巴音戈壁盆地南部塔木素鈾礦床鈾賦存特征研究

王鳳崗 ,侯樹仁 ,張良 ,門宏 ,王俊林

(1.核工業北京地質研究院 中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室,北京 100029;2.核工業二〇八大隊,內蒙古 包頭 014010)

塔木素鈾礦床為一種特殊的硬砂巖型鈾礦床,具有成巖度高、礦體埋深大、地下水礦化度高等特征[1--2],而且還具有含礦層位多、礦體連續性差、礦石巖性多樣、控礦因素復雜等特點,顯示其成礦的復雜性和獨特性[2]。

近年來塔木素地區鈾礦找礦工作取得了重大突破,對于這種特殊鈾礦化類型的可利用性及經濟價值也引起了極大的關注,而鈾在礦石中的賦存狀態是衡量其可利用性及其經濟價值最重要的指標之一。目前對塔木素鈾礦床的研究主要集中在沉積相及其與鈾礦化的關系[3--5]、盆地演化與鈾成礦關系[6]、鈾礦化成礦條件、控制因素及成因[2,7--10]、地下水特征及其水巖作用特征及其與鈾礦化關系[1,11--13]和找礦預測評價[2,14]等方面,尚無詳細鈾的賦存狀態方面的詳細研究,從而影響了鈾成礦作用等方面的深入研究,也制約了對該特殊鈾礦化類型可利用性評價等。

本文運用徑跡蝕刻、電子探針、紅外分析儀、X 衍射等方法對塔木素地區不同類型的鈾礦石分別開展了針對性的研究,并在此基礎上討論了不同的鈾礦物的結構形式與礦石類型、形成階段、地下水環境、水巖作用過程及鈾礦化成因之間的關系。

1 礦床地質概況

1.1 礦區地質背景

塔木素鈾礦床大地構造位置位于巴音戈壁盆地南部因格井坳陷東段北緣。因格井坳陷屬蘇亥圖坳陷的次級構造單元,坳陷北緣為宗乃山--沙拉扎山隆起,南緣為巴彥諾爾公隆起(圖1a),均受區域深大斷裂控制,南緣為巴丹吉林斷裂,北緣為宗乃山--沙拉扎山南緣斷裂。

1.2 礦床地質特征

1.2.1 地層

由基底和蓋層兩部分組成。

基底:主要有太古宙斜長角閃片麻巖、淺粒巖、透輝大理巖、變粒巖。古元古代片巖、結晶灰巖、混合巖、片麻巖及大理巖。古生代石炭紀阿木山組大理巖、安山巖、流紋質凝灰巖及灰白色、黃褐色礫巖、砂巖。古生代二疊紀褐黃、灰色砂礫巖、英安質流紋巖、玄武巖等。

蓋層:主要為下--上侏羅統、下白堊統巴音戈壁組下段、下白堊統巴音戈壁組上段、上白堊統烏蘭蘇海組及新近系(圖1b)。下--上侏羅統(J1-2)主要呈零星狀分布于礦區的南西部和北東部,為一套以含煤碎屑巖為主的火山--沉積地層,厚度大于1 000 m。下白堊統巴音戈壁組下段(K1b1)分布于礦區的北西緣,由一套碎屑巖組成,主要有紅色礫巖、砂礫巖、砂質泥巖夾粉砂質泥巖,局部發育灰色粉砂質泥巖,為干熱古氣候環境沉積的產物,厚度大于300 m。下白堊統巴音戈壁組上段(K1b2)主要出露于塔木素的南西部,厚度大于900 m。下白堊統巴音戈壁組上段(K1b2)根據巖性特征又可進一步分為下(K1b2-1)、中(K1b2-2)、上(K1b2-3)3 層巖性結構(亞段),其下部巖層(K1b2-1)以深灰色、灰色泥巖為主,巖石中多見水平層理,局部為頁理構造,炭屑與黃鐵礦較發育,為區域內一級標志層;中部巖層(K1b2-2)以淺紅色、紫紅色、褐黃色、黃色、灰色砂巖、粉砂巖為主,夾薄層泥巖、泥灰巖和石膏夾層,為濕熱--干旱古氣候環境沉積的產物,整體粒度較粗,砂巖厚度大,可見交錯層理和平行層理,為塔木素地區鈾礦主要找礦層位;上部巖層(K1b2-3)整體以細粒沉積物為特征,湖盆一側以厚層灰色、深灰色泥灰巖為主,是塔木素地區重要的泥灰巖型礦層,發育炭屑與黃鐵礦等,湖盆邊緣由于相變主要發育粉砂巖、細砂巖等,見少量含礫砂巖,為區域性標志層。上白堊統烏蘭蘇海組(K2w)主要分布于礦區的南部,該組上部為磚紅色泥質粉砂巖、泥巖、鈣質砂巖、含礫砂巖,局部夾石膏層,下部為磚紅色含礫砂巖、泥質砂礫巖、礫巖,厚度大于100 m。

