【铀资源地质学】04热液铀矿床.pdf

热液铀矿床 一、概述 二、热液作用中铀的地球化学 三、热液铀矿床形成的地质条件三、热液铀矿床形成的地质条件 一、概述 热液铀矿床是指由不同成因的含铀热水溶热液铀矿床是指由不同成因的含铀热水溶 液液（（如地下水热液如地下水热液、、岩浆残余热液岩浆残余热液、、变质热液变质热液 等等）），，以及它们的混合热液以及它们的混合热液，，在适宜的物理化在适宜的物理化 学条件下学条件下及各种有利的地质条件下及各种有利的地质条件下，，经过充填经过充填 和交代等方式形成的铀的富集体和交代等方式形成的铀的富集体 1、热液铀矿床的概念和一般特征、热液铀矿床的概念和一般特征 热液铀矿床是一种十分重要的铀矿床类型，以热液铀矿床是一种十分重要的铀矿床类型，以 产出富铀矿石为特征七十年代在元古界变质岩产出富铀矿石为特征七十年代在元古界变质岩 中发现的不整合面型铀矿床，以及在澳大利亚奥中发现的不整合面型铀矿床，以及在澳大利亚奥 林匹克坝发现铜、铀、金角砾杂岩型矿床（铀林匹克坝发现铜、铀、金角砾杂岩型矿床（铀 100104tU3O8），都是超大型铀矿床都是超大型铀矿床 1））矿石品位较高矿石品位较高早年开采的热液铀矿床品位早年开采的热液铀矿床品位12% U3O8，，一般矿床常一般矿床常0.15%，，最近在加拿大找到的最近在加拿大找到的Cigar Lake矿床矿石品位高达矿床矿石品位高达12.3%（（不整合面型不整合面型））。

2））选冶性能良好选冶性能良好主要表现在主要表现在 矿体与围岩界线清楚；矿体与围岩界线清楚； 矿石的铀浸出率较高矿石的铀浸出率较高，，热液铀矿床铀主要呈沥青铀热液铀矿床铀主要呈沥青铀 矿和分散吸附状态矿和分散吸附状态，，易浸出；易浸出； 热液铀矿床成矿温度以中低温为主；热液铀矿床成矿温度以中低温为主； 矿石的物质组成简单矿石的物质组成简单，，钍钍、、稀土等有害杂质较少稀土等有害杂质较少，， 有利于铀的选冶有利于铀的选冶 热液铀矿床通常具有下述基本特点：热液铀矿床通常具有下述基本特点： 3）热液铀矿床明显受构造控制，尤其与）热液铀矿床明显受构造控制，尤其与 断裂构造关系密切断裂构造关系密切因此规模和产状变化因此规模和产状变化 很大，矿床规模小者多，大者少，产状复很大，矿床规模小者多，大者少，产状复 杂 4）热液铀矿床成矿具有多期多阶段性）热液铀矿床成矿具有多期多阶段性 ，热液具多源性，矿床成因复杂热液具多源性，矿床成因复杂 章邦桐章邦桐（（1990））在传统矿床学分类的基础上在传统矿床学分类的基础上，， 结合国外新类型和我国具体情况结合国外新类型和我国具体情况，，把热液铀矿把热液铀矿 床划分为下述类型：床划分为下述类型： 1））接触交代接触交代/高温热液型铀矿床高温热液型铀矿床 2））中中、、低温热液铀矿床低温热液铀矿床 （（1））花岗岩型铀矿床花岗岩型铀矿床 （（2））火山岩型铀矿床火山岩型铀矿床 （（3））热造式碳硅泥岩型铀矿床热造式碳硅泥岩型铀矿床 （（4））不整合面型铀矿床不整合面型铀矿床 2、热液铀矿床分类、热液铀矿床分类 含铀热液的化学成分取决于热液的成因含铀热液的化学成分取决于热液的成因、、运移运移 途径途径、、所经围岩和地下水的成分所经围岩和地下水的成分，，以及温度以及温度、、 压力压力、、pH和和Eh等物理化学条件等物理化学条件。

