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铀矿床及铀地化. 铀矿床的分类. 根据分类目的，分类原则和解决问题的实质，矿床分类有： 工业分类； 勘探分类； 成因分类。. 铀矿床分类的依据有：. 按成矿作用和成矿温度划分 ； 按地质－构造环境 ； 以含矿主岩为分类基础 ； 以成矿物质来源为分类的基本准则 等等。 近五十年来，至少出现了四十多种铀矿床的成因分类。. 铀矿床分类的要求：. 铀矿床分类的合理程度决定于它是否能概括和反映客观实际。
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铀矿床及铀地化 铀矿床的分类 根据分类目的，分类原则和解决问题的实质，矿床分类有： 工业分类； 勘探分类； 成因分类。
铀矿床分类的依据有： 按成矿作用和成矿温度划分； 按地质－构造环境； 以含矿主岩为分类基础； 以成矿物质来源为分类的基本准则等等。 近五十年来，至少出现了四十多种铀矿床的成因分类。
铀矿床分类的要求： 铀矿床分类的合理程度决定于它是否能概括和反映客观实际。 合理的分类应该是既不过于简单，也不过于复杂，而且分类中应有统一的标准。 铀矿床的最早分类见于1946年由前苏联学者谢尔宾纳和谢尔巴科夫提出，铀矿床的成因具体分类可参阅有关文献。
现在采用的铀矿床分类： 以含矿主岩岩性为依据的主要工业铀矿床分类，从成因方面作为分类依据已经逐渐不被看重。 国际原子能机构、以及一些国际机构和有关学者，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、石英卵石砾岩型、砂岩型等。 或据工业类型进行分类，或强调其形态，如脉型；或强调其产出的独特的地质环境，如不整合面型。
我国铀矿床的分类： 自上世纪70年代开始，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。
国际原子能机构推荐的分类方案之一： 1.不整合－接触型 与元古代不整合面有关；与显生宙不整合面有关。 2.准不整合－浅变质 无钠长石化；钠长石化。 3.脉型 与花岗岩有关；与花岗岩无关。 4.砂岩 板状/准整合型；卷锋型（或卷状型）；构造－岩性。 5.塌陷角砾岩筒型。
6.表生型 钙质壳型（非成土型）；泥炭和沼泽型；喀斯特溶洞型；表生成土和构造充填型。 7.石英－卵石砾岩型 以铀为主，伴有稀土元素；以金为主，金含量大于铀。 8.角砾杂岩型。 9.侵入岩型 白岗岩；花岗岩－二长岩型；碳酸岩型；过碱性正长岩；伟晶岩型。 10.磷块岩型 磷酸盐层；残余磷块岩砾岩（佛罗里达型）。
11.火山岩型 构造控制亚型； 地层控制亚型。 12.交代岩型 交代花岗岩型； 交代变沉积岩型。 13.同变质期型。 14.褐煤型 层状； 裂隙/节理充填。 15.黑色页岩型 沥青质腐泥； 腐殖质/柯姆煤。
本书采用铀矿床分类： 以成因分类为主线，结合含矿主岩和矿床工业价值进行分类，具体划分如下： 内生铀矿床：岩浆铀矿床；伟晶岩型铀矿床；热液铀矿床；花岗岩型铀矿床；火山岩型铀矿床；不整合面型铀矿床；交代型铀矿床；角砾杂岩型铀矿床。 外生铀矿床：砂岩型铀矿床；碳硅泥岩型铀矿床；蒸发岩型铀矿床。 变质铀矿床：石英卵石砾岩型铀矿床。
第三章 岩浆铀矿床 一、概述 二、岩浆作用中的铀地球化学 三、岩浆铀矿床成矿地质条件及矿床一般特征
