层控铀矿床形成的机理.pdf

国外铀矿地质 币 一一一一一一一 一 一 一一一一一 一 一一 层 控铀矿床形成的机理 , , ’ 。, 几 ” 等 近年来 , 由于研究水成矿床的结果 , 在世 界范围内对了解铀在沉积岩中富集规律性的兴 趣明显地增加了 。 在沉积岩层 中寻找层控铀矿 体时 , 了解矿床成因非常重要 , 因为这直接影 响组织普查工作 。 下面以新的层控铀矿化类型 其成因迄今仍在争论中为例 , 介绍有 关研 究铀矿体形成的特点及矿体 中铀富集形式的资 料 。 本文所研究的矿化产于具加里东褶皱基底 的大型晚期造 山洼地盖层的陆源沉积岩层中 。 该洼地位于近南北 向区域构造线和近东西 向大 断裂带的复合部位 。 洼地包括两个构造层 。 下 层为元古代和早古生代建造 , 是深度变质和变 形的岩层海相碳酸盐 、 似玄武岩 、硅 质页岩 、 花岗流纹岩 , 这些岩层为不同年代以晚元古 代到三迭纪的成分不同的侵人杂岩所贯穿 。 这是具有断块结构的拗陷基底 。 上层为陆相火 山喷发物酸性和基性成份和陆源沉积物质 所构成的拗陷盖层 。 它又 由两个分层构成下 分层为火山成因沉积层 , 上分层为古生 代陆源 沉积层 。 铀矿体产于洼地盖层上分层的陆源沉积岩 中 , 赋存于陆相杂色岩系中 , 呈压实透镜体形 状产出 , 与其围岩大型湖相的细粒粉砂质泥岩 围岩层理一致 。 透镜体 由某些黑色结核构成 , 局部地方这些结核相互结合在一起 , 形成具有 结核透镜构造的岩层 。 在结核体中围岩层理的 延伸仍清晰可见 , 并且在结核体里面层理的厚 度不变 。 有时没有层理 , 但是包围含铀结核的 岩层形状在结核附近没有改变 。 这意味着结核 形成于晚期成岩作用阶段 , 此时层理已完全凝 结 。 铀矿化在沉积物由泥质构成的胶结物中呈 细粒到细分散状析出物产出 。 已证实 , 含 铀析出物是 由含氧 一硅酸盐的混 合物构成的 。混 合物中鉴定出有与斜方砷铁矿和天然铅共生的 铀石和沥青铀矿 。 为了确定矿化成因 , 采用最新的综合方法 研究了围岩中铀的分布特征及其在矿石中的富 集形态 。尤 其是在研究铀矿石饱和铀的机理时 , 采用 一放射照相方法 。 为此 , 垂直围岩层理 在 矿体的上盘和下盘相同间隔采取标本 。 如同放射照相结果表明 , 铀在围岩中分布 不均匀 。 铀基本上富集于岩石的细粒泥质 部 分 泥质层和粉砂岩及粉砂泥岩的胶 结物 中 , 但矿物石英 、 长石等的碎屑和喷发岩 的碎屑不含铀图 。 只不过有时在喷发岩碎 屑中可见到固定于副矿物中的铀 , 即与喷发岩 共生的铀图 。 聚集在胶结物主要成分为泥质物中的铃 分布均匀 。 可 以看到胶结物中的铀含量与构成 胶结物颗粒的大小有关颗粒越小 , 其中铀含 量越大 图 , 及 , 。 在不 同粒度岩石成互层 的地段均能明显地见到这种铀主要赋存于细分 散状物质 中的现象 。 矿石 中铀的分布特征没有重大变化 二 与围 岩不同 , 围岩 中铀含量为 一 , 在近矿产 物和矿体的胶结物 中铀的富集将增高几十倍 。 此时 , 不仅胶结物的粘土质物 , 而且细粒的碎 屑物也明显富铀图 ,, 及 。 至于矿物和 岩石的大个碎屑则同围岩一样不含铀 。 研究垂直含矿带的铀富集和空间分 布发 现 , 越 接近矿带 , 铀含量逐渐增高 。 根据铀在 岩石 中分布特征和铀主要赋存于细分散胶结物 中的特点 , 可得 出结论即铀呈微小颗粒沉积 物主要 同具有最细粒级的沉淀物一块从湖 层控铀犷床形成的机理 相盆地沉淀下来 。 图 及 最有说服力 , 从 图中 可以看到 , 晚期切穿裂隙已在某种程度上错动 了不同粒度沉积岩石的富铀层 , 并且铀在破碎 带 内部没有痕迹 。 