矿床基本概况

目前世界上已知的铀矿床主要有不整合面型、砂岩型、石英卵石砾岩型、脉型、角砾杂岩型、侵入岩型、磷块岩型、塌陷角砾岩筒型、火山岩型、表生型、交代岩型、同变质期型、褐煤型、黑色页岩型和地层-构造控矿型等15大类。从铀矿床的分布、资源量、经济效益来看，不整合面型和砂岩型是最主要的铀矿床类型。

砂岩型铀矿床是指赋存在砂岩、长石砂岩、砾岩及碎屑岩石中的矿床，泛指可地浸砂岩型铀矿，但不包括石英砾岩组合型铀矿床。砂岩型铀矿床具有储量大、开采成本低和利于环保等优势，目前已成为世界铀矿找矿领域的主攻类型之一。截至2002年，世界已探明的铀矿资源总量为448.6万t，砂岩型铀矿仅次于不整合面型铀矿，居第二位(王正邦，2002)。

一、砂岩型铀矿床分类

砂岩型铀矿在铀矿床中占有重要的地位，目前对砂岩型铀矿找矿勘探和成矿理论方面的研究已取得较大的进展，但关于砂岩型铀矿类型的划分，还没有统一的标准。Dalkamp(1993)根据构造、矿体形态、构造环境及矿床成因将砂岩型铀矿分为3大类(板状/准整合型、卷型和构造-岩性型)8小类，但同一方案中不同类型的分类标准不一致，按矿床成因和矿体形态分类常交叉使用，分类不明确。李胜详等(2001)按照含矿沉积建造、含矿主岩沉积环境、矿体形态和矿床成因等方面，提出了4种不同划分方案，但各分类方案也不统一。

为了统一和准确，本书依照矿床成因将砂岩型铀矿分为4大类(王正邦，2002):第一类为晚期成岩-表生后生渗入叠加型砂岩型铀矿，如美国的Grants(格兰茨)铀矿带的多数矿床;第二类为表生后生渗入型砂岩型铀矿，如美国和中亚的多数铀矿床;第三类为表生后生渗出-渗入型砂岩型铀矿，如萨贝尔萨伊铀矿床和美国得克萨斯地区的铀矿床;第四类为后生热水叠改造型砂岩型铀矿，如非洲尼日尔铀矿床、欧洲的拉贝铀矿床等。其中第二种类型又可分为3个亚类，即潜水氧化带型砂岩型铀矿、层间水氧化带型砂岩型铀矿和潜水-层间水氧化带型砂岩型铀矿，前者如中亚伊犁盆地的戈尔贾特和下伊犁铀矿床;层间水氧化带型砂岩型铀矿如楚萨雷苏-锡尔达林盆地中的某些铀矿床和美国怀俄明盆地的铀矿床;后者如蒙古的哈拉特铀矿床和俄罗斯的伊姆斯铀矿床。

实践表明，以上各类砂岩型铀矿中以第二类表生后生渗入型砂岩型铀矿最为重要，特别是其中的层间氧化带型砂岩型铀矿床更为重要(王正邦，2002)。这类矿床以其埋藏浅、适合地浸开采、分布普遍、矿床规模大的特点，显示出重要的工业价值。第一类矿床虽然规模较大，但埋藏较深，聚矿剂含量高，不利于原地地浸开采;第三类和第四类矿床目前发现较少，且规模较小，不适合大规模的地浸开采，工业价值不高。

二、时空分布特征

砂岩型铀矿在世界上分布广泛，其时空分布有以下主要特点和规律性(王正邦，2002):①目前发现的砂岩型铀矿绝大多数成矿时代较新，主要集中在新生代，特别是渐新世至更新世;②绝大多数砂岩铀矿多产在中生代盆地盖层中，含矿层主要为侏罗系、白垩系和古近系，其次为石炭系、三叠系、新近系和第四系;③砂岩型铀矿空间上主要分布在南北半球中纬度(20°～50°)的近代-现代副热带高气压带及其两侧的信风带和西风带范围或大陆的内部和偏西部的干旱炎热戈壁荒漠草原区的中新生代盆地内，主要分布在北美、中亚及亚洲一些国家、非洲、澳大利亚、南美、欧洲等地区，但以美国和中亚地区最为典型(图11-1);④砂岩型铀矿多集中在稳定的陆块内、外边缘沉积盆地内的浅埋缓倾斜坡带上，盆地的基底和蚀源区往往经历了多次构造-岩浆活化而广泛发育富铀建造。如北美受新生代拉拉米运动活化的中新生代盆地区内的铀矿床，中亚地区受喜马拉雅运动而形成的次造山带内的砂岩铀矿床。