1.2.2 構造

斷裂構造總體上沿襲了區域斷裂與控盆斷裂構造系統的特點,以NE向為主,主要斷裂有F1、F2、F3(圖1b)。F1斷裂相當區域上的烏蘭鐵布科斷裂,傾向NW,傾角70°～85°,表現為逆沖斷層特點。F2距F1斷裂7～9 km,傾向NW,傾角70°～87°,表現為正斷層特點。F3斷裂傾向SE,傾角為57°～73°,表現為正斷層特點。3條斷裂延伸均在40 km 以上,NE向斷裂形成于燕山期,在喜馬拉雅期仍有活動。

1.2.3 巖漿巖

區內巖漿巖志留紀—三疊紀均有出露,以二疊紀最為發育,主要分布于研究區西北部,少量東南部,總體呈NW 向展布。巖性主要為斑狀黑云母花崗巖、二長花崗巖、斜長花崗巖、正長花崗巖及英云閃長巖、花崗閃長巖。

2 樣品采集及測試方法

2.1 樣品采集

塔木素鈾礦床中鈾礦石有3種類型:砂巖型、泥灰巖型、混合型[2,13],以砂巖型為主,泥灰巖型次之,混合型最少[2]。研究樣品均采集于塔木素鈾礦床各工業鉆孔。

2.2 測試方法

巖石學主要通過偏光顯微鏡觀察。鈾的存在形式主要采用徑跡蝕刻結合掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針完成(EPMA)、紅外光譜及X射線衍射等方法完成,其中徑跡蝕刻由筆者自行完成,并根據需要對蝕刻后的底片進行了處理,首先將蝕刻底片在偏光顯微鏡下拍照,然后將照片在Photoshop上將照片上蝕刻徑跡顏色改為紅色,最后將處理后的底片疊加到相應樣品的相應位置上,從而能夠更清晰、更直觀體現不同類型鈾礦石中鈾的分布特征。紅外測試由核工業北京地質研究院地質礦產所完成,儀器型號為PE100,鈾礦物挑純后采用壓片法分析。X衍射由核工業北京地質研究院分析測試所完成,儀器型號Bruker D8 QUEST,測試對象為挑純的鈾礦物,測試條件為50 k V,1 mA。電子探針測試在核工業北京地質研究院分析測試研究所完成,儀器型號為JXA--8100,工作電壓20 k V,束斑電流20 n A,電子束直徑5μm。掃描電子顯微鏡(SEM)在核工業北京地質研究院分析測試研究所完成,儀器型號為NAVA NANO SEM450型熱場發射掃描電子顯微鏡,測試條件為高真空模式(High Vacuum)。

圖1 塔木素大地構造位置圖(a)和鈾礦床地質簡圖(b)Fig.1 Tectonic location map(a)and geology map(b)of Tamusu uranium deposit

3 鈾賦存特征

3.1 鈾在不同類礦石中的分布特征

運用徑跡蝕刻的方法對不同類型鈾礦石中鈾的分布特征進行了研究,疊加后的結果如圖2所示,其中圖2a為砂巖型鈾礦石徑跡蝕刻成果疊加圖,圖2b為泥灰巖型鈾礦石跡蝕刻成果疊加圖,圖2c為混合型鈾礦石跡蝕刻成果疊加圖。

