第十一章钙结岩型铀矿床.ppt

钙结岩型铀矿床是指产于钙结岩中由于蒸发作用使铀发生沉淀富集而形成的铀矿床 这是20世纪七十年代发现的一种新的铀矿床类型 该类矿化许多国家和地区均有所报道 如澳大利亚 加拿大 美国 南美及非洲等国 我国西北地区某些盐湖及蒸发岩中也发现有放射性异常 但工业意义不大 目前作为工业开采的只有澳大利亚的伊利里矿床 除此外 澳大利亚威卢纳威湖矿床和纳米比亚钙结岩 膏结岩中的铀矿床等具较高的工业价值 该类铀矿床在世界铀矿资源上不占重要地位 矿床的成因有别于其他铀矿床类型 成矿条件除地质条件以外 古气候 古水文地质条件等的制约特别突出 第十一章钙结岩型铀矿床一 概述 二 成矿条件分析 二 成矿条件分析 1 气候条件干旱和潮湿交替的气候是其有利的气候环境 在干旱季节 在地下水上升的毛细作用带上 由于地表水的蒸发导致盐类的浓集和沉淀 在潮湿季节 冲走较容易溶解的盐类 留下较难溶解的方解石和石膏 这样 方解石 石膏等胶结砾石 粗砂和砂形成钙结岩和膏结岩 通常成矿地区的降水量远远少于蒸发量 如澳大利亚伊利里地区的年降雨量为200mm 年蒸发量为2500mm 在这种气候条件下 含铀地下水和渗流水中的铀浓度才能得以大幅度的增高 并在具有配位体 VO43 等 的情况下 铀与其形成难溶化合物 并沉淀富集在近地表的钙结岩和膏结岩中 形成钙结岩型或膏结岩型铀矿床 该类矿床的空间分布受气候条件控制非常突出 矿床多产于沙漠地带 2 水文地质条件该类矿床产出的地区 由于气候干燥 降雨量少 水系不发育 河流皆为间歇性河流 侵蚀能力很弱 所以河道常被冲积物充填 由于强烈的蒸发作用 一些水盆地变为盐湖或干盐湖 在这种情况下地下水的交替弱 潜水面低 常距地表5m以下 所形成的钙结岩多产在干盐湖附近排泄系统的底部 在上述气候条件下的地下水常为弱碱性 pH 7 5 8 6 这种介质条件有利于U K V等元素的迁移 并在间歇河床的低洼部位及干盐湖滨岸带地下水排泄部位汇集 形成钒钾铀矿 长期稳定的地质环境造成了含铀溶液 径流和潜流 的单向流动 并汇集于同一地段 在强烈持续的蒸发作用下 钒钾铀矿在同一地区得以大规模的聚集 最终形成矿床 3 地形条件形成于稳定地盾区 地台 内发育大面积准平原的地区 在这种平原上易形成流速缓慢的内陆水系 并接受陆相沉积 在干旱气候条件下 可形成大量的钙 膏 结岩的沉积 4 主岩条件含矿主岩主要为钙结岩和膏结岩类 岩盐等 其次为某些未固结的沉积物 如冲积物 崩积物 强烈风化的岩石和土壤等 它们形成于古河道 三角洲和滞水盆地中 钙结岩常常分布于主要河道 河谷 形成部位较低 膏结岩在河谷中常常位于钙结岩之上 5 铀源条件形成本类铀矿床需具备大面积强烈风化的铀源区 如伊利里矿床和纳米比的亚朗格 亨利切矿床的铀源区均有大面积的含铀花岗岩和变质岩 伊利里矿床的太古代花岗岩中的铀含量为5 10 6以上 纳米比亚朗格 亨利切矿床的元古代花岗岩中铀含量也在5 10 6以上 它们构成了各自矿床的铀源体 矿石成分均为色彩鲜艳的次生铀矿物 常见的有 钒钾铀矿 钒钙铀矿 钙铀云母 硅钙铀矿及板菱铀矿等 其中 钒钾铀矿具有较高的工业价值 且多呈浸染状充填于钙 膏 结岩的不规则裂隙中 部分呈斑点状 皮壳状产于钙 膏 结岩的孔洞中 矿体形态呈水平板状 与层位产状一致 矿化时代较新 从第三纪 现代 如 伊利里的矿化时代为晚上新世 早更新世 矿化幅度小 埋藏很浅 矿化均分布在地下水潜水面附近 三 矿化特征 伊利里矿床是一个大型矿床 具有重要的工业意义 U3O8达46000t 