 作 用 的地 球 化 学证 据 一 一 以下 庄 小 水 “ 点 型 ” 铀 矿 床 为 例 交
・２ ・ ５
来 已作 过 一 些 研 究 ，但 对 成 矿 物 质 来 源 ，特 别 是 富 集 成 矿 机 理 研 究 甚 少 。本 文 基 于 小 水
［ 稿 日期 ］２ ０ —３１ 收 ０ ９０ ８
［ 者 简 介 ］ 工 正其 （ ９４一 ，男 ，教 授 ，长 期 从 事 铀 矿 地 质 科 学 研 究 及 教 学 工 作 。Ｅ ｍａ ：ｚｑ ａ ｇ 作 １６ ） － ｉ ｈ ｗ ｎ ＠ ｌ
ｅ ｉ．ｅ ｕ． ｎ ｃｔ ｄ ｃ
第 １ 期
［ 要 ］ 文 章 以小 水 铀 矿 床 为 例 ，探 讨 了下 庄 矿 田 “ 点 型 ” 铀 矿 成 矿 物 质 来 源 。研 究 表 明 ： （ ） 摘 交 １
小 水 “ 点 型 ” 铀 矿 床 矿 石 主 要 由 沥 青 铀 矿 、方 解 石 和 萤 石 等 矿 物 组成 ，方 解 石 产 于 矿 脉 两 壁 ．萤 石 交 和 沥 青 铀 矿 沉 淀 于 矿 脉 中 间 部 位 ；（ ） 沥青 铀 矿 年 龄 为 ７ ． ～７ ． ，与 围 岩 基 性 脉 岩 （ ２ ～ １ ０ ２ １ ８ ５ ２Ｍａ １ Ｏ Ｏ Ｍａ ）之 间 存 在 较 大 的 矿 岩 时 差 ； （ ） 萤 石 中 流体 包 裹 体 的 ８ 为 一 １ ４ ４ ％ ～ 一 ９ ． ８ ， ”０ Ｍ ３ Ｄ ２． ４ 。 ７Ｏ ‰ ｓ¨ 为 ７ ４ ～ １ ． ２ ，具 有 幔 源 同 位 素 组 成 特 征 ； （ ）在 微 量 元 素 地 球 化 学 特 征 上 ，矿 石 与 辉 绿 岩 表 ．Ｏ １（ ） ４
铀矿基础
核电站
铀资源勘查 高放废物处置
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一、铀的基本性质
1.1 铀的物理性质
铀：元素符号U，原子序数92。1789年由德国化学家
克拉普罗特发现。
铀是存在于自然界中的一种稀有化学元素，铀主要含
三种同位素，即238U、235U和234U，都具有放射性，能 够自发地蜕变成另一种原子核，同时放出射线。 它们的半衰期分别是4.5×109a，7.3×108a和2.6×105a 。
铀矿基础
中广核铀业发展有限公司
马汉峰
2013.10.19
提
纲
一、铀的基本性质
二、铀矿物特征
三、铀矿床特征
四、铀的成矿作用
五、中国及世界铀资源概况 六、铀资源勘查 七、湖南省铀矿概况
核燃料循环示意图
“黄饼”
核工程
铀矿选冶
乏燃料后处理
扬子陆块东南缘
华南活动带
5.1 中国铀矿资源概况
5.2 世界铀资源概况
World U resources are hosted by ~14 different deposit types
>590 Economic / potential U deposits all types >500 Tonnes U @ >0.03% U (IAEA)
钙铀云母
2. 六价铀矿物
铜铀云母
提
纲
一、铀的基本性质 二、铀矿物特征 三、铀矿床特征 四、铀的成矿作用 五、中国及世界铀资源概况
六、铀资源勘查技术
三、铀矿床特征
三、铀矿床特征
3.1 铀矿床工业要求
1）铀矿石品位：
微生物—有机质在层间氧化带型铀矿床成矿过程中的作用
层地下 水中硫酸盐发生还原作用形成硫化氢 ， 地下水 Ｅ ｈ降低 和 ｐ 向弱 酸性转化 ， Ｈ 导致铀 的还原 成