一、概述 概念：岩浆铀矿床又称侵入体内型或正岩浆铀矿床。系指通过岩浆结晶分异作用直接富集形成的铀矿床。 岩浆铀矿床的特征：矿石品位不高，围岩与矿体界线不清，成矿与成岩同时发生或接续形成，成矿温度、压力较其他成因类型的铀矿床高，成矿作用单一。
岩浆铀矿床的划分（按产出围岩）： ①产于酸性岩中的铀矿床 ②产于碱性岩中的铀矿床 目前开采的岩浆铀矿床产于酸性岩中的铀矿床。产于碱性岩中的铀矿床，目前还不能称之为矿床，只能作为潜在的铀资源。
典型的岩浆铀矿床类型： 产于酸性岩的纳米比亚的罗辛（Rossing）矿床，主岩为伟晶状白岗岩体，矿床规模达14×104t（U3O8）。我国红石泉矿床，主岩为白岗岩，矿床规模中等。 产于碱性岩体的铀矿化，有南格陵兰伊利莫萨克的钠质霞石正长岩，巴西塞尔卡多霞石正长岩、丁古岩和我国辽宁赛马岩体的霓霞正长岩等碱性杂岩。
二、岩浆作用中的铀地球化学 铀在岩浆岩中的变化是从超基性岩到酸性岩逐渐升高。 酸性火成岩的全球丰度值为（3.5-4.8）×10-6； 中性火成岩的全球丰度值为（1.6-2.0）×10-6； 基性岩的全球丰度值为（0.5-0.8）×10-6； 超基性岩的全球丰度值为（0.003-0.066）×10-6。
1、超基性岩类和基性岩类的铀地球化学特征 据Gabelman J.W(1977)，地幔的平均铀含量为1.5×10-8，钍含量4.5×10-8，Th/U为2～4。
1）铀是大离子亲石元素，与地幔岩中铁镁造岩矿物具不相容性 在超基性岩和基性岩中，成矿元素主要是Cr、Ni、Co、Fe、Ti、V、P等，还有亲硫元素：Cu、Pb、Zn、Mo、Se、Te。 铀是大离子亲石元素，和地幔成分岩浆不相容。铀在地幔分熔中向低熔组分玄武岩中聚集，导致难熔组份超基性岩相对更贫铀，含铀相差达1—2个数量级。
2）大洋地壳的形成与消亡，铀从地幔分离、富集再转入地幔再循环形成富铀地幔 通过去水、去气，矿物相转变等多种地质作用，元素重新改组。 在这一地质作用过程中，铀属于清除对象，挤兑出来的铀随大量的挥发份流体分散在地幔中，随着地幔的再次分熔和地幔楔的形成，生成异常和富集地幔。
3）富集（U）地幔二大类型：富高场强元素型和贫高场强元素型 富集（U）地幔有二种类型： 一类是富高场强元素型； 另一类是贫高场强元素。 贫高场强元素的富集地幔源区被认为是铀成矿省的有利区。
玄武岩 U(×10-6) Th(×10-6) Th/U 资料来源 大洋拉斑玄武岩 0.10 0.18 1.8 立本等，1956 夏威夷拉斑玄武岩 0.18 0.69 4.0 海尔等，1964 日本的拉斑玄武岩 0.15 0.19 1.6 海尔和罗杰斯，1963 日本的高铝玄武岩 0.22 0.78 3.7 海尔和罗杰斯，1963 夏威夷碱性玄武岩 0.99 3.9 3.7 海尔等，1964 日本碱性—橄榄玄武岩 0.53 3.9 7.6 海尔和罗杰斯，1963 4）基性火山岩的铀含量特点 各类玄武岩铀、钍含量及钍铀比值
铀在各类玄武岩中的含量变化特点： 铀、钍含量按拉斑玄武岩→高铝玄武岩→碱性玄武岩的顺序增高。 玄武岩类的铀、钍含量有从海洋向大陆随着岩石中的钾质增高而逐渐增高的趋势。
2、酸性岩类的铀地球化学特征 酸性岩类以富集亲石元素为代表。 富集大离子亲石元素K、Rb、Cs、Sr、Ba、Th、U、Ce、Pr和富轻稀土元素。 酸性岩与铀的成矿关系密切。
