铀资源地质学 第十章外生铀矿概论

一、外生铀矿床的一般概念二、铀在表生作用中的地球化学第十章外生铀矿概论1外生铀矿床主要是指在地表附近，由外生作用形成的铀矿床。外生作用是指地球岩石圈与水圈、大气圈、生物圈之间相互发生的各种复杂的物理化学作用的综合。在外生作用下自然界的岩石及铀矿床遭受破坏和改造，形成新的风化产物，由于铀元素地球化学性质活泼，大部分铀呈UO22+离子的形式迁移，搬运至河流，内陆盆地或浅海中，在有利的环境下被吸附、还原沉淀，形成初始富铀层位或沉积铀矿床；一部分呈机械破碎物形式被流水带走，搬运至河谷、湖盆、滨海，在有利环境下沉淀，形成机械沉积砂矿床；另有少部分铀则残留在原地，被风化残积物吸附，形成风化壳型铀矿床。一、外生铀矿床的一般概念2

机械沉积砂矿床可产于两种环境条件，地史早期还原环境下的沉积砂矿往往经历后期的改造，如石英卵石砾岩型铀矿，铀的来源主要在沉积阶段，其工业意义大；氧化环境下形成的砂矿主要由含铀矿物组成，目前不具工业意义。风化壳铀矿床的规模一般不大，其工业意义也相当有限。其他原生沉积铀矿床虽然有时形成有相当规模，但不普遍。因此，在外生作用中，更为重要的是一些原始富铀层位或沉积铀矿床经过后期改造，使铀发生再富集而形成的后生铀矿床。3

外生铀矿床成因认识过程经由同生砂矿成因到同生成岩成因，其后转向后生成因，矿床成因认识的转变，形成了后生砂岩型铀矿成矿新的勘查方法。

本类矿床分布广泛，在世界各地均有产出，以品位低、储量大、杂质少、选冶条件好为特征。4二、铀在表生作用中的地球化学

铀在外生作用中的地球化学特征和行为，主要是指铀在风化和沉积作用两个不同发展阶段中的地球化学特征，以及在表生作用影响铀迁移，聚集的因素，诸如表生环境中的Eh值和pH值、吸附作用、扩散作用、生物的有机作用和微生物作用等等。1、铀在风化作用中的地球化学特征2、铀在沉积作用中的地球化学特征3、影响铀表生迁移和聚集的主要因素5在风化过程中，铀主要通过岩石和矿物的破坏和分解从岩石和矿物中分离和释放出来，铀从各种矿物释放出来的难易程度不一，一般情况下其稳定性大小顺序为：氧化物＞硅酸盐＞硫化物和碳酸盐，造岩矿物中最稳定是石英，副矿物中最稳定是锆石、独居石，碱性长石比斜长石稳定，云母类矿物中黑云母最容易被破坏和分解。1、铀在风化作用中的地球化学特征6

自然界中硅酸盐造岩矿物的风化主要表现为水解作用，通过水解铀被大部分释放出来。我国某铀矿床中二云母花岗岩的铀含量为27×10-6，完全氧化带岩石中铀含量降到2.7×10-6；法国巴比尔埃认为，花岗岩中的铀至少有一半可以在地表风化期间被淋滤出来。7

在风化壳和土壤的形成过程中，一部分铀聚集在粘土矿物中，特别是伊利石，蒙脱石，多水高岭石等吸附能力较强的矿物中，而土壤中的有机质，特别是植物死亡后形成的腐殖质，对铀的吸附和聚集起着重大作用。一部分铀同其他元素一起进入各种天然水体，向水盆地及海洋迁移，构成天然水体及沉积物中的铀含量。

在干旱条件下，风化壳中的有机物质不仅数量很少，而且由于迅速氧化分解而不产生有机酸，所以风化壳的水溶液呈碱性。地表水分不断蒸发，铀和其他碱金属由于毛细管作用被带到地表，与石膏、碳酸盐类聚集在一起，可形成钙结岩型铀矿化，澳大利亚西部的伊利里矿床就是一例。8铀在天然水中具有较强的迁移能力，比硅、磷、钾等高，与钙、镁、钠、锌属于同一组。因此，铀在风化壳中不可能形成像残积铝土矿那样的残积型矿床。铀在表生还原环境中为四价，其迁移系数≤0.1，同铝、钛、钍、锡、锆及其他弱活动元素相类似。测定表明，强还原性质水体中铀含量极低，通常为n×10-7g/L左右。铀在氧化环境和还原环境中的迁移强度相差很大，比值达两个数量级，这是铀区别于许多其他元素的重要地球化学特征。

