砂巖型鈾礦沉淀機制探討

(成都理工大學 四川 成都 610059)

砂巖型鈾礦指鈾礦化主要產生于砂巖(粉砂巖、泥巖、礫砂巖)中的鈾礦床，是世界上發(fā)現最早的鈾礦類型之一，也是目前開采力度最大、儲量最豐富的鈾礦類型。從成因上將其分為后生和表生成因礦床。在當今世界已經探明鈾儲量中占首位，占據了42%(IAPA,2015)。我國砂巖型鈾礦占據資源量的43%，位居“四大類型”鈾礦之首(吳柏林 等,2017)。

一、大地構造背景

前人按照盆地所處的基底類型將地殼類型分為三類：海洋型、大陸型和過渡型。其中根據目前勘探結果顯示，大多數的砂巖型鈾礦主要集中在大陸型地殼邊緣，多產于基底附近的中新生代盆地中(余達淦 等2005)，位于穩(wěn)定克拉通邊緣的活動帶。

二、砂巖型鈾礦容礦層位和古氣候

中國砂巖型鈾礦的容礦層位是變化的，在我國西部產出的砂巖型鈾礦床幾乎都是集中在中下侏羅統(tǒng)的水西溝群(J1-2sh)(陳祖伊 等,2010)。在由西向東進入我國中部構造區(qū)域，主要的容礦層位變?yōu)橹匈_統(tǒng)(J2Z)，向東進入東構造區(qū)域，砂巖型鈾礦的容礦地層變?yōu)樯习讏捉y(tǒng)。由此可以得到，古氣候對砂巖型鈾礦的形成有著重大的聯系，含鈾的巖系巖礦地層一般是溫暖、潮濕氣候條件下，在這類氣候下形成的地層富含有機質等還原劑，具有很高的還原容量，是砂巖型鈾礦最有利的容礦場所(李延河 等,2016)。

三、鈾礦富集沉淀

四、還原物質

目前，在砂巖型鈾礦沉淀中起著十分重要的還原物質有：1.硫化物(黃鐵礦，雌黃鐵礦)，2.油氣；硫化物主要是黃鐵礦和雌黃鐵礦，析出順序也是先于鈾石，其還原方程式如下：

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)

油氣在砂巖型鈾礦中的作用可以歸納為：1.油氣的還原作用；2.油氣的保礦作用；3.油氣可提供少量鈾源；4.油氣的吸附作用。油氣的還原作用主要是通過油氣釋放的強還原氣體(H2、CH4、CO、H2S)將六價的、活化的鈾離子還原成四價、穩(wěn)定的鈾礦物。其中烴類流體(RH)的還原機理為(彭云彪 等,2007)：保礦主要是油氣所釋放的烴類流體可以形成較強的還原地球化學障，使得礦體處于還原環(huán)境中，不易再次受到破壞。

2(RH)+[UO2]2+→2R+2H++UO2↓

(6)

油氣的吸附作用是指油氣的主要成分(烴類)在一定的情況下與砂巖體中的硫酸根離子相互作用，生成具有很強吸附性的瀝青、有機酸。反應方程式如下(周玉琦 等,2004)：

五、結論

在砂巖型鈾礦的沉淀過程中，古氣候有著十分重要的作用。在砂巖型鈾礦中溫暖、潮濕氣候條件尤為重要，在這類氣候下形成的地層富含有機質等還原劑，具有很高的還原容量，是砂巖型鈾礦最有利的容礦場所；還原物質主要是硫化物和油氣，油氣在砂巖型鈾礦中的作用可以歸納為：1.油氣的還原作用；2.油氣的保礦作用；3.油氣可提供少量鈾源；4.油氣的吸附作用。