根据矿石中矿根据矿石中矿 物的化学组成物的化学组成、、热液蚀变带形成时带进带出的热液蚀变带形成时带进带出的 组分和气液包裹体成分组分和气液包裹体成分，，可以推测可以推测成矿热液中成矿热液中 含下述化学组分含下述化学组分：： 基本组分基本组分是水是水，，水可以电离产生少许的水可以电离产生少许的 H 和 和OH-，，因二者的不同浓度因二者的不同浓度，，决定着介质的决定着介质的 pH值值 1、含铀热液的化学成分 二、热液作用中铀的地球化学 离子组分离子组分有有Na 、 、K 、 、Ca2 、 、Mg2 、 、Al3 等，以及等，以及CO32-、、HCO3-、、SO42-、、F-、、Cl-、、H4SiO4、、 HS-、、S2-等 金属成矿元素金属成矿元素有：有：U、、Th、、Mo、、Bi、、Cu、、 Pb、、Zn、、Fe、、Ag、、Hg等，碱性热液除铀和钍以等，碱性热液除铀和钍以 外，还有较多的外，还有较多的Ti、、Nb、、Ta、、Zr、、REE等难溶元等难溶元 素，它们都呈离子形式存在素，它们都呈离子形式存在 气体组分气体组分有有CO2、、CO、、H2S、、CH4、、HF、、HCl 、、O2等分子。

等分子 热液成矿作用热液成矿作用，，一般划分为一般划分为高温高温、、中温和低温中温和低温 三个阶段三个阶段：：300以上为高温以上为高温，，300200为中为中 温温，，20040为低温阶段为低温阶段A. . 别列尔曼别列尔曼（（ 1979））又将低温热液划分为无生物的又将低温热液划分为无生物的（（200 100））和含生物的和含生物的（（10040））两种类型两种类型 2、含铀热液的物理化学性质 1）成矿温度）成矿温度 （（1））热液铀矿床的热液活动温度范围较宽热液铀矿床的热液活动温度范围较宽据徐国据徐国 庆庆（（1981））统计统计，，我国大部分不同类型的热液铀矿床我国大部分不同类型的热液铀矿床 ，，热液活动的温度范围为热液活动的温度范围为578至至80从矿前到矿从矿前到矿 后温度呈叠互式降低后温度呈叠互式降低，，成矿是在温度递降的过程中发成矿是在温度递降的过程中发 生的生的 （（2））多数热液铀矿床是在中低温条件下形成多数热液铀矿床是在中低温条件下形成如前如前 苏联热液铀矿床形成温度范围为苏联热液铀矿床形成温度范围为200100，，平均为平均为 150（（纳乌莫夫纳乌莫夫，，1978））；里奇；里奇（（1979））统计国内外统计国内外 热液铀矿床中沥青铀矿的形成温度热液铀矿床中沥青铀矿的形成温度190，，多数为多数为 150；我国多数热液铀矿床成矿温度范围为；我国多数热液铀矿床成矿温度范围为280 120，，平均为平均为200。

热液铀矿床的形成温度有如下规律：热液铀矿床的形成温度有如下规律： （（3））火山热液形成的铀矿床火山热液形成的铀矿床，，其形成温度与其形成温度与 产出岩相有一定关系产出岩相有一定关系，，表现出按照表现出按照火山颈相火山颈相 近火山口相熔岩相火山碎屑岩相顺序降低近火山口相熔岩相火山碎屑岩相顺序降低 的趋势；花岗岩型和碳硅泥岩型铀矿床温度变的趋势；花岗岩型和碳硅泥岩型铀矿床温度变 化规律不明显化规律不明显 （（4））成矿温度在垂向上的变化特点因地而异成矿温度在垂向上的变化特点因地而异 许多铀矿床许多铀矿床（（如我国如我国302矿床矿床，，前苏联火山洼前苏联火山洼 地铀矿床地铀矿床））成矿温度从下至上递减成矿温度从下至上递减，，表现为顺表现为顺 向分带；有的铀矿床相反向分带；有的铀矿床相反，，374矿床成矿温度从矿床成矿温度从 下至上以下至上以9.3/100m梯度递增梯度递增，，表现为逆向分表现为逆向分 带带 （（5）热液成因铀矿物的形成温度一般）热液成因铀矿物的形成温度一般 按下列顺序降低：按下列顺序降低：晶质铀矿钛铀矿晶质铀矿钛铀矿 沥青铀矿和铀石沥青铀矿和铀石晶质铀矿和钛铀矿沉晶质铀矿和钛铀矿沉 淀温度为淀温度为240360，沥青铀矿为，沥青铀矿为120 250。