矿 和 吸 附 成 矿作 用 ， 机 质 和微 生 物 的 相互 作用 控 制 着 该 矿 床 铀 的 成 矿作 用 。 有 关键词 微生物 有机质 层 间氧 化 带 砂岩型铀矿床 十 红 滩
成矿元 素从母 岩 中风化 、 迁移 ， 以及在水 盆 内的沉 积过 程 中 ， 机 质 、 其 是腐 殖 酸 起 了重 有 尤
要 的作用 。 同时 ， 有机 质也在 作为一 种后生水 成铀 矿床 的层 间氧 化带砂 岩型铀 矿 床形成 过程 中 起着 非 常重要 的作用 ， 因此 Ｓ ｉ ｋｓ ｐｒ ｉ ＣＳ在研 究所有 的层 问 氧化带 砂 岩型 铀矿 床成 因模 式 时认 ａ 为， 有机 质均起 到关键 的作用 ， 甚至在 还原剂 是 黄铁 矿而 不是有 机质 的地 方 ， 是有 机质 首先将 也 硫 酸盐还 原成硫 化物 ， 才导致 黄铁矿 的形成 。同 时矿 石 中二价 铁硫 化 物 的硫 同位 素 分析 表 明 ， 其 形成具 有硫 酸盐生 物还原 作用特征 ， 因此有 机 质和微 生物 的相 互作用 可能在 铀 的富集 成矿 过 程中发挥 重要 的作用 。本文在 细菌 培养 、 室内模 拟实 验和 样 品测试 等 资料 的基 础上 ， 析 了我 分 国典 型层 问氧 化带砂 岩型铀 矿床—— 十红 滩铀矿 床有机 质和微 生物在 矿床形成 过 程 中的作用 ， 旨在对 矿床 的成 因进 行深入 的研究 ， 促进该 区 的扩大找 矿工作 。
铀矿床—— 十红滩铀矿床为研究对象 ， 分析 了矿床 的有机 质、 微生物地球化学 特征 ， 探讨 了有 机质 和
微 生 物 的相 互 作 用 。认 为 好 氧微 生 物 积 极 地 参 与 了 矿床 层 间 氧化 带 的 形 成 和铀 的活 化 迁 移 。在 氧 化 还 原 过 渡 带 ， 酸 盐 还 原 菌利 用 有 机 质 生 物 化学 作 用 的产 物— — 轻 烃 和可 溶 有 机 物 作 为 碳 源 ， 容 矿 硫 使
砂岩型铀矿——铀矿家族的宠儿
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。
鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿床成矿条件分析
鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿床成矿条件分析朱卫平1，吴仁贵2，章永梅31.中国国土资源航空物探遥感中心，北京（100083）2.东华理工大学，江西抚州（344000）3.中国地质大学（北京），北京（100083）E-mail：zwpagrs@摘要：通过成矿地质条件分析，表明鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿床具备良好的成矿地质条件。
赋矿层位形成时的构造背景相对稳定,形成后则处于长期隆起剥蚀的次造山背景，在盆地演化过程中形成了有利的“三层结构”，具备了铀成矿有利的区域背景条件。
赋矿砂体形成于温暖潮湿古气候条件，砂体中存在丰富的还原介质，并且具有良好的泛连通性、成层性和渗透性。
下伏延安组湖相泥岩和上覆直罗组上段曲流河洪泛沉积的组合构成有利于铀成矿的沉积地层结构。
另外，蚀源区丰富的铀源，普遍发育的氧化作用，均为铀成矿的有利条件。