1）花岗岩中铀的含量及分布特征 酸性岩类的铀含量为(3.5-4.8)×10－6，花岗岩中铀含量变化较大，比正常丰度值高出很多。 华南成矿省中产铀岩体和产铀火山盆地中火山岩铀含量一般(10-20)×10-6； 加拿大魁北克约翰比茨地区的部分花岗岩，铀含量达70×10-6； 尼日利亚卡弗谷钠长-钠闪花岗岩，铀含量100×10-6； 纳米比亚的产铀白岗岩，铀含量0.02-0.04%。
1）花岗岩中铀的含量及分布特征 铀多富集于暗色矿物黑云母及副矿物，诸如锆石、磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿中。 浅色矿物的铀含量不高，低于岩体的平均铀含量，但由于浅色矿物总量大，所以其占全岩铀含量的分额也大。
2）铀、钍在花岗岩浆演化过程中地球化学行为2）铀、钍在花岗岩浆演化过程中地球化学行为 以诸广、桃山产铀岩体研究的成果为例：
岩体 矿物种类 样品数 U（×10-6） Th（×10-6） Th/U 桃 山 黄铁矿 5 398.80 541.40 1.359 石 英 8 3.63 4.75 1.310 钾长石 13 9.62 8.15 0.261 斜长石 13 13.39 8.39 0.593 黑云母 27 47.53 125.37 2.638 磁铁矿 15 47.27 243.60 5.153 钛铁矿 5 237.80 383.00 1.611 锆 石 13 3026.00 3252.00 1.075 诸 广 黄铁矿 4 262.50 51.75 0.1197 石 英 7 7.00 8.14 1.163 钾长石 12 11.00 6.66 0.645 斜长石 11 2.73 15.46 5.670 黑云母 6 23.23 141.67 0.071 钛铁矿 3 269.00 383.30 1.425 锆 石 15 2190.60 1779.80 0.744 桃山、诸广复式岩体中单矿物铀、钍含量一览表
①铀、钍在花岗岩单矿物中的丰度 铀、钍在各种单矿物中的含量变化较大，出现两个富集高峰。 早结晶的副矿物和暗色矿物的铀、钍含量高； 中、晚阶段晶出的长石、石英的铀、钍含量均低； 晚阶段晶出的黄铁矿的铀含量又偏高。 相对来说，钍含量增高幅度比铀小，这反映了铀在岩石结晶阶段含量是由高→降低→升高变化 。
地区 侵入期 侵入阶段 岩 性 样品数 U Th 桃山 印 支 │ 燕 山 期 第三阶段 补 细粒二云母花岗岩 2 2 20 主 细粒少斑黑云母花岗岩 18 13 42 第二阶段 补 中细粒二云母花岗岩 17 18 28 主 中粒斑状黑云母花岗岩 30 10 34 第一阶段 补 中粒二云母花岗岩 38 17 34 主 中粗粒斑状黑云母花岗岩 70 8 40 诸广 第三阶段 补 细粒二云母花岗岩 12 23 7 主 细粒少斑黑云母花岗岩 12 16 39 第二阶段 补 中细粒二云母花岗岩 3 14 8 主 中粒斑状黑云母花岗岩 4 18 28 第一阶段 补 中粒二云母花岗岩 4 19 22 主 中粗粒斑状黑云母花岗岩 47 18 20 桃山、诸广复式岩体U、Th丰度特征
②铀、钍在花岗岩浆演化中的丰度变化 随花岗岩浆向超酸、偏碱、铝过饱和、少铁、钙的演化过程，铀丰度有增长的趋势； 钍丰度则相反，有降低的趋势。 铀的地球化学行为是亲酸、亲碱，既有随钾增高的趋势，也有随钠增高的趋势。
