关于铀矿的化学方程式

首先物质中的u和o的质量比是一定的 该物质的相对分子质量为848 u占了720/848 o占了128/84 若u为240 u:0=3：8 ；若u为120 1206=720 所以分子是为u6o8即u3o4 ；若u为180 1804=720 所以分子式为u4o8即uo2

1铀迁移形式

含铀热液中主要阴离子是、F-、Cl-和Br-等。此外，还存在OH-的活度：αOH-=kw/αH+，在碱性介质中主要是和，但是只在pH＜4的酸性

介质中存在，所以很难形成硅酸络合铀酰离子。根据晶体场理论，Cl-和Br-是弱场配位体，形成的铀酰离子很不稳定。

下面几种情况值得注意：①成矿热液中的活度较高，其他含铀离子可以忽略不计；②绝大多数矿床中，铀主要以形式参与成矿；③矿石的物质组成，以沥青铀矿-方沸石化和沥青铀矿-碳酸盐化为主。

2铀沉淀机理

热液成矿中铀的沉淀可以由各种原因引起，但铀的沉淀主要是六价铀的还原作用。

热液成矿中铀氧化物成分中四价铀占明显优势，因此可以根据固体相UO2与铀迁移形式之间的氧化-还原平衡来讨论铀的沉淀机理。如成矿热液中含铀离子以和为主，故UO2 沉淀与溶解铀之间的平衡可由下述方程式确定，按能斯特方程可得出以下结果：

非洲尼日尔特吉达地区铀成矿作用与预测

非洲尼日尔特吉达地区铀成矿作用与预测

非洲尼日尔特吉达地区铀成矿作用与预测

非洲尼日尔特吉达地区铀成矿作用与预测

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非洲尼日尔特吉达地区铀成矿作用与预测

非洲尼日尔特吉达地区铀成矿作用与预测

非洲尼日尔特吉达地区铀成矿作用与预测

式中：α1、α2、α3、α4 分别表示UO2，F-的活度。

由上述可以看出：①铀迁移形式的变化对铀还原沉淀开始的Eh 值有明显影响，UO2相对于需要更充分的还原条件才能被还原成矿；②温度降低，铀还原沉淀开始，Eh 值升高，故降低温度有利于铀从热液中沉淀富集；③热液中含铀离子活度与UO2 开始沉淀的Eh 值呈正相关关系，即含铀离子活度每升高一个数量级，Eh 由0042 V升高（150℃时）至0047V（200℃时）；④热液中配位离子（和F-）对UO2 开始沉淀时Eh 值的影响与含铀离子活度的影响在方向上相反，活度每升高一个数量级，Eh 值由0084V升高（150℃时）至0094V（200℃时），F-活度每升高一个数量级，Eh值由0168V升高（150℃时）至0188V（200℃时），它们的增高对铀沉淀不利。

3流体的来源

在研究区含矿岩层和与含矿作用相关的构造脉体中取得了15块钙质胶结砂岩或碳酸盐脉体，在东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室进行了测试分析，数据见表8-2。从表中可以看出，δ13C的变化范围在-199‰～-502‰之间，δ18O的变化范围在-153‰～-1280‰之间。整体而言，铀异常和碳氧同位素特征有一定的相关性，主要表现为具有矿化异常的碳同位素小于-3‰，对应的氧同位素大于-5‰。根据碳氧同位素特征，研究区碳酸盐和钙质胶结物具有两期作用，且在氧同位素特征上表现明显，具有典型的双峰式。从对T-30-5样品的观察可知，紫红色的方解石脉体被灰白色脉体包围或切割，则紫红色碳酸盐脉体应为早期脉体。早期碳酸盐氧同位素值在-153‰～-488‰之间，晚期碳酸盐氧同位素值在-871‰～-1280‰之间。

表8-2 特吉达地区碳酸盐脉体和钙质胶结砂岩中的碳氧同位素分析

从图8-15可知，碳同位素与氧同位素具有相似的变化规律。前人的研究表明，氧同位素值小于-10‰，表明碳酸盐受到后期淡水淋滤或热液作用的影响，δ18O发生负漂移。此期δ13C的变化范围在-199‰～-309‰之间，表现为正异常，与海水中的δ13C值较为一致。一般情况下，有机碳的加入会使得δ13C发生负漂移，而正漂移表明δ13C来源于（深部）无机碳或热液作用，这与研究区其他现象一致。

图8-15 特吉达地块碳氧同位素变化规律

研究区经常看到紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩中有灰色脉体（图8-12）或灰白色粉砂岩、泥岩中具有紫红色斑，推测这种色斑应是还原残斑，还原作用可能是由油气作用造成，因尚未见与油气相关的物质，具体原因将是下一步研究的方向之一。

