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。
吉尔伯特型三角洲
顶积——前积——底积
三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲
（3）滨海三角洲相 滨海三角洲的形成有多种 方式，有的以河流作用为主，有的以海浪作用 为主，而有的则以潮汐作用为主。在整个三角 洲范围内，沉积环境复杂多变，岩性岩相多种 多样，海陆沉积交替穿插，其中某些部分富含 有机质，并发育有与泥岩互层的透镜状砂体。 从岩性组合特点和有机质分布情况来看，以河 流作用为主的三角洲对铀成矿较为有利。
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。
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
四、矿床的形成过程 五、砂岩型铀矿类型划分
一、砂岩型铀矿床概况
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。
矿床一般属后生成因，是世界最早发现的铀矿 类型之一，也是世界上分布最广的铀矿床类型， 具极大的工业意义。据国际原子能机构（1996） 对 全 球 528 个 成 型 的 铀 矿 床 统 计 ， 砂 岩 型 铀 矿 250个，占总数的42.90%，位居首位；主岩时 代跨度大，从中元古代一直延续到新生代，其 中以中、新生代为主，占82%，前寒武纪和古 生代矿床总数占2%和14%。
炎热干旱、半干旱的交替气候有利于后生铀矿床 的形成。在这种气候下，岩石在旱季强烈机械风化， 形成松散层，有利于地表水的淋滤，而且植被发育较 差，粘土矿物较少，水中的铀免于分散，加上地下水 位较低，氧化作用和水的淋滤作用加强，大量铀转入 地下水中，并能以较稳定的铀酰碳酸络合物形式进行 较大距离的迁移和渗入较大的深度。此外，由于蒸发 作用，水中铀含量不断提高，可达到n×10－5g／L， 甚至更高。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。
渗入方式区则表现在：层间水的运动在剖 面上以向下运动为主，在平面上表现为向心的 运动方式。供水区为自流盆地连接基底露头的 边部隆起区，排泄区则为较低标高的含水层出 露处，或者是作为水流通道的断裂构造。盆地 边缘最高部位和排泄区水头之差导致了水的流 动，地下水量的补充来自大气降水和水自由交 替圈水的渗入作用。
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。 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。如美 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 生代盆地。
从地壳运动的活动程度看，砂岩型铀矿
6、水文地质条件
从砂岩型铀成矿的水动力条件分析，地下水的交 替存在渗出方式和渗入方式两种水动力环境区。
渗出方式区表现在：层间水的运动在剖面上为上 升式，在平面上则为离心式。自流盆地下陷最深部位 是形成水头的地方，而盆地的边缘地区则为排泄区。 在渗出的水动力条件下，水的运动是由地静压力作用 或受构造挤压而从压实的岩石中挤出来，或从地壳深 部沿断裂进入而发生的。
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 造（含煤系地层）构成盆地盖层；火盆-由火山 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，其中火盆对铀成矿 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，使地下水受热 形成热水，使铀成矿作用变得多成因而复杂。
滨湖三角洲与滨海三角洲是形成后生砂岩型 铀矿化的主要沉积相，其主要原因在于三角洲 中发育席状砂体、分流河道砂体和河口砂坝砂 体，而这种砂体的渗透性、连通性和成层性均 较好，虽然在三角洲沉积环境中形成的砂体常 缺乏有机质和还原物质，但深部油气的二次还 原作用弥补了自还原能力的不足。
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（辫状沉积可 形成“泛连通性层状砂体”）、或带状砂体。 从沉积相和沉积体系来看，能形成这种砂体的 沉积体系有辫状河流沉积体系、辫状三角洲沉 积体系、扇三角洲沉积体系、滨湖三角洲沉积 体系和滨海三角洲沉积体系等。
