第16讲（铀矿床学1）.doc

地质学基础与铀矿地质讲义2007（第16讲） 内容提要 第二编 铀矿床学 第1章 铀矿床学概论 第2章 花岗岩型铀矿床 第3章 火山岩型铀矿床 参看铀资源地质学pp.88-91,145-198. 第1章 铀矿床学概论 一、几个工业指标 1、铀矿石品位 把相对固定的矿石品位作为主要指标来评价铀矿床的经济价值，是各国一直采用的手段之一，各国所采用的矿石指标的参数不一致，量化也不一致，常随市场需求而变。 我国对铀矿石的品位分级 极富矿石，铀含量1％；富矿石，铀含量0.5～1％；普通矿石，铀含量0.1％～0.5％；贫矿石，铀含量0.05％～0.1％；极贫矿石，铀含量 10104t U3O8；大型矿床，1～10104t U3O8；中型矿床，1103～1104 t U3O8；小型矿床，500～1000 t U3O8。 我国及前苏联都是以金属铀量进行分级的 超大型矿床 1104t 金属铀；大型矿床，3000～1104t 金属铀；中型矿床，1103～3103 t 金属铀；小型矿床，500～1000 t 金属铀。 3、矿体的厚度 一般要求单个矿体的厚度不能低于0.7 m，即两个矿体之间的夹石厚度不能太大。 二、铀矿床的分类 根据目的、原则和解决问题的实质，矿床分类可分为工业分类、勘探分类和成因分类等，其中以成因分类较为普遍。对于铀矿床的分类方案截至目前至少有40多种，本文采用以成因分类为基础，结合含矿主岩和矿床工业价值进行的分类，具体划分如下 1、内生铀矿床 岩浆铀矿床；伟晶岩型铀矿床；热液铀矿床；花岗岩型铀矿床；火山岩型铀矿床；不整合面型铀矿床；交代型铀矿床；角砾杂岩型铀矿床。 2、外生铀矿床砂岩型铀矿床；碳硅泥岩型铀矿床；蒸发岩型铀矿床。 3、变质铀矿床石英卵石砾岩型铀矿床。 在我国主要存在的铀矿床类型为以下四种 花岗岩型铀矿床；火山岩型铀矿床；砂岩型铀矿床；碳硅泥岩型铀矿床。 第2章 花岗岩型铀矿床 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，它可产在岩体内部或岩体外围不远的一定范围内，这些矿床虽然产出的地质部位和围岩性质不同，但实际资料表明它们均具有相同的（或近似的）成矿过程、成矿时代和成矿机制。 花岗岩型铀矿床在国外，从其分布面积、矿床数量铀储量及研究程度以法国最好，其储量占法国铀矿总储量的70％以上。 花岗岩型铀矿床是我国最重要的矿化类型，具统计占总储量的38％以上。而且，我国花岗岩出露面积很大，约有85万多平方公里，占我国大陆总面积的9％左右，找矿远景仍然很大。因此掌握该类型矿床的矿化地质特征及成矿规律具有重要的理论意义及现实意义。 花岗岩型铀矿找矿在我国经过了两个认识阶段。20世纪90年代之前，是花岗岩型铀矿找矿的鼎盛时期，找矿实践促进了对花岗岩型铀矿规律性的认识，对产铀岩体特征、铀成矿类型、控矿因素、成矿模式等方面，中国铀矿工作者做了十分细致和十分杰出的工作。20世纪90年代以后，我国铀矿找矿的整体找矿重点转向我国北方可地浸砂岩型铀矿，花岗岩型铀矿的找矿及研究投资力度减弱了。 一、花岗岩型铀矿床成矿地质条件 花岗岩是大陆地壳中分布最广的岩浆岩，占大陆地壳岩浆岩的一半以上。我国花岗岩出露面积很大，岩体数目众多，但并非都能成矿，哪种岩体有可能成矿产铀花岗岩体通常具有下述特征 1、产铀花岗岩体区域地质背景 产铀岩体是指产有铀矿床的花岗岩体。有些岩体虽然铀含量比花岗岩的平均铀含量（3.510-6）高得多，甚至含有较多的晶质铀矿，但不产出工业价值的铀矿床，则不能称为产铀岩体。 花岗岩型铀矿的产出具有地区性。产铀岩体的有利区域地质背景是古陆壳的基础，后经冒地槽的形成和封闭，构造上处于隆起区（地背斜）；被侵入的围岩为碎屑岩系富铀建造；岩体形成后又经断块－岩浆－流体运动，形成断陷盆地。