矿化岩石的裂隙和破碎造成 的岩石碎屑内未富集铀也证实了此点 。 图 , 即说明这点 , 图中展示长石大块碎屑 , 具有明 显裂隙 , 完全没有铀 , 与铀的岩石胶结物完全 不同 。 铀图 , 最初即为岩石碎屑所固有 , 而 不是在后生成矿作用中或其它较晚沉积物蚀变 过程中从外部渗人的 。 已获得的资料排除了关矛矿化是后生的或 迭加的假设 , 也就是铀矿化是较晚于岩石中形 成的假说 。 尽管最近一个时期发表了许多涉及到查明 铀在细分散状泥质物中产出形态的著作 , 但是 , 对这个问题仍旧研究得不够 。 因为有一定量的 铀 , 有时是大量铀呈不清楚状态产出 。 我们估 计是吸附状态 , 但证明困难 。 对矿石中铀的富集形式 , 是采用 一 显微分析仪和电子显微镜做淋滤实验进行研究 的 。 在为一和室内温度条件下进 行了从含铀泥岩矿样 中淋滤铀的实验 , 用作溶 剂的是的重量为溶液和 的溶液以及蒸馏水 。 根据推侧解释了实验结果 , 即主要是六价 铀化合物溶于碳酸钠溶液 中 , 在酸性溶液 中既 溶六价铀 , 也溶四价铀化合物 , 而 在蒸馏水中 只有未构成矿物晶体格架的活动铀溶解 。 粉末 样品中的铀含量是在光谱室测定的 , 用化学 分析测定了溶液中的铀含量 。 做分析的两个样品是取自矿化的矿样 。 预 先做 了离心选矿 , 并且从每个样品都提取了水 、 碳酸盐和盐酸的三种浸出物 。 分析结果示于图 。 根据获得的曲线资料 , 在含 铀 和 国外铀矿地质 一 一 一 一 一, 二升井 , ‘小 右 一 ‘月,巴二 二二二竺币 一一 易活动的铀一 才 口户 口 叫 ‘,,‘ ,,月‘, ,门 叹即下口夕之夕了夕丫。 图在碳酸钠溶液 、 盐酸溶液和蒸馏水中 铀从两个矿样中淋滤的曲线 一样品一样品 的样品中 , 碳酸盐 浸 出物中的铀含量数实 标上 同水样 中为铀含量数一样样品 , 或者 高些 , 达 。 样品 。 由于推测 , 进入碳 酸盐浸 出物 中的是铀 的易溶形态和六价铀化合 物 , 因而碳酸钠样品含铀量的差别可能是分析 样品的氧化程度很高所致 。 盐 酸浸 出物中铀含量明显增高到 , 并且在两个样品 中含量相同 。 这又证明矿石中 四价铀化合物的含量相 当高 , 完全符合铀矿化 的组份 铀石和沥青铀矿 。 除淋滤实验之外 , 还 以铀含量为和 的矿样经过两 次离心造矿进行了鉴 定 。 铀回收率试验结果 证实 , 在值为 一时 , 铀从样品中的提取率达一 , 一时为到 , 而 当为时为 。 把这些数据与沥青 铀矿和 铀石中铀的稳定 曲线相比较证明 , 样品 实验在这些内生铀矿物具有最大稳定 性 的 范围内有较好的溶解度一个数量级 。 这一方 面可能是 由于矿化铀石的变生非晶体作用和较 高水化作用所致 , 另一方面 也是 由于在矿石样 ’ 品中存在着易于提取 的矿物本身中不含有的 附加铀的缘故 。 因此 , 由于实验结果 , 在矿样中确定出有 易活动的铀同时证 实这种推测 , 即铀存在形 态不受析出的纯铀矿物的限制 。 采用 一 显微分析仪测定也得出相同的结论 。 扫描的结 果更说明问题 。 在图 , 上可以容易观察到 , 铀 和硅告量曲线在局部地方出现负相关但是这 些负值在任何地方都没有降到零该曲线特点 证实 , 铀和硅含量之间还 有着更复杂的比值关 系 图 , 。 该现象同样反映在光栅图中 , 但 不那么富有代表性 。 用显微分析仪测 得的数据 也证实矿石成份复杂 。 与含硅物质结合在一起 的部分铀不可能属于铀石 。 为了弄清铀在矿石 中富集的非矿物形态的 特征 , 用 一 电子显微镜进行了研究 。 用微衍射法鉴定相的特征 , 而用电子显微镜自 动射线照相法鉴定铀进人的形态 。 