砂岩型铀矿沉淀机制探讨

(成都理工大学 四川 成都 610059)

砂岩型铀矿指铀矿化主要产生于砂岩(粉砂岩、泥岩、砾砂岩)中的铀矿床，是世界上发现最早的铀矿类型之一，也是目前开采力度最大、储量最丰富的铀矿类型。从成因上将其分为后生和表生成因矿床。在当今世界已经探明铀储量中占首位，占据了42%(IAPA,2015)。我国砂岩型铀矿占据资源量的43%，位居“四大类型”铀矿之首(吴柏林 等,2017)。

一、大地构造背景

前人按照盆地所处的基底类型将地壳类型分为三类：海洋型、大陆型和过渡型。其中根据目前勘探结果显示，大多数的砂岩型铀矿主要集中在大陆型地壳边缘，多产于基底附近的中新生代盆地中(余达淦 等2005)，位于稳定克拉通边缘的活动带。

二、砂岩型铀矿容矿层位和古气候

中国砂岩型铀矿的容矿层位是变化的，在我国西部产出的砂岩型铀矿床几乎都是集中在中下侏罗统的水西沟群(J1-2sh)(陈祖伊 等,2010)。在由西向东进入我国中部构造区域，主要的容矿层位变为中侏罗统(J2Z)，向东进入东构造区域，砂岩型铀矿的容矿地层变为上白垩统。由此可以得到，古气候对砂岩型铀矿的形成有着重大的联系，含铀的岩系岩矿地层一般是温暖、潮湿气候条件下，在这类气候下形成的地层富含有机质等还原剂，具有很高的还原容量，是砂岩型铀矿最有利的容矿场所(李延河 等,2016)。

三、铀矿富集沉淀

四、还原物质

目前，在砂岩型铀矿沉淀中起着十分重要的还原物质有：1.硫化物(黄铁矿，雌黄铁矿)，2.油气；硫化物主要是黄铁矿和雌黄铁矿，析出顺序也是先于铀石，其还原方程式如下：

2FeS+2H+→FeS2↓+Fe2++H2↑

(1)

xFeS+2(X-1)H+→FeS2↓+(x-1)Fe2++(x-2)H2S+H2↑

(2)

FeS+2H+→Fe2++H2S

(3)

H2+U6+→U4++2H+

(4)

(5)

油气在砂岩型铀矿中的作用可以归纳为：1.油气的还原作用；2.油气的保矿作用；3.油气可提供少量铀源；4.油气的吸附作用。油气的还原作用主要是通过油气释放的强还原气体(H2、CH4、CO、H2S)将六价的、活化的铀离子还原成四价、稳定的铀矿物。其中烃类流体(RH)的还原机理为(彭云彪 等,2007)：保矿主要是油气所释放的烃类流体可以形成较强的还原地球化学障，使得矿体处于还原环境中，不易再次受到破坏。

2(RH)+[UO2]2+→2R+2H++UO2↓

(6)

油气的吸附作用是指油气的主要成分(烃类)在一定的情况下与砂岩体中的硫酸根离子相互作用，生成具有很强吸附性的沥青、有机酸。反应方程式如下(周玉琦 等,2004)：

五、结论

在砂岩型铀矿的沉淀过程中，古气候有着十分重要的作用。在砂岩型铀矿中温暖、潮湿气候条件尤为重要，在这类气候下形成的地层富含有机质等还原剂，具有很高的还原容量，是砂岩型铀矿最有利的容矿场所；还原物质主要是硫化物和油气，油气在砂岩型铀矿中的作用可以归纳为：1.油气的还原作用；2.油气的保矿作用；3.油气可提供少量铀源；4.油气的吸附作用。