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砂岩型铀矿床系指以砂岩(部分砂砾岩)为主岩的铀矿床。它作为核原料，巳探明的储量，目前在世界上仍居首位。近十年来砂岩型铀矿床的储量还在继续增长。
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砂岩型铀矿床的主要产地在美国科罗拉多高原、怀俄明盆地和得克萨斯州平原。此外还产在澳大利亚、加蓬、尼日尔、日本和法国。
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主岩时代多为中新生代，少数为元古代和晚古生代。例如，加蓬的主岩时代为早元古代，尼日尔的为石炭纪，法国的为二叠纪，美国的为三叠、侏罗和第三纪，日本的为古近纪，我国的为中、新生代。
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- 在研究砂岩型铀矿床时为人们所注意解决的问题有以下三个方面，即铀源条件、铀聚集的地质环境以及铀在成矿过程中的地球化学行为。
- 为了解决上述几方面的问题，下面将讨论形成砂岩型铀矿床的区域地质背景、含铀盆地结构及其特点、主岩特点以及铀在后生环境中迁移和富集的规律。
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- 7.4.1.1 区域地质构造特征
- 区域地质构造决定砂岩型铀矿床的空间分布，这种区域地质构造显示出地壳运动的不同性质和地壳运动的稳定程度。地壳运动制约盆地盖层沉积的环境和连续性以及构造一岩浆活动。
- 稳定地台上的大型沉积盆地，其沉积比较连续，无明显不整合，岩浆活动较弱，离蚀源区较远，这种盆地成矿条件较差，所形成的矿床小而零散。
- 在活化地台区，如果盆地基底岩石和沉积物蚀源区岩石铀含量较高，在较稳定的环境中，盆地内形成含铀沉积层。这种含铀沉积盖层，即同生含铀沉积盖层，其中的铀来自经较长时间风化侵蚀的基底岩石或蚀源区岩石，同其他风化产物一起，被搬运、沉积后形成的。同生含铀盖层形成后，地台活化，又有岩浆活动，以致产生区域性增温作用；这使原存于含铀基底岩石中和含铀沉积盖层中的铀发生再分配和再富集，从而在砂岩盆地内形成较大的矿床。例如科罗拉多高原铀矿和我国一些活化地台大型隆起带内沉积盆地铀矿，就是在这种即一“稳”又“活”的背景下形成的。
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- 7.4.1.1 区域地质构造特征
- 岩浆活动和褶皱-断裂运动强烈的地区，盆地盖层的沉积间断多，岩相变化频繁，岩石成熟度低，虽具铀源条件较好，但盆地一直处于不稳定状态，所以没有足够的积矿时间形成较大的矿床。但在活动地台向稳定地台的过渡带，即以褶皱系为基础的岩浆活动不发育的褶皱带边缘的山前拗陷盆地，以及褶皱运动晚期比较活动的环境中提供较多铀的褶皱带内的山间盆地，由于褶皱运动趋于稳定而有较长的积矿时间，因而可以形成规模较大的矿床。例如，美国科迪勒拉褶皱带和我国一些褶皱带内的盆地，都产有规模较大的矿床。
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- 7.4.1.2 产铀盆地的结构特点
- 1、盆地结构
- 纵观我国和世界各含铀盆地，凡是成矿较好的，其盆地结构常具有下列特点：①基底：由富铀岩石构成。这里所谓的基底实际是包括盆地外围富铀层或富铀体构成的蚀源区。②盖层：盆地内的岩层常由透水性良好的粗碎屑冲击相或河床相含有机质的花岗质砾岩、含砾砂岩、长石砂岩、长石石英砂岩组成。上覆岩层中经常出现中酸性火山碎屑岩类或沉积—火山碎屑岩类。这些中酸性火山碎屑物质也能提供部分铀。
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- 7.4.1.2 产铀盆地的结构特点
- 2、盆地基底地形
- 盆地基底的地形决定含铀水的水动力条件，对成矿产生重要影响。在铀源充足的条件下，起伏的基底地形对成矿是有利的。在基底相对低洼地段或侵蚀槽中常赋存有铀矿体。这类地形，或是古河道，或者侵蚀沟谷。但在另一些矿床中，大多数矿体并不赋存于基底古地形十分低洼的沟谷部位，而赋存于两条沟谷之间古地形相对突起的台地上。
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- 7.4.1.2 产铀盆地的结构特点
- 2、盆地基底地形
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- 7.4.1.2 产铀盆地的结构特点
- 3、盆地盖层构造
