第九章 砂岩型铀矿床
砂岩型铀矿床
砂岩型铀矿最新研究进展砂岩型铀矿是指产于砂岩、砂砾岩等碎屑岩中的外生后成铀矿床，以分布广、矿石品位较低、中小规模为主且易开采冶炼等特点著称（地球科学大辞典编委会，2005）。
总的来看，砂岩型铀矿在世界铀资源总量中占有重要地位，其资源量约占世界铀总储量的18%，仅次于不整合型铀矿和角砾杂岩型铀矿，位居第三位（C. W. Jefferson等，2007）。
显而易见，砂岩型铀矿床是一种十分重要的铀矿工业类型。
砂岩型铀矿分布广泛，各大洲均有产出（图1），较集中的地区为北美、中亚、俄罗斯远东地区和欧洲大陆中部等，但以美国和中亚地区最为典型。
北美洲的砂岩型铀矿产于美国的科罗拉多高原、怀俄明盆地、新墨西哥州和德克萨斯沿海平原的中新生代盆地；在非洲大陆，尼日尔、加蓬和南非也有大量的砂岩型铀矿床；中亚的哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦等分布有丰富的砂岩型铀矿；俄罗斯、蒙古、中国和澳大利亚及西欧等国家也有大型砂岩型铀矿的矿集区，其资源潜力尤为可观。
图1 世界主要砂岩型铀矿分布示意图（T. Matverva等，2007）大地构造背景砂岩型铀矿床受构造运动影响较大，绝大多数矿床分布在中间地块和活化台地的一级隆起构造及其边缘地带。
以美国和中亚地区的砂岩型矿床为例，根据其产铀盆地演化模式及其构造背景（表1），可以看出这些盆地基底构造背景演化的特点主要表现为以下几种类型：1）盆地基底主要以前寒武系为主, 盆地直接发育在已经固结的加里东皱褶带基底上, 该区已经进入相当稳定的构造环境, 地台弱活化导致的断裂活动构造数量及活动性有限。
因此, 发育其上的盖层沉积具有分布面积大, 相带分异相对完善的特点, 从而形成巨大而良好的储矿空间；2）盆地基底主要以古生代皱褶系为主，在挤压应力作用下呈现隆拗相间的格局, 盖层沉积表现为一系列的盆地群, 且盖层分布面积和层间氧化带发育规模都较小。
直接的成矿构造单元是沉积盆地，以中亚砂岩型铀矿为例，当地学者把整个中亚盆地分为造山带盆地和次造山带构造盆地两种类型, 次造山带盆地再分为地垒式复背斜盆地和台向斜盆地（表2）。
铀资源地质学-砂岩型铀矿床
從地殼運動的活動程度看，砂岩型鈾礦
②河流水淺流急，流通性好。
③沉積速度快，表層沉積物經受“陸解”作用 的時間短，在成岩早期以至整個成岩過程中均難 以形成大規模高品位的鈾礦化；絕大多數河流相 地層的鈾背景值不高，平均鈾含量較低，只有在 少數局部環境中，在成岩作用的影響下，可能形 成一些稍高品位的鈾富集。
沉積砂體的特徵對含鈾成礦溶液的遷移、 儲存以及鈾的沉澱和富集都有重要的影響，但 這種影響不是在沉積階段，而是在成岩階段， 特別是在後生階段發生的。沉積階段主要處於 氧化環境、水中鈾含量低，不利於鈾的沉澱。 在成岩階段，在脫硫細菌和有機質作用下，不 僅可使成岩階段沉澱的鈾含量重新活化轉移， 而且可從外部帶入大量鈾而在有利砂體中富集 成礦。
滲出方式區可出現於不同的地質構造環境 中，包括從地槽和地臺到後地槽和後地臺造山 區。而滲入方式區只存在於一種後地台次造山 大地構造環境裏，這主要取決於上升與下降水 間的壓力比，即壓力面處於平衡的位置。
上述兩種水動力區(滲出方式和滲入方式)在 自流盆中層間水有動態相遇特徵，實際上也是 有分界線的。該分界線相當於滲出方式區所造 成水頭與滲入方式區所引起的水頭相等的面。
對於砂岩型鈾礦，特別是卷狀亞型鈾礦，鈾成礦必 須具備兩個階段，早期賦礦砂體的形成，晚期活化構 造產生，層間氧化帶形成。所以盆地動力學條件往往 有個轉制過程，常表現為早期弱伸展，晚期轉為弱擠 壓，從而形成盆地雙層結構。
【铀资源地质学】09砂岩型铀矿床
从地壳运动的活动程度看，砂岩型铀矿
（1）河流相及其含铀性
河流形态可分为辫状河、曲流河、网状河和 平直河，矿化多分布于辫状河所形成的岩层中 。河流的形态特征如下图：
河流蛇曲
河流沉积一般都由河道沉积和洪泛沉积构成。河道 沉积和洪泛沉积形成于不同水动力条件，其沉积物的 结构构造特点完全不同。河道沉积，水动力较强，杂 基含量少，结构以颗粒支撑为主，透水性好，岩性以 粗碎屑的砂砾岩、砂岩为主。砂体间有的存在较好的 连通性、渗透性和成层性，如辫状河砂体；而有的彼 此孤立，连通性、渗透性及成层性均较差，如曲流河 沉积砂体。洪泛沉积水动力弱，主要沉积一套细碎屑 的粉砂或泥，孔隙度小，渗透性差，相对不透水，有 时还含有较多细小的有机质碎屑；洪泛沉积岩层的存 在将使含铀地下水局限富集于一定的地段而不至于流 散，有利于成矿物质的积聚和保存。
