常见铀矿物

铀矿物
目前已发现的铀矿物和含铀矿物约170种以上，其中25—30种具有实用意义列举如下：
沥青铀矿(U3O8) 含U 42—76%
晶质铀矿(U3O8) 含U 55—64%
钙铀云母(Ca(UO2)2P2O8·8H2O) 含U 46—52%
铜铀云母(Cu(UO2)2P2O8·2H2O) 含U 42%
钒钾铀矿K2〔UO2〕2〔VO4〕2·3H2O 含U 42—46%
钒钙铀矿CaO、2UO3V2O5·nH2O 含U 41—48%
钛铀矿(TiO2·U2O3)TiO3，铀石U(SiO4)1-x(OH)4x，硅钙铀矿(H2O)2Ca(UO2)(SiO4)·3H2O
钍矿物
方钍石(Th，U，Ce)O2 含ThO2 70—80%
钍石ThSiO4 含ThO2 48—72%
独居石(Ce，La，Dy)PO4·ThO2 含ThO2 5—10%
沥青铀矿
沥青铀矿(pitchblende)，晶质铀矿的沥青状隐晶质变种。

又称非晶铀矿或铀沥青。

成分UO2，含U42％～76％，常含铅，不含或微含钍、稀土元素。

是提取铀的最主要矿物原料。

等轴晶系。

矿物外形为胶态肾状、钟乳状、葡萄状或致密块状。

沥青黑色，条痕黑色，树脂光泽或半金属光泽。

莫氏硬度3～5，比重6.5～8.5。

具强放射性。

主要产于中、低温热液矿床和沉积、淋积矿床中。

晶质铀矿
uraninite 理想的化学成分为UO2 ，化学成分
U4+mUn6+O2m+3n。

晶体属等轴晶系的氧化物矿物。

天然矿物中总有部分U(氧化为U(故化学式实际为(UU)O2+，值最大可达0.6。

富含U(的土状变种称为铀黑。

钍、钇、铈等稀土元素可类质同象替代铀，含量高的分别称为钍铀矿或钇铀矿。

晶质铀矿具强放射性，化学成分中总是含有少量的铅、镭和氦，其中铅和氦是铀、钍放射性蜕变的最终稳定产物。

镭和地球上的氦都首先是在晶质铀矿中发现的。

根据铅铀比和氦铀比可以测定矿物的地质年龄。

晶质铀矿具萤石型结构，晶形以立方体或八面体为主，但少见；一般成细粒状产出。

黑色，条痕棕黑色。

半金属光泽，风化面光泽暗淡。

贝壳状断口。

摩氏硬度约5.5。

比重7.5～10.0。

氧化程度深的,颜色趋于暗棕,比重明显偏小。

呈致密块状、葡萄状等胶体形态，并具有沥青
光泽的隐晶质变种称为沥青铀矿。

晶质铀矿主要产于高温热液矿脉中。

产于中－低温热液脉中的,特征性地总是沥青铀矿,一般不含钍和稀土元素；呈良好自形晶体产于伟晶岩中的晶质铀矿，则钍和稀土元素含量较高，但一般不形成有工业价值的矿床。

晶质铀矿常蚀变或风化淋滤而形成颜色鲜艳的脂铅铀矿或钙铀云母、铜铀云母等铀的次生矿物，可作找矿标志。

晶质铀矿，特别是其变种沥青铀矿，是铀的最重要矿石矿物。

此外，晶质铀矿还用于提取镭。

加拿大、美国、南非、扎伊尔等是最主要的铀矿生产国。

钙铀云母
英文名：Autunite
类别：铀矿之一，磷酸盐，含铀量可达6-57%。

晶系：四方晶系[font color=#000000]，四方双锥晶类。

[/font]
化学分子式：Ca(UO2)2(PO4)2·8—12H2O；Ca(H2O)8[UO2(PO4)]2 .nH2O
性质：加热可逸出水变成变钙铀云母。

板状、片状、鳞状晶体，集合体鳞片状、球状、粉末状、被膜状。

性脆，具强放射性。

摩氏硬度：2-2.5
比重：3.05-3.19
解理：极完全底面解理
断口：参差状
颜色：黄色—绿色。

处于潮湿环境时，颜色鲜艳，透明度好。

条痕：黄色
光泽：金刚光泽，玻璃光泽至珍珠光泽
荧光：黄色—绿色
主产地：产于铀矿床氧化带，有时产于伟晶岩中，也有胶状产于泥煤中者。

意大利的科林扎、伦巴第及古内奥，澳大利亚的莱姆占哥等地。

铜铀云母
铜铀云母(torbernite)
含水的铜、双氧铀磷酸盐(Cu(UO2)2
铜铀云母是一种主要的含铀矿物，可以用来提炼铀。

它为绿色晶体或像云母样的块体。

钒钾铀矿
钒钾铀矿，又称“钒酸钾铀矿”。

成分为K2[VO2]2[VO4]2·3H2O，含铀42—46％。

单斜晶系。

晶体细小，片状或板状。

通常呈粉末块状。

鲜黄或淡黄绿色。

玻璃光泽，硬度2—2.5，比重4.46，具强放射性。

易溶于稀酸中。

分布于有机质的沉积岩的风化带(主要是砂岩)，或见于沉积铀矿床的氧化带中，是提取铀、钒及镭的矿物原料。

铀主要用于原子能工业。

中国华东、西南有铀矿。

钒钾铀矿是提炼铀的重要矿物，为含水的钾铀酰钒酸盐。

纯钒钾铀矿可含53%的铀和12%的钒。

黄色、软质，有些呈小块体，有些呈土状。

钒钙铀矿
钒钙铀矿是一种铀和钒的氧化物矿物。