地 区 侵入期 侵入阶段 次 样 数 含量(%) U Th Pb Ca 桃 山 印 支 燕 山 期 第三阶段 补 4 76.38 2.36 1.83 0.13 主 1 80.80 2.49 1.70 0.08 第二阶段 补 3 74.92 5.13 1.33 0.08 主 5 73.70 7.17 1.40 0.016 第一阶段 补 11 75.76 2.44 1.36 0.10 主 12 76.02 4.64 1.81 0.15 诸 广 第三阶段 补 2 79.08 2.90 1.39 0.055 主 2 78.56 4.22 1.76 0.04 第二阶段 补 2 74.05 0.47 1.985 0.11 主 －－ －－ －－ －－ 第一阶段 补 2 77.71 2.37 1.38 0.02 主 4 77.17 5.20 2.13 0.03 桃山、诸广岩体（中段）晶质铀矿电子探针资料
③晶质铀矿特征与铀、钍地球化学行为 晶质铀矿形成有两种情况： A、花岗岩的铀丰度值较小，在黑云母花岗岩中一般不出现晶质铀矿，或晶质铀矿主要在其边缘或顶部相的二云母花岗岩中； B、铀的丰度值较高，则晶质铀矿较普遍出现在黑云母花岗岩中。 晶质铀矿富集条件显示出铀既有超酸、偏碱演化而富集成独立矿物的地球化学行为，也有在较高铀丰度下在岩浆早期形成独立矿物的地球化学属性。
3）花岗岩中铀的存在形式 铀在花岗岩中呈铀矿物、类质同象及分散吸咐3种存在形式。 铀矿物形式：如晶质铀矿、方钍石、铌铁矿、钛铀矿、褐钇铌矿、黑稀金矿、复稀金矿、易解石、铌钛铀矿、铈铀钛铁矿、烧绿石等。
类质同象置换：如褐钆铌矿、方钍石、黑稀金矿、复稀金矿、烧绿石，以及硅酸盐副矿物如锆石、榍石、磷钇矿等矿物。 分散吸附状态：有一定数量的铀呈分散吸附状态分布于造岩矿物中。 分散吸附状态的铀包括矿物晶面、解理面、晶缝裂隙表面等吸附的铀，以及矿物气－液包裹体中和粒间溶液中的铀等。
3、碱性岩类的铀地球化学特征 里特曼指数=(K2O+Na2O)2/SiO2-43 里特曼指数>4为碱性岩；里特曼指数<4为钙碱性岩
碱性岩通常为SiO2含量趋于中性岩52—65%（多为52—55%），K2O+Na2O含量约12%左右，含有大量挥发组分F、Cl、CO2，Nb、Ta、Zr、Tr、U、Th元素含量高，SiO2不饱和的过碱性中性岩类。碱性岩通常为SiO2含量趋于中性岩52—65%（多为52—55%），K2O+Na2O含量约12%左右，含有大量挥发组分F、Cl、CO2，Nb、Ta、Zr、Tr、U、Th元素含量高，SiO2不饱和的过碱性中性岩类。
1）碱性岩中铀的分布特征 铀含量：各碱性岩比钙碱性系列同类岩石高。 如碱性超基性岩的含铀量为1.9×10－6，而钙碱性系列超基性岩含铀量为0.0n×10－6； 碱性辉长岩类含铀量为2.85×10－6，而钙碱性辉长岩含铀量为0.2×10－6； 碱性花岗岩的含铀量为8.9—11.3×10－6，比钙碱性花岗岩的3.5—4.8×10－6高出许多。
建 造 霞斜岩,正长辉石岩,霓霞－磷霞岩 霞石正长岩 碱性正长岩 碱性花岗岩 碱交代岩 平均含量 碱性超基性岩类 2.7(7) 1.5(6) 0.6(3) — 30(3) 1.90(13) 碱性辉长岩类 1.7(8) 3.1(20) — — — 2.85(24) 碱性花岗岩类 — 3.7(31) 3.1(8) 8.9(2) 34.4(3) 3.70(32) 碱性玄武岩类 4.3(5) 5.7(23) 5.0(14) 11.3(3) 50(1) 5.20(25) 平均含量 2.5(20) 4.0(80) 3.9(25) 10.4(5) 34.8(7) 碱性岩建造的平均铀含量（10－6） ﹡括弧中的数值为岩体的个数