对于砂岩型铀矿，特别是卷状亚型铀矿，铀成矿必 须具备两个阶段，早期赋矿砂体的形成，晚期活化构 造产生，层间氧化带形成。所以盆地动力学条件往往 有个转制过程，常表现为早期弱伸展，晚期转为弱挤 压，从而形成盆地双层结构。
3、岩相古地理条件
有利于砂岩型铀矿化的岩相古地理主要是河流 相，滨湖三角洲相和滨海三角洲相，重要矿化 多数产于河流相中。
吉尔伯特型三角洲
顶——前积——底积
三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲
砂岩型铀矿床
一、砂岩型铀矿床概况 二、成矿地质条件 三、矿化特征
砂岩型铀矿床的有机地球化学分带性及其与铀成矿的关系--以内蒙古皂火壕铀矿床为例
砂岩型铀矿床的有机地球化学分带性及其与铀成矿的关系--以内蒙古皂火壕铀矿床为例孙晔【摘要】内蒙古皂火壕铀矿床是古层间氧化带砂岩型铀矿床，具有明显的有机地球化学分带性。
笔者认为，其过渡带有机质含量高是原地同沉积富集和异地来源有机质“叠加”的结果，二者分别受控于岩相古地理条件和古层间氧化作用中的铀有机质作用。
过渡带中的有机质主要包括腐殖质、有机黏土复合体以及干酪根。
铀对有机质具有热演化催化作用，可能导致了过渡带中的有机质成熟度增高。
皂火壕铀矿床是成岩作用发展到一定阶段的产物，侏罗系煤系地层在成岩演化中产生了丰富的可溶性有机质和烃类物质，它们参与了铀成矿的全过程。
有机地球化学分带性指标可以作为层间氧化带过渡带乃至前锋线定位识别的微观及宏观标志，对铀矿找矿勘探具有重要的指导作用。
%Zaohuohao uranium deposit in Inner Mongolia is of sandstone‐type formed by the paleo‐inter‐layer oxidation. Organic indicators shew obvious geochemical zones which can be used as location mark of transitional zone. It was considered that the high content of organic matters was caused by the superposi‐tion of the sedimentation of organic matters within and outside the transitional zones , which were con‐trolled by lithofacies paleogeography and uranium‐organism reactio n in the paleo interlayer zone respec‐anic matters in the transitional zone contains humus , organic clay complex and kero‐gen. Uranium act as the catalyst to thermal evolution of organic matters. This may cause the high matu‐ration of organic ma tters in the transitional zone.Zaohuohao Uranium Deposit was the product of the dia‐geneticevolution. Organic matters of Jurassic coal measure stratum produced rich soluble organic matter and hydrocarbons which participated in all the process of uranium mineralization. This study broadened the research field of organic geologic process of sandstone type uranium deposit .【期刊名称】《铀矿地质》【年(卷),期】2016(032)003【总页数】8页(P129-136)【关键词】砂岩型铀矿;煤系有机质;有机地球化学分带;有机质的成岩作用【作者】孙晔【作者单位】中核集团地矿事业部/中国核工业地质局，北京 100013【正文语种】中文【中图分类】P593我国北方沉积盆地已发现并探明了一批大型、特大型砂岩型铀矿床。