3.1.1 砂巖鈾礦石中鈾的分布特征

根據圖2a可知,砂巖型鈾礦石中的鈾絕大多數分布于膠結物中,少量分布于碎屑礦物中。

1)砂巖碎屑物中鈾的分布

圖2 塔木素鈾礦床不同類型礦石徑跡蝕刻疊合圖Fig.2 The fission track etching overlapped microscopic image of different type ores in Tamusu deposit

砂巖中碎屑礦物中的鈾主要分布于斜長石的解理縫(圖3a)及表面的孔洞中(圖3b),以后者為主,前者僅在礦化較強的地段出現。

2)植物碎屑中的鈾

砂巖鈾礦石中還見有植物碎屑,在植物碎屑的裂縫內(圖3c)及原始的組織結構內(圖3d)也可見有鈾礦物的分布。

3)膠結物中鈾的分布

膠結物中的鈾主要有兩種:一種是與黃鐵礦共同產出的鈾,鈾往往圍繞黃鐵礦分布(圖3e),或充填于黃鐵礦內的裂隙內;另一種是分布于碳酸鹽膠結物的孔洞中(圖3f)。

3.1.2 泥灰巖鈾礦石中鈾的分布特征

根據圖2b可知,泥灰巖中的鈾主要分布于暗色角礫狀的泥灰巖中,而角礫周邊的淺色膠結物中并無鈾的分布。進一步研究發現,暗色含鈾角礫主要為含泥質的泥灰巖,而淺色膠結物主要為較純的方解石,根據泥灰巖這種角礫狀的構造可知,早期含鈾泥灰巖在形成后遭受了后期地質作用影響從而發生了破碎,并被晚期的淺色方解石所膠結。

3.1.3 混合型鈾礦石中鈾的分布特征

混合型的鈾礦石較少見,該類型鈾礦所占比例也最小,根據圖2c可知,混合型鈾礦石中的鈾主要分布于呈條帶狀展布的泥灰巖中,砂巖中的鈾主要呈團塊狀分布,與砂巖中呈團塊狀的泥灰巖有關,因此,混合型鈾礦石中的鈾主要分布于泥灰巖組分中,而砂巖中較少分布。

3.2 鈾賦存狀態及成分特征

鈾主要以鈾礦物的形式存在,此外,還有極少量呈吸附狀態存在的鈾。塔木素礦床吸附鈾主要具有以下幾個方面的特征:1)量少且分布不均勻,僅存在于某些植物碎屑中及黏土含量高的部位;2)呈超顯微的粉末狀,大小一般為(1/10～1/20)μm,甚至更小;3)顯微分散狀,彼此間無聚合現象;4)不與任何其他礦物(如黃鐵礦等)共生;5)依附于植物碎屑(圖4a)或纖維狀黏土礦物表面(圖4b、c)而不沉淀于附近的孔洞中。

圖3 砂巖型礦石中鈾的分布Fig.3 Uranium existence under microscope of sandstone-type ore

圖4 植物碎屑(a)及纖維狀黏土礦物(b、c)吸附的鈾Fig.4 Uranium adsorbed by plant debris and fibrous clay minerals

對呈鈾礦物形式存在的鈾進行了電子探針成分分析,分析結果如表1所示。鈾礦物成分主要以UO2為主,含有少量的SiO2,根據鈾礦物成分并結合產出特征可知,鈾礦物主要為瀝青鈾礦。值得關注的是,個別測點中SiO2含量較高,但是根據鈾礦物形態及成分特征分析,其應該為含硅稍高的瀝青鈾礦,或因測試對象較小受旁側礦物影響所致。

電子探針是測定礦物成分的有效手段,但僅根據成分數據還不足以準確鑒定礦物。為了進一步證實鈾礦物的類型,對采集的樣品破碎、分選、挑取提純鈾礦物,對鈾礦物開展紅外分析及X 衍射分析。

