铀矿地质教程

后勤部长 · 发表于 2012-2-16 12:51

目录
前言.................................................................................................................................................i
第1 章铀的性质及分布.................................................................................................................1
1.1 铀的性质............................................................................................................................1
1.1.1 铀的物理性质............................................................................................................1
1.1.2 铀的化学性质............................................................................................................3
1.2 铀在自然界的分布...............................................................................................................3
1.2.1 铀在地球各圈层中的分布....................................................................................... 3
1.2.2 铀在地壳岩石中的分布........................................................................................... 4
1.2.3 铀在水圈中的分布................................................................................................... 5
1.2.4 铀在自然界的存在形式........................................................................................... 6
第2 章铀地球化学.........................................................................................................................7
2.1 岩浆作用中的铀地球化学............................................................................................... 7
2.2 伟晶作用中的铀地球化学............................................................................................... 8
2.3 热液作用中的铀地球化学............................................................................................... 9
2.3.1 含铀热液的成分......................................................................................................10
2.3.2 热液中铀的迁移形式............................................................................................. 10
2.3.3 热液中铀的沉淀条件............................................................................................. 12
2.3.4 热液铀矿物的特征................................................................................................. 13
2.4 风化作用中的铀地球化学............................................................................................. 13
2.4.1 风化作用中铀的迁移和沉淀................................................................................. 13
2.4.2 铀矿床氧化带..........................................................................................................14
2.4.3 层间氧化带..............................................................................................................16
2.4.4 构造氧化带..............................................................................................................17
2.4.5 氧化带的U—Ra 平衡............................................................................................ 19
2.5 沉积作用中的铀地球化学............................................................................................. 19
第3 章铀矿物通论.......................................................................................................................20
3.1 铀矿物的化学成分..........................................................................................................20
3.1.1 铀矿物的组成元素............................................................................................... 20
3.1.2 铀矿物化学成分的特点和变化........................................................................... 20
3.2 铀矿物的晶体化学特点................................................................................................. 21
3.2.1 四价铀矿物的晶体化学特点............................................................................... 22
3.2.2 六价铀矿物的晶体化学特点............................................................................... 23
3.3 铀矿物的形态..................................................................................................................26
3.3.1 单体形态................................................................................................................26
3.3.2 集合体形态............................................................................................................26
3.4 铀矿物的物理性质..........................................................................................................28
3.4.1 放射性....................................................................................................................28
3.4.2 光学性质................................................................................................................28
3.4.3 力学性质................................................................................................................30
3.5 铀矿物的成因..................................................................................................................31
3.5.1 产于岩浆岩中的铀矿物....................................................................................... 31
3.5.2 产于伟晶岩中的铀矿物....................................................................................... 32
ii
3.5.3 热液成因铀矿物................................................................................................... 32
3.5.4 沉积一变质成因铀矿物....................................................................................... 32
3.5.5 沉积成因和后生淋积成因铀矿物....................................................................... 32
3.5.6 产于氧化带中的铀矿物....................................................................................... 33
3.6 铀矿物的分类和命名......................................................................................................33
3.7 铀矿物的鉴定方法和研究方法..................................................................................... 35
3.7.1 铀矿物的鉴定程序............................................................................................... 35
3.7.2 铀矿物的鉴定方法和研究方法........................................................................... 36
第4 章铀矿物各论.......................................................................................................................44
4.1 四价铀矿物......................................................................................................................44
4.1.1 铀的简单氧化物................................................................................................... 44
4.1.2 铀和钛的复杂氧化物........................................................................................... 49
4.1.3 铀和钼的复杂氧化物........................................................................................... 52
4.1.4 铀的硅酸盐............................................................................................................54
4.1.5 铀的磷酸盐............................................................................................................55
4.2 六价铀矿物......................................................................................................................57
4.2.1 铀酰氢氧化物和重铀酸盐................................................................................... 57
4.2.2 铀酰硅酸盐............................................................................................................63
4.2.3 铀酰磷酸盐............................................................................................................69
4.2.4 铀酰砷酸盐............................................................................................................76