关键词：辫状砂体；直罗组；东胜砂岩型铀矿床；成矿地质条件；鄂尔多斯盆地铀不仅是战略资源，也是核能源，随着核电事业的发展，铀资源的需求量越来越大，在市场化的今天，如何找到一种经济上可行的铀资源势在必行，而砂岩型铀矿满足了当前市场经济要求。
东胜矿床是目前探明的一个大型可地浸砂岩型铀矿床之一，且以层间氧化型铀矿为主。
通过研究认识到东胜矿床的成矿有其特殊性，为了更好地了解东胜矿床。
文中从成矿的区域地质背景条件、构造演化、盆地沉积特征及演化规律、地层结构特征、水文地质条件、地球化学障、气候转变等多个方面分析了该区铀成矿的有利条件。
1. 区域地质概况1.1区域地层特征东胜地区位于鄂尔多斯盆地的北部，盆地盖层产状平缓，整体上由北东向南西缓倾斜，岩层倾角一般为1º～3º。
地层地表出露不全，盆地基底前古生界均为隐伏，盖层仅出露中生界中侏罗统和下白垩统以及少量的上三叠统延长组，其余均为新生界地层（图1）。
东胜铀矿赋矿层位主要与中侏罗统直罗组下段辫状河沉积砂体相关，部分与低弯度曲流河沉积砂体有关。
陕西华阳川铀铌矿床中铀矿物的年代学与矿物化学研究及其对铀成矿的启示
电 子 探 针 年 代 学 研 究 结 果 显 示 ，矿 床 中 存 在 两 期 晶 质 铀 矿 年 龄 ，早 期 晶 质 铀 矿 的 化 学 年 龄 为 〜 2 0 1 M a ( 印 支 期 - 燕
特 征 研 究 （Y u X u e h u i et al. ，1992a ;H u i X i a o c h a o et al. .2014,2017；G a o C h e n g et a l ,2015, 2017；W u C u i l i a n et al. ,2015；H e S h e n g et al. , 2016；K a n g Q i n g q i n g et al_ ,2018)，而对该 矿 床 的 形 成时 代 及 成 因 等 成 矿 机 理 方 面 的 研 究 不 够 深 入 ，这 极 大 地 阻 碍了对该类型矿床的成因认识以及该矿床的找矿勘 查 。近些年，随着核能工业的迅猛发展，铀资源供需 关 系 矛 盾 日 益 加 剧 （I A E A , 2015; N E A -I A E A ， 2016)以 及 难溶 铀矿 物 浸取 实验 的 进步 （M c M a s t e r et al. ,2017; N e t t l e t o n et al. ，2015 )，使得传统上不 经济、不易浸取的潜在铀资源（如铌钛 铀矿、钛铀矿 等）越来越受到重视（M c M a s t e r et al. ，2015，2017; G i l l i g a n e t al. ,2017)，因此，本次研究拟以华阳川矿 床中的铀矿物为研究对象，开展系统的年代学和矿 物化学工作.探讨该矿床的成矿时代.揭示华阳川铀
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第３３卷 ２０１ ７正 第４期 ７月 地 质 Ｇｅｏｌｏｇｙ Ｖ０１．３３ Ｎｏ．４
Ｊｕｌｙ ２０１７
ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—０６５８．２０１７．０４．００１
重新认识还原作用在铀成矿中的贡献 赵凤民 （核工业北京地质研究院，北京１０００２９）