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。
砂岩型铀矿成矿机理
砂岩型铀矿成矿机理
砂岩型铀矿是一种主要产于砂岩地质体中的铀矿，其成矿机理主要受到地质构造、沉积环境、热液活动等多种因素的影响。
首先，地质构造对砂岩型铀矿的形成有着重要作用。
在具有一定构造背景的沉积盆地中，构造断裂、褶皱等地质构造活动可以改变沉积环境，促进铀的富集。
例如，断裂活动可以使含铀的流体在岩层中聚集形成较高浓度的铀矿体。
其次，砂岩型铀矿的形成也与沉积环境密切相关。
一些高质量的含铀沉积岩石，如砂岩、泥岩等，往往是由富含铀的流体在沉积盆地中沉积而成。
这些流体通常是由深部岩浆的热液活动、地下水的流动、化学反应等多种因素引起的。
此外，热液活动也是砂岩型铀矿的重要成矿因素之一。
砂岩型铀矿往往分布在具有一定破碎度的地层或构造中，这些地层或构造往往是由于热液活动引起的。
热液活动可以使流体在地层或构造中形成较高浓度的铀矿体。
总之，砂岩型铀矿的形成是一个复杂的过程，多种因素交织作用，但地质构造、沉积环境和热液活动是其形成的关键因素。
对于砂岩型铀矿的勘查和开发，需要充分考虑这些因素的影响，并制定相应的勘探和开发策略。
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砂岩型铀矿成矿机理
砂岩型铀矿成矿机理
砂岩型铀矿是指铀矿床主要分布在沉积砂岩中的一种成矿类型，其成
因与地质作用密切相关。
研究砂岩型铀矿的成矿机理对于矿床的勘探
和开发具有重要的意义。
砂岩型铀矿的形成需要满足三个条件：一是原始岩石中含有足够量的
铀元素；二是存在可以提供还原条件的还原物质来还原U6+为U4+，并将铀元素从岩浆或岩浆流体中移动到砂岩之间；三是砂岩介质中存
在合适的钝化剂来稳定U4+，否则就会被氧化变成可溶性的U6+，流失到深部或表层。
砂岩型铀矿的成因主要有4种，即浸染作用、晕染作用、胶结作用和
脱附作用。
其中最常见的是浸染作用，即铀元素以水溶液的形式流动
到砂岩中，沿砂岩孔隙和裂缝逐渐深入，放射性矿物在砂岩中形成伴
随矿物。
砂岩型铀矿的成矿机理受到多种因素的影响，如地质构造、成矿流体、砂石孔隙度与连通性、赋矿岩石性质等。
常常与裂隙带、构造带、岩
石的孔隙、粘结作用等有关。
总之，砂岩型铀矿的成矿机理是一个高度复杂的地质过程，需要多因
素共同作用，由于地质作用的多样性，每种铀矿床的成因过程各不相同，对于研究砂岩型铀矿的成矿机理需要深入探究各种复杂因素的相互联系，才能更好地为矿床勘探和开发提供科学依据。
铀资源地质学 09砂岩型铀矿床
潮湿的气候条件一般不利于形成后生铀矿床。例如 赤道附近的热带雨林气候，常年高温多雨，虽然有利 于岩石的化学风化和铀的浸出，但植被和粘土矿物发 育，铀在搬运途中易被吸附或局部还原而分散，水中 铀含量低(n×10－6－n×10－7g／L甚至n×10－8g／L )， 地下水位高，含铀溶液进入地下水的较少，大部分带 入江河湖海，所以，在这种情况下不利于形成后生铀 矿床。但在潮湿气候条件下形成的富含有机质或低品 位矿化的还原性岩层，是形成后生铀矿床的有利前提， 其中的还原障和高含铀性能促使成矿时铀在其中的沉 淀和富集。
渗出方式区可出现于不同的地质构造环境 中，包括从地槽和地台到后地槽和后地台造山 区。而渗入方式区只存在于一种后地台次造山 大地构造环境里，这主要取决于上升与下降水 间的压力比，即压力面处于平衡的位置。
上述两种水动力区(渗出方式和渗入方式)在 自流盆中层间水有动态相遇特征，实际上也是 有分界线的。该分界线相当于渗出方式区所造 成水头与渗入方式区所引起的水头相等的面。
对于砂岩型铀矿，特别是卷状亚型铀矿，铀成矿必 须具备两个阶段，早期赋矿砂体的形成，晚期活化构 造产生，层间氧化带形成。所以盆地动力学条件往往 有个转制过程，常表现为早期弱伸展，晚期转为弱挤 压，从而形成盆地双层结构。
3、岩相古地理条件
有利于砂岩型铀矿化的岩相古地理主要是河流 相，滨湖三角洲相和滨海三角洲相，重要矿化 多数产于河流相中。