这样的地质背景既存在铀源环境，又有使铀活化转移的构造动力学和古气候条件。因此，分散的铀经活化转移就有可能在有利的部位富集成矿。 2、产铀岩体的成因类型 关于花岗岩的分类，不同的学派有不同的分类方案。澳大利亚地质学家Chappell and White1974据对澳大利亚拉克伦造山带花岗岩研究，据物源将其分为I型、S型两类，I型为未经风化的火成岩熔融形成的岩浆产物，S型为经过风化的沉积岩（泥质岩为主）熔融形成的岩浆产物。南京大学地质系（1981）以我国华南地区花岗岩的研究为基础，提出了幔源型、同熔型和改造型的三个类型。幔源型指花岗岩浆直接来源上地幔；同熔型指上地幔的派生岩浆上升，与地壳同熔及混染所形成的岩浆产物；改造型指地壳重熔的再生岩浆产物，又分为改造外源型（物源为沉积岩）和改造内源型（物源为火成岩）两类，应分别与S型和I型相当。 不同成因系列的花岗岩具有不同的成矿专属性，而产铀岩体的成因归属，通过多年的研究，认为具有双重性。①陆壳改造成因的岩体完成了铀的预富集，奠定了产铀岩体的基础和前提。并且岩体形成前的陆壳成分与产铀关系密切，前岩体的含铀层位对形成富铀岩体具有十分重要的意义，以及改造花岗岩与铀矿化有着十分密切的关系。②陆壳改造成因的花岗岩体必须叠加深源壳幔作用的岩浆岩体，即同熔岩浆系列成因岩浆的活动，也即拉张伸展背景下的岩浆岩体系才能成矿。 从我国产铀花岗岩的成因类型来看，主体都属于陆壳改造成因，即属于所谓的S型、改造型花岗岩，但要形成产铀岩体必须叠加生源成因的岩浆岩体系的岩浆活动。 3、产铀岩体的时空特征 产铀岩体的产生是一定地质历史演化的过程，岩体具有一定时空结构特征。我国华南铀成矿省是一个花岗岩十分发育的地区。在地质历史中，有多期次的花岗岩浆的侵入，但只有印支－燕山期的花岗岩才是优选的产铀岩体，同时印支－燕山期的花岗岩还必须是具有多期多阶段侵入的复式岩体才是最具优选的产铀岩体靶区。在空间上，要求岩体形成后又经断块－岩浆－流体运动，形成断陷盆地，这样的构造空间有利于分散的铀经活化转移在有利的部位富集成矿。 4、产铀岩体的岩石化学特征 大量分析资料表明，许多产铀岩体在岩石化学特征方面，都非常相似。主要表现在五个方面 （1）酸度大。主要体现在SiO2含量较高，一般都在70％以上。 （2）碱质高。K2ONa2O一般为7.27.9。 （3）钾大于钠。K2O/Na2O百分比接近53，钾长石占长石总量的50％以上。 （4）铝过饱和。Al2O3的平均含量通常为13％－14％，A/CNK1，说明岩石中含Ca量较低。所以产铀岩体都是黑云母花岗岩或二云母花岗岩，不含角闪石。 （5）暗色组分少，是指Fe、Mg、Ti较少，它们与Ca含量正相关。产铀花岗岩中暗色矿物主要是黑云母，其次有少量磁铁矿、钛铁矿等，总量很少，不超过10％。 5、产铀岩体的含铀性特征 产铀岩体与非产铀岩体相比，产铀岩体其主体花岗岩的铀含量都显著高于一般花岗岩铀含量克拉克值（（3～4）10-6）的数倍。而产铀岩体中钍含量较低，Th/U比值常小于3，大于3的岩体不利于铀成矿。 另外铀的赋存状态也是决定花岗岩成矿潜力的重要因素。因为铀的赋存形式是决定岩石中活性铀（即浸出率大小）的主要因素，只有铀含量高而活性铀又多的花岗岩对成矿才最为有利。 6、产铀岩体的热液蚀变发育 产铀岩体的热液蚀变主要有两种类型，一是碱交代；二是酸性蚀变，又称灰绿色蚀变，它们的发育是产铀岩体的重要标志。 7、花岗岩型铀矿床矿化类型 8、构造对铀矿化的控制作用 构造是控制铀成矿的重要因素之一，所有热液铀矿体都分布在一定的断裂或破碎构造中，因此，研究构造是矿床成因探讨和找矿勘探必不可少的一个方面。 