话说找铀矿

刘继顺

2006-7-25

一、铀矿地质概述

作为核武器与核能的主要原料，铀矿受到业界追捧。据测算，1立方厘米铀金属相当于6万升汽油、110-160吨煤炭、6万立方米的天然气的热量。

铀，属于锕系元素，原子序数为92，系天然产出的最重的金属之一（排名第九位，密度19.05g/cm3;密度最大的是锇，22.57g/cm3）。它具有亲氧或亲石性质，与氧、氟、氯的亲合力较强，极易形成氧化物或含氧盐，自然界中不存在铀的硫化物、氮化物、碳化物、氢化物及单质形式。自然界中铀有四价和六价两种价态，具氧化-还原特性，能形成种类繁多的铀矿物。在岩浆条件下，四价铀最稳定，以晶质铀矿存在。氧化条件时，铀易从四价氧化为六价形成铀酰离子，与磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐、硅酸盐、钼酸盐、碳酸盐、硫酸盐等结合形成各种盐类，并为褐铁矿、蛋白质、磷酸钙、粘土矿物、有机物和沥青所吸附。铀酰离子的化合物易溶解在含硫酸根或碳酸根等阴离子的水体中，并随地下水迁移，生成各种次生铀矿物。

铀属于两性元素，铀的氧化物既可与碱性氧化物作用生成铀酸盐，也可与酸作用生成铀酰化合物。铀还能形成多电荷的大离子团，与钍、稀土、钇、铌、钽、锆、铪等类质同象。

业已发现的铀矿物和含铀矿物有170种以上，但只有25-30种铀矿物具开采价值。根据铀矿物的物性和产出状态，将其分为两类。其一为黑色、暗褐色，比重大于5，硬度为5－6，沥青光泽或半金属光泽，主要为原生铀矿物（晶质铀矿、沥青铀矿、铀黑）、钛铀矿、铈铀钛铁矿、铌钽铀矿和铀石等；其二为色彩鲜艳，比重较小（小于4），硬度一般小于3，玻璃光泽或珍珠光泽，主要为表生铀矿物，有硅铜铀矿、水铀钒、绿铀矿、钒铀钡铅矿、黄硅钾铀矿、铜铀云母和钡铀云母等。按铀的存在形式分，可有独立矿物、类质同象和吸附状态三类。

独立矿物是指具有一定化学组成的铀化合物，它们的含铀率比较高，如晶质铀矿、沥青铀矿、钙铀云母、铜铀云母、铁铀云母、水铀矿、柱铀矿、硅铀矿、红铀矿、磷铀矿、黄钾铀矿、深黄铀矿、水砷铀矿、钒钾铀矿、硅铜铀矿等；类质同象是指性质上相近的元素在晶格中以可变量互相代替的现象，如在独居石、磷灰石、钛酸盐、铌钽酸盐等矿物中，四价铀替代离子半径大致相等的元素，形成类质同象形态的含铀矿物，它们含铀均较低；围岩吸附是指有机质、蛋白石、磷灰石、粘土、氢氧化铁等以物理或化学的形式吸附铀酰离子，从而形成含铀矿物，它们含铀也很低，如褐煤。

根据地质环境，可将铀资源划分为以下矿床类型：

1）不整合型    产于大型侵蚀不整合面附近，多形成于16亿年-18亿年前，往往含有砷、镍、钼和金等元素；

2）砂岩型    原生矿石中含有的铀矿物是沥青铀矿和铀石，氧化后生成次生铀矿物，如钡钾铀矿、钒钙铀矿和硅钙铀矿，适合原地浸出；

3）石英卵石砾岩型    仅存在于缺氧条件下形成的早元古代沉积岩中，如兰德式矿床，为黄金的副产品；

4）脉型    指填充于裂缝、裂隙或角砾岩中的矿床；

5) 角砾杂岩型    形成于非造山期的元古代古陆中，围岩为富含火山碎屑的石英岩和沉积岩，铀矿化产于近花岗基底杂岩之上的岩层中，矿石一般呈层状和不整合形式产出，伴有铜、银、金等；