受顶底板隔水层限制的透水层(如砂岩层); 次级向斜构造; 不透水层内的顺层构造带; 河道相砂岩及砾岩透镜体，河床低洼、拐弯或分支 汇合处的砂砾岩透镜体; 河道相砂岩、砾岩与河漫相泥质粉砂岩及粉砂岩的 过渡带; 河湖三角洲的砂岩透镜体; 冲积扇中的含砾粗砂岩向泥岩的过渡带; 不整合面，冲刷面，陆相煤层与砂岩的相邻部位; 断陷构造，某些裂隙构造带，裂隙构造的交叉与收 敛部位，岩墙穿插透水层的旁侧部位等。
砂岩型铀矿床中铀矿物的形成机理
项 目 U 含量 ( ×10 - 6) C有含量 ( ×10 - 2) S 含量 ( ×10 - 3)
pH Eh ( mV) 岩石颜色 铁离子含量对比
铀的存在形式
水质类型
氧化带
3125 01049 01562 811
> + 57 褐黄Ο浅黄 Fe3 + > Fe2 + [ UO2 ( CO3) 3 ] 4 [ UO2 ( CO3) 2 ] 2 HCO3·SO4ΟCa·Na SO4·HCO3ΟCa·Na
有机质 沉 淀 铀 是 一 种 复 杂 的 物 理 化 学 过 程 , 下面从还原 、络合 、离子交换作用方面 加以阐述 : 3121111 有机质的还原作用
有机 质 在 厌 氧 细 菌 的 作 用 下 可 分 解 出 CH4 , 后 者 与 SO24 - 反 应 生 成 H2 S , 成 为 UO22 + 的主要还原剂 , 这是铀矿物形成的主要 因素之一 。由于硫化氢等还原剂的形成 , 造 成 Eh 值迅速下降到 - 100 mV 以下 , 使 UO22 + 处于过饱和状态 。
2 可地浸砂岩中的铀矿物
根据前述 , 铀在砂岩的氧化还原过渡带 沉淀下来形成铀矿物 , 其种类很少 , 主要是 沥青铀矿 (占 90 %以上) , 其次为铀石 , 推测 还含有再生铀黑 。因此 , 沥青铀矿是其主要 工业铀矿物 。除了形成肾状和葡萄状集合体 外 , 它主要充填于炭屑木质细胞腔 ,有时呈显 微浸染状产于炭屑附近的填隙物中或散布于 砂岩的填隙物中[3 ] 。同铀矿物形影不离的是
砂岩型铀矿成分
砂岩型铀矿成分简介砂岩型铀矿是一种重要的铀矿类型，其成分包括矿石矿物、主要元素和次要元素等。
本文将就砂岩型铀矿的成分进行全面详细、完整且深入的介绍。
矿石矿物砂岩型铀矿的矿石矿物主要有以下几种：1.铀矿石：砂岩型铀矿的主要矿石是铀矿石，包括铀铅矿、铀钍矿和铀铜矿等。
其中，铀铅矿是最常见的一种，其化学式为U3O8，含有丰富的铀元素。
2.硅质矿物：砂岩型铀矿中还含有一定量的硅质矿物，如石英和长石等。
这些硅质矿物对矿石的形成和富集起到了重要的作用。
3.黄铁矿：砂岩型铀矿中常常伴生有黄铁矿，其化学式为FeS2。
黄铁矿的存在对铀矿石的富集和分布具有一定的影响。
主要元素砂岩型铀矿中的主要元素主要包括铀、氧、硅、钍等。
1.铀：砂岩型铀矿的主要成分是铀，其化学符号为U。
铀是一种放射性元素，具有较高的核裂变能力，是核能的重要燃料。
2.氧：氧是砂岩型铀矿中的重要元素，其化学符号为O。
氧在铀矿石中以氧化物的形式存在，如U3O8。
3.硅：硅是砂岩型铀矿中的次要元素，其化学符号为Si。
硅质矿物在砂岩型铀矿的形成和富集过程中起到了重要的作用。
4.钍：钍是砂岩型铀矿中常见的次要元素，其化学符号为Th。
钍在铀矿石中作为稳定同位素存在，其含量可用于铀矿石的年代学研究。
次要元素砂岩型铀矿中的次要元素包括钠、钾、钙、镁、铝、钛等。
1.钠：钠是砂岩型铀矿中的重要次要元素，其化学符号为Na。
钠的存在对砂岩型铀矿的形成和富集起到了一定的影响。
2.钾：钾是砂岩型铀矿中常见的次要元素，其化学符号为K。
钾的含量与砂岩型铀矿的成矿环境和成矿过程密切相关。
3.钙：钙是砂岩型铀矿中的次要元素，其化学符号为Ca。
钙的存在对砂岩型铀矿的形成和富集具有一定的影响。
4.镁：镁是砂岩型铀矿中常见的次要元素，其化学符号为Mg。
镁的含量与砂岩型铀矿的成矿环境和成矿过程密切相关。
5.铝：铝是砂岩型铀矿中的次要元素，其化学符号为Al。
铝的含量与砂岩型铀矿的形成和富集密切相关。
砂岩型铀矿讲解
姓名：周祥 班级：1320203Z 学号：2013202矿是一种赋存于沉积盆地中的核能源 矿产。 它是富含U（6价）的地下水在砂岩中运移至层 间氧化带边缘，以还原作用或者吸附作用等方 式沉淀U（4价）富集而形成的矿体。（后生矿 床）
成矿作用晚于围岩，并且矿体和围岩往往是在不同地质作用下形成的矿床。
砂岩型铀矿的分类
砂岩型铀矿时空分布特征
1.砂岩型铀矿含矿目的层分布特征 2.成矿作用年代 3.砂岩型铀矿空间分布特点
1.砂岩型铀矿含矿目的层分布特征
中国中新生代盆地地层对比
2.成矿作用年代
• 中国铀矿床成矿年龄统计图