铀在风化过程中另一特点是同位素234U的活动较238U为大，这导致风化岩中铀同位素分馏，234U与238U的平衡比值降低到0.63－0.68。9

风化过程中从岩石、矿物内带出的铀，一部分呈溶解状态转入地表水和地下水中，另一部分仍聚集在岩石风化壳和土壤之中。风化产物可进一步被水、冰川、风等搬运，其中主要是水的搬运。所以，随着风化壳和土壤的剥蚀，铀将以各种形式进入水体，然后被迁移到水盆地中。2、铀在沉积作用中的地球化学特征10络阴离子形式

主要是碳酸络合铀酰离子形式。无论是河水还是海水都含有一定数量的CO32-，它们的pH值为7－8.5，这样的水体十分有利于碳酸络合铀酰离子的形成和存在。热力学计算结果表明，海水中的铀大部分呈UO2（CO3）34-形式存在。UO2（CO3）34-约占溶解铀总浓度（ΣU＝1.4×10-8mol/l）的98%左右。在含SO42-的酸性水体中，铀呈硫酸络合铀酰离子形式存在。1)铀在天然水体中主要迁移方式①呈溶解状态迁移

在地表水中溶解状态的铀有以下形式：11

UO22+或UO2OH+形式

由于它们必须在氢离子浓度较高的酸性介质中才能稳定存在，所以只有在湿热气候条件下的酸性水体中，铀才主要以UO22+和UO2OH+形式迁移。

有机化合物形式

在气候温暖，雨量充沛，植被发育的地区，由于存在大量腐殖质，铀可与腐殖酸、富里酸等形成有机络合物，并以有机络合物形式迁移。12②呈吸附状态搬运据统计，现代河流每年携带的悬浮物质的数量达12.697×106t，因此，地表水中有相当一部分铀随同各种悬浮微粒被各种胶体质点（主要是粘土矿物）所吸附，呈吸附状态被水搬运。据研究，河水的铀含量与混浊度呈正比，含粘土质点较多而混浊的河水，其铀含量比一般河水的高5－10倍。以前苏联南乌拉尔的河水为例，实际测得的结果是，混浊河水的铀含量高达6.5×10－5g/L，但过滤后的清洁河水中，铀含量降低到5.2×10－6g/L。13

③呈矿物形式搬运

少量铀赋存于独居石、烧绿石、锆石等物理和化学性质十分稳定的矿物中呈矿物态被水搬运。现代的晶质铀矿和沥青铀矿在表生氧化带中很快被氧化分解，因而它们呈矿物碎屑搬运的距离极为有限，但是在古老的地质时期，即22亿年前大气圈由于缺失游离氧而呈强还原性质的环境，在这种条件下铀可呈晶质铀矿等矿物形式直接被水搬运。14

同生碎屑沉积物中的铀含量一般只与同类碎屑岩的背景含量相当。铀的沉积与岩相古地理条件以及地球化学环境的关系十分密切，富含陆源碎屑的近岸浅水相或浅海相沉积物的铀含量较高，大陆架沉积物的铀含量较高，平均为3×10-6，而远海的以化学沉积为主的深水相沉积物的铀含量较低，大洋盆地中深海沉积物如放射虫海泥的铀含量较低，只有(1-1.8)×10-6。2)铀沉积的一般规律15

粘土岩的铀含量最高，为(3-4)×10-6，碳酸盐岩石的铀含量较低，平均为2.2×10-6。粉砂岩、砂岩中铀含量的变化幅度很大，其取决于碎屑矿物和胶结物的成分，纯石英砂岩的铀含量很低，只有0.45×10-6，长石砂岩中的铀含量可达n×10-6。蒸发岩中铀含量普遍偏低，白云岩铀含量较碳酸盐岩低，而岩盐的铀含量最低，只有(0.1-0.2)×10-6。