［摘要］铀是一种变价元素，在自然界主要以六价和四价离子的化合物形式存在。一些学者特别 强调Ｕ 被还原为Ｕ 在成矿中的重要性。但实际上，作为成矿作用产物的铀矿物中都含有一定量的 Ｕ ，或铀以［Ｕ０ ］ 形式形成铀酰矿物。大量地质现象和室内实验资料也表明，还原作用有助于 铀成矿作用的进行，但并不都是直接通过Ｕ。 还原为Ｕ 成矿，而多是通过对热液／流体性质的改变 或其它方式促进铀的沉淀和富集。 ［关键词］还原作用；铀成矿作用；ｕ”；Ｕ。 ［文章编号］１０００—０６５８（２０１７）０４—０１９３—０６ ［中图分类号］Ｐ６１１．５ ［文献标志码］Ａ
铀作为典型的变价元素，在自然界主要 以Ｕ 和Ｕ 的化合物形式存在。人们普遍 认为“Ｕ 活泼易动，Ｕ 相对稳定”，并根 据还原环境有利于铀成矿，矿石中的主要铀 矿物为Ｕ 化合物，利用黄铁矿、有机质等 还原剂与铀酰络合物水溶液的作用可合成沥 青铀矿等现象，强调还原作用在铀成矿中具 有十分重要的意义。 缅里尼科夫Ｉ，Ｉ．Ｂ．（１９８９）甚至指出： “还原作用是唯一满足铀成矿条件的因素，其 他因素都是辅助性的”。不同研究者论述了 ［ＵＯ ］ 与各种还原剂之间的氧化一还原反应 机理，编写了一系列的化学反应式，以证明 其正确性。同时，这一观点也广泛应用于解 释铀成矿作用，特别是应用于解释外生氧化 带型铀矿的成矿作用，并据此建立了各种铀 成矿模式。但是，通过深入分析矿床地质资 料和成矿实验的结果表明，这种观点不够全 面，值得商榷。为此，笔者将从铀在矿石中 的存在价态、铀沉淀富集时的初始价态和铀 成矿作用地球化学反应体系等几个方面，分 析还原作用对铀成矿的贡献。
１铀在矿石中的存在价态 铀在矿石中的存在价态，是评价还原作 用在铀成矿作用中的贡献的重要依据之一。 但需要指出，分析的前提是明确成矿作用中 铀的迁移价态：在以铀酰络合物形式迁移时， 矿石中Ｕ 含量的多少是反映还原剂对Ｕ 的 还原程度；相反，若如一些学者提出的：“内 生成矿作用中铀是以Ｕ 形式迁移”，则矿石 中Ｕ 含量的多少，反映了氧化剂对其氧化 的程度。 按主要类型铀矿床的划分，矿石中铀离 子的价态表现如下： １）内生铀矿床：矿石中铀矿物主要有晶
［收稿日期］２０１７—０１—１９ ［作者简介］赵凤民（１９３７一），男，高级工程师（研究员级），１９６２年毕业于莫斯科有色金属黄金学院。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｆｍｌ９３７＠ｓｏｈｕ．ｃｏｒｎ 铀矿地质 第３３卷 质铀矿（沥青铀矿）、铀石和钛铀矿等，其理 想化学式中的铀离子都为四价，人们通常称 其为“四价铀矿物”。但自然界的这些矿物中 都含有不同数量的Ｕ 。世界各地的晶质铀 矿（沥青铀矿）样品中Ｕ０ 含量一般为 ２Ｏ ～５１ ；铀石中也都同时含有ＵＯ：和 ＵＯ。，其Ｕｏ 含量往往比ＵＯ。还多；钛铀矿 中的ＵＯ。和ＵＯ 含量关系也是如此¨】］，当然 不排除其中部分Ｕ¨后期氧化为Ｕ”。 关于Ｕ 在这些矿物中的存在形式和共 沉淀机制并不完全清楚，只是随着Ｕ 含量 的增加，其性质有所变化。例如：晶质铀矿 （沥青铀矿）随着Ｕ 含量增多，结晶程度变 差，晶胞参数变小，反射率和硬度降低等。 还需要指出，在个别强碱交代热液型铀矿床 （如俄罗斯外贝尔地区的白桦铀矿床等）中还 出现以硅钙铀矿为主的矿石。 ２）层间氧化带砂岩型铀矿床：矿石中以 铀矿物（沥青铀矿和铀石，见少量钛铀矿等） 形式存在的铀量仅占总含量的一部分，大部分 铀以其他形式存在。特罗斯强斯基Ｆ．