碱性岩的铀、钍比值及含量变化： 碱性火山岩中铀偏高，Th增长比铀明显，Th/U比值均大于3.3（地壳中花岗岩比值），4.0(玄武岩比值)。 南格陵兰伊利莫萨克菱黑稀土矿-异霞正长岩中U为360×10－6，Th（540-680）×10－6； 前苏联某地，霞石正长岩中U62×10－6，Th38×10－6； 挪威斯特耶诺伊的霞石正长岩U0.09×10－6，Th0.55×10－6； 中国赛马碱性岩体U22.4×10－6，Th56.8×10－6。
碱性岩中铀的富集特点： 铀主要富集在晚期阶段形成的岩体中。 如科拉半岛洛沃捷尔的钠质火成岩类中的霞石正长岩体，早期U11×10-6，Th19×10-6；中期U16×10-6，Th（15－100）×10-6；晚期U（100－300）×10-6，Th（100－800）×10-6。 我国赛马碱性岩体，第一侵入期U（9.5－20）×10-6，Th（38.5－67.4）×10-6，第二侵入期U（37.5－122.1）×10-6，Th（33.7－129.6）×10-6。
富铀、钍碱性岩的成分特点： 富含铀、钍的碱性岩，一般具有高含量的稀有元素和挥发分元素如Tr、Nb、Be、Zr、Li、F、Cl等，而Ca、Mg的含量较低。 2)铀在碱性岩中的存在形式与在花岗岩类中类同。
三、岩浆铀矿床成矿地质条件 及矿床一般特征 1、矿床产出的大地构造位置主要产在元古代、古生代褶皱带内或稳定地块边缘。 罗辛矿床产于前寒武纪达马拉造山带的中心，区内地层是一系列中高变质程度的变质岩，有片麻岩、片岩、麻粒岩、石英岩和大理岩等； 我国的红石泉矿床产于阿拉善台隆边缘，区域地层为前寒武纪的各种片岩。
2、产铀岩体的岩性特点 岩性上包括有酸性岩和碱性岩两大类，岩体含铀量普遍较高，平均可达（20－50）×10－6： 酸性岩有：伟晶状钾长花岗岩、白岗岩、钠长石－钠闪石花岗岩等。 碱性岩有：石英正长岩、正长岩、霞石正长岩和霓霞正长岩，少数情况下，矿床也产于响岩中。
3、产铀岩体的活动具有多期多阶段性特征。 矿化一般与岩体演化最晚期的碱性或超酸性花岗岩有关；晚期侵入的岩体通常分异完全，矿化多产于岩体边缘和顶部相，含矿主岩和铀矿化之间不存在时差关系。 4、产铀岩体的自交代作用发育 一般发育碱交代，包括钠长石化、钠闪石化、钾微斜长石化和白云母化，矿化与这些交代作用关系密切。
5、矿石成分复杂 不同岩性具有不同的矿物成分： 酸性岩：铀主要以独立矿物形式产出，多以晶质铀矿、独居石和锆石等铀矿物和含铀矿物等出现。铀矿物颗粒细小，与造岩矿物石英、长石及黑云母等共同产出。 碱性岩：铀主要以含铀矿物形式产出，常见硅铈钛矿、烧绿石、含铀锆石、菱黑稀土矿等。 伴生元素：矿石中常有钍、铌、铈、锂、镧等元素的偏高含量，有时可综合利用。
6、矿石铀品位低，通常为0.03%－0.07%，矿体常呈透镜状、扁豆状、不规则脉状或巢状，矿体与围岩界线不清，呈过渡关系。 7、成矿温度高，压力大。成矿温度一般在600－650℃，个别情况下可降到400－450℃，压力为(2－4)×108Pa，成矿深度为2－4km，属浅成成因。 8、成矿作用较为单一。表现为较单一的岩浆结晶分异成矿，但也常表现为初期以岩浆结晶分异成矿为主，后期往往受到强烈的改造的特征。
矿床的成矿铀源具多来源的复杂性。 红石泉矿床含矿主岩的87Sr/86Sr初始比为0.758±，表明白岗岩具有壳源成因，即铀来自古元古代龙首山群。但白岗岩在上侵形成过程中，不排除更深部的幔源岩浆混入、带入部分铀参与成矿。 另外，岩浆作用成矿之后，表生淋积作用叠加造成矿石品位变富。 罗辛（Rossing）矿床淋积矿石的铀储量约占总储量的40%。