在同生沉积阶段，铀直接从水体聚集到沉积物中的数量不多，一般仅构成该沉积物的本底含量。

16沉积物在水盆地底部堆积成层后，松散沉积物开始发生成岩作用。原始沉积物在成岩作用中由于压力、Eh、pH等物理－化学条件的变化而发生脱水、重结晶和胶结等作用，以上作用使其中的部分组分如铀、铁、磷、硅、钙等发生转移和再分配，生成黄铁矿、方解石、石英等一系列自生矿物和各种结核；最后使沉积物固结成岩。3)成岩阶段中铀的迁移、聚集和再分配17

据分析，海底软泥中50－100cm深处的Eh值已呈负值，而200－250cm处的Eh值降低到-100－-22mv，个别情况下甚至达到-300mv，由此可见，软泥与底面水体的地球化学环境截然不同，Eh值一旦降低到-200－-250mv时，海底软泥水中的部分铀就被H2S还原为U（OH）4沉淀。铀的沉淀使软泥中孔隙水的铀含量比海水低一个数量级左右。上述作用促使底面海水中的铀不断地扩散到软泥中来，结果导致富含有机质的软泥的铀含量明显增高。

在成岩作用的初始阶段，沉积物中的动植物残体在微生物参与下开始腐烂分解，游离氧很快被耗尽，产生了较多的H2S、CO2、NH3、CH4等组分，Eh值显著降低，从而在软泥表层下面形成强烈的还原环境。18各类沉积岩中以海相黑色页岩的铀含量为最高，常达(80-100)×10-6。黑色页岩普遍富含镍、钼、钴、钒、铜、稀土等多种元素，它们都不属生物富集元素。黑色页岩中的铀大部分不是在生物活体中聚集的，而是在有机残体埋深分解过程中产生的强还原环境的条件下聚集的。铀和其他元素的主要来源是大陆风化壳，部分元素（Si、P、Cu等）也可能是海底火山活动的产物。19

黑色页岩的重要特征之一是富含黄铁矿，黄铁矿与铀紧密共生。海水中铁的含量极低，现代海水中的铁含量一般为(0.02-0.002)×10-6，海洋环境的氧化－还原电位比较高，大多为正值，而黄铁矿的生成需要较低的Eh值。所以，黑色页岩中的黄铁矿也不可能是直接从海水中沉淀出来的，而是成岩作用的产物。

铀在成岩作用中富集的另一重要表现是形成各种含铀结核。沉积岩中结核的种类很多，成因不一，但富含铀的结核大多是在成岩阶段形成的。含铀结核按成分可分为磷质结核、炭质结核和硅质结核。20

铀和其他一些元素在成岩阶段局部地发生转移和再分配，聚集形成铀含量偏高的岩层或结核体。在特别有利的岩相古地理条件（如泥炭沼泽相沉积、河湖交汇部位等）和物理－化学环境中也能形成品位低、矿化均匀、明显受岩性和层位控制的成岩型铀矿化。铀在成岩阶段，一般仅形成铀含量较高的磷块岩、黑色页岩及碳、硅、泥岩等铀源层。这些含铀层位不仅为铀在后生作用中富集成矿提供了重要的铀源，并且本身还是规模巨大的潜在铀矿资源。在成岩作用中，除铀外常伴随有其他金属元素如钒、镍、钴、磷、硒等的富集，因此必须重视对它们的综合利用。211)Eh值和pH值铀在表生带中的迁移或沉淀一般都是在水溶液中进行，天然水体中的pH值及Eh值对表生作用中铀的地球化学特征影响较大。由于大气中CO2溶解，雨水含有少量碳酸而呈弱酸性，硫化矿床氧化带内水体呈酸性外，多数天然水体都呈弱碱性（表）。铀属两性元素，在酸性溶液中大多呈络阳离子，而当溶液pH值增高时，铀则趋向于形成各种络阴离子。铀在酸性介质中形成UO22+和UO2OH+。在缺乏络离子配位体（CO32-、SO42-、PO43-等）的条件下，随着介质pH值的增高，U4+和UO22+发生水解，分别以氢氧化物U（OH）4和UO2（OH）2形式沉淀。3、影响铀表生迁移和聚集的主要因素22表各种天然水体的pH值和Eh值（据L.G.M.巴斯，1960）水体名称pHEh（V）雨水4.5－7+0.7－+0.4淡水6－8+0.5海水8+0.4地下水（表层）6－8+0.4－+0.2热泉1.2－9.5+0.7－+0.185矿坑水（氧化）2.5－7.0+0.8－+0.15泥炭沼泽水5－6+0.6－-0.1淡水沉积物6－7+0.5－-0.2海底沉积物7－8+0.3－-0.25碱性土壤水10