紅外測試譜圖如圖5 所示,鈾礦物在1 013.87～1 033.99 cm－1區域和347.04～471.63 cm－1區域內有兩個主要的吸收帶,具有瀝青鈾礦峰值特征,而且,紅外譜圖上還出現了1 627.14 cm－1和3 436.98 cm－1的OH 和H2O吸收峰,顯示瀝青鈾礦形成時具有弱水化作用。

鈾礦物X衍射譜圖如圖6所示,鈾礦物X衍射譜圖與典型瀝青鈾礦譜圖一致。因此,從譜圖可以判斷鈾礦物為瀝青鈾礦。

經上述測試綜合分析可知,塔木素鈾礦床中鈾主要以瀝青鈾礦形式存在,而非我國北方其他砂巖中的鈾石[15--20],這也是塔木素鈾礦床與其他砂巖鈾礦床的重要區別之一。

表1 鈾礦物電子探針分析結果/%Table 1 The concentrations(%)of uranium minerals detected by electronic probe

圖5 鈾礦物紅外譜圖Fig.5 The infrared spectra of refined uranium mineral

3.3 鈾礦物結構

圖6 鈾礦物X衍射譜圖Fig.6 X--diffraction spectrum of refined uranium minerals

在以往的研究過程中,只注重鈾的賦存形式、鈾礦物種類等方面的研究,基本上沒有關于鈾礦物結構方面的研究,而某些特殊的鈾礦物結構能夠反映鈾礦物形成的過程、形成的環境、水巖作用特征等重要信息,甚至能直接反映鈾礦化的成因,但長期以來鈾礦物結構方面的研究沒有被足夠的重視,從而錯失了一些重要的礦化信息。對塔木素鈾礦床而言,雖然鈾礦物基本都是瀝青鈾礦,但其表現形式卻具有多樣性,主要有以下幾種結構類型。

3.3.1 微粒浸染狀結構

這種結構僅出現在灰巖型鈾礦石中,由于地下水的溶蝕及方解石的白云巖化作用等,灰巖礦石中常具有蜂窩狀或篩子狀的孔洞,且較均勻分布,在孔洞中多充填有大量細粒黃鐵礦,礦化較強的礦石中,鈾礦物微?？沙式緺罹鶆蚍植?。浸染狀分布的鈾呈非常細小的顆粒,粒徑一般小于1μm,與該種鈾一起產出的還有黃鐵礦,通常黃鐵礦的粒度(＞3μm)要遠大于鈾的粒度(圖7a)。這種特殊的微粒浸染結構是較為少見的結構類型,是沉積成巖期鈾成礦最重要的標志之一。

3.3.2 環邊結構

在平面上觀察,瀝青鈾礦以其他的礦物(主要為黃鐵礦,少量為碎屑物顆粒)為核心,呈環狀圍繞在等礦物的外部,形成環邊結構(圖7b)。受空間等方面制約,環邊往往發育不連續,僅有部分存在,當環邊都存在時,在三維立體空間,瀝青鈾礦則呈“皮殼”包裹在核心礦物周邊。從黃鐵礦大量發育推斷,該鈾礦結構形成于低氧逸度的強還原環境中,且后期氧化作用不明顯,因此該結構類型具有重要的環境指示意義。另外,從瀝青鈾礦與黃鐵礦之間關系判斷,黃鐵礦的形成時間要稍早于瀝青鈾礦。

3.3.3 球粒結構

在較大的空間內,由于瀝青鈾礦生長不受空間限制,則形成了球狀結構,最初以洞壁為基礎,瀝青鈾礦形成小球狀(圖7c)。由于瀝青鈾礦球粒表面不光滑,而是多呈凸起狀,后生的瀝青鈾礦則多以球粒表面的小突起為核心進行重新生長,因此,這種瀝青鈾礦單球體不能無限生長成大球體,而是形成粒徑大致相當的球體疊層生長。鑒于球粒狀瀝青鈾礦主要沉淀于膠結物的溶洞內,是成巖后地表水下滲過程中特有的結構,因此該結構是后生層間氧化作用的最主要標志之一,同時也是形成塔木素地區富鈾礦石的重要原因。