3.砂岩型铀矿空间分布特点
中 国 铀 成 矿 分 布 图
世界大型铀矿分布图
矿。
水成模式理论
层 间 氧 化 带 砂 岩 型 铀 矿 成 矿 模 式 图
水成模式理论
砂 岩 型 铀 矿 氧 化 还 原 分 带 模 式 图
谢谢！
后生改造型铀矿
• 潜水氧化带型 • 层间氧化带型
由含氧地下水垂直向下 夹持于不透水岩层（泥 迁移并使砂岩层发生氧 岩）之间的透水砂岩中 化的潜水氧化作用，把 的，由于携带铀的含氧 水中铀迁移到隔水板顶 承压地下水沿渗透水砂 板，并在此处使其所携 岩向下方运移，在氧化 带的铀被还原吸附而沉 带前锋处铀被还原而沉 淀富集的砂岩型铀矿。 淀富集形成的砂岩型铀
砂岩型铀矿成矿地质条件
含氧含铀水成矿砂体中渗透和运移，即砂体要 具有成层性、 渗透性 、 连通性的三性条件。
从砂体形成的岩相古地理分析，河流相中的辫
生和发展， 从而对铀的赋集起着明显的控制作用 。 沉积体系类型、 发育程度反映物源区的补给能 力， 因而也决定了砂体类型、 性质、 规模及分布范围。
持续的物源补给， 常发育规模较大的河流沉积体系，
随着地浸砂岩型铀矿开采技术的成熟，工业价
段，即大多数砂岩型铀矿床为沉积成岩一后生富集
型铀矿床，无论层间氧化带型铀矿床或潜水氧化带
值非常高，砂岩型铀矿的勘查在我国得到了足够 的
重视。
型铀矿床， 都存在着成矿作用的多阶段性， 多个矿床
的同位素年龄数据都可以印证【 ２ 】 。砂体是铀矿容存 的场所， 是铀赋存的层位 （ 含矿层或容矿层）它的岩 ， 性一岩相发育 、分布和变化关系到铀成矿作用的发
地 质 条 件
铀矿的形成在不同的阶段需要不 同的古气候条
为砂岩型铀矿的形成创造先决条件 。另一期是在早
件才能完成， 形成期需要一个温湿或半温湿的古气 候条件， 以形成暗灰、 浅灰、 灰绿色或灰红色相间的
富含有机质和黄铁矿等还原剂而具有一定还原容量
的有利含矿建造。而在后生改造成矿期则需要一个
活化带， 尤其在隆起内部的凹陷构造或拗陷区。 是由 于在其隆起过程 中， 富铀岩层被暴露到地表， 经物理 和化学 的作用， 铀运移到断陷 、 凹陷区， 为成矿创造
条件。
砂
石
形成泛连通的成层性、 渗透性好的砂体， 因此也有利 于砂岩型铀矿床的形成 。所以说沉积体系从物源及 供给能力 、 沉积相带展布、 砂体发育程度来反映其对
砂岩型铀成矿的作用。 ３ 古气候条件
砂岩型铀矿床低渗透性影响因素研究
砂岩型铀矿床低渗透性影响因素研究摘要：本文主要是针对砂岩型铀矿床低渗透性的特点，对矿床渗透性的影响因素进行分析，并在此分析的基础上提出改善矿床渗透性的研究方法，为砂岩型铀矿床的浸铀试验提供理论基础。
关键字：砂岩铀矿低渗透性影响因素Abstract: This paper is mainly aimed at sandstone type uranium deposits in low permeability characteristics, ore permeability influence factors are analyzed, and based on this analysis is put forward to improve the deposit permeability study method, for sandstone type uranium deposit and uranium leaching test provides a theoretical basis.Keywords: low permeability influence factors of sandstone type uranium deposits1引言砂岩型铀矿多采用原地浸出的方法进行开采，渗透系数是评价矿床是否适宜于地浸开采的最重要的因素。
一般地讲，矿石渗透性好，溶浸液与矿石的接触充分，铀易于浸出，铀的浸出率高，且钻孔的抽注液流量大，生产能力高[1]。
反之，矿石的渗透性差，则铀的浸出率低，钻孔的生产能力小。
鉴于目前强大的铀资源需求形式以及理论上对于某些矿段有相应的科学方法，提高砂岩型铀矿的含矿层渗透能力是十分必要的。
如果室内提高含矿层砂岩的渗透能力试验成功，将会在一定程度上丰富和完善地浸采铀理论和方法，将为野外改善低渗透性砂岩含矿层试验提供重要的理论和工艺基础，而且对于低渗透性的砂岩型铀矿的规模开采将具有重要的借鉴作用。
铀资源地质学 09砂岩型铀矿床