- 成岩期后或沉积期的构造运动所造成的盖层沉积构造形态，对矿床的分布起重要作用。矿化带出现在盖层背、向斜或基底隆起的翼部。著名的美国格兰茨矿带分布于祖尼隆起的北缘，示于图11。在许多断陷盆地中，盆地两侧或一侧的沉积前或沉积期断层，控制盆地的形成和发展。矿体常沿盆地边缘的断层附近分布，示于图12。加蓬波因吉矿床是其矿体受断裂构造控制的典型例子，示于图13，该矿床产于中非地台西部以花岗岩为基底的断陷盆地中，含矿地层为早元古代末期地层(1745百万年)。还有一些矿床直接产于断裂构造中，示于图14。
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- 7.4.1.2 产铀盆地的结构特点
- 3、盆地盖层构造
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- 7.4.1.3含矿岩系特征
- 产铀砂岩系多是河流、淡水湖泊以及它们的过渡地带——河湖三角洲等陆相条件下的沉积产物。含铀砂岩系通常由表明气候变迁的杂色层组成。这种杂色层是一套灰色和红色相间岩层。产轴砂岩系岩性为砂岩、粉砂岩、页（泥）岩以及一定数量的砾岩。砂岩以长石砂岩、长石石英砂岩为主。岩性沿走向、倾向变化大，岩层厚度不稳定，构成许多含有不同数量有机物的透镜状砂(岩)体。岩层中常有斜层理、冲刷面一类流水构造，沉积韵律发育。
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- 7.4.1.3含矿岩系特征
- 在含铀砂岩系中，对铀矿化的影响因素有以下几点：
- 矿化灰色层要有一定厚度。
- 含铀砂岩系中，砂岩与页（泥）岩各自所占数量要适当。
- 在与页岩互层的砂岩中，含游离氧和铀的地表水和地下水顺层渗流，水中的游离氧因不断氧化砂岩中的有机质和黄铁矿而减少，地下水由氧化状态转化为还原状态，于是在氧化—还原界面附近，水中的铀便沉淀富集形成所谓层间氧化带矿床。
- 有机质和黄铁矿的普遍存在是陆相砂岩型铀矿主岩的突出特点之一。
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- 7.4.1.4不整合面对成矿的影响
- 铀矿体多产在地层剖面中的不整合面及其附近。不整合面的存在表明下伏岩层经历了长时间的风化剥蚀，这有利于下伏岩面中铀的活化。不整合面是大面积地下水活动的通道，为良好的储铀空间。
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- 根据砂岩型铀矿床的矿体形态和矿体与主岩、构造的关系可将砂岩型铀矿床划分为：准整合型矿床、卷型矿床和迭堆型矿床。这三种类型矿床在主岩特点、构造(包括沉积构造)、蚀变、矿物及痕量元素组合、还原剂以及成矿机制等方面可能有某些差别，但它们具有许多共同的，然而却有别于其他类型矿床的基本地质特征。
- 从大区域上看，砂岩型铀矿床在中间地块和活化地台的一级隆起构造及其边缘。在这些构造单元中，由于后期构造运动，常形成许多隆起(或断块隆起)和拗陷(或断陷)盆地，矿床就产在这些盆地之边缘。砂岩型铀矿床也产于地槽褶皱带山间盆地和山前盆地中。
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- 主岩多属陆相砂岩、砂砾岩。陆相砂岩、砂砾岩，据其沉积相克分为河流相、湖泊相和三角洲相。含矿主岩以河流相砂岩为主。可依据下列特点去鉴别河流相：
- 在剖面上具有明显的向上变细的半韵律粒度结构，并在每个韵律底部有底冲刷现象，示于右图；
- 砾石成分复杂，陆源外来砾石较多，砾石呈迭瓦状排列，在砂岩和粉砂岩中不稳定成分多；
- 层理发育，带有明显的定向性，代表性交错层有板状交错层理和大型槽状层理；
- 砂体多测光透镜状。
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- 含矿主岩主要岩性为长石砂岩、长石石英砂岩。在砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩互层的河流相岩系中，砂岩中的矿化最好。在一个含矿岩系中，矿化学位于一定层位，并具有多层位性。但其中具有较大工业意义的主矿化层只有几个。
- 大多数矿床的成矿年龄晚于主岩时代。我国砂岩型铀矿床除个别矿床产于燕山晚期以外，绝大多数产于古近纪末和新近纪末。美国科罗拉多高原三叠系、侏罗系主岩中的铀矿化年龄为70~60Ma，矿岩时差较大，矿化年龄与白垩纪末期拉拉米运动相吻合。但是在一些矿床中，有一部分铀在成岩期得到初步富集而与成岩年龄一致，甚至个别矿床具有与主岩相同的年龄，例如，因“奥克洛现象”而闻名于世的加蓬奥克洛矿床其年龄与主岩(弗朗斯维尔系)年龄一致，为20±1亿年。
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- 矿体形态取决于它的形成条件，根据与含矿主岩的关系，有以下三种：一种是矿体呈水平或缓倾斜产出，并与主岩层理一致的呈准整合关系的板状矿体；一种是矿体切穿主岩层而垂直剖面星“C”字型的位于层间氧化带蚀变砂岩舌状体端缘的卷状矿体，示于图18。这种卷状矿体，在金属矿床中和在砂岩型铀矿床中较典型，剖面上呈卷状，平面上呈舌状，示于图19；再有一种就是受断裂构造控制的呈柱状的迭堆状矿体。此外，还有比较特殊的如新墨西哥州乌德洛岩管矿床，矿床因沿环状断裂形成而呈管状，示于图20。
