铀矿床分类初步探讨

第37卷第1期地质调查与研究

Vol.37No.12014年3月

GEOLOGICAL SURVEY AND RESEARCH

Mar.2014

收稿日期:2014-01-05

基金项目:中国地质调查项目:华北地区铀矿勘查与选区(1212011220494)

作者简介:金若时(1958-),男,硕士,教授级高级工程师,长期从事矿产地质调查工作,Email:Ruosj2003@http://m.wendangku.net/doc/39bca8496edb6f1aff001fec.html。

М.Ф.马克西莫娃,E.M.什玛廖维奇普.层间渗入成矿作用.夏同庆,潘乃礼译.核工业西北地质局203研究所,1993.

铀矿床分类初步探讨

金若时1,苗培森1,司马献章1,冯晓曦1,2,汤超1,朱强1,李光耀1

(1.中国地质调查局天津地质调查中心,天津300170;2.中国地质大学(武汉)资源学院,武汉,430017)摘

要:为了研究铀矿床分类对铀矿勘查的基础指导作用,笔者简要回顾了铀矿床分类历史,研究了前人对铀矿床

分类的系列方案,结合目前世界铀矿床研究进展,尝试以铀成矿地质作用为格架,以赋矿岩石为基础对世界典型铀矿床进行了分类,并将矿床采选方式纳入分类指标,建立了铀矿床种、类、型、式的分类序次,提出了将铀矿床划分为3种7类26型6式的分类方案。

关键词:铀矿分类;成矿作用;赋矿岩石;采选方式中图分类号:P619.14

文献标识码:A

文章编号:1672-4135(2013)04-0001-05

矿床分类是人们认识和阐明自然界种类繁多、形态各异、规模悬殊的各种矿床间的内在联系、共同规律与相互差异性的简单而又实用的方法。不同时期的矿床分类,在一定程度上反映了矿床的研究程度和勘查成果。正确合理的分类有利于促进科学研究并指导生产实践,因此,一直受到地学工作者的广泛重视。

铀元素的化学性质活泼致使其在地壳中存在形式多样,形成了纷繁复杂的矿床类型,其矿床分类一直是地学工作者的一项重要的研究课题。自上世纪中叶,国内外众多学者出于各自需要对铀矿床进行了工业分类、勘探分类[1]、成因分类[2]、构造分类[3]、超大型铀矿分类[4]等等,甚至对其中的某些方案进行了细分[5-8]。在铀矿床成因分类中,不同的学者建立分类所依据的主要标准或建立分类的基础不同,有的按成矿作用和成矿温度划分,以地质-构造环境为第一分类标准[5-6];有的则以含矿主岩为分类基础[7-8];有的对某一单矿种进行了分类,如将花岗岩型铀矿[9]、砂岩型铀矿[10]进行了细致的划分。近四十年来出现了几十种铀矿床的分类方案。

笔者近期的工作已证实中国北方中新生代的砂岩型铀矿主要产于灰色还原环境岩层中[11]。同样加拿大阿萨巴斯卡盆地和奥蒂斯盆地铀矿勘查发现铀矿体不仅产于元古代不整合面构造带中,而且围岩辉长岩中也有广泛分布(据郑大瑜面告),丰富了对

不整合面铀矿的认识。

随着铀矿床勘查和研究的不断深入,笔者等认为有必要对铀矿床进行综合分类,以期更全面反映矿床类别,发挥矿床分类对铀矿研究、勘查工作的基础性指导作用。

1铀矿床分类的简要历史回顾

早在16世纪中叶,G.Agrecola (1556)根据矿床的形态及位置就提出了第一个矿床分类方案[12]。而铀矿床的最早分类由1946年前苏联学者谢尔宾纳和

谢尔巴科夫提出[13]

K.D.Cornelius (1977)将铀矿床划分为古元古代石英-卵石-黄铁矿砾岩型、后生砂岩矿床、热液变质矿床、蒸发岩矿床、矽卡岩矿床、页岩、磷块岩、地沥青及褐煤中的矿床、碳酸盐岩矿床、原生热液矿床、砂积矿床9大类[14]。R.H.Mc Millan (1980)曾综合了贝克、西贝尔得、德里、特伦布莱、克里斯托弗、卡尔宁斯等人的观点,将铀矿床分为岩浆型、变质型、碎屑型、水成型4大类12小类[15]。P.C.Goodell (1990)研究认为破火山口及与其有关的岩石是赋存这类铀矿床的有利环境,许多已知的火山环境中铀矿床的分类依据是它们在破火山口中的位置[5]。М.Ф.马克西莫娃等(1993)提出了砂岩型铀矿分为层间渗透型、裂隙渗透型和潜水渗透型①。国际经合组织核能机构(OECD/NEA )和国际原子能机构(IAEA )联合出版