铀矿分布不均衡，矿床主要位于复式岩体中部、桃山断裂上盘，只有1个小型矿床(麻田矿床)产于桃山断裂下盘，岩体西南部发现1个小型矿床(雷斗石矿床)，岩体外接触带未发现矿床。含矿岩体以燕山早期岩体为主，仅雷斗石矿床产于印支期岩体中。

一、矿化类型

矿田内矿床类型比较简单，全为花岗岩型铀矿床。根据成矿构造特点，分为碎裂蚀变岩带型矿化和硅化破碎带型矿化，其中以碎裂蚀变岩带型为主，共有10个矿床，分别为大布(6217)、大府上(6214)、坪上(6213)、牙子径(6212)、小庙(6211)、罗坑(6219)、竹元头(6223)、小源(6218)、麻田(6222)和车盘坑(6221)矿床(图5－1)，有两个矿床属硅化破碎带型，即雷斗石(6227)和稳布(6215)矿床。两种类型的铀矿化，其成矿部位、主要控矿构造、储矿构造、赋矿岩性、矿石类型等方面都存在一定差异，见表5－1。

表5－1桃山矿田铀矿类型及其主要特征

续表

二、矿体形态、规模

(一)矿体形态

碎裂蚀变岩带型矿床由于是裂隙带含矿，矿体一般呈群脉状、鱼群状展布，矿床中无主矿体(图5－2)。当矿体受单裂隙控制时，呈形态简单的脉状。在裂隙组复合控矿的情况下，矿体形态复杂，多呈不规则状或透镜状。

图5-2 大布矿床(6217)剖面示意图

(2mbγ2－3b5)之界线;3—矿(化)体(U＞003%)硅化破碎带型矿床中矿体形态较单一，呈脉状产出。

(二)矿体规模

目前揭示的铀矿化垂幅为710m，最高出露标高为6227矿床，海拔高程510m;矿化的最低标高为6217矿床，达－200m。王泥田(桃山)脉带构造带、黄潭－岳源(罗坑)脉岩构造带和鸡婆岭脉岩构造带所控制的铀矿化垂幅各不相同，见表5－2。从南往北，即从鸡婆岭带—黄潭—岳源带—王泥田带，所控制的矿床矿体最低标高逐渐降低，矿化垂幅逐渐增大。

表5－2桃山矿田不同断裂带控矿垂直幅度一览表

三、围岩蚀变

桃山矿田各矿床的围岩蚀变可分为矿前、矿期和矿后期蚀变。

矿前期蚀变包括早期自交代阶段、高温气成交代阶段产生的蚀变，如云英岩化、白云母化、碱交代、水云母化等。成矿期蚀变主要有赤铁矿化(红化)、绿泥石化、水云母化、黄铁矿化、萤石化、硅化、碳酸盐化等。成矿后蚀变有脉状细脉状硅化、碳酸盐化、萤石化等。

四、矿石特征

(一)矿石类型

依据矿石主要特征性蚀变矿物，将矿田内主要矿石类型分为5种:铀－赤铁矿型(红化蚀变带型或红化型)、铀－绿泥石、水云母型(绿化蚀变带型或绿化型)、铀－萤石型、铀－碳酸盐型和铀－微晶石英型，其中以铀－赤铁矿型和铀－绿泥石、水云母型为主，铀－萤石型和铀－碳酸盐型常叠加在前两种之上，以上4种矿石类型产于碎裂蚀变岩带亚型矿床中，只有铀－微晶石英型矿石主要产于硅化破碎带亚型矿床。

现将两种主要矿石类型特点分述如下:

(1)铀－赤铁矿型矿石的显著特点是针铁矿、水针铁矿呈云雾状、尘点状、短微脉状，浸染岩石中长石而使长石变红。化学成分上表现为Fe2O3、Cu、Pb、S、F等组分比原岩含量增加，而FeO、Al2O3、CaO、Na2O等组分含量略有减少。破碎程度较弱的矿石一般仍保持原岩结构，矿物多数未发生明显破碎位移，矿石中铀含量较低，平均含量为0080%左右。

