鈾礦床分類初步探討

金若時，苗培森，司馬獻(xiàn)章，馮曉曦,2，湯超，朱強，李光耀

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170;2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，武漢，430017）

鈾礦床分類初步探討

金若時1，苗培森1，司馬獻(xiàn)章1，馮曉曦1,2，湯超1，朱強1，李光耀1

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170;2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，武漢，430017）

為了研究鈾礦床分類對鈾礦勘查的基礎(chǔ)指導(dǎo)作用，筆者簡要回顧了鈾礦床分類歷史，研究了前人對鈾礦床分類的系列方案，結(jié)合目前世界鈾礦床研究進(jìn)展，嘗試以鈾成礦地質(zhì)作用為格架，以賦礦巖石為基礎(chǔ)對世界典型鈾礦床進(jìn)行了分類，并將礦床采選方式納入分類指標(biāo)，建立了鈾礦床種、類、型、式的分類序次，提出了將鈾礦床劃分為3種7類26型6式的分類方案。

鈾礦分類；成礦作用；賦礦巖石；采選方式

礦床分類是人們認(rèn)識和闡明自然界種類繁多、形態(tài)各異、規(guī)模懸殊的各種礦床間的內(nèi)在聯(lián)系、共同規(guī)律與相互差異性的簡單而又實用的方法。不同時期的礦床分類，在一定程度上反映了礦床的研究程度和勘查成果。正確合理的分類有利于促進(jìn)科學(xué)研究并指導(dǎo)生產(chǎn)實踐，因此，一直受到地學(xué)工作者的廣泛重視。

鈾元素的化學(xué)性質(zhì)活潑致使其在地殼中存在形式多樣，形成了紛繁復(fù)雜的礦床類型，其礦床分類一直是地學(xué)工作者的一項重要的研究課題。自上世紀(jì)中葉，國內(nèi)外眾多學(xué)者出于各自需要對鈾礦床進(jìn)行了工業(yè)分類、勘探分類［1］、成因分類［2］、構(gòu)造分類［3］、超大型鈾礦分類［4］等等，甚至對其中的某些方案進(jìn)行了細(xì)分［5-8］。在鈾礦床成因分類中，不同的學(xué)者建立分類所依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)或建立分類的基礎(chǔ)不同，有的按成礦作用和成礦溫度劃分，以地質(zhì)－構(gòu)造環(huán)境為第一分類標(biāo)準(zhǔn)［5-6］；有的則以含礦主巖為分類基礎(chǔ)［7-8］；有的對某一單礦種進(jìn)行了分類，如將花崗巖型鈾礦［9］、砂巖型鈾礦［10］進(jìn)行了細(xì)致的劃分。近四十年來出現(xiàn)了幾十種鈾礦床的分類方案。

筆者近期的工作已證實中國北方中新生代的砂巖型鈾礦主要產(chǎn)于灰色還原環(huán)境巖層中［11］。同樣加拿大阿薩巴斯卡盆地和奧蒂斯盆地鈾礦勘查發(fā)現(xiàn)鈾礦體不僅產(chǎn)于元古代不整合面構(gòu)造帶中，而且圍巖輝長巖中也有廣泛分布（據(jù)鄭大瑜面告），豐富了對不整合面鈾礦的認(rèn)識。

隨著鈾礦床勘查和研究的不斷深入，筆者等認(rèn)為有必要對鈾礦床進(jìn)行綜合分類，以期更全面反映礦床類別，發(fā)揮礦床分類對鈾礦研究、勘查工作的基礎(chǔ)性指導(dǎo)作用。

1 鈾礦床分類的簡要歷史回顧

早在16世紀(jì)中葉，G.Agrecola（1556）根據(jù)礦床的形態(tài)及位置就提出了第一個礦床分類方案[12]。而鈾礦床的最早分類由1946年前蘇聯(lián)學(xué)者謝爾賓納和謝爾巴科夫提出［13］。