热隆构造是岩石圈在拉伸作用下，地幔上隆，地壳上拱减薄，沿壳内的软弱带发生水平伸展滑脱，滑脱带下盘岩石被抽拉至地表而形成的系列构造组合，它是集岩浆作用，变质、变形作用于一体，集脆性变形、韧性变形于一体，建立起以地表向深部不同构造层次的一种构造类型。 9、矿石物质成分 我国花岗岩型铀矿床矿石的物质成分可以分为两种类型，即简单类型和复杂类型。属于复杂类型的矿石除沥青铀矿外还有较多的其他金属矿物，其中部分矿物具有工业价值。这种类型主要与小岩体有关，或矿体发育在外接触带，受围岩成分的影响。但是物质成分复杂类型的矿床在我国不具有重要意义，有重要工业意义的花岗岩型铀矿床主要与大型岩体有关，物质成分简单，多数单晶型。沥青铀矿是最主要的矿石矿物。微晶石英是最主要的脉石矿物。 二、花岗岩型铀矿成因模式 花岗岩型铀矿床成因有两类。一类是热水（液）改造说基础上的浅成中低温地热型活化模式；另一类是近年来提出的深源成矿理论。 二、矿床实例 第3章 火山岩型铀矿床 火山岩型铀矿床是指在成因上、时间上和空间上与火山岩密切相关的铀矿床。矿体既产于火山岩体内，也产于火山岩体附近的下古生界浅变质岩和中生界陆相砂砾岩中。这里所指的火山岩包括火山熔岩、火山碎屑岩、火山沉积岩及次火山等各种岩石类型。 火山岩型铀矿床是我国重要的铀矿床类型之一，占已有资源总量的20％左右，主要分布在东南沿海一带，部分分布在华北地区和西北地区，其中赣-杭火山岩铀成矿带是我国的主要火山岩型铀成矿带。 一、火山岩型铀矿床的成矿地质条件 1、产铀火山岩的岩性、岩相条件 1）岩性条件 ①火山岩型铀矿床在空间上与冒地槽活动带或地台活化区内最晚期钙碱性陆相火山岩有关，矿化岩性都属于钙碱性系列。 ②含铀主岩主要为酸性火山岩，其次为中性或碱性火山岩。碱性火山岩中铀矿化通常与发育最晚期的粗面岩有关；酸性火山岩中铀矿化通常与发育最晚期的流纹质斑岩体及拉张环境的双峰式岩浆系列有关。 ③产铀火山岩的演化系列通常为安山岩－英安岩－英安流纹岩－流纹岩－石英粗面岩－粗面岩，岩性上为中性－酸性－碱性系列。 ④产铀火山岩的岩性特点是富硅、富碱，SiO2为69％～75％，K2ONa2O为7％～10％，且K2ONa2O，贫钙，铝过饱和。产铀火山岩中的U、Mo、Ag三种元素的含量比正常火山岩平均含量要高出几倍甚至几十倍，这为后来铀矿床的形成及伴生元素的富集提供了物质基础。这三种元素可作为含铀火山岩的指示性元素。 2）岩相条件 火山岩型铀矿床常与特定的火山岩相有关，矿化产于某些特定的岩相或其组合中（火山相是指火山环境以又在该环境中所形的火山岩（物）特征综合）。如 ①塌陷式火山盆地。是铀成矿最有利的火山盆地，浅部岩浆房存在岩浆溢出，岩浆腔失空是引起火山盆地塌陷的主要原因。 ②酸性岩。一般是酸性熔岩和火山碎屑岩频繁互层时最为有利。 ③碱性岩。一般在粗面岩顶底板气孔、杏仁体发育部位，在玻璃质成分多，岩石脆的界面有层间断层通过时，成矿十分有利。 ④火山管道相或爆发岩筒。常与岩石破碎程度、岩筒形态有关。 ⑤火山喷发相。常与各种裂隙构造及层间破碎带的发育有关。 ⑥火山沉积相。常具有同生沉积和后生作用的叠加。 ⑦次火山岩相。受次火山岩体变异部位控制。 2、火山岩型铀矿床的构造条件 1）大地构造背景 火山岩型铀矿床大多数集中分布于古老地盾的边缘带、地台活化带、中间地块带以及冒地槽褶皱带，在空间上与一定时期的火山活动有关，如中、新生代环太平洋构造－岩浆活动带，显生宙近东西向跨欧亚大陆古生代褶皱带内。 2）构造级别对铀矿化的控制 火山岩型铀矿床的构造多级控矿十分明显，如环太平洋构造带的东、西构造域中的大陆构造－岩浆“活化”带控制了大的巨型铀成矿带（火山岩型）；而岩浆“活化带”与古构造带的重叠则形成了次一级成矿带或成矿省、成矿区，各区域构造及火山构造则控制火山岩型铀矿的矿田及矿床。 