6）侵入岩型（斑岩型）  是指与侵入岩或深源岩有关的铀矿床，如白岗岩和碳酸岩；7）磷灰岩型  指含有低品位铀的磷灰岩，为磷酸工业的副产品；

8）破火山口型  赋存于破火山口中，铀和钼、银等富集在火山筒的渗透性角砾岩填充物中和火山筒周围的弧形断裂带中；

9）火山岩型  产于酸性火山岩的层状或锥状火山机构中，与钼、氟等伴生；

10）钙结砾岩型是  形成于第四纪，埋藏浅，与钙化沉积物有关，沉积环境是泥碳、沼泽、岩溶洞穴和裂隙；

11）交代型  产于微斜长石花岗岩的交代岩中；

12）变质型  形成在沉积变质岩或火山沉积岩中；

13）褐煤型  产于褐煤和直接临近褐煤的粘土或砂岩中；

14）黑色页岩型  五元素建造，铀的含量很低，只能作为副产品；

15）其他类型矿床，如美国新墨西哥州格兰茨区的托迪尔托石灰岩矿床。

铀矿床储量是用金属铀或八氧化三铀的数量表示的，金属铀储量大于五千吨的称为大型铀矿床，一千吨至五千吨的称为中型铀矿床，一百至一千吨的称为小型铀矿床，小于一百吨的称为铀矿点。

全世界业已探明的铀资源中，每公斤铀生产成本小于130美元的总量为4.299Mt；小于80美元的总量为3.085Mt；小于40美元的总量为0.92Mt。世界铀资源主要集中在澳、加、中西非、纳米比亚、南非、俄、哈萨克斯坦、乌克兰、乌兹别克和美国。提炼成本与矿石的铀品位密切相关，提取每公斤铀的成本要小于80美元，则矿石的铀品位应高于0.1%。一般把铀品位高于0.3%的矿石称为富矿，铀品位为0.1%-0.3% 的称为中等矿石，铀品位为0.05%-0.1%的称为贫矿。

中国是铀矿资源不甚丰富的一个国家，探明的储量居世界第10位之后。矿床规模以中小型为主，品位偏低，常与磷、硫及有色、稀有金属矿产共生或伴生。矿床类型主要有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型铀矿床；其所拥有的储量分别占全国总储量的38%、22%、19.5%、16%。含煤地层中铀矿床、碱性岩中铀矿床及其他类型铀矿床在探明储量中所占比例很少。我国第一个发现的铀矿化产地是广西的富贺钟地区，1943年吴磊伯和南延宗发表了《论广西东部几种铀矿物》和《广西富贺钟区铀矿之发现》两篇论文。新中国采集的第一块铀矿石标本是1956年1月15日在广西钟山县红花镇杉木村发现的，目前这块铀矿石收藏在核工业北京地质研究院。发现的第一个产于花岗岩中的铀矿床是广东翁源贵东岩体中的“希望矿床”，我国最大的铀矿山位于江西乐安相山地区，我国第一个进行地浸开发的砂岩型铀矿床处于新疆伊犁。

二、找铀矿标志

有关资料显示，目前国际铀矿石（八氧化三铀）价格是每磅33美元，每磅纯铀的价格是4583美元。2007年，每磅八氧化三铀价达130美元。故近年来受利益驱动，在我国南方湖南、江西、广东等部分省份私挖乱采、非法冶炼和非法收购铀矿及初级产品现象时有发生，对资源利用、公众健康以及自然环境造成危害。铀矿资源是特殊的战略资源，国家对其勘探、开发实施统一管理和监督。2006年开始，开展了专项整治工作，集中打击铀矿的非法开采、加工交易等行为，整顿了铀资源采冶工作秩序。具体的找矿标志有：

1、由于铀具有放射性，可以用航空放射性测量和地面放射性测量来寻找铀矿床；

2、利用色彩斑斓的铀的次生矿物来寻找，如钙铀云母、铜铀云母、硅钙铀矿、钒钾铀矿、橙黄铀矿等；

3、利用共生脉石矿物的变色来寻找铀矿，放射性能使萤石变紫、水晶成为烟水晶、钻石变绿、黄玉发蓝，锆石中的铀可以在黑云母中产生多色性晕圈。放射线的照射能使一些矿物发出荧光、磷光；

4、利用特征的围岩蚀变来寻找，与铀矿化有关的蚀变组合有：硅化、红化、绢云母化、绿泥石化和碳酸盐化等。红化可使钾长石、斜长石、绿泥石，甚至石英、方解石等变红，这是由于含铁矿物的二价铁受放射性作用而变成三价铁所致，在这些矿物中往往出现微粒赤铁矿，主要沿解理纹及不规则的裂隙分布；

5、具有铀、钍地球化学异常；花岗岩基底的红盆地周边的砂岩、黑色岩系、含煤含磷层位、碱交代岩区、火山红层区等。