K.D.Cornelius（1977）將鈾礦床劃分為古元古代石英-卵石-黃鐵礦礫巖型、后生砂巖礦床、熱液變質(zhì)礦床、蒸發(fā)巖礦床、矽卡巖礦床、頁巖、磷塊巖、地瀝青及褐煤中的礦床、碳酸鹽巖礦床、原生熱液礦床、砂積礦床9大類[14]。R.H.Mc Millan（1980）曾綜合了貝克、西貝爾得、德里、特倫布萊、克里斯托弗、卡爾寧斯等人的觀點，將鈾礦床分為巖漿型、變質(zhì)型、碎屑型、水成型4大類12小類[15]。P.C.Goodell（1990）研究認(rèn)為破火山口及與其有關(guān)的巖石是賦存這類鈾礦床的有利環(huán)境,許多已知的火山環(huán)境中鈾礦床的分類依據(jù)是它們在破火山口中的位置[5]。М.Ф.馬克西莫娃等（1993）提出了砂巖型鈾礦分為層間滲透型、裂隙滲透型和潛水滲透型①М.Ф.馬克西莫娃，E.M.什瑪廖維奇普．層間滲入成礦作用.夏同慶，潘乃禮譯．核工業(yè)西北地質(zhì)局203研究所，1993.。國際經(jīng)合組織核能機構(gòu)（OECD/NEA）和國際原子能機構(gòu)（IAEA）聯(lián)合出版

的《鈾資源、生產(chǎn)與需求-2011》（紅皮書）依據(jù)鈾資源產(chǎn)出的地質(zhì)背景，劃分了砂巖型、不整合面型、赤鐵礦角礫雜巖型、石英-卵石礫巖型、脈型、侵入巖型、火山巖型和破火山巖型、交代巖型、表生型、塌陷角礫巖筒型、磷塊巖型、其他類型等共13大類②中國國家原子能機構(gòu).鈾資源、生產(chǎn)與需求-2011.2012,465-468.。

我國自20世紀(jì)70年代開始也采用了類似的分類方案，把主要工業(yè)鈾礦床歸納為“四大類型”，即花崗巖型、火山巖型、砂巖型和碳硅泥巖型。姚振凱等（1986）認(rèn)為巖溶鈾礦床為鈾礦床的成因類型之一[16]。劉興忠（1993）從鈾礦產(chǎn)出的區(qū)域地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)條件、礦化特征等方面對世界12個超大型鈾礦床聚集區(qū)和23個超大型鈾礦床進(jìn)行了系統(tǒng)分類[17]。胡紹康（1996）則根據(jù)鈾礦產(chǎn)出的地質(zhì)特征和經(jīng)濟效益共劃分出3大類13個亞類[18]。仉寶聚、高必娥（1997）按不同成因、地質(zhì)環(huán)境類別、礦物組合、礦石品位等原則也進(jìn)行了分類[19]。李巨初等（2011）根據(jù)產(chǎn)鈾主巖和主要成礦地質(zhì)條件，將鈾礦床分為8大類型，26個亞類[20]。張萬良（2011）將我國華南鈾礦類型分為花崗巖型、斑巖型、火山巖型、碳硅泥巖型和砂巖型[21]，如此等等。在全國鈾礦資源潛力評價（2012）工作中張金帶等根據(jù)設(shè)計的礦產(chǎn)類型和礦床類型劃分原則，針對國內(nèi)典型鈾礦床，將我國鈾礦床劃分為巖漿型、熱液型、陸相沉積型、海相沉積型4大類，偉晶巖型、堿性巖型、花崗巖型、火山巖型、砂巖型等9類21個亞類[22]。

2 鈾礦床分類原則

鈾礦床分類的多樣性、復(fù)雜性反映了鈾礦床特征的巨大差異，對礦產(chǎn)勘查和研究工作帶來諸多不便。探討一種切實可行的鈾礦床分類方案會對目前鈾礦勘查與研究工作產(chǎn)生現(xiàn)實意義。