（3）蓄水构造和滞水构造的存在是地下水成 矿的必要条件。如果含铀地下水进入单一的大 厚度透水岩层或大构造带（或厚大砂体），它 将四处渗流，而且流速较大，不能汇集，也不 能与岩石中的还原剂和吸附剂进行充分的互相 作用，因而不能成矿。含铀地下水要能够适当 地减速并逐渐汇集起来，必须有适宜的蓄水构 造和滞水构造。
5、古气候条件
古气候对成矿有多方面的影响。它影响岩石 风化的强度、性质、风化壳的形成和深度，影 响沉积岩层的成分与性质，特别是其中有机质 的数量和分布，影响到铀的表生迁移和富集、 地下水的性质和铀浓度等。因此，导致在不同 的气候区(期)内成矿的可能性及矿化成因类型都 有很大的差别。例如，在高纬度(一般大于60º) 的寒冷气候和极地气候带，常年低温少雨，物 理风化是主要的，化学风化微弱，极不利于铀 的浸出和化学迁移。
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。
含铀较高的地下水能够汇集起来形成矿床， 通常具备以下地质条件：
（1）透水岩层或构造破碎带处于开启状态（ 砂体处于剥露或不存在上部隔水岩层）。这 样的透水岩层或构造破碎带可以接受大面积 的含铀含氧地表水的渗入，且利于地下水与 流经的岩石充分作用。
（2）成矿盆地处于相对缓慢上升过程。一 个地区在不同运动状态下，其风化状况是很不 相同的，地下水的运动状况也是这样。盆地只 有在缓慢上升时，才较有利于含铀地下水的下 渗，有利于岩石中铀的活化转移和形成较为稳 定的氧化还原界面，促使铀的不断富集成矿。
该类矿床的工业意义在于，矿石质量好，品位 中等，一般在0.1%－0.2%左右，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）。
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 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，这些古老基底出露区 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。
有利的地层结构
辫状河沉 积相模式
表现为多河道沉积的叠置， 单河道沉积以前积为特征
辫状沉积的河道砂体
辫状砂体呈“泛连通层状”出现
辫状沉积与曲流沉积的砂体特征比较
B
A
③
③
②
C
①
P3
P2
P1
ห้องสมุดไป่ตู้
③
①河水的铀含量普遍较低，河水中铀含量变化 范围为（0.01-30）×10-6g/L，且随气候条件变化 而异。
（2）滨湖三角洲 在面积较大的湖泊的河流 入口处附近，大量的碎屑物迅速堆积，往往形 成三角洲。在三角洲的形成过程中，河流带来 丰富的有机质，并且迅速沉积和埋藏进而在成 岩作用过程中形成各种还原性气体，造成有利 于铀沉淀的还原环境，可使铀得到初步富集。 三角洲中良好的砂岩、泥岩互层结构或透镜状 结构，有利于地下水的汇集和矿化的形成，矿 化主要产在砂岩中。
（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， 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、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 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、新生代活动带 内的河流沉积地段及中、新生代火山弧盆地。
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，该类活化区常处于高幅度造山与稳 定地区之间的过渡部位。俄罗斯学者称 之为次造山环境。
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：①内克 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。
（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。
②河流水浅流急，流通性好。
③沉积速度快，表层沉积物经受“陆解”作用 的时间短，在成岩早期以至整个成岩过程中均难 以形成大规模高品位的铀矿化；绝大多数河流相 地层的铀背景值不高，平均铀含量较低，只有在 少数局部环境中，在成岩作用的影响下，可能形 成一些稍高品位的铀富集。
沉积砂体的特征对含铀成矿溶液的迁移、 储存以及铀的沉淀和富集都有重要的影响，但 这种影响不是在沉积阶段，而是在成岩阶段， 特别是在后生阶段发生的。沉积阶段主要处于 氧化环境、水中铀含量低，不利于铀的沉淀。 在成岩阶段，在脱硫细菌和有机质作用下，不 仅可使成岩阶段沉淀的铀含量重新活化转移， 而且可从外部带入大量铀而在有利砂体中富集 成矿。