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在天然水体中，碳酸根离子的浓度对铀的溶解度有很大影响。铀在弱碱性介质中易与碳酸根生成十分稳定的络离子。水系中形成的铀分散晕范围：流经碳酸盐岩石的较流经硅质岩的大。但是在沼泽地带的泥炭沉积物，其pH值低至3.5，这就使流经泥炭沉积物水体中的碳酸络合铀酰离子解体，导致铀被还原沉淀或为泥炭所吸附，形成含铀泥炭。

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铀和伴生元素在迁移沉淀过程中，由于它们在地球化学性质上的差异，常在不同的Eh值环境中沉淀，形成一定的地球化学分带。例如在砂岩型铀矿床上，铀与硒、钼等元素经常伴生，但硒沉淀的Eh值偏高，硒常在Eh为正值的含氧水中先于铀沉淀下来。钼则相反，其沉淀的Eh值较铀的为低（图）。因而钼分布在沿层间氧化带的倾向分布的铀矿体的下方，分布范围甚广，距离铀矿体可达1.5km左右。25分带层间氧化带铀聚集带未氧化的无矿岩石完全氧化亚带不完全氧化亚带铀矿带铀晕层间水流动方向矿化

Se自然硒U(Fe)铀黑，沥青铀矿Mo(U，Fe)胶硫钼矿

铀黑，黄铁矿

铁的存在形式Fe2O3.nH2O针铁矿，水针铁矿FeS2黄铁矿，白铁矿图铀矿床中Se－U－Mo分布示意图

262)吸附作用

吸咐作用系指一种物质将周围介质的分子，原子或离子吸着粘附到自身表面以降低其表面自由能的作用。通常称具有吸附能力的物质为吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。27

铀呈吸附状态赋存于表生带的岩石和矿物中，这是铀地球化学的一个重要特点。有大部分铀呈分散吸附状态赋存于层状铝硅酸盐矿物中，只有极少一部分以铀矿物形式存在。实验证明，钛的氢氧化物能从铀浓度很低的水溶液中吸附铀，而对含铀粘土质点（由云母、绿泥石、钠长石等矿物微粒组成）所作的电子探针扫描查明，铀与钛的分布图象基本一致，两者呈正相关。多年工作证明，地表水中的分散铀易被河流底部细粒沉积物和土壤中的粘土矿物，以及铁、锰、钛的氢氧化物吸附，其吸附量一般同水中铀浓度呈正比。28

吸附作用主要是一种表面现象，吸附剂比表面积的大小对吸附能力的影响很大，各种矿物，岩石对铀的吸附能力很大程度上取决于它们的物质组分，各种沉积岩及矿物吸附铀的能力按以下顺序递减：褐煤＞磷块岩＞褐铁矿＞粘土＞灰岩＞砂岩。同一种吸附剂其变质程度愈深，结晶程度愈好，颗粒愈粗大则吸附铀的能力愈弱。29

矿物的胶状变种具有较大吸附能力，矿质胶体的吸附能力受介质pH值影响很大，有机质胶体（煤、腐殖酸）吸附铀的能力在pH＝5-6的弱酸条件下最强，当介质的酸度增强到pH＝3-3.5时，发生铀的解吸，天然泥炭沼泽水（pH值约为5-6）的地球化学环境对铀的吸附和聚集是十分有利的。硅胶的吸附能力在碱性介质中表现最强。30

在一定条件下铀的吸附量与溶液中其他组分的存在有关。

在硫酸型水溶液中，UO22+很容易被各种吸附剂吸附，但当溶液中含有一定数量的CO32－（＞n×10－7当量浓度）时，吸附剂吸附UO22+的能力减弱为原有吸附能力的1/20，这是因为溶液中的UO22+与CO32－结合成带有与吸附剂同名（负）电荷的碳酸络合铀酰离子，从而降低了吸附剂对铀的吸附能力。31在静止介质中，各种粒子（原子、离子、分子、胶粒等）的无序热运动使一些粒子从浓度较高部位向浓度较低方向迁移，并至体系中粒子的浓度最终趋向均一，这种运动叫扩散作用。