此法的主要 优点在于能够研究标本的显微形态 , 同时根据 还原 晶体银直接观察银表面上放射性元素分布 的详细情况 。 显微 自动射线照相和微衍射方法 相结合可 以得到所研究放射性物体的全 面特 征 。 该显微 自动射线照相法很灵敏 , 在适宜条 件下能查明单 个放射性原子采用这种方法研 究细分散矿石有成效 。 特别是在此种 情况下 , 能照出相当于含铀析出物的银的细分散晶架形 ﹀ 图用 一 显微分析仪扫描得出的铀硅析出物中铀含量的曲线 一铀和硅含量发现负相关 , 但保 持在明显水平上 一铀和硅含量之间不能对比 , 局部发现负的相关关系 层控铀矿床形成的机理 态 晶架析出物 的主要物质赋存于层状铝硅酸 盐中在该矿化 中是黑云母 、 绿泥石和水云母 。 微衍射证实有铝硅酸盐的吸附剂存 在 。 在微衍 射法鉴定 出长石晶体之间的晶间内 , 发现有铀 的点状析出物 。 而铀的这些点状析出物同样赋 存在电子非晶质和伦琴非晶质物质中 , 根据显 微分析获得的资料推测 , 该物质属于非晶质的 。 在铀的细 分散状析出物与层状铝硅酸盐和 电子非 品质状物质相共生的发育阶段 , 试图用 微衍射法证实是否 有铀矿物存在 , 结果不成功 。 因此可以证 明 , 铀是呈吸附状态存在 。 由于围 岩的组分是细粒 , 因而妨碍查 明其吸附 剂 矿 物 。 可以推断 , 并未发现全部的吸附剂 。 除铝 硅酸盐外 , 钦矿物 、 铁的氢氧化物 、 磷灰石 同 样可能是铀的吸附剂 。 最新的物理化学实验表明 , 具 有含铀层状 铝硅酸盐的岩石与钙磷酸盐不 同 , 这样的岩石 在值从到范围内既可在氧化介质 中 , 也可 在还原介质中将铀转移到碳酸盐的液 相中 与沉积物一起沉淀的被层状铝硅酸盐吸附 的铀 , 在成岩作用中很容易转移到沉积物的液 体相内 。 形成铀明显过饱和 的溶液 。 从这种溶 液中沉淀下来的纯铀矿物主要为铀石 , 其次为 沥青铀矿 。而 另一部分铀可能呈吸附状态留下 , 采用电子显微镜进行显微 自动射线照相可以发 现它 。 根据已取得的资料 , 可 以得出层控铀矿体 形成的下列机理 。 铀从异常过饱粕的天然水中 沉淀 出而固定于沉积物中 , 在沉积物中铀吸附 在层状铝硅酸盐的泥岩部分并同胶状的硅质物 共生 。 后来层状铝硅酸盐将吸附的铀部分地送 到沉积物的液体相 。 在液体相中吸附铀获得活 动性并在颗粒间隙内移动 。 在形成富沉 积物介质的条件下 , 铀进入铀石组分 。 在晚期 成岩作用阶段铀石完全结 晶并构成了含有斜方 砷铁矿的铀石 一硅 质组分的复杂结核 。 一部分铀继续呈吸附状态保留下来 , 采用 上述研究方法可顺利地发现它 。 矿石中含有吸 附状态铀的数量多少 , 可 以根据淋滤实验结果 判定 , 即从含铀一的样品中淋 滤出 图 。 获得的数据同样证明 , 在带状和层状湖相 沉积层中矿体的形成是 由于沉积成矿机理 。 但 是如上所述 , 层控铀矿化的成因问题很复杂 。 因此 , 仅依据上述资料得出的结论 , 可能会导 致对矿石成因错误的理解 , 并在组织普查工作 中相应地过高估计层控控矿作用 。 整体上分析控制矿化的地质构造条件可以 确认 , 构造运动对矿化成因有重大影响 。 含矿 化的晚期造山洼地位于巨大深断裂交叉处 。 洼 地基底具有复杂断块构造 , 这种断块构造决定 了在洼地沉积盖层中有同时沉积的断裂 。 这些 断裂本身控制着矿石透镜体的分布 。 此外含矿 化的晚泥盆纪陆源岩层就位于厚大的早 中泥盆 纪歪长辉熔岩的下面 。 该火 山岩含 一 铀 , 其中是容易迁移的活动铀 。 造成 火 山成因侵入杂岩体的早中泥盆纪将要窒息的深 部岩浆源完全能够在整个晚泥盆纪期间继续生 成热水溶液 。 看来侵蚀溶液一开始就含铀 , 尽 管侵蚀溶液同样可以从下伏的泥盆纪火山岩中 淋滤出铀 , 不过后一种推断可能性不大 。 