潮湿的气候条件一般不利于形成后生铀矿床。例如 赤道附近的热带雨林气候，常年高温多雨，虽然有利 于岩石的化学风化和铀的浸出，但植被和粘土矿物发 育，铀在搬运途中易被吸附或局部还原而分散，水中 铀含量低(n×10－6－n×10－7g／L甚至n×10－8g／L )， 地下水位高，含铀溶液进入地下水的较少，大部分带 入江河湖海，所以，在这种情况下不利于形成后生铀 矿床。但在潮湿气候条件下形成的富含有机质或低品 位矿化的还原性岩层，是形成后生铀矿床的有利前提， 其中的还原障和高含铀性能促使成矿时铀在其中的沉 淀和富集。
砂岩型铀矿的分布遍及世界各地，以中亚（哈 萨克斯坦、乌兹别克斯坦）、美国、加蓬、尼日 尔等最为突出。此外，俄罗斯、蒙古、澳大利亚 和法国均有一定程度的产出。
砂岩型铀矿床是我国重要的工业铀矿化类型， 早在1955年新疆伊犁盆地侏罗纪含煤地层中就发 现该类型。但大规模的砂岩型铀矿床的发现是在 60－70年代期间。
渗出方式区可出现于不同的地质构造环境 中，包括从地槽和地台到后地槽和后地台造山 区。而渗入方式区只存在于一种后地台次造山 大地构造环境里，这主要取决于上升与下降水 间的压力比，即压力面处于平衡的位置。
上述两种水动力区(渗出方式和渗入方式)在 自流盆中层间水有动态相遇特征，实际上也是 有分界线的。该分界线相当于渗出方式区所造 成水头与渗入方式区所引起的水头相等的面。
河控三角洲 沉积相模式
4、赋矿砂岩的沉积相和沉积体系
砂岩型铀矿的赋矿砂体形成有多种沉积环境，但对于 以后生成矿作用为主体的砂岩型铀矿而言，必须考虑 以下条件：
（1）砂体的渗透性； （2）砂体间的连通性； （3）砂体的成层性。 河流相砂体中辫状沉积砂体能满足上述条件，辫状 河砂体间的连通和渗透性均较好，成层性也较好；曲 流河砂体虽然在剖面上曲流沉积常显示二元结构特征， 但实际上砂体间的连通是很差的，砂体常被洪泛沉积 的细碎屑岩所隔，呈透镜体产出，不利于后生成矿过 程含铀含氧地下水的渗透运移。
09砂岩型铀矿床
河流蛇曲
河流沉积一般都由河道沉积和洪泛沉积构成。 河流沉积一般都由河道沉积和洪泛沉积构成。河道 沉积和洪泛沉积形成于不同水动力条件，其沉积物的 沉积和洪泛沉积形成于不同水动力条件， 结构构造特点完全不同。河道沉积，水动力较强， 结构构造特点完全不同。河道沉积，水动力较强，杂 基含量少，结构以颗粒支撑为主，透水性好， 基含量少，结构以颗粒支撑为主，透水性好，岩性以 粗碎屑的砂砾岩、砂岩为主。 粗碎屑的砂砾岩、砂岩为主。砂体间有的存在较好的 连通性、渗透性和成层性，如辫状河砂体； 连通性、渗透性和成层性，如辫状河砂体；而有的彼 此孤立，连通性、渗透性及成层性均较差， 此孤立，连通性、渗透性及成层性均较差，如曲流河 沉积砂体。洪泛沉积水动力弱， 沉积砂体。洪泛沉积水动力弱，主要沉积一套细碎屑 的粉砂或泥，孔隙度小，渗透性差，相对不透水， 的粉砂或泥，孔隙度小，渗透性差，相对不透水，有 时还含有较多细小的有机质碎屑； 时还含有较多细小的有机质碎屑；洪泛沉积岩层的存 在将使含铀地下水局限富集于一定的地段而不至于流 有利于成矿物质的积聚和保存。 散，有利于成矿物质的积聚和保存。
二、成矿地质条件特征
1、大地构造背景
盆地所处基底地壳类型有大陆型、 海洋型和过渡型 盆地所处基底地壳类型有大陆型、 三类，砂岩型铀矿一般是位于大陆型地壳， 三类，砂岩型铀矿一般是位于大陆型地壳，区域上一 般位于古老基底的发育区之上， 般位于古老基底的发育区之上，这些古老基底出露区 往往发育有富铀岩层和富铀岩体。 往往发育有富铀岩层和富铀岩体。铀矿化多产于邻近 基底的中、新生代盆地之中。 基底的中、新生代盆地之中。 盆地形成的大地构造背景多数以稳定克拉通盆地和 盆地形成的大地构造背景多数以稳定克拉通盆地和 介于相对活动褶皱造山带之间的克拉通边缘活动带。 介于相对活动褶皱造山带之间的克拉通边缘活动带。 如地槽褶皱带与地台相邻近的中生代盆地， 如地槽褶皱带与地台相邻近的中生代盆地，褶皱带前 缘的次级断陷或凹陷中，以及在大型盆地边缘。 缘的次级断陷或凹陷中，以及在大型盆地边缘。如美 国科罗拉多高原砂岩型铀矿及怀俄明地区众多盆地， 国科罗拉多高原砂岩型铀矿及怀俄明地区众多盆地， 我国华北地台北缘、西缘的一系列产砂岩型铀矿的中 我国华北地台北缘、 生代盆地。 生代盆地。
尼日尔砂岩型铀矿床的成矿铀源
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尼 日尔砂 岩 型 铀矿 床 的 成 矿 铀 源