（１９８８） 对中央克兹尔库姆地区乌奇杜库克层间氧化带 砂岩型铀矿床的矿体不同部位进行铀的价态分 析表明：在矿体卷头部分，矿石中Ｕ 占绝对 优势，含量最高达８７ ，Ｕ”仅有１３ ，而且 以易溶形式的铀化合物为主（占比例最高达 １００％）；往矿体尾部方向Ｕ 含量逐渐减少， 在尾部降至２５ ，而Ｕ 增加到７５ ，易溶形 式的铀减少到２３ （图１） ］。另外，在个别层 间氧化带砂岩型铀矿床（如乌兹别克斯坦的苏 格拉雷铀矿床）中，氧化带内还产有以硅钙铀 矿为主的矿体（图２）［６ 。 ３）黑色页岩断裂（碎裂）带内渗入型铀 矿床：该类型铀矿床在华南地区广泛发育， 是地下水对富铀碳硅泥岩层改造的产物，与 层间氧化带砂岩型铀矿的成矿机理相似。钱 法荣等（１９８２）对老卧龙铀矿床的研究表明， 其工业矿体多集中在弱氧化带或氧化一还原过 渡带内，铀矿物主要为次生铀酰矿物和铀黑， 即铀主要呈Ｕ。 形式（表１） ｊ。
图１囹２日３日４日５田６ 图ｌ 中央克兹勒库姆乌奇库杜克层间氧化带砂岩型 铀矿床矿体内铀的溶解性与价态组成分带示意图 （据特罗斯强斯基 ．１９８８） Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｚｏｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｒａｎｉｕｍ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｖａｌｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｅｂｏｄｙ ｏｆ Ｕｑｋｕｄｕｋ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｓａｎｄｓｔｏｎｅ ｔｙｐｅ ｕｒａｎｉｕｍ ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｎ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｋｅｚｒｋｕｍ １一层间水流动方向；２一氧化带；３一易溶铀的总量； ４一在２ 硫酸溶液作用下进入溶液的铀量；５一在２ 氧 化钠溶液作用下进入溶液的铀量；６一在水作用下进入 溶液的铀量。
－●・ 冀 ．‘－。．’●。‘‘１Ｉ ＿’ ’●‘ ．．： ・■． ．ｔ：一～－ －．～ ＿０ ＿■■ｈ’ ｌ’－ ．‘．二
窖一
・ ‘●．。． 。‘ｔ・ ’、
＝
固ｌ图２团３田４囚５圈６圃７ 口８ 圈０ １ｌ ｌ２田１３囤１４ 图２乌兹别克斯坦苏格拉雷铀矿床Ｕ号 矿体剖面示意图 （据吉斯里亚科夫Ｍ．，舍特金Ｂ．Ｈ．，２０００） Ｆｉｇ．２ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｅ ｂｏｄｙⅡｏｆ Ｓｕｋｅｌａｌｅｉ ｕｒａｎｉｕｍ ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｎ Ｕｚｂｅｋｉｓｔａｎ １一砂岩；２一钙质砂岩；３一黏土；４一原生灰色岩石； ５一红色蚀变岩石；６一黄色、褐色蚀变岩石；７ 铀矿 石；８一沥青铀矿一硫化物富矿石；９一沥青铀矿一赤铁 矿一硫化物富矿石；ｌＯ一硅钙铀矿矿石；１１一硒矿化； １２钼矿化；ｌ３一钻孔；１４一铀矿体编号。 第４期 赵凤民：重新认识还原作用在铀成矿中的贡献 ・１９５・ 表１ 老卧龙铀矿床２１６地段层状氧化带垂直分带 Ｔａｂｌｅ １ Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｚｏｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｅｃｔｏｒ ２１６ ｏｆ Ｌａｏｗｏｌｏｎｇ ｕｒａｎｉｕｍ ｄｅｐｏｓｉｔ 水文地球化学指标 氧化带 发育 岩石 矿物 矿化 矿化度／ 铀含量／ 分带 部位 特征 组合 ｐＨ 水质类型 状况