3.3.4 薄膜結構

在較小的空間(如較淺的孔洞內或礦物晶體的解理縫內),由于空間限制,新生的瀝青鈾礦僅可在狹小的空間以二維的方式平面延伸,或可依附的生長核呈均勻、緊密分布,新生長的瀝青鈾礦會貼覆在礦物晶體或膠結物的壁上,形成一層薄的、較均勻的膜(圖7d)。在斜長石表面的淺坑內,瀝青鈾礦最初以淺坑的內壁為生長依附點,向外生長,當坑外仍有自由生長空間,則瀝青鈾礦可進一步向外生長,當多個生長點的瀝青鈾礦聯合后,也可形成薄膜狀。斜長石表面的淺坑是沉積成巖期水巖作用的產物,薄膜狀鈾是沉積成巖期存在水巖作用及鈾礦化的重要標志,因此斜長石表面淺坑的發育程度及薄膜結構鈾礦規?？梢苑从乘畮r作用的強度。

3.3.5 交代結構

主要形成于植物碎屑中,植物碎屑被黃鐵礦交代并保留原植物的胞腔等結構,在個別的植物胞腔中也可見瀝青鈾礦交代植物碎屑的現象并保留植物原結構樣式(圖7e)。該種結構十分特殊,在砂巖鈾礦中鮮有報道,植物胞腔能夠被完好保留并完全被黃鐵礦、瀝青鈾礦交代,這種作用顯然不是成巖后形成的,而是沉積成巖過程中形成的,雖然這種結構數量很少,但說明在沉積成巖過程中確實存在鈾富集現象,是沉積成巖期鈾礦化重要標志之一。

3.3.6 瓜瓤結構

在直徑不太大的孔洞內,瀝青鈾礦可呈絲狀、線狀由洞壁一側延伸到另一側,形成的線具有一定的定向性,且各條線在空間上彼此相互交織,形成類似絲瓜瓤狀的結構(圖7f)。該種結構也較為少見,主要存在于礦物粒間,其形成過程目前還了解甚少,但從其結構分析,該結構可能形成于靜水的環境中。

3.3.7 交替環帶結構

交替環帶結構比較少見,瀝青鈾礦與其他礦物大致呈等間距交替生長,由于二者有相同的生長核,因此可形成交替環帶結構。與瀝青鈾礦交替生長的礦物主要有鋯石(圖7g)、膠狀黃鐵礦(圖7h)。從交替環帶結構形成條件可知,無論是鈾還是黃鐵礦都表現為膠狀形式,現階段對于鋯石在砂巖環境中能否形成膠狀形式還存在疑問,不排除其來源于蝕源區的可能性,而鈾與膠狀黃鐵礦呈交替環帶的現象在砂巖鈾礦床中較為常見,由此推斷在鈾礦化過程中可能存在一個膠體狀的階段,或在局部存在呈膠狀存在的鈾形態,這對于了解砂巖鈾礦化過程及鈾礦化機理具有重要的作用。

3.3.8 混合結構

混合結構是一種少見的結構,是瀝青鈾礦與其他的成分混合在一起,而彼此間又相互獨立,由于混合的礦物均十分細小,不易區分,在觀察中容易將混合的礦物看做是“化合物”。塔木素礦床中混合結構主要為鈾與鈦的混合,可見有瀝青鈾礦與鈦含量高的礦物混合的現象,無論是瀝青鈾礦還是含鈦礦物均十分細小,用常規方法很難區分,在電子探針下,因鈾與鈦在原子量上的巨大差別,瀝青鈾礦呈亮白色,而含鈦的礦物顏色則呈暗灰色,二者間的界限清晰(圖7i)。砂巖中鈾鈦共存的現象較為常見,鑒于鈦元素的地球化學特性及含鈦礦物的成因礦物學屬性,對于這種現象是形成于蝕源區巖石中還是砂巖形成過程中還存在的爭議,因塔木素這種現象很少,很難判斷其形成于砂巖階段還是在蝕源區已經形成。無論是哪種可能性,該結構具有兩個方面意義:如果形成于蝕源區,則有助于了解成礦物質來源;如果形成于砂巖成巖階段則意義更為重大,有助于了解砂巖鈾成礦階段鈾鈦作用過程,分析鈾成礦環境。