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- （1）铀源
- 许多资料，形成砂岩型铀矿的铀由铀含量较高的长英质岩石，即花岗岩、中酸性熔岩、流纹质英安质火山碎屑岩以及
变质岩类所提供。这已被人们所公认。但还有一些人认为铀由在成岩过程中的主岩本身所析出，也还有人认为铀由砂岩区外围或地下深部岩奖学金热液带来。
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- （2）铀的迁移
- 砂岩区铀的迁移介质为地表水和地下水，它们的水质类型一般以HCO3-型或HCO3--SO42-型为主。在通常情况下，铀多以铀酰碳酸盐形式迁移，在含SO42-的酸性水体中铀呈铀酰硫酸盐形式迁移。此外，铀还可以以其他铀酰络合物形式迁移。
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- （3）铀的沉淀
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铀的沉淀砂岩中有机质的吸附或吸收和一些还原剂(金属硫化物，H2S，CH4，H2等)的作用，使铀从砂岩中以及其构造中运移的水溶液中沉淀。
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铀在蚀源区被风化溶解淋出后，在主岩沉积——成岩——后生作用过程中，由分散到集中是逐步进行的。在沉积阶段铀还没有足够的来源。据现代河水和湖水铀含量的测定结果表明，铀含量一般为n×10-10~n×10-11
g/L，还相当低，即使沉积碎屑物中含有大量能使铀充分沉淀的有机质和炭化植物，沉淀的铀至多不过达到n×10-3％，这只能形成富铀岩石。在封闭条件下所进行的成岩作用，使沉积物压实、脱水、固结和重结晶，这时即使铀相对集中，也由于铀源有限，至多达到n×10-3~n×10-2％，造成低品级的矿石。只有当后生作用在沉积-成岩作用形成的含铀砂岩中不断将外来的铀集中起来迭加其上，才能够形成工业矿石。许多现象有力地显示了砂岩型铀矿的后生特点，例如，明显的矿岩时差；矿体与层理斜交(卷状、迭堆状矿体)；矿体的赋存状态依赖于地下水位及主岩渗透性；矿床产在隆起、背斜向斜翼部；U—Ra不平衡和矿石中普遍存在交代结构等。
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- 7.4.4.1科罗拉多高原铀矿床
- 科罗拉多高原位于美国西部，在科罗拉多州、犹他州、亚利桑那州和新墨西哥州接壤的很大范围内。高原的基底由受剧烈变质的前寒武纪结晶片岩组成，盖层为近于水平的古生代一中生代的沉积岩。古生代地层分布广，为厚度不大的海、陆相沉积岩，中生代地层主要为河湖相沉积岩——砂岩、页岩及少量灰岩。总厚度为3000米。
- 高原上的岩浆活动微弱，唯有火山岩分布于高原的西部、南部及东部边缘，是第三纪和第四纪的产物。
- 在早古生代至中、新生代的沉积砂岩中，铀矿化普遍。铀矿化集中于早石炭世至新生代第三纪的砂岩中，共有35个矿化层。其中，最重要的含矿层有5个，即上三迭统琴尔建造的辛纳隆普组和莫斯贝克组，上侏罗统莫里松建造的索尔特沃什组、韦斯特沃特组和布拉什盆地组，列于下表。
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- 7.4.4.1科罗拉多高原铀矿床
- 美国砂岩型铀矿床的基本特点：
- (1) 主岩主要是三迭纪、侏罗纪和第三纪(在怀俄明州和得克萨斯州沿岸)的陆相砂岩，厚度大，分布广，三迭纪、侏罗纪和第三纪砂岩中的铀矿占美国铀储量的95％。
- (2) 主岩的沉积环境主要是河流，并且大多数是平原河流。主要发育在巨大的冲积扇、冲积平原和泛滥平原中。
- (3) 含矿层上覆的火山凝灰岩为主要铀源层，凝灰岩中的铀由地下水淋滤下来。
- (4) 在主岩中，普遍富含有机质和黄铁矿，或含有沥青质，它们是铀的主要还原剂，在成矿中超重要作用。在分选不好而渗透性良好的中粗粒长石砂岩、长石石英砂岩、石英砂岩、凝灰质砂岩中赋存有重要矿床，所以，岩石的渗透性是成矿的重要条件之一。
- (5) 不整合面为大面积地下水的活动提供了条件。在成矿过程中起了一定的作用。
- (6) 矿床多数是后生成因。矿体多呈卷状、板状。
- (7) 矿床产于科边勒拉褶皱带当中的中间地块陆相盆地中。科迪勒拉褶皱带相对活动，中间地块相对稳定，因此该矿床既具备不断供给铀的相对活动的蚀源区，又有较稳定的中间地块成矿区。
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