(2)铀－绿泥石、水云母型矿石是在矿前期水云母化及成矿期赤铁矿化基础上叠加而成。矿石中矿物主要由绿泥石、水云母和绿帘石组成，常伴有方铅矿、黄铜矿、萤铁矿、闪锌矿、沥青铀矿等金属矿物产出，形成沥青铀矿－绿泥石－黄铁矿组合。化学成分上，Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Cu、Pb、Be、Sn、S、F等含量比原岩增加，而Na2O、SiO2、K2O等组分减少，铀含量增加明显，一般＞01%。绿化型矿石晚于红化型矿石形成，常见绿泥石－沥青铀矿－黄铁矿细脉穿插红化型矿石或绿化型矿石胶结红化型矿石角砾。

(二)矿石矿物成分

矿石矿物成分简单。以6217矿床为例，主要铀矿物为沥青铀矿，其次是铀石，次生铀矿物有钡铀云母、钙铀云母、铜铀云母、β－硅钙铀矿等。伴生金属矿物有:黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、白铁矿，以及赤铁矿、褐铁矿等。非金属矿物主要是石英、钾长石、斜长石、黑云母、白云母;其次有绿泥石、水云母、高岭土、蒙脱石、绿帘石、方解石、萤石等。其特点是:

(1)80%以上的矿物为成矿围岩的造岩矿物，而成矿热液带入的伴生金属矿物、非金属矿物及其蚀变矿物总量不足20%。

(2)粘土矿物含量变化很大，在强水云母化、碳酸盐化地段，粘土矿物含量可高达15%～20%，随风化作用的增强，其含量明显增高，甚至超过20%。

(3)红化蚀变带型和绿化蚀变带型矿石的矿物组合有明显的相似性，但也有一定的差异性，红化蚀变带型矿石中针铁矿、水针铁矿含量增高，而绿化蚀变带型矿石中水云母、绿泥石、绿帘石及金属硫化物含量增高。

(4)矿石中普遍出现铀的硅酸盐矿物———铀石，这一现象在华南其他花岗岩型铀矿床中少见。铀石普遍与沥青铀矿生成显微环带状构造。

沥青铀矿呈微脉(001～002mm)、显微网脉状、显微浸染状分布于岩石微裂隙或黄铁矿、长石、黑云母、白云母粒间及解理纹中。根据X射线粉晶分析、化学分析和电子探针分析结果，沥青铀矿氧化程度较高，含氧系数较大，而晶胞参数较小，结晶程度较差，杂质含量较低。其含氧系数分别为:红化型2665、绿化型2500，大于华南花岗岩型铀矿床中沥青铀矿含氧系数平均值227～237;晶胞参数为(5395～5409)×10－10m，小于华南花岗岩型铀矿床中沥青铀矿晶胞参数的平均值(5401～5418)×10－10m。

铀石(USiO4)呈深灰色(透明矿物)，与反射率较高(R=17%～12%)沥青铀矿易于分辨。经电子探针定量分析，铀石的UO2含量为73899%～78825%，SiO2含量为14024%～20004%。沥青铀矿UO2含量为84830%～78825%，明显高于铀石中UO2含量。此外，沥青铀矿和铀石中基本不含ThO2。

(三)矿石化学成分

矿石属简单的低钙镁高硅酸盐类，其与含矿围岩化学成分相似，主要特点:

(1)除微晶石英型矿石外，大部分矿石的SiO2含量比原岩低，这与绿泥石化、粘土化、萤石化、碳酸盐化等有关;若出现硅化，则其SiO2含量增高;矿石中Al2O3含量与SiO2相反，与铀品位呈一定正相关关系;矿石中Fe2O3含量较原岩有大幅度增高，矿石普遍遭受赤铁矿化，但与铀品位没有明显的正相关关系(表5－3)。

(2)无论是红化型或绿化型、红化绿化叠加型矿石，其Fe2O3含量均较原岩的高，绿化型矿石的Fe2O3、FeO含量高于红化型矿石，表明一方面绿化型矿石叠加于红化型矿石之上，另一方面由于绿化型矿石中绿泥石、黄铁矿含量较高。