品位大于0 36 的有24000t 平均品位为0 15 矿化连续 埋藏浅 便于露天开采 矿区地质概况矿床位于西澳首府佩思城东北700km 维芦纳城南65km 处于西澳地盾的伊尔刚地块的东北部 四 矿床实例 伊利里矿床 矿体产在第三纪古河道中 图1 河道的基底由太古代花岗岩和花岗质片麻岩组成 花岗岩含铀5 10 6以上 基底中穿插有许多石英脉和伟晶岩脉 还发育有一系列北北西向的绿岩带 绿岩带的岩性为基性 超基性侵入岩和喷出岩 酸性火山岩以及绿片岩相的副变质岩 绿岩带中的基性岩含钒 基性岩的风化产物 红土含钒更高 一般在0 1 以上 1120 10 6 有时可达0 5 图1伊利里矿区及外围地质图 据迈宁 1976 1 花岗岩与片麻岩 2 绿岩 3 古河道 4 钙结岩 5 矿体 6 推测地质界线 伊利里古河道长64km 宽1 2km 在基底岩石上蜿蜒伸展 特别在伊利里以西 几乎全部流经花岗岩区 而河道两侧是绿岩带 古河道基底地形起伏 河道沉积物厚度变化大 上游地段一般在30m以下 在进入盐湖的下游地段可达85m以上 河道沉积物的典型层序由上而下可分出三个主要层位 即覆盖层 钙结岩层和石英粘土层 从沉积物的性质来看 包括三个部分 冲积物 蒸发盐类和钙结岩 冲积物中有风成砂和水成含砂粘土 后者有时夹长石砂岩条带 蒸发盐类有石膏 石盐和天青石 石盐 石膏产在沉积物上部的粘土和垆姆中 天青石的微小晶体在钙结岩下部的粘土中局部富集 有时可形成厚度l0cm以下的条带 钙结岩是含石英粘土不超过10 的自生碳酸盐岩 它通常在深度较大 沉积物厚度30m左右的地段 的河道中间部分的剖面中上部产出 图2 河道较浅的地方 大部分没有钙结岩 图2河道沉积剖面图 据F J Dahlkamp 1978 1 基底 2 粘土 砂 3 钙结岩 4 矿石 钙结岩有三种 一种为坚硬 白色瓷石质钙结岩 一种为洞穴状或土状 粉末状 钙结岩 第三种是介于前二者之间的类型 呈结核状 多孔状 由于含杂质不同 钙结岩可呈各种不同颜色 例如有白色的 褐色的 灰色等 钙结岩体从小而分散的豆状 到大而不规则的透镜体状 沿河道延伸 在伊利河河道中 只有一个钙结岩层位 钙结岩的孔隙度大 一般为5 10 有时可达15 是该地区的主要蓄水层 钙结岩下部还有一层过渡型钙结岩 厚1 2m 含石英粘土质在10 以上 碳酸盐含量高 组分变化较大 矿区的气候和地形澳大利亚是世界上降雨量最少的大陆 西澳尤甚 伊利里地区年降雨量只有200mm 而蒸发量却高达2500mm 气候十分干燥 在地形地貌特征上 西澳是一个地势平坦的高原 它是长期准平原化的结果 西澳地形演化的过程可分为两个阶段 即古高原 较高的侵蚀面 阶段和新高原 较低的侵蚀面 阶段 图3 图3钙结岩河道地貌剖面示意图 据G R 瑞安 1977 1 钙结岩 2 风化花岗岩 3 硅结岩 4 冲积层 5 花岗岩 6 高岭土带 7 矿体 古高原阶段开始于白垩纪 早期气候潮湿 水系发育 晚期气候干燥 水系变为盐湖 地形逐步准平原化 并发育了良好的红土剖面 新高原阶段约在中新世开始 其时该区又隆起 水系复活 再度发生侵蚀作用 使前期准平原化形成的红土部分受到侵蚀 出露基岩 形成新高原 在新高原形成的后期 气候日益于燥 河流侵蚀能力渐弱 河道逐渐被冲积物填塞 这些晚期河道的低洼部位是形成钙结岩的最有利部位 现有的钙结岩大多数发育在大河道的低洼部位 钒钾铀矿多产在潜水面附近的钙结岩中 在潜水面以上0 5m到潜水面以下4 5m范围内最富集 勘探查明 工业矿体的中心线位于