UO22+的扩散作用是通过氧化还原作用来进行的，富含有机质和粘土质的沉积物在成岩过程中，由于有机物分解产生的强还原环境以及粘土矿物的吸附作用，一部分铀得以沉淀固定下来，造成孔隙溶液中铀的浓度降低，形成一定浓度差。扩散作用会使得周围沉积物（岩石）孔隙溶液中的铀不断地朝此方向扩散并聚集在富含有机质的岩层中。3)扩散作用32

铀在土壤中主要聚集在有机质含量偏高的腐殖土层之中，有时可形成局部的放射性异常。沉积岩的铀含量常与有机炭含量呈正消长关系，遍布全球的黑色页岩、炭板岩（包括石煤）以及部分褐煤的铀含量普遍偏高，达n×10-5，局部甚至可达n×10-4－n×10-3。

铀在部分动植物残体中显著富集，据报道，苏格兰泥盆系砂岩中鱼骨残体的铀含量高达15×10-4，前苏联曾发现由含铀鱼骨化石层组成的工业铀矿床；含铀地沥青的分布相当广泛，在美国安布罗西亚湖的巨型铀矿床中，铀与地沥青密切共生。4)铀与有机物质的关系33各种生物体中铀含量的分析结果表明：动物体中的铀含量很低，一般小于0.0n×10-6；陆地植物灰分中的铀含量通常为0.0n×10-6；土壤的铀含量（1－4×10-6）；在水生植物中，除少数低等藻类植物的铀含量较高外，一般植物的铀含量低于沉积岩的铀含量。铀的生物吸收系数约为0.0n－0.00n。铀在外生作用中的地球化学行为与氮、磷、钾、钠等元素迥然不同，不属于生物富集元素。绝大部分生物在生长过程中并不积累铀。铀在有机物质中的富集同生物死亡后有机体分解形成的强还原环境及有机质聚合成的复杂高分子化合物（腐殖质、腐泥质等）有关。①铀在生物体内的分布特点34有机物质的还原作用

表生带中的动植物体死亡后迅速为微生物所分解，形成各种简单的无机化合物如CH4、H2、CO2、NH3等。在缺氧条件下，这些无机化合物可以与SO42-，NO3-，Fe2O3等发生氧化－还原反应，例如SO42-被CH4还原为H2S：CH4＋SO42-→H2S＋CO32-＋H2O②铀在有机物质中富集的机理

铀在有机物质中富集的机理相当复杂。促使铀在有机物质中富集的主要因素是还原作用、吸附作用和形成有机化合物的化学反应。。35

在有机物质周围由于存在H2S，造成强烈的还原环境，在还原条件下，还原剂使围岩中的氧化铁还原生成黄铁矿，同时也促使水溶液中的六价铀还原沉淀。

有机物质中聚铀能力最强的是腐殖质，其次是腐泥质。腐殖质是由各种简单有机化合物（CH4、NH3等）经过聚合而形成的一种成分和结构都十分复杂的高分子化合物。主要由黄腐酸(Fulvicacid)又称富啡酸和胡敏酸(Humicacid)组成，在腐植质中，主要是黄腐酸中铀有明显富集，显示了其有密切关系，而胡敏酸则不明显。36