图11-1 全球砂岩型铀矿分布示意图

三、成矿理论

砂岩型铀矿不是同生矿床，矿体和砂岩围岩层之间缺乏整合性，含铀矿物充填在岩屑间的空隙中。铀通常是由水溶液在砂岩沉积后带入围岩的。

Crawlry等(1983)通过对美国砂岩型铀矿床的研究，在矿床成因理论上提出了4大成因类型:

1)晚期成岩-表生后生渗入叠造成因型砂岩型铀矿，以科罗拉多高原圣胡安盆地西南缘的格兰茨矿带诸矿床为代表，该类型也称腐殖酸-铀型铀矿床(Turner et al.，1986)。该矿床具有成矿多阶段性，在晚期成岩阶段就已形成含铀腐殖酸板状砂岩型铀矿，矿龄较老，与含矿主岩年龄相近，而在后生改造期又在板状矿体的基础上，形成层间氧化带卷状铀矿和受断裂构造氧化带控制的堆状铀矿。后两者的矿龄较新，与区域上层间氧化带型铀矿时代一致。

2)表生后生渗入型铀-钒-铜板状砂岩型铀矿。以科罗拉多高原尤拉凡砂岩型铀矿带诸矿床为代表(Thamm et al.，1981)。该类型是受富钾的渗入型含氧含铀地下水改造作用而形成的板状砂岩型铀矿，矿龄较新，与区域上层间氧化带型砂岩型铀矿时代一致。

3)细菌型卷状砂岩型铀矿，以怀俄明盆地诸矿床为代表(Harshman et al.，1981)。此种类型属典型的表生后生渗入型层间氧化带成因。矿体呈卷状，受层间氧化带氧化-还原界面的地球化学障控制，富含铀的地下水在细菌营养物的作用下，还原盆地卤水中的SO^2-₄，为铀的沉淀提供了重要的还原条件。

4)非细菌型砂岩型铀矿，以得克萨斯沿海平原的砂岩型铀矿为代表，该类型的含矿主岩缺乏有机质，还原容量低，但受到下伏层位中渗出型还原性溶液的矿前改造而富含硫化物等还原剂，具有较高还原性(Goldhaber et al.，1978)。然后，经表生层间渗入型含氧含铀水的后生氧化作用改造而成矿。

四、成矿模式

吴柏林(2006)根据国外不同砂岩型铀矿的矿床特征和成矿规律，以成矿作用氧化-还原环境为主线，结合构造演化背景(造山带、次造山带、弱新构造运动活动区)，建立了砂岩铀矿主要的产铀盆地演化模式(图11-2)。其中造山带表示造山作用中垂直断块运动幅度＞2000m;次造山带为500～1500m或2000m的小幅度造山作用;弱新构造活动区为200～500m之间的弱构造活动区。

图11-2 砂岩型铀矿盆地动力学(氧化-还原环境)演化模式示意图

模式图中显示出了2个不同的成矿端元，即氧化端元和还原端元。还原端元表示的是成矿作用处于较强的还原性环境中，这类环境中成矿还原剂十分丰富，一般有大规模的天然气逸散充注事件，还原作用充分，控矿蚀变带多为强还原性环境下形成，这种环境下形成的矿床一般具有大型和超大型规模。典型地区和矿床如第一大类中美国科罗拉多高原Grants矿带诸矿床和俄罗斯、蒙古等地区的古河道型铀矿床及我国鄂尔多斯盆地东胜矿床。氧化端元表示成矿作用的长期性，巨大规模的层间氧化带成矿，地下水补给充分，气候干旱，成矿期稳定，砂体规模大而稳定，成矿还原剂以地层中的固体有机质和固体无机质等为主，还原物质分布广泛，还原性环境稳定。典型地区如第二大类中楚萨雷苏-锡尔达林盆地中的某些铀矿床，其他如美国怀俄明盆地的铀矿床、蒙古的哈拉特铀矿床，第三大类中得克萨斯地区后生渗出-渗入型砂岩型铀矿，第四大类后生热液叠加改造型砂岩铀矿。

示意图指出，两个端元的产铀盆地模式均产于弱新构造活动区，这种盆地模式可产生大型、超大型矿床;而中间类型产于次造山和造山区。相比之下，次造山区产铀盆地模式矿床规模比弱新构造运动区小得多。这些事实表明造山区和次造山区氧化或还原成矿环境处于动荡变化之中，而较稳定的构造环境有利于氧化或还原成矿作用的持续和充分进行，相应矿床规模也应较大。从图11-2中还可以看出，十分稳定的没有构造活化的克拉通区不是砂岩型铀矿的远景区，弱新构造运动区和次造山区是砂岩型铀矿产出最有利的地区。