浅析宁东地区铀矿物形成机理

浅析宁东地区铀矿物形成机理

摘要：本文通过对铀矿物形成的一般原理的认识和对宁东地区铀矿物形成原理的浅分析，初步总结出宁东地区铀的沉淀富集是水溶液体系、原生岩石以及地球化学环境的综合反应结果，受成岩作用过程中各种地质、物理化学因素的联合控制，发生在沉积成岩作用的全过程。

关键词：还原作用有机质吸附有机质沉淀硫化物沉淀成矿模式

引言

宁东地区是宁夏主要的能源成矿带，正式地质工作始于1955年（石油系统）。在煤炭勘查的过程中对地区放射性做了一定的测量工作，但在铀矿资源方面的研究程度较低，在2012-2013年度我所在野外完成21个钻孔的放射性伽玛测井及综合测井、样品釆样、水化学分析测试、等野外工作。下面将依据野外资料，联系铀矿物形成的一般原理，对宁东地区铀矿物的形成和成矿模式做一简单的分析。

一、铀矿物形成的一般原理

铀从天然水中沉淀的机理和过程可分为两种:一是化学还原作用，其中包括含铀氧化水进入还原环境、具有还原性质的物质（气体）在迁移过程中与含铀氧化水相遇、不同性质的地下水混合或压力降低(CO2 逃逸) ，以及含铀地下水与围岩反应等过程中铀的还原沉淀作用。二是机械物理作用，主要是吸附作用，有机质和粘土矿物是主要的吸附剂。

二、宁东地区铀矿物形成的机理

宁东地区铀的沉淀富集是水溶液体系、原生岩石以及地球化学环境的综合反应结果，受成岩作用过程中各种地质、物理化学因素的联合控制，发生在成岩作用的全过程。众所周知，还原环境是铀沉淀的有利条件，氧化还原地球化学障是铀沉淀富集的主导因素。

（一）吸附作用

目前认为，在宁东地区铀最初沉淀是以六价形式为主，也就是说铀的沉淀不都是还原作用所致，吸附作用是其富集的重要因素。有机质和细粒碎屑(特别是粘土矿物) 的存在，使吸附作用容易发生，由于这两者在宁东地区砂岩型铀矿床中含量均较高，因此，吸附作用对铀富集成矿的贡献不容忽视。

1有机质对铀的吸附作用

有机质对铀的吸附作用是宁东地区铀沉淀的重要过程之一。不同的有机质对铀的吸附能力不同，泥炭、褐煤和腐殖酸对铀的吸附能力较强，并且有机质富集铀与其含腐殖酸有密切的关系。在目前已经完成的钻孔中，见矿孔岩芯资料显示，矿化指数较高的地段均含有较高含量的有机质。

2 粘土矿物对铀的吸附作用

除了有机质，粘土矿物也是沉积岩中铀富集的重要吸附剂，铀在粘土矿物表面被吸附是影响铀在天然水体中迁移的一种重要机制，赋矿石中占相当比例的铀以分散吸附状态存在于粘土矿物中。化验结果显示，在七里镇砂岩中，粘土矿物主要有高岭石、绿泥石等，其总含量为5 %～11.5 %。粘土矿物含量越高越有利于铀的富集，但它减小了砂岩的透水性。

（二）还原作用

盆地中侏罗世以河湖相沉积为主，野外钻孔资料显示主要含铀层位富含有机质碎屑及黄铁矿、煤线，具备丰富的还原物质。宁东地区影响铀沉淀的主要还原作用包括有机质的还原作用、硫化物沉淀铀的作用和铁沉淀铀的作用。

1 有机质的还原作用

包括含铀的氧化水进入还原性质的环境、具还原性的烃类流体及气体在运移过程中与富含铀的氧化水相遇、含铀流体与周围岩石的反应等过程中的铀的还原沉淀作用，主要还原剂是H2S、Fe2+等，这些还原剂能使UO22+在氧化还原过渡带迅速被还原，这一反应在铀矿物形成过程中至关重要。