的《铀资源、生产与需求-2011》(红皮书)依据铀资源产出的地质背景,划分了砂岩型、不整合面型、赤铁矿角砾杂岩型、石英-卵石砾岩型、脉型、侵入岩型、火山岩型和破火山岩型、交代岩型、表生型、塌陷角砾岩筒型、磷块岩型、其他类型等共13大类②。

我国自20世纪70年代开始也采用了类似的分类方案,把主要工业铀矿床归纳为“四大类型”,即花岗岩型、火山岩型、砂岩型和碳硅泥岩型。姚振凯等(1986)认为岩溶铀矿床为铀矿床的成因类型之一[16]。刘兴忠(1993)从铀矿产出的区域地质背景、成矿地质条件、矿化特征等方面对世界12个超大型铀矿床聚集区和23个超大型铀矿床进行了系统分类[17]。胡绍康(1996)则根据铀矿产出的地质特征和经济效益共划分出3大类13个亚类[18]。仉宝聚、高必娥(1997)按不同成因、地质环境类别、矿物组合、矿石品位等原则也进行了分类[19]。李巨初等(2011)根据产铀主岩和主要成矿地质条件,将铀矿床分为8大类型,26个亚类[20]。张万良(2011)将我国华南铀矿类型分为花岗岩型、斑岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和砂岩型[21],如此等等。在全国铀矿资源潜力评价(2012)工作中张金带等根据设计的矿产类型和矿床类型划分原则,针对国内典型铀矿床,将我国铀矿床划分为岩浆型、热液型、陆相沉积型、海相沉积型4大类,伟晶岩型、碱性岩型、花岗岩型、火山岩型、砂岩型等9类21个亚类[22]。

2铀矿床分类原则

铀矿床分类的多样性、复杂性反映了铀矿床特征的巨大差异,对矿产勘查和研究工作带来诸多不便。探讨一种切实可行的铀矿床分类方案会对目前铀矿勘查与研究工作产生现实意义。

许多年来,国际原子能机构以及一些国际机构和有关学者常常把矿床的围岩作为主要的分类标志。如把主要工业铀矿床分为白岗岩型、古砾岩型、砂岩型等等。或据工业类型进行分类,有的矿床或强调其形态,如脉型;或强调其产出的独特地质环境,如不整合面型。这种分类方法和所划分出来的矿床类型,已被铀矿地质界沿用成习。本次分类,以地质作用为纲,以成矿的主导地质作用为主线,以赋矿围岩为基础,以采选矿方式为实用方向,将铀矿床以种、类、型、式四种基本原则进行分类。地质作用

和主导成矿地质作用反映的是矿床成因内在本质联系与差异及其成因的序次关系,赋矿围岩反映的是找矿标志及其分类习惯,采选方式反映的是实际资源使用的经济效益和矿床的逆成因原理及前人常用的分类术语。

3铀矿床类型划分

按照上述分类指导思想和原则,将世界典型铀矿床划分为内生、外生、复合地质作用3种;以岩浆作用、热液作用、表生流体作用、沉积成岩、淋积、风化壳、沉积成岩叠加后生流体作用,划分出7类,继而再细分为26型6式(表1)。3.1内生地质作用矿床

内生地质作用铀矿床分为岩浆作用类、热液作用类。岩浆作用类,专指在岩浆结晶分异过程中铀质富集形成的矿床,矿石呈浸染状,包括白岗岩型、碱性岩型、伟晶岩型。热液作用类指除表生流体之外所有在成矿流体演化过程中铀质沉淀形成的矿床,包括隐爆角砾(杂)岩型、花岗岩型、次火山型、火山沉积碎屑岩型、角砾(杂)岩型、钠交代岩型、钾交代岩型、钙镁交代岩型、火山岩型。其中火山岩型指与岩浆侵入-火山喷发统一成矿作用密切相关的铀矿床,赋矿围岩仅为产于古陆壳之上的酸性、偏碱性的陆相火山岩系[23]。3.2外生地质作用矿床

外生地质作用矿床类型包括表生流体作用类、沉积成岩类、淋积类、风化壳类。表生流体作用类分为3个型,即层间渗透砂岩型、潜水渗透砂岩型、复合渗透砂岩型。本次分类以含铀表生流体运移方式对砂岩型铀矿进行分类,暂不包括其他岩石类型。近几年来,许多铀矿床成矿模式的建立丰富了铀成矿分类,如鄂尔多斯东胜铀矿主要受古层间氧化带控制并接受后期还原改造再富集[24-25]。二连努和廷铀矿床是重要的沉积成岩型铀矿,与泛湖事件演变密切相关[26]。该类矿床主要矿段成矿作用仍为外生地质作用,故将其归入外生成因矿床。3.3复合地质作用矿床

表生流体、自生流体和深源流体的混合致矿已成为许多铀矿床的共性,不同来源、不同组成、不同性质流体的混合对砂岩型铀矿成矿的影响已引起许多学者的注意。流体混合不但改变流体的物理化学

中国国家原子能机构.铀资源、生产与需求-2011.2012,465-468.