学 的 研究 都 表 明
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尼 日尔 的 砂 岩 型 铀矿产 于 阿 伊 尔 山脉 西 面
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09砂岩型铀矿床
2、产铀盆地特征
（1）盆地的类型 ） 按盆地产出的大地构造部位可划分为： 按盆地产出的大地构造部位可划分为：①内克 拉通盆地； 前陆盆地； 活动带内盆地； 拉通盆地 ； ② 前陆盆地 ； ③ 活动带内盆地 ； 以 克拉通和活动带内盆地相对较佳。 克拉通和活动带内盆地相对较佳。 按盆地的沉积建造可划分为： 红盆-由红色碎 按盆地的沉积建造可划分为 ： 红盆 由红色碎 屑岩建造构成盆地盖层；煤盆-由暗色碎屑岩建 屑岩建造构成盆地盖层；煤盆 由暗色碎屑岩建 含煤系地层）构成盆地盖层；火盆-由火山 造（含煤系地层）构成盆地盖层；火盆 由火山 火山沉积碎屑岩建造构成盆地盖层。 岩 、 火山沉积碎屑岩建造构成盆地盖层 。 三种 类型的盆地都存在铀矿化， 类型的盆地都存在铀矿化 ， 其中火盆对铀成矿 有其特殊之处， 它不仅提供铀源， 有其特殊之处 ， 它不仅提供铀源 ， 而且由于火 山作用可造成局部高热异常场， 山作用可造成局部高热异常场 ， 使地下水受热 形成热水，使铀成矿作用变得多成因而复杂。 形成热水，使铀成矿作用变得多成因而复杂。
（2）盆地构造类型及转化 ）
盆地构造类型的原型不但与砂岩型铀矿规模有关， 盆地构造类型的原型不但与砂岩型铀矿规模有关 ， 而且与砂岩型铀矿产出的矿化类型也密切相关。 而且与砂岩型铀矿产出的矿化类型也密切相关。卷状 亚型砂岩型铀矿主要产于中 砂岩型铀矿主要产于中、 亚型砂岩型铀矿主要产于中、新生代活动的内克拉通 沉降盆地和沉陷盆地；板状亚型主要产于板块之间活 沉降盆地和沉陷盆地；板状亚型主要产于板块之间活 动带内的火山弧盆地；底河道亚型则主要发生在内克 动带内的火山弧盆地；底河道亚型则主要发生在内克 拉通沉降盆地边缘，或是地台边部中、 拉通沉降盆地边缘，或是地台边部中、新生代活动带 内的河流沉积地段及中、新生代火山弧盆地。 内的河流沉积地段及中、新生代火山弧盆地。 对于砂岩型铀矿，特别是卷状亚型铀矿， 对于砂岩型铀矿，特别是卷状亚型铀矿，铀成矿必 须具备两个阶段，早期赋矿砂体的形成， 须具备两个阶段，早期赋矿砂体的形成，晚期活化构 盆地动力学条件往往 造产生，层间氧化带形成。所以盆地动力学条件 造产生，层间氧化带形成。所以盆地动力学条件往往 有个转制过程， 表现为早期弱伸展， 有个转制过程，常表现为早期弱伸展，晚期转为弱挤 从而形成盆地双层结构 盆地双层结构。 压，从而形成盆地双层结构。
砂岩铀矿
砂岩型铀矿床一.砂岩型铀矿床概况。
砂岩型铀矿床是指工业化主要产于砂岩中（包括产于含砾砂岩、粉砂岩、泥岩中）的铀矿床，矿床一般属后生成因。
这类矿床具极大的工业意义，它的分布遍及世界各地，工业储量与世界铀储量得30%±，以美国中亚加蓬、尼日尔等最为突出，据首往的美国砂岩铀矿，是五十年代初发现的，这种类型的矿床占美国美国总储量的95%以上，主要分布在美国西部地区，尤以科罗拉多高原和怀俄明盆地的沉积岩为主，尼日尔的砂岩型铀矿床储量仅次于美国，该国的铀矿类型全部为砂岩型，加蓬的铀矿床主要类型也为砂岩型，并产有世界上独一无二的奥克洛矿床，该矿床以“奥克洛现象”而闻名于世。
“奥克洛现象”即天然核反应堆，是由于砂石的品位很高（属沉积成岩型铀矿床），铀元素自发地产生核链式裂变反应的现象。
此外，如哈萨克斯坦、乌克兰、澳大利亚、日本和法国均有一定程度的产生。
我国的砂岩型铀矿床是我国重要的工业铀矿化类型，它占我国储量的1/5±，但与国外重要矿床相比，其规模小，寻找大型矿床目前未能取及大的突破，我国砂岩型铀矿床最早是在1955年於新疆伊犁盆地侏罗纪煤多含铀地层中发现的。
大规模的沙岩型铀矿床的发现是在六十—七十年代相继突破的。
该类矿床的工业意义在于，矿石质量好，品质中等，一般在0.1%-0.2%上，产状稳定。
易于开采和选冶，尤其是在矿石胶结程度较差的情况下，还可采用溶液采矿法（即地浸）。
从而提高经济效益。
二．成矿地质条件特征△△1．大地构造背景位于两个不同构造单元的接址地带。
如地槽褶皱带与相邻近的中生带盒地（褶皱带前缘的次级断陷或凹陷中，少数在大型盆地边缘或位于板块构造中的缝合线附近，成矿具近源特点。