表5-3 矿石化学成分相关矩阵（n=11）

(3)红化型矿石和绿化型矿石化学成分主要差异是:绿化型矿石中FeO、CaO、MgO含量较红化型高。

(4)矿石中K2O含量与铀矿化有一定相关关系、Na2O含量与铀品位无明显相关性。铀矿化与钾交代作用有关，与钠交代岩的关系不大。

(5)铀的某些伴生金属元素含量在矿石中略有增高，但含量仍较低，属单铀型矿石。有些矿石中Cu、Pb、Zn含量增高，与伴生极少量黄铜矿、方铅矿、闪锌矿有关。

(6)铀－萤石型矿石(稳布矿床)化学成分以其低SiO2、Al2O3和高F、CaO含量为特征。

(7)对溶浸有害的杂质含量很低，其中CaO含量026%～154%，最高313%;MgO含量010%～082%。无可综合利用的元素。

(四)矿石中铀的赋存状态

经对矿石光片反射镜下研究，显微放射性照相、矿石筛析和酸溶试验、放射性诱发裂变径迹分析、电子探针和透射电镜分析等工作，确定矿石中铀主要呈沥青铀矿、其次铀石及少量铀酰矿物(钡铀云母、钙铀云母、铜铀云母、硅铅铀矿和β－斜硅钙铀矿)形态存在，约占80%～85%，其余铀呈分散吸附状态赋存于粘土矿物、微裂隙和粒间缝隙中。类质同象铀所占份额极少，分布于花岗岩副矿物锆石、独居石、磷灰石、榍石中。以前多数人认为贫矿石或红色微晶石英中铀主要以分散吸附状态存在，经现代微区分析技术研究后表明，呈吸附状态的铀份额不足总铀的10%～15%，长石、石英、方解石中仅有分散吸附状微量铀;水云母含较多吸附状铀;黑云母、白云母和长石的解理裂隙中可充填沥青铀矿、铀石。此外，红色微晶石英、紫色萤石中用高倍透射电镜查明其中铀主要呈超显微状沥青铀矿，偶为铀石(粒径＜2μm)存在。

五、成矿期次

铀矿田内以铀－赤铁矿型矿化分布最广，是矿田的主要矿化类型。局部地段铀－微晶石英阶段矿化特别发育，如6227矿床;另些地段铀－萤石阶段矿化较发育，如6215矿床。实际上其他矿床中也出现弱的铀－微晶石英矿化阶段和铀－萤石矿化阶段，仅矿化强度较弱;同样，6227矿床和6215矿床中也出现少量硫化物阶段和铀－绿泥石阶段的矿化。

铀－赤铁矿型(红化型)、铀－绿泥石、水云母型(绿化型)矿石成矿年龄65～72Ma，且绿化型晚于红化型;铀－萤石型、铀－碳酸盐型和铀－微晶石英型矿化年龄346～41Ma。铀矿形成于晚白垩－始新世。

六、矿化成因

根据徐国庆(1987)研究成果，桃山矿田铀矿化属岩浆热液成因。主要依据有:

(一)硫同位素

矿田共有25个δ34S分析资料，除3个样品为闪锌矿外，其他皆为黄铁矿。矿田δ34S值的变动范围为－12～+46，主要为低的正值，平均为+152。这些数据与岩体的δ34S值分布情况相似，与石陨石中硫的δ34S值相当，这说明矿田的成矿热可能为岩浆热。

(二)氧同位素

矿田共作了24个含氧矿物的δ18O分析，分对象主要为石英和方解石，个别为钠长石、钾长石或碱性长石。经计算，成矿热液δ18O值的变动范围为－988～+1202，平均为356。δ18O值的变动范围在成矿前、成矿期和成矿后分别为－988～+959(平均为289)、+417～+1202(平均为648)和－788～+862(平均为104)。

岩浆水的δ18O值为55～100，大气水的δ18O值为0～－60。矿田的δ18O值变动范围很大，但各阶段都有岩浆水的δ18O值出现，特别是成矿期的δ18O值比较接近岩浆水的δ18O值。虽然各成矿阶段都出现低于岩浆水的δ18O值，特别是负值，低值和负值的产生不外乎两个原因:一是在成矿过程中，除岩浆水以外，还有大气水加入;二是成矿热液全为岩浆水，但在热液矿床形成以后矿化又经受了地下水的改造。上述的δ34S资料以及下述的Pb和C同位素资料支持后一种原因。

(三)碳同位素

对矿田的11个方解石样品进行了δ13C测定，其变动范围为－715～－979(PDB，下同)，平均为－896。δ13C值的变动范围在成矿前、成矿期和成矿后分别为－781～－979(平均为－815)、－725～－835(平均为－783)和－715～－834(平均为－791)。

一般认为岩浆成因的δ13C值为－45～－80，这样矿田的δ13C值接近此值，因此矿田成矿热液可能为岩浆热液。

(四)铅同位素

岩浆热液矿床中铅同位素组成具有下列特点:206Pb/204Pb＜195，208Pb/204Pb＜395。矿床中黄铁矿的Pb同位素组成见表5－4(郑永飞，1985)，表5－4表明，矿床的成矿热液为岩浆热液。

表5－4桃山矿田黄铁矿铅同位素组成

综上可见，桃山矿田铀矿化成因为岩浆热液成因，铀是岩浆热液自身带来的。