2第37卷

地质调查与研究

表1世界典型铀矿床分类

Table 1simple classification on typical uranium deposits from

铀矿床分类初步探讨

world

第1期3

金若时等:铀矿床分类初步探讨

条件,更重要的是改变流体的化学组成,导致流体化学平衡的破坏,引起流体卸载成矿。如单一内生和外生地质作用界定矿床类型已无法涵盖矿床特征时,划归此类。目前发现松辽钱家店铀矿是“构造剥蚀天窗+断裂活动+深部还原物质”控矿,可能还受基性岩脉(热源)的影响[24,27]。最新研究认为尼日尔阿泽里克砂岩型铀矿受深部含铀热流体改造而成[28]。此类矿床指沉积预富集,热液作用叠加形成的铀矿床,分为沉积成岩叠加后生流体作用类、沉积变质类、不整合面关联类。沉积成岩叠加后生流体作用类分为砂岩型、碳硅泥岩型。沉积变质类分为变质砾岩型。不整合面关联类分为砂岩、砾岩、辉长岩型等。

近年来,加拿大魁北克省的Lavoie 铀矿勘查进展表明,铀矿体产于辉长岩接触带与环形磁异常交接带,铀矿体产状与分布受不整合面、岩体侵入接触带和辉长岩岩体联合控制,深源热液成矿作用明显,大大丰富不整合面型铀矿床的认识,故将不整合面型铀矿称之为不整合面型关联性铀矿,归入复合地质作用类。3.4采选方式

铀矿采矿分为露天开采、地下硐采、地浸开采。所涉及的选矿方法分为化学法、物理法和生物法。露天开采分为硬岩式、熔烧式、堆浸式、生物式,地下硐采分为硬岩式、焙烧式、原位爆破浸出式。地浸开采分为地浸式和生物式。

硬岩式是指由露天或硐采采出的矿石,运到选矿厂采用化学法选矿的方式。焙烧式是指由露天或硐采的矿石(煤),运到选矿厂用物理法选矿的方式。堆浸式是露天或硐采出的矿石,在采矿原地用化学法等堆浸选矿的方式。原位爆破浸出式是指硐采爆破的矿石,在原硐内位置浸出(用化学法)选矿的方

式。地浸式是指在地下原地通过注入化学流体,溶矿选矿的方式。生物法是指向采出矿石堆或地下矿体注入微生物流体,溶矿选矿的方法。

4结论及讨论

本文以铀成矿地质作用为格架,以赋矿围岩为基础对世界典型铀矿床进行了分类,建立了铀矿床种、类、型、式的分类序次,初步提出了铀矿床分类方案,将世界典型铀矿床划分为3种7类26型6式。

本分类方案意旨提出一个既反映矿床形成机制,又有利于实际工作使用的分类思想。由于笔者对铀矿床的认识和理解不够深入,对具体矿床的归类尚有许多不尽合理之处,希望读者予以斧正。致谢:在编稿过程中,中核集团郑大瑜教授级高工、

东华理工大学聂逢君教授、成都理工大学张成江教授和有关审稿专家对文章的编写、修改提出了诸多宝贵意见和建议,在此表示由衷的感谢!

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铀矿床分类初步探讨

续表1

4第37卷

地质调查与研究

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Discussion on the Classification about Uranium Deposits

JIN Ruo-Shi 1,MIAO Pei-sen 1,SI MA Xian-zhang 1,FENG Xiao-xi 1,2,

TANG Chao 1,ZHU Qiang 1,LI Guang -yao 1

(1.Tianjin Centre,China Geological Survey,Tianjin,300170,China;

2.Faculty of Earth Resources,China University of Geoscience ,Wuhan 430074,Hubei,China)

Abstract:In order to study the classification of uranium deposits for uranium exploration,the authors firstly re-view the history about classification of uranium deposits,then combining with the current research progress of uranium deposits in the world,they put the main geological process as a framework,the ore bearing formation as the basement.And the mining method of different kinds of deposits are also included in this classification.Based on the above,the world's uranium deposits are divided into 3categories,subdividing into 7groups and 26types.Moreover,6different mining and dressing methods are determined in this paper.

Key words:uranium deposit classification;ore-forming process;host rock;mining and dressing method

第1期5

金若时等:铀矿床分类初步探讨

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