如美国科罗拉多高原，我国华北地台北缘的一系列盆地。
从地壳运动的活动程度看，砂岩型铀矿床最有利的背景是地壳运动半稳定区，这是因为，（下接讲稿 1.区域地质构造特征之①②③）△△△2.中新生代盆地的分布受区域地质构造的控制，展布方向与区域构造一致，西部地区基本是在海西褶皱带上发展起来的，盆地主要沿EW方向或NNW方向分布形成一系列山间坳陷和山前盆地；东部地区是在加里东地台的基础上发展起来的，形成一系列线型小型断陷盆地，呈NW ——NNW方向展布，规模上相对西部要小，滇西地区主要产於SN向构造控制之下，所以盆地呈SW向产生，规模上多为中小型。
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第九章砂岩型铀矿床
概念：砂岩型铀矿床是指工业铀矿化主要产于砂岩（包括含砾砂岩、粉砂岩、泥岩）中的铀矿床。
二、成矿地质条件
1、大地构造背景条件
■所有砂岩铀矿的产出都与沉积盆地有关。
■铀矿化多产于邻近基底的中、新生代盆地之中。
■盆地形成的大地构造背景多数以稳定克拉通盆地和介于相对活动褶皱造山带之间的克拉通边缘活动带。
砂岩型铀矿床的有利地质环境包含两方面的涵义即：
■主岩沉积时的相对稳定和成矿时的活化。
2、产铀盆地条件
卷状亚型砂岩铀矿成矿必须具备两个阶段：
早期赋矿砂体的形成→晚期活化构造产生→层间氧化带形成。
盆地动力学条件往往有个转化过程，常表现为：
早期弱伸展（主岩沉积时期）→晚期转为弱挤压（成矿时期），从而形成盆地双层结构
3、岩相古地理条件
砂岩型铀矿化的岩相古地理主要是河流相，滨湖三角洲相和滨海三角洲相，重要矿化多数产于河流相中
矿化多分布于辫状河所形成的岩层中。
以河流作用为主的三角洲对铀成矿较为有利。
4、赋矿砂岩的沉积相和沉积体系条件
■砂体的规模；
■砂体的渗透性；
■砂体间的连通性；
■砂体的成层性
从铀的成矿条件分析，有利于后生砂岩型铀矿化形成的砂体类型必须是渗透性好的层状砂体、或席状砂体、或似层状砂体、或带状砂体。
5、古气候条件
■炎热干旱、半干旱的交替气候有利于后生铀矿床的形成。
■蒸发作用使水中铀含量不断提高，这样高铀含量的水溶液，进入上述潮湿气候条件下形成的或其他富含还原剂和吸附剂的岩层，经过较长时间的持续作用，就能形成一定规模的后生铀矿床。
6、水文地质条件
■地浸砂岩铀矿只存在于渗入方式的成矿类型中。
2）渗入水的成矿其地质条件必须具备：
（1）透水岩层或构造破碎带处于开启状态
（2）成矿盆地处于相对缓慢上升过程。
（3）存在蓄水构造和滞水构造。
7、层间氧化与潜水氧化作用条件
层间氧化属成岩后的氧化，对于地浸砂岩型铀矿床具有特别重要的意义。
潜水氧化一般发生在成岩期或紧随其后，但在盖层沉积覆盖之前。
目前很多底河道型砂岩铀矿
层间氧化带通常可分为以下几个部分
1－强氧化砂岩；
2－弱氧化砂岩；
3－氧化带尖灭端，铀矿体；
4－原生未蚀变砂岩；
5－不透水泥质岩；
6－含氧含铀水流动方向
2）潜水氧化的形成及其分带含氧含铀的地表水或地下水在沿透水性较好的浅色砂岩渗透运移时，将透水层中的还原组分如黄铁矿、有机质等氧化。
同时水中的铀在氧化还原界面附近沉淀富集成矿。
氧化作用发育的深度随潜水位的高低而变化，铀的矿化与古潜水面的变化相一致，其发育深度较小
潜水氧化可以呈现垂向分带性，其分带现象一般不明显。
8、断裂构造条件
断裂构造控制着有利的沉积相带，控制着后期流体的改造（还原或氧化）和铀的成矿，在构造切穿有利层位的部位往往有矿化富集现象
■不整合面也往往赋存矿化，矿化位于不整合面之上不远的距离内。
9、铀源条件
①来自周围富铀隆起侵蚀区（潜水氧化型砂岩铀矿）；
②来自盆地与基底间的古风化壳或基底中有利岩体和地层；
③来自盆地本身富铀沉积夹层或中酸性火山岩、凝灰岩等夹层。
铀源区岩石的特点是：铀含量高、活性铀多、分布面广、地壳运动持续缓慢的隆起、风化时间长、有足够的铀被淋出。
三、矿化特征
1、矿体的形态、规模和产状
形态比较复杂，概括起来可分为三种：
①体与围岩之间大致整合，
②卷状矿体，矿体垂直或大角度斜交岩层面或其他沉积构造，呈“卷状”产出，称“矿
卷”。
③复杂不规则状，包括堆状、管状等其他形态的矿体。
2、矿石物质成分
矿石矿物主要是沥青铀矿、铀石，个别地方还产有人形石（四价铀的磷酸盐）。
3、矿化时代、层位
矿化分布受地层层位控制。
从世界范围来说，主要产在中、新生代地层中，矿化明显晚于成岩
四、砂岩型铀矿类型
其下又分出：
卷状、板状、底河道和前寒武纪砂岩等4个亚型。