不同矿物组合类型铀矿床的形成不同矿物组合类型铀矿床的形成 温度不同，含晶质铀矿和钛铀矿的交代温度不同，含晶质铀矿和钛铀矿的交代 岩型铀矿床形成温度较高，沥青铀矿岩型铀矿床形成温度较高，沥青铀矿 方解石型温度较低，其他类型居中方解石型温度较低，其他类型居中 热液作用的压力取决于热液活动的深度热液作用的压力取决于热液活动的深度 和地质构造条件和地质构造条件采用流体包裹体测压测采用流体包裹体测压测 定矿床形成的压力具有下列特点：定矿床形成的压力具有下列特点： （（1）热液作用的压力变化范围较大热液作用的压力变化范围较大可可 以从矿前的以从矿前的(2015)107Pa降至矿后期的降至矿后期的 (205) 106Pa主要铀矿物的沉淀压力主要铀矿物的沉淀压力 为为(93)107Pa，成矿是在热液降压的过，成矿是在热液降压的过 程中发生的程中发生的 2）成矿压力）成矿压力 （（2）铀矿床的类型不同，其形成的深度）铀矿床的类型不同，其形成的深度 和压力也不同和压力也不同一般来说，碱交代岩型高一般来说，碱交代岩型高 温矿床形成压力较大，超过温矿床形成压力较大，超过1108Pa；铀；铀 砷化物型和铀硫化物型矿床形成压力砷化物型和铀硫化物型矿床形成压力 较小为较小为(1340)106Pa，有的超过，有的超过 5107Pa，但不超过，但不超过1108Pa；汞铀型；汞铀型 矿床形成的深度和压力最小矿床形成的深度和压力最小 。

（（3））含铀热液具有从高压区向低压方向迁移含铀热液具有从高压区向低压方向迁移、、 并在降压区成矿的过程并在降压区成矿的过程绝大多数热液铀矿脉绝大多数热液铀矿脉 都产在断裂构造或层间破碎带中都产在断裂构造或层间破碎带中含矿热液的含矿热液的 压力上限可超过压力上限可超过2108Pa，，但铀矿床形成的压但铀矿床形成的压 力多在力多在1108Pa以下以下降压导致热液的沸腾和降压导致热液的沸腾和 去气作用去气作用，，这是铀沉淀成矿的一个重要原因这是铀沉淀成矿的一个重要原因 据研究据研究，，法国利木赞花岗岩型铀矿床沥青铀矿法国利木赞花岗岩型铀矿床沥青铀矿 的沉淀主要就是由于降压作用的沉淀主要就是由于降压作用，，CO2从热液中逸从热液中逸 出出，，铀酰碳酸盐络合物发生分解的结果：铀酰碳酸盐络合物发生分解的结果： Na2UO2(CO3)2+H2O+2eUO2+Na2CO3+2OH +CO2 UO2(CO3)22-+H2O+2eUO2+CO32-+CO2+2OH 3）含铀热液的）含铀热液的pH值和值和Eh值值 含铀热液的酸碱度随着热液的演化而含铀热液的酸碱度随着热液的演化而 变化变化初始热液可分成酸性和碱性两个基初始热液可分成酸性和碱性两个基 本类型本类型。

酸性热液酸性热液以富含以富含F-、、Cl-或或SO42-等等 酸性阴离子为其特征酸性阴离子为其特征，，在火山岩地区热液在火山岩地区热液 初始的初始的pH值变化范围约为值变化范围约为25.5古地下古地下 水和热卤水形成的含铀热液也呈酸性水和热卤水形成的含铀热液也呈酸性，，矿矿 化类型为萤石型化类型为萤石型、、微晶石英型和粘土化蚀微晶石英型和粘土化蚀 变型变型，，火山岩地区的迪开石型和水云母型火山岩地区的迪开石型和水云母型 铀矿床均为酸性溶液作用的产物铀矿床均为酸性溶液作用的产物 碱性热液碱性热液以富含以富含HCO3-、、CO32-和碱金属和碱金属 离子离子Na+、、K+为其特征，初始溶液的为其特征，初始溶液的pH值值 可达可达810这种碱性热液可以来自硅镁这种碱性热液可以来自硅镁 壳或上地幔的分异作用，也可能是花岗岩壳或上地幔的分异作用，也可能是花岗岩 浆分异演化后期产生的钠质和钾质热液，浆分异演化后期产生的钠质和钾质热液， 或混合岩化产生的碱性变质热液或混合岩化产生的碱性变质热液矿化类矿化类 型为碱交代岩型或碳酸盐型型为碱交代岩型或碳酸盐型 含铀热液的初始性质与铀沉淀时的性 质不同。

初始热液为酸性和碱性，具有很强 的侵蚀、溶解和搬运铀及其他成矿元素的能力 ，而铀成矿则以中性至弱碱性介质最为适宜 因此初始热液向成矿期热液演化时，pH值总是 各向相反的方向变化，总的演化趋势是中和反 应成矿时热液趋向于弱酸、弱碱或中性如 铀钼型矿床，pH5-5.5；含铀碳酸盐型矿床 ，pH6.56.8；五元素和石英萤石方解石 沥青铀矿型矿床pH50.5；我国华南花岗岩 型。