圖7 瀝青鈾礦結構Fig.7 Pitchblende structures under microscope

4 討論

4.1 鈾礦物類型與成礦環境之間的關系

前文已經提到,塔木素鈾礦床與其他鈾礦床一個重要的區別就是表現在鈾礦物的類型上,塔木素鈾礦物主要為瀝青鈾礦而非鈾石,對于是形成瀝青鈾礦還是形成鈾石或是二者皆有的現象是由多種因素決定的,但是最為重要的決定因素是鈾礦物所形成的地質環境,現主要從地質環境的角度對上述現象進行討論。

從形成瀝青鈾礦與鈾石的物質基礎看,瀝青鈾礦為鈾的氧化物,而鈾石是鈾的硅酸鹽,因此,形成鈾石的地質環境中除含有鈾外,必須還要有硅的參與,由此可見,在鈾礦物形成過程中硅的參與與否至關重要。

從硅的元素地球化學性質分析,硅是酸性元素,在堿性的環境中溶解而在酸性的環境中沉淀,基于上述分析,如要有硅參與形成鈾石的地質環境應該是在酸性的地質環境中,或地質環境由堿性到酸性的轉變過程中。與此相反,堿性的地質環境更有利于瀝青鈾礦形成,而酸性環境更有利于鈾石形成。

塔木素鈾礦床另一個有別于其他砂巖型鈾礦床的特點就是地下水的類型,塔木素地下水為礦化度的堿性水[1],而以鈾石為主要鈾礦物的砂巖則為酸性水,在堿性的環境中容易形成瀝青鈾礦而在酸性環境中容易形成鈾石。

4.2 成礦過程--水巖作用--鈾礦物結構關系

4.2.1 成礦過程

王鳳崗等(2018)[9]對塔木素鈾礦床的成礦過程進行了初步的探索,并將塔木素鈾礦床的成礦過程劃分為兩個階段,現簡述如下:

1)沉積成巖階段鈾的富集

塔木素鈾礦床在沉積成巖過程中具有兩個重要的特征,一是埋深大,處于較為封閉的地質環境中;二是受炎熱的古氣候影響下,地下水為高礦化度(現階段砂巖層位地下水平均礦化度為35.4 g/L)NaCl型地下水,沉積成巖期開始,地下水中的Na＋替換了斜長石中的Ca2＋,使斜長石由更長石(An≈13)轉變為鈉長石(An≈1),被替換出的Ca2＋(以CaO 計,約占斜長石總質量的4.5%)與地下水中的及Mg2＋等結合形成了白云石等碳酸鹽膠結物。在此過程中發生了脫碳作用,促使地下水中以[UO2(CO3)3]4－、[UO2(CO3)3]2－等碳酸鈾酰絡合離子及MgCO3·Na2UO2(CO3)2復鹽發生分離而形成了鈾的沉淀,并受擴散作用影響,水中的鈾趨向于向水巖作用相對強烈地段遷移,從而促使鈾在特定的層位集中、富集。

2)成巖后層間滲透階段

沉積成巖期的鈾主要來源于高礦化度水,鈾的富集與水巖作用及擴散作用有關。層間氧化階段鈾主要來自于地表水及砂巖。

4.2.2 成礦過程--水巖作用--鈾礦物結構關系

由于泥灰巖型與混合型在成因上具有相似性,故僅對泥灰巖型及砂巖型分別進行討論。

1)含鈾泥灰巖成礦過程--水巖作用--鈾礦物結構關系

主要指形成于沉積成巖期與鈾成礦作用有關的場所,泥灰巖型(包括混合型)中的原生場所主要表現為成巖期均勻分布的密集微孔。泥灰巖型(包括混合型中泥灰巖部分)中的鈾具有同沉積特征,無論是微孔洞還是鈾礦物均為均勻分布(圖7a)。含鈾的泥灰巖隨受后期地質作用而形成角礫狀,但因泥灰巖結構致密,疊加改造作用不明顯,且泥灰巖形成的地質環境中存在大量的碳酸根,而鈾與碳酸根具有很強的親和性,可以形成絡合物,在形成泥灰巖的過程中,絡合物分解,從而鈾在此過程中發生同步的沉淀,且未經后期的再次遷移,故具有沉積成巖鈾礦化特征并形成了微粒浸染狀分布的鈾。