黄色，蜡状光泽；像云母样具有层状，呈块体、鳞片状、板条状结晶或放射状晶体集合体。

钛铀矿
钛铀矿brannerite；cordobaite
分子式: (U,Ca,Fe,Y,Th)3Ti5O16或(U4+,Ca)(Ti,Fe3+)2O6
一种原生铀矿。

是铀和钛的复杂氧化物矿物。

元素之间广泛形成类质同象结构，具有较高的化学稳定性，难于水冶加工处理，但具有综合利用的工业价值。

单斜晶系，呈柱状晶体。

具放射性。

硬度5.6-6.02。

比重5.49-5.7。

玻璃光泽至金刚光泽。

黑色，性脆，具电磁性。

主要产于伟晶岩、花岗岩及砂矿中。

还含有钍、稀土、硅、铁、铅等。

不溶于酸，与焦硫酸钾熔融后溶于酸，是提炼铀的重要矿物原料。

方钍石
方钍石是一种二氧化钍矿物。

由于方钍石难以熔化而且稀少，所以它难以成为提炼钍的来源。

方钍石很重并且硬度高，具有暗灰到浅褐黑色或浅蓝黑色。

常含有稀土族元素。

化学组成：ThO2,含ThO2达70—80，UO2可达12;并常含稀土元素和铅;
鉴定特征：透射光下为红褐、暗棕或绿色；强放射性；
成因产状：在自然界少见，仅发现于伟晶岩脉中；偶见于砂矿中；
著名产地：世界著名产地有马达加斯加的彼特洛卡、斯里兰卡等地。

名称来源：根据其化学成分命名；
晶体形态
等轴六八面体组。

晶体呈立方体者多，八面体者少。

常见单形。

双晶面(111)；
晶体结构
方钍石
晶系和空间群：等轴晶系;对称型3L44L36L29PC;空间群Fm3m;
晶胞参数：a0=5.57；
粉晶数据：3.234(1)1.689(0.64)1.98(0.58)
物理性质
硬度：6.5-7
方钍石
比重：8.9-9.7g/cm3
解理：解理平行｛100｝不完全
断口：参差状至贝壳状断口
颜色：深灰至黑色，风化后为褐黑色或棕黄色
条痕：黑色、灰色至绿灰色
透明度：半透明至不透明
光泽：金刚光泽至半金属光泽
发光性：放射性
其他：强放射性
光学性质
均质性。

n=2.20±。

反射色灰至浅棕。

反射率：15±。

钍石(thorite)
化学组成为Th[SiO4]、晶体属四方晶系的岛状结构硅酸盐矿物。

钍石的成分变化很大，钍可以被轴、钙、稀土(尤其是铈)等类质同象代替；由于成分中钍和铀等放射性元素的衰变，破坏晶体结构，导致晶体的非晶质化。

钍石晶形酷似锆石,呈四方双锥状或短柱状,集合体呈粒状、致密块状。

黑色、褐色、黄色、橘黄色、橙色，半透明，玻璃光泽、断口油脂光泽。

摩斯硬度5,比重4.4～5.4。

非晶质化的钍石硬度、比重、折射率等都有减小，具强放射性。

钍石主要产于伟晶岩中，其次以副矿物产于花岗岩和正长岩中。

在与碱性岩有关的碳酸岩中也常见钍石。

美国西部中、低温热液型的钍石矿脉，是一种新型的矿床类型。

中国内蒙古白云母型花岗伟晶岩中，产有钍石的变种磷钙铁钍石(集宁石)。

钍石是提取钍的重要矿物原料，并可提取铀和稀土。

独居石(Monazite)
概述：
独居石这个名字是源于它经常以单斜晶体存在而来的。

它是一种含有铈和镧的磷酸盐矿物，是一种稀土矿物，中文学名“磷铈镧矿”，(Ce,Y,La,Th)PO4是提炼铈、镧的主要矿物，商业钚的主要来源。

早先发现这种矿物会放射钍-232，之后会吸收慢中子而变成铀-233，而铀-233可作核燃料之用。

1940合成又发现该矿石，可合成钚-239。

而钚-239常被用在核子反应炉及核武器中。

铈可用来作合金、打火石、抛光等的材料。

此外，很多时候独居石中还含有钍，因此也可用来提炼钍。

晶体结构及形态：
独居石产于花岗岩、正长岩、片麻岩中，也常形成砂矿。

独居石
它的颜色呈棕红、黄、褐黄，有油脂光泽。

其晶体形状或是板状或是柱状，单斜晶系，斜方柱晶类。

晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。

因成分中含铀、钍元素，具一定放射性(通常量很低，无须特别保护)。

独居石的颜色较艳丽，这种矿物的晶体大都小，粗大者且透明，在国外可用作宝石(无商业价值，多为收藏品)。

图中独居石晶体是一颗贯穿双晶，极其完美漂亮，若晶体够大，是珍贵收藏品。

产地：
具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。

最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。

此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国东北为主、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。