铀石与斜方砷铁矿共生 , 铀和砷的密切相 关关系以及测定的这些元素的绝对 含量很 高 等 , 均不是湖相沉积物的固有特点含铀性表 现很局限又很不均匀 。 所有这些都使含矿层与 典型沉积形成物有所不同 。 已证实的矿体形成 的沉积机理 以及对控矿地质构造条件的全面分 析使我们可 以得出结论 矿化为热液沉积成因 。 含铀溶液很可能有内生源 , 但是达到古地 表后就进入湖相盆地底部 。 在此含铀溶液与底 层天然水混合一块 , 以后就是按沉积规律进一 步形成了含铀沉积物 。 因而 , 所研究的层状矿 化应是一种新成因类型矿石 铀砷化物热液 沉积类型 。 综述分析铀矿床成因能更进一步确定矿床 的地质前提和普查标志 。 在晚期造山洼地的沉 积盖层 中组织普查新型矿石时 , 除层控标志外 , 国外铀矿地质 必须考虑到控矿的构造因素 。 从理论上讲 , 在洼地沉积盖层中 , 在盖层 的全部厚度 中以及洼地基底岩层中均可能发现 典型的热液铀矿化当成矿时热液未达到古 地 表才会出现这种情况 。 在矿化地 区有这类铀 矿化的标志存在 。 综上所述 , 可以得出下列主要结论 。 在具有加里东褶皱基底的晚期造山洼地的 沉积盖层中 , 在层控铀矿化的细粒矿石中 , 综 合采用最新方法还查明了 , 除纯铀矿物 铀石 、 沥青铀矿外铀呈吸附状态存在于非晶质含硅 物质和层状铝硅酸盐中 。 借助 一放射照相法查 明了 , 铀同沉积物最细粒的部分一块从湖盆底 层的天然水中沉淀的机理 。 根据含铀结核和湖 相沉积物层理的关系确定 , 含铀结核和铀矿化 铀石和沥青铀矿形成于晚期成岩作用 阶段 。 根据全面综合分析控矿的地质构造条件 、 矿石的矿物地球化学特点以及矿石形成的沉积 机理的资料 , 可 以得出关于矿化是热液沉积成 因的结论 。 所研究的层控矿化是铀石的一种新 的成因类型 。 在计划预测普查工作时 , 应考虑到有可能 在晚期造 山洼地的沉积盖层中发现这种类型 的 矿化 。 同样可能在沉积盖层和洼地基底处也发 现典型热液铀矿体 , 这种矿体是由于在成矿作 用时期热水溶液未达到 古地表的情况下生 成 的 。 根据提 出的层控铀 一 砷化物矿化的成因 , 在组织普查这种类型铀矿体时 , 除了层控因素 外 , 还必须考虑构造 因素 。 在盖层和洼地基底 寻找典型 热液铀矿化时 , 构造标志具有重要意 义 。 李志丹译 自 月。。, 冲 刘士调校 大型砂岩铀矿床 简单模式的 初步设想 , 」亡自 ,一 目舀 毫无疑问 , 美国 目前对砂岩型铀矿床的研 究比其它任何类型矿床都更为深人 。 据推测 , 自 玉 年以来 , 至少有 , 人参加研究 , 并有大量文献论述有关砂岩型矿床及其沉积环 境 。 在南北半球每个大陆发现的大型砂岩铀矿 床都是真正的世界级的铀矿床 。 发表过许多有 关砂岩铀矿床模式 , 因而大多数铀矿勘探者 , 在评价或勘查一定地区时 , 头脑中都有一个模 式概念 。 在经验和主观判断相结合的广泛知识 基础上 , 我选择含有重要或经济价值大一般 含铀大于 , 万磅 , 其价值大于 , 万 美元的铀矿砂岩建造中的一些 主要基本特 征 , 按照这些基本特征的逻辑成因步骤或阶段 塑造一个简单实际的成因模式 , 而其他类型矿 床也能模拟应用 。 我不打算提出有关砂岩铀矿 的某些地质理论 , 而更想从事模式的研究 。 模式公式 确定砂岩铀矿床形成 的地质有利性 , 主要 根据四个地质特征 , 即有利的前兆条 件 、 有利主岩 、 主 岩的改造 一般有蚀变和充足的铀 源 。 女 睡 果推断有利 的四个特征都出现 , 那 么 , 其有利 性的简单公式应为 一 在确定有利性时 , 其前提应是每个因素具