許多年來，國際原子能機構(gòu)以及一些國際機構(gòu)和有關(guān)學(xué)者常常把礦床的圍巖作為主要的分類標(biāo)志。如把主要工業(yè)鈾礦床分為白崗巖型、古礫巖型、砂巖型等等?；驌?jù)工業(yè)類型進(jìn)行分類，有的礦床或強調(diào)其形態(tài)，如脈型；或強調(diào)其產(chǎn)出的獨特地質(zhì)環(huán)境，如不整合面型。這種分類方法和所劃分出來的礦床類型，已被鈾礦地質(zhì)界沿用成習(xí)。本次分類，以地質(zhì)作用為綱，以成礦的主導(dǎo)地質(zhì)作用為主線，以賦礦圍巖為基礎(chǔ)，以采選礦方式為實用方向，將鈾礦床以種、類、型、式四種基本原則進(jìn)行分類。地質(zhì)作用和主導(dǎo)成礦地質(zhì)作用反映的是礦床成因內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系與差異及其成因的序次關(guān)系，賦礦圍巖反映的是找礦標(biāo)志及其分類習(xí)慣，采選方式反映的是實際資源使用的經(jīng)濟效益和礦床的逆成因原理及前人常用的分類術(shù)語。

3 鈾礦床類型劃分

按照上述分類指導(dǎo)思想和原則，將世界典型鈾礦床劃分為內(nèi)生、外生、復(fù)合地質(zhì)作用3種；以巖漿作用、熱液作用、表生流體作用、沉積成巖、淋積、風(fēng)化殼、沉積成巖疊加后生流體作用，劃分出7類，繼而再細(xì)分為26型6式（表1）。

3.1 內(nèi)生地質(zhì)作用礦床

內(nèi)生地質(zhì)作用鈾礦床分為巖漿作用類、熱液作用類。巖漿作用類，專指在巖漿結(jié)晶分異過程中鈾質(zhì)富集形成的礦床，礦石呈浸染狀,包括白崗巖型、堿性巖型、偉晶巖型。熱液作用類指除表生流體之外所有在成礦流體演化過程中鈾質(zhì)沉淀形成的礦床，包括隱爆角礫（雜）巖型、花崗巖型、次火山型、火山沉積碎屑巖型、角礫（雜）巖型、鈉交代巖型、鉀交代巖型、鈣鎂交代巖型、火山巖型。其中火山巖型指與巖漿侵入-火山噴發(fā)統(tǒng)一成礦作用密切相關(guān)的鈾礦床，賦礦圍巖僅為產(chǎn)于古陸殼之上的酸性、偏堿性的陸相火山巖系[23]。

3.2 外生地質(zhì)作用礦床

外生地質(zhì)作用礦床類型包括表生流體作用類、沉積成巖類、淋積類、風(fēng)化殼類。表生流體作用類分為3個型，即層間滲透砂巖型、潛水滲透砂巖型、復(fù)合滲透砂巖型。本次分類以含鈾表生流體運移方式對砂巖型鈾礦進(jìn)行分類，暫不包括其他巖石類型。近幾年來，許多鈾礦床成礦模式的建立豐富了鈾成礦分類，如鄂爾多斯東勝鈾礦主要受古層間氧化帶控制并接受后期還原改造再富集[24-25]。二連努和廷鈾礦床是重要的沉積成巖型鈾礦，與泛湖事件演變密切相關(guān)[26]。該類礦床主要礦段成礦作用仍為外生地質(zhì)作用，故將其歸入外生成因礦床。

3.3 復(fù)合地質(zhì)作用礦床

表生流體、自生流體和深源流體的混合致礦已成為許多鈾礦床的共性，不同來源、不同組成、不同性質(zhì)流體的混合對砂巖型鈾礦成礦的影響已引起許多學(xué)者的注意。流體混合不但改變流體的物理化學(xué)

條件，更重要的是改變流體的化學(xué)組成，導(dǎo)致流體化學(xué)平衡的破壞，引起流體卸載成礦。如單一內(nèi)生和外生地質(zhì)作用界定礦床類型已無法涵蓋礦床特征時，劃歸此類。目前發(fā)現(xiàn)松遼錢家店鈾礦是“構(gòu)造剝蝕天窗+斷裂活動+深部還原物質(zhì)”控礦，可能還受基性巖脈（熱源）的影響[24,27]。最新研究認(rèn)為尼日爾阿澤里克砂巖型鈾礦受深部含鈾熱流體改造而成［28］。此類礦床指沉積預(yù)富集，熱液作用疊加形成的鈾礦床，分為沉積成巖疊加后生流體作用類、沉積變質(zhì)類、不整合面關(guān)聯(lián)類。沉積成巖疊加后生流體作用類分為砂巖型、碳硅泥巖型。沉積變質(zhì)類分為變質(zhì)礫巖型。不整合面關(guān)聯(lián)類分為砂巖、礫巖、輝長巖型等。