（ｇ・Ｌ ） （ｇ・Ｌ＿１）
强 岩石全部氧化 褐铁矿、水铝英石、 氧 潜水面之上地 为黄褐色， 多水高岭石、次生石 ５± ０．Ｏ６ ＨＣ０３一ＳＯ４ 少量残留
化 下水饱气带 钙、镁流失， 英、少量硅钙铀矿、 矿体 带 质轻多孔 钙铀云母 氧 化 钙铀云母、多水钙铀 带 弱 杂斑色，钙、 云母、铜铀云母、铝 工业铀矿多 氧 侵蚀基准面附 镁大量流失
， 铀云母、少量铀黑、 ＨＣ０３一Ｓ０４ 最高可达 ４～５ Ｏ．２４ 赋存在该 化 近，地下水交 但含碳岩石还 褐铁矿
、软锰矿、水 或Ｓ０４ ｎ×１０—３ 替带 带中
带 未完全褪色 铝英石、次生石英、 重晶石、多水高岭石
侵蚀基准面之 岩石呈灰白色 胶状黄铁矿、高岭 ＨＣＯ３一ＳＯ４ ｎ×（１０—３ 氧化一 下，相应于地 或浅灰色，沿 石、次生石英、重晶 ６～７ Ｏ．１７ 只有贫矿化 还原带 下水缓慢交 石
，铀以吸附状态 或ＨＣＯ３ ～１０—６） 替带 裂隙有褐铁矿 为主
未发生氧化 还原带 ＞７ ＨＣＯ３ 作用
注：据钱法秉等，１９８２。 ４）表生蒸发岩型铀矿床：该类矿床是含 铀地表水在干旱的径流环境中，通过蒸发作 用而形成，矿石中的铀完全为铀酰矿物。最 典型的代表为澳大利亚伊利里钙结岩型铀矿 床，其主要的铀矿物为钒钾铀矿。 以上地质现象都表明，铀矿床的矿石中大 多存在不同含量的Ｕ叶，有的甚至以Ｕ 为主。 这就是说，在铀以Ｕ。。。迁移时，其最终形成的 铀矿石中部分、甚至全部铀并不是因为还原作 用而发生沉淀和富集，而是由其他因素造成沉 淀和富集。至于铀以Ｕ 形式迁移时，其氧化一 还原作用比较复杂，本文不进行讨论。 ２铀沉淀富集时的初始价态 一般情况下，铀矿石都形成于数百万年、 甚至上亿年以前，这就需要分析在成矿作用 过程中或成矿以后漫长的地质过程中，铀的 价态是否发生过变化？不能简单地以实验室 测出的数据去代表成矿作用初始产物的状况。 笔者与沈才卿（１９８４）开展过以碳酸铀 酰络合物、碳酸钠、黄铁矿和水的成矿实验。 实验在“冷风自紧式”高压釜内进行，温度 条件为１５０～４５０℃。结果表明：在中低温和 实验时间较短的条件下，形成的铀产物为结 晶极差的黑色絮状物（图３ａ、ｂ）；随温度升 高和时间增长，其结晶程度逐渐增高，最终 变成为结晶良好的球状集合体（图３ｃ、ｄ）。 对相应产物进行Ｘ衍射分析表明：黑色絮状 物只具有几条弱Ｘ衍射线，晶胞参数难以确 定；而呈球状集合体产物具有典型的晶质铀 矿结构特征，而且随着球粒清晰度变好，其 晶胞参数变大（依次为５．３９８Ａ、５．４１９Ａ和 ５．４６０Ａ）。众所周知，铀氧化物的结晶程度反 映了其中的Ｕ 和Ｕ。 含量，即随着结晶程度 增高，Ｕ 含量增高。这就是说，黑色絮状产 物中铀是以Ｕ 为主，而具有良好球状体 （ａ一５．４６０Ａ）的产物中铀以Ｕ 为主［２ ］。这 也表明，对长时间的实验来讲，初始产物的 形态和其中铀的价态与最终产物有极大的差 别。同时，与铀产物共生的铁矿物也在不断 变化，黄铁矿由早期被氧化为赤铁矿，到后 来变为磁铁矿、甚至为方铁矿（表２）［２－３￣。