3）断裂构造对铀矿化的控制作用 （1）区域性深大断裂带控矿 （2）受切割基底的陡倾断裂控矿 （3）几组断裂交切部位或两条断裂的夹持区控矿 （4）缓倾断裂所控制的层间破碎带控矿 （5）推覆体构造控矿 这是由于区域挤压运动造成的局部基底被推覆到火山盆地沉积地层之上，并有板状或带状次火山岩体侵入到其中。推覆体构造是一种有利于铀成矿作用的圈闭构造。一般来说，推覆体构造上盘岩层变形微弱，裂隙构造不发育，因而对深部的含矿溶液起屏蔽作用。沿推覆体与基底之间所形成的破碎带，可以为次火山岩体及其伴随的含矿溶液提供运移通道和储存场所。 （6）火山期后断裂构造和火山构造复合控矿 这是火山岩型铀矿床的常见构造形式。 4）火山机构构造对铀矿化的控制作用 （1）火山塌陷构造（破火山口构造） （2）火山通道（爆发岩筒）构造 （3）火山穹隆构造 （4）复合火山岩构造 （5）其他控矿构造 主要有喷发不整合面、沉积间断面、熔岩顶底板冷缩面、节理面、岩石的杏仁状构造，气孔状构造以及火山岩体的内外接触带。 3、火山盆地对铀矿化的控制作用 （1）塌陷式火山盆地 这类构造平面上呈椭圆形，岩层内倾，盆内结构复杂，盆边有较完整的环形、半环形次火山岩墙或环状破碎带。许多铀矿床受此类构造控制。 （2）沉陷式火山盆地 由于缓慢下陷作用而形成的负向盆地。火山作用呈脉动式爆发和喷溢，没有明显的环状断裂，很少见到次火山岩，盆内结构简单。铀矿化主要分布在基底断裂切穿刚柔岩性互层时形成的层间破碎带中。 （3）复活式火山盆地 是一种晚期作用形成的火山岩不整合叠加在早期火山岩之上的火山盆地。常有明显的火山机构，如火山口、环状次火山墙、环状放射状断裂。铀矿化主要赋存于新的火山机构中。 二、火山岩型铀矿床的矿化特征 1、矿体的形态和产状 矿体形态复杂多样，常呈陡倾斜的脉状、凸透镜状、网脉状、柱状、似层状、群脉状。 2、矿石物质成分 常见的工业铀矿物和含铀矿物有沥青铀矿、钛铀矿、铀石、铀钍矿、铀方钍石、含铀氟磷灰石及含铀萤石。 矿化常具有多期多阶段的特点，蚀变发育。 3、成矿温度 成矿温度多为中、低温。 4、矿化深度及垂幅 深度为0～3000 m，垂幅大于300 m，个别达1000 m。 三、火山岩型铀矿床的成因讨论 火山岩型铀矿床成因类类同花岗岩型铀矿，对此有多种不同的认识。 （1）强调含矿溶液的成因以表生为主，成矿溶液是大气降水通过火山盆地补给区进入热流值较高的火山活动区，在渗流过程中，温度升高，并从围岩中萃取矿质流向减压区，在温度、压力、介质条件均有利的情况下成矿。类似于“地热”式中、低温型矿床活化成矿模式。 （2）“双混合成因”观点。该成因认为成矿溶液和它们所含的铀两者都具有“混合”性质。 ①成矿溶液中的水主要是岩浆作用所发动起来的的巨大的热水体系中的大气成因水，而决定成矿溶液地球化学性质的主要矿化剂（F，Cl，CO2,Na,部分S和P等），则主要来自活动大陆边缘或中心地块的深部硅铝壳深熔作用带和过渡岩浆室冷凝固结时导出的原生流体，有一部分流体可能来自于上地幔。富含矿化剂的高浓度原生流体与大气成因水混合形成成矿溶液。 ②热液中所含的铀也具有混合成因，遭受深熔作用的富铀地层中的铀转入酸性岩浆和残余原生流体中，构成成矿溶液中铀的第一个来源；原生流体与大气成因水混合后生成的热液在上升和在地热体系循环过程中，从所经过的富铀地质体和古老铀矿床中所溶解出来的铀，构成热液中铀的另一个重要来源。 思考题 1、我国目前铀矿石的品位分级以及铀矿床规模标准分级。 2、铀矿床的成因分类（本教材）以及我国主要的四种铀矿床类型。 3、什么是花岗岩型铀矿床和火山岩型铀矿床 4、什么是I型、S型花岗岩 5、产铀花岗岩体的岩石化学特征，主要的矿石矿物是什么 6、产铀火山岩体的岩石化学特征，主要的矿石矿物是什么 7、简单了解花岗岩型铀矿床、火山岩型铀矿床的成矿地质条件。 5