2)含鈾砂巖成礦過程--水巖作用--鈾礦物結構關系

①沉積成巖期

地下水與斜長石發生的水巖作用導致斜長石發生溶蝕作用,具體表現為在斜長石晶粒表面形成小的溶蝕孔洞,這些解理縫中(圖3a)及表面孔洞中(圖3b)是鈾沉淀的有利的場所,從而形成薄膜結構(圖7d)、環邊結構(圖7b)的鈾礦物,斜長石表面孔洞的發育程度及解理擴大的程度與鈾的富集程度,斜長石成分(含鈣量)及水巖作用強度總體呈正相關關系。

在某些特定的環境中,植物碎屑被黃鐵礦、瀝青鈾礦等交代,并保留原始胞腔等結構(圖3d)。

②成巖后

根據觀察,與地表水層間下滲作用形成的瀝青鈾礦一個十分突出的特點就是以純的瀝青鈾礦為主,基本無黃鐵礦與之共生。無論是何種結構的鈾礦物,其形成過程都應該是一個動態的過程,即可從沉積成巖期貫穿至現今。

4.3 鈾礦物對礦化成因的指示意義

現階段建立起來的是以氧化--還原理論為主的砂巖鈾成礦理論,但該理論不能完美解釋砂巖鈾成礦過程中的一些地質現象,諸如塔木素地區泥灰巖型鈾成礦問題(包括其他地區泥巖中鈾礦化),或類似塔木素鈾礦床這種高成巖度致密砂巖且具有高礦化度地下水的硬砂巖型鈾礦,以及我國北方砂巖鈾成礦的層位專屬性等問題,因此,在氧化--還原成礦理論的大背景下,砂巖鈾成礦的理論研究需要越來越精細化。近年來對沉積成巖期鈾的富集重視程度也越來越高,但是對于沉積成巖期鈾的富集作用研究還不夠具體,如鈾在沉積成巖期的富集機理及關鍵控制因素等問題仍有待進一步細化。借助于塔木素這種特殊的硬砂巖鈾礦床,有助于了解沉積成巖期鈾的富集規律。

泥灰巖型鈾礦化成因:泥灰巖中的鈾主要呈微粒浸染狀分布,且在巖石中分布較均勻。鈾主要分布于原生的暗色泥灰巖角礫中,而后期淺色碳酸鹽膠結物中無鈾礦化顯示。該類型鈾礦化中無明顯的后生改造特征,以上特點反映具有沉積成巖期成因特征。

混合型鈾礦化成因:混合型鈾礦中的鈾主要分布于巖石中泥灰巖部分,因此,其成因上與泥灰巖具有相似性,即沉積成巖成因。

砂巖型鈾礦化成因:砂巖型鈾礦化中的鈾主要分布于膠結物中,其礦化具有雙重成因特征,沉積成巖期因水巖作用從而形成了鈾的富集,成巖后受地表水沿層間下滲疊加改造作用。

5 結論

1)塔木素鈾礦床鈾主要以瀝青鈾礦形式存在,極少量為吸附鈾。

2)泥灰巖型的鈾主要呈微粒浸染狀均勻分布,混合型中的鈾主要分布于泥灰巖中,砂巖中的鈾主要分布于膠結物中,少量分布于長石礦物及植物碎屑內部。

3)瀝青鈾礦具有多樣性,微粒浸染狀結構、交替環帶結構的鈾具有原生成因特征,而球粒狀結構、薄膜狀結構的瀝青鈾礦具有后生成因特征。

4)根據鈾礦物賦存特征及其結構特點分析,塔木素鈾礦床中泥灰巖型及混合型鈾礦化具有沉積成巖成因特征,而砂巖型鈾礦化具有沉積成巖及層間氧化改造雙重成因特征。