我国白云鄂博也是独居石的重要产地，但优良大晶体稀少。

独居石的生产近几年呈下降趋势，主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性，对环境有害。

其中，巴西，印度等国已禁采。

化学成分及物理性质：
(Ce,La,Y,Th)[PO4]。

成分变化很大。

矿物成分中稀土氧化物含量可达50～68％。

类质同象混入物有Y、Th、Ca、[SiO4]和[SO4]。

独居石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。

独居石
采用电子探针(EPMA)分析研究花岗岩、伟晶岩和热液交代等三种不同成因的独居石微粒微区成分分布的特征。

分析数据表明，花岗岩和花岗伟晶岩成因的独居石微粒中La和Ce 的含量低, 而Sm、Gd、Y、Th的含量明显较高。

热液交代成因的独居石微粒中，La、Ce 的含量高，而Gd、Th、Y的含量明显较低。

根据微区剖面(0.18mm)元素分布曲线，指出了La、Ce、Nd、P、Th、Si、Ca和U等元素表现出8～10个微环带成分不均匀分布的特点，并认为成矿溶液的地质环境、温压和微量元素含量变化是不均匀分布的主要原因。

物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。

半透明至透明。

条痕白色或浅红黄色。

具有强玻璃光泽。

硬度5.0～5.5。

性脆。

密度4.9～5.5。

电磁性中弱。

在X射线下发绿光。

在阴极射线下不发光。

生成状态：
产在花岗岩及花岗伟晶岩中；稀有金属碳酸岩中；云英岩与石英岩中；云霞正长岩、长霓岩与碱性正长伟晶岩中；阿尔卑斯型脉中；混合岩中；及风化壳与砂矿中。

以铀为重要组分的矿物
以铀为重要组分的矿物。

已知铀矿物和含铀矿物约有500种,其中矿物组成稳定、铀含量恒定、物化性质确定的铀矿物近200种，可作为工业资源的仅20余种。

铀在自然界分布很广，赋存状态大体可分为三种类型：
1．铀矿物类型,在地壳中由于天然的物理－化学和生物作用而形成，例如岩浆岩中常见的铀矿物和含铀矿物，有晶质铀矿、沥青铀矿、钛铀矿、铜铀云母、钙铀云母及铌钽酸盐类、沉积岩中的铀石等。

2．与非铀矿物类质同象的形态,其晶体结构中的某离子被铀的离子所取代，而晶体结构不变，在岩浆岩的副矿物中较常见，例如在独居石、磷灰石及钛酸盐、铌钽酸盐矿物里，铀以U(形式置换其中离子半径大致相等的元素，呈类质同象形态存在。

3．细分散吸附状态,铀呈细小的质点或呈离子状态被某些矿物以物理或化学形式吸附，如铀酰离子易被有机质、玻璃蛋白石、磷灰石、粘土矿物和氢氧化铁等所吸附。

成因铀在地壳中的分布特性和存在形式，由铀的以下化学性质决定：①铀是亲氧元素，铀与氧可以形成稳定的化合物；②自然界中最常见的四价和六价铀，参与了地球化学作用的氧化还原过程，可以形成种类繁多的铀矿物；③铀是两性元素，它的氧化物与碱性氧化物作用生成铀酸盐，与酸作用生成铀酰盐；④在结晶化学方面，四价铀和六价铀能形成多电荷大离子团，能与钍、稀土、钇、铌、钽、锆、铪等元素有密切的类质同象关系。

根据以上四种性质，可以解释铀矿物在自然界的共生组合规律。

分类铀矿物的分类方法很多，如按成因可分为原生矿物和次生矿物，按铀在矿物中的原子价可分为四价铀形成的矿物和六价铀形成的矿物，按铀矿物的化学成分可分为简单氧化物类、复杂氧化物类、氢氧化物类、铀云母类、硅酸盐类等。

常见的铀矿物见表[常见的铀矿]。

除铀矿物外，还有种类繁多的含铀矿物，中国已发现70余种。

这些含铀矿物大多数不具有工业意义，仅具有地质和找矿意义,其中一部分具有综合利用价值。

(见彩图[花岗岩型葡萄状沥青铀矿]、[红伟晶岩中的硅钙铀矿结晶]、[钙铀云母]、[露天铀矿])
参考书目
王德荫、傅永全编：《铀矿物学》,原子能出版社,北京，1981。

魏思华编著：《中国铀矿物》，原子能出版社，北京，1979。

董灵英。