表1 世界典型鈾礦床分類Table 1 simple classification on typical uranium deposits from world

續(xù)表1

近年來，加拿大魁北克省的Lavoie鈾礦勘查進(jìn)展表明，鈾礦體產(chǎn)于輝長巖接觸帶與環(huán)形磁異常交接帶，鈾礦體產(chǎn)狀與分布受不整合面、巖體侵入接觸帶和輝長巖巖體聯(lián)合控制，深源熱液成礦作用明顯，大大豐富不整合面型鈾礦床的認(rèn)識，故將不整合面型鈾礦稱之為不整合面型關(guān)聯(lián)性鈾礦，歸入復(fù)合地質(zhì)作用類。

3.4 采選方式

鈾礦采礦分為露天開采、地下硐采、地浸開采。所涉及的選礦方法分為化學(xué)法、物理法和生物法。露天開采分為硬巖式、熔燒式、堆浸式、生物式，地下硐采分為硬巖式、焙燒式、原位爆破浸出式。地浸開采分為地浸式和生物式。

硬巖式是指由露天或硐采采出的礦石，運到選礦廠采用化學(xué)法選礦的方式。焙燒式是指由露天或硐采的礦石（煤），運到選礦廠用物理法選礦的方式。堆浸式是露天或硐采出的礦石，在采礦原地用化學(xué)法等堆浸選礦的方式。原位爆破浸出式是指硐采爆破的礦石，在原硐內(nèi)位置浸出（用化學(xué)法）選礦的方式。地浸式是指在地下原地通過注入化學(xué)流體，溶礦選礦的方式。生物法是指向采出礦石堆或地下礦體注入微生物流體，溶礦選礦的方法。

4 結(jié)論及討論

本文以鈾成礦地質(zhì)作用為格架，以賦礦圍巖為基礎(chǔ)對世界典型鈾礦床進(jìn)行了分類，建立了鈾礦床種、類、型、式的分類序次，初步提出了鈾礦床分類方案，將世界典型鈾礦床劃分為3種7類26型6式。

本分類方案意旨提出一個既反映礦床形成機制，又有利于實際工作使用的分類思想。由于筆者對鈾礦床的認(rèn)識和理解不夠深入，對具體礦床的歸類尚有許多不盡合理之處，希望讀者予以斧正。

致謝：在編稿過程中，中核集團(tuán)鄭大瑜教授級高工、東華理工大學(xué)聶逢君教授、成都理工大學(xué)張成江教授和有關(guān)審稿專家對文章的編寫、修改提出了諸多寶貴意見和建議，在此表示由衷的感謝!

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Discussion on the Classification about Uranium Deposits

JIN Ruo-Shi1，MIAO Pei-sen1，SI MAXian-zhang1，F(xiàn)ENG Xiao-xi1,2，TANG Chao1，ZHU Qiang1，LI Guang-yao1
(1.Tianjin Centre,China Geological Survey,Tianjin,300170,China; 2.Faculty of Earth Resources,China University of Geoscience,Wuhan 430074,Hubei,China)

In order to study the classification of uranium deposits for uranium exploration,the authors firstly review 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 3 categories,subdividing into 7 groups and 26 types. Moreover,6 different mining and dressing methods are determined in this paper.

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

P619.14

A

1672－4135（2013）04－0001-05

2014-01-05

中國地質(zhì)調(diào)查項目:華北地區(qū)鈾礦勘查與選區(qū)（1212011220494）

金若時（1958-），男，碩士，教授級高級工程師，長期從事礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查工作，Email:Ruosj2003@aliyun.com。