2硫化物沉淀铀的作用

硫化物沉淀铀的作用主要是硫化氢等强还原剂的还原作用。这些还原剂能使UO22+在氧化还原过渡带迅速被还原，形成铀矿物的聚集，这一反应在铀矿物形成过程中也是至关重要。

3铁沉淀铀的作用

在宁东地区赋矿层中发现大量的黄铁矿，因此Fe2+有可能还原含铀溶液中UO22+中六价铀，在有硫化物存在的条件下，这一反应能够顺利进行。赋矿层中大量黄铁矿的存在应该是该区铀富集沉淀的重要原因之一。发生还原作用的黄铁矿在后期环境蚀变为褐铁矿，因此在浅部可见褐铁矿的铁染现象存在。

三、宁东地区铀成矿模式

宁东地区位于鄂尔多斯盆地西缘，宁东地区铀矿的形成经含铀母岩的风化、碎屑物质的搬运、沉积作用、成岩作用、后生作用等过程。并且是一个长期而多阶段的过程，这一过程与地表水和地下水的活动密切相关。初步总结出了宁东地

区铀矿成矿模式：铀源准备阶段—成岩期铀的积累（预富集）—含铀含氧水层间渗入成矿阶段—铀的再改造富集。

第一阶段：铀源准备阶段

调查区与祁连—秦岭褶皱带相邻, 经过长期的风化剥蚀作用, 隆起区古老的变质岩系及花岗岩系可以作为铀元素的主要来源，主要来自于基底及蚀源区的含铀岩石。经母岩风化、剥蚀、物质搬运、沉积作用等成岩作用前的一系列活动。铀从原生岩石中解放出来，由地表含氧水将分散活动的铀与碎屑物一起带入浅水盆地，呈分散状分布于松散沉积物中，从而为成岩期铀的预富集创造了良好的铀源条件。

第二阶段：成岩期铀的积累（预富集）

根据鄂尔多斯盆地地质构造的演化特点，宁东地区成岩期铀的积累可能发生于侏罗世初期至中侏罗世末期。在成岩作用前期分散于松散沉积物中的铀，在地表含氧水的作用下，再次迁移，经成岩阶段，形成同生沉积的均匀分散的铀，这些铀将是后期铀富集成矿的重要铀源。

第三阶段：含铀氧化水层间渗入成矿

宁东地区在晚侏罗世至古近世期间是大规模层间渗入成矿可能发生的时期。该阶段地层中含氧地下水不断氧化、溶蚀、携带岩层中的分散铀向排泄区迳流，在迳流的过程中，还原和吸附作用也在进行，主要为有机质、Fe2+以及部分粘土矿物，最终铀在有利岩层部位——直罗组“七里镇”砂岩体中发生富集，形成铀矿化。

第四阶段：铀的再改造富集

宁东地区铀再改造富集阶段成矿作用主要是新构造运动使已形成的铀矿化体发生再分布（贫化和富集）。

新生代缓慢的构造运动使宁东地区侏罗系地层及沉积底板形成宽缓褶皱，褶皱变异部位是油气藏储的良好聚集构造，为还原沉淀地下水中活性铀，创造了有利的还原环境。深大断裂及次级构造体系是还原流体的有利通道，是铀沉淀富集的构造因素。但也使部分铀被含自由氧高的水淋失，造成铀的贫化，失去工业价值。

调查区内控矿构造主要为北西向断裂构造和褶皱构造，铀矿化轴线与褶皱构造线方向基本一致，为北西向。铀矿层一般发育于背、向斜的翼部，在倾伏端尖灭。构造对铀矿化的控制主要表现在铀矿化的展布格局受区域构造的控制，铀矿化产出形态、规模则与褶皱构造及局部次级断裂构造关系密切。这个阶段也是多次叠加成矿的过程，品位高的铀矿体主要形成于该阶段。