4.2.5 铀酰钒酸盐............................................................................................................80
4.2.6 铀酰碳酸盐............................................................................................................84
4.2.7 铀酰硫酸盐............................................................................................................88
4.2.8 铀酰钼酸盐............................................................................................................90
4.2.9 铀酰亚硒酸盐........................................................................................................93
4.2.10 铀酰亚碲酸盐......................................................................................................93
4.2.11 铀酰的复盐..........................................................................................................94
4.3 含铀矿物..........................................................................................................................95
4.3.1 铀呈类质同象混入物的含铀矿物....................................................................... 96
4.3.2 铀呈吸附质状态的含铀矿物............................................................................. 105
4.3.3 铀呈铀矿物超显微包裹体的含铀矿物............................................................. 105
第5 章铀矿床概论.......................................................................................................................107
5.1 铀矿床学及其任务...........................................................................................................107
5.2 铀矿床的特点及铀矿主要工业指标.............................................................................. 107
5.3 铀矿床的类型...................................................................................................................108
第6 章铀成矿作用.....................................................................................................................110
6.1 概述...............................................................................................................................110
6.1.1 地壳不同壳层中铀与常见元素的组合............................................................... 110
6.1.2 地壳中铀的成矿作用............................................................................................110
6.1.3 控制铀成矿的基本因素........................................................................................111
6.1.4 铀矿石的结构和构造及其对探讨铀矿床成因的意义....................................... 112
6.2 地球的演化与铀成矿作用............................................................................................118
6.2.1 地球外圈演化对地质环境和铀成矿作用的影响............................................... 118
6.2.2 岩石圈的演化与铀的迁移和富集规律............................................................... 119
iii
6.2.3 地壳主要构造单元的形成及其与铀成矿的时空关系.......................................125
6.2.4 中国陆壳的发展与铀的演化及成矿作用........................................................... 126
6.2.5 铀在地壳演化过程中的旋回性及成矿作用....................................................... 130
6.2.6 板块构造与铀的成矿作用................................................................................... 131
6.2.7 铀成矿的空间规律............................................................................................... 135
5.2.8 铀成矿的时间规律............................................................................................... 142
6.2.9 同位素组成在研究地壳演化与铀成矿作用中的意义.......................................145
第7 章主要类型铀矿床.............................................................................................................151
7.1 花岗岩型铀矿床............................................................................................................151
7.1.1 成矿地质条件......................................................................................................151
7.1.2 矿床构造特征......................................................................................................156
7.1.3 矿化类型及其地质特征..................................................................................... 161
7.1.4 矿床成因..............................................................................................................163
7.1.5 矿床实例——利木赞铀矿床............................................................................. 163
7.2 火山岩型铀矿床............................................................................................................165
7.2.1 成矿地质条件......................................................................................................166
7.2.2 矿床构造特征......................................................................................................169
7.2.3 矿床类型及其地质特征..................................................................................... 173
7.2.4 矿床成因..............................................................................................................175
7.2.5 矿床实例——俄罗斯某铀矿床......................................................................... 175
7.3 碳硅泥岩型铀矿床........................................................................................................178
7.3.1 成矿地质条件......................................................................................................179
7.3.2 矿床类型及其地质特征..................................................................................... 181
7.3.3 矿床实例..............................................................................................................185
7.4 砂岩型铀矿床................................................................................................................190
7.4.1 成矿地质条件......................................................................................................190
7.4.2 矿床类型及其地质特征..................................................................................... 197
7.4.3 矿床成因..............................................................................................................200
7.4.4 矿床实例一科罗拉多高原铀矿床..................................................................... 200
7.5 变质型铀矿床................................................................................................................203
7.5.1 成矿地质条件......................................................................................................203
7.5.2 矿床地质特征......................................................................................................204
7.5.3 矿床实例——维特瓦特斯益德变质砾岩型铀矿床.........................................205
i
前言
20 世纪80 年代前后是全世界铀矿地质勘查与开发的高峰时期，世界上已知的许多重要
的、大型－超大型的铀矿都是在那个时代或以前发现的。在铀矿快速发展的时期出版了很多
有关铀矿地质与勘查方面的教材和专著。我校王德荫、傅永全教授编写了《铀矿物学》（1986）、
张万林教授编写了《铀矿地质简明教程》（1987），金景福教授和黄广荣副教授编写了《铀矿
床学》（ 1992），王剑锋教授编写了《铀地球化学教程》（1998）。这些教材的编写为我国培养
铀矿地质人才做出了重要贡献。
从90 年代至今近20 年的时间里，铀矿地质与勘查工作发生了重大的变化。一方面，铀
矿找矿工作取得了新的认识和突破，另一方面，在国家大力发展核能源的背景下，需要培养
大量的从事铀矿地质事业的高素质专门人才。此外我国找矿勘查规范和相应的铀矿地质勘查
规范等有了根本的变化。原有教材已难以满足现代铀矿地质教学需要和研究参考。本教材《铀
矿地质教程》就是为了适应新的形势而在继承前人成果的基础上，结合当前铀矿地质最新发
展编写而成。
根据教学大纲要求，《铀矿地质教程》以铀这一特殊元素为对象，以基本概念、基础理
论和铀矿地质基础知识为主线，从铀地球化学、铀矿物到铀矿床，讲解铀元素的地球化学特
征，铀矿物的类型、特征及鉴别方法，分析铀矿床各种成因类型矿床的地质特征、形成条件
及成矿作用过程。
课程体系以铀为主线，即以铀地球化学、铀矿物、铀矿床为其体系结构。课程教学内容
共分三篇七章，上篇：铀的性质及分布、铀地球化学；中篇：铀矿物通论、铀矿物各论；下
篇：铀矿床概述、铀成矿作用、主要类型铀矿床。
学生通过本课程的学习，对铀矿地质的基本概念、基本内容有较为系统的认识，对铀地
球化学、铀矿物、铀矿床的主要内容、工作方法有一个较全面的了解。
本教材由张成江和徐争启编写。在编写过程中得到成都理工大学教务处和核技术与自动
化工程学院等的大力支持，一些研究生参加了部分工作，对此一并表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，缺点和错误在所难免，诚恳欢迎读者批评指正。
编者
2009 年于成都