北京地质研究院近年对腐植质与铀关系重新做了工作，发现黄腐酸中铀含量高而胡敏酸（有的资料中译为腐植酸）的铀含量低（表1）。从表2可见，有机质对铀具有明显的控制作用，铀主要同有机质中的腐殖酸（黄腐酸+胡敏酸）有关，当样品中的腐殖酸被提取时，大部分铀也同时被提取，致使残渣中铀含量大为降低。实验查明，在有机物质的各组分中，腐殖酸具有最大的还原能力，其△Eh值达450mv。纳乌莫夫曾作过腐殖酸使UO3还原为沥青铀矿的实验，取得了成功。37表1含矿砂岩中黄腐酸与胡敏酸的铀含量样号SC10SC9SC5SC6SC7FAHAFAHAFAHAFAHAFAHA铀含量×10-641.0123.45399.3541.75171.478.5688.202.2710237.3068.5表2含矿砂岩中煤线样品的有机炭、腐殖酸*、铀的含量（据北京铀矿地质研究所，1976）岩性C有机（%）腐殖酸*（%）U（%）提出腐殖酸后残渣中铀黑色细砂岩中的煤线16.001.261.8420.60灰黑色含砾细砂岩中的煤线15.352.210.520.096灰紫色含岩炭含砾砂岩中的煤线42.768.445.8281.264灰黑色细砂岩中的煤线39.7242.7210.513.86灰色炭质中粒砂岩中的煤线35.3910.9613.147.02538有机物质的吸附作用铀在富含有机质的弱酸性介质中常呈UO22+和UO2(OH)+形式存在，它们容易被有机物质和其他胶体所吸附。对各种物质所做吸附铀的试验表明，泥炭及褐煤吸附铀及其他金属元素的能力最强。有机质随着变质程度增高，其中的腐殖质逐渐减少，因而吸附铀的能力明显降低。据研究，在泥炭变质为无烟煤的过程中，失去近66.8%的有机质。用NaOH将泥炭中的腐殖酸除去后，则泥炭吸附铀的能力大为降低，因此铀的吸附作用同腐殖酸的关系十分密切。39

有机物质的络合作用有机物质组分中的腐殖酸和富里酸能强烈地络合铀及其他金属，形成铀酰有机络合物如铀酰腐殖酸盐络合物Na4[UO2(C­nHnCOO)m]及M+[UO2(CH3COCHCOCH2)3]-，式中M＝NH4＋，CH3NH3+——NH3+等。405)微生物作用与铀的富集

在铀的表生迁移和富集过程中，微生物所起的作用主要表现在以下3个方面：①铀在有机物质中的聚集同微生物作用的关系密切。在表生环境中，有机质存在和细菌作用是使硫酸盐还原产生硫化氢，进而形成金属硫化物的重要控制因素。铀在自然界虽然不能直接形成硫化物沉淀，但有机物质和细菌作用产生的硫化氢和硫化物对铀的还原和沉淀却起着十分重要的作用。41沉积物中硫化氢的产生，通常都是由厌氧的硫酸盐还原菌所致。据研究，硫酸盐还原菌的适应能力非常强，它可以在Eh值为+350--500mv，pH值为4.2-10.2，压力为（1-1000）×105Pa，温度为0-100℃，盐度＜1-3%NaCl的环境中活动和繁殖。在缺氧环境中，有机物质中的碳氢化合物在有硫酸盐还原菌的参与下使硫酸盐还原产生硫化氢：CaSO4＋CH4H2S＋CaCO3＋H2O

上述反应过程产生的H2S造成一种强还原环境，因此水溶液中的六价铀还原成四价。42②一些微生物如氧化硫铁杆菌和氧化硫杆菌，能大大加快硫化物的氧化速度。氧化硫铁杆菌是一种依靠Fe2+氧化产生的能量生长的自养细菌，它最适宜在pH为2左右的介质中活动繁殖，在酸性矿坑水中广泛分布。菌类的催化作用在于使黄铁矿迅速氧化，产生硫酸和硫酸高铁；尔后，岩石中的四价铀在酸性介质中，氧化为六价铀，从而大部分铀淋滤出来。据布鲁诺尔研究，在氧化硫铁杆菌的参与下，黄铁矿的氧化速度较无菌条件下快20倍左右。氧化硫铁杆菌——————氧化硫杆菌4FeS2＋15O2＋2H2O2Fe2(SO4)3＋2H2SO443③存在铀含量偏高的菌种，目前尚未发现能使铀高度富集的嗜铀细菌，但已发现某些铀含量偏高的菌种，例如UstillagoCarbo孢子含铀达2.36×10-6，一种黑曲菌所聚集的铀相当于周围介质中铀含量的10倍。在法国圣波伊特含铀煤层的沥青样品中发现一种杆状（2-7μm）和球状（φ＝1μm）的细菌，测得其中铀含量高达13%，磷含量也很高。此外，在该地区含铀黑色页岩中还发现一种真菌，其菌丝外膜上的铀含量很高，达10%。可见，自然界确实存在着聚铀能力很强的微生物。目前微生物学家和铀矿地质工作者正努力去寻找和选育出一种真正的嗜铀菌种，一旦成功，那么就可以对贫铀矿石进行名符其实的“细菌冶炼”。

44含铀含氧地下水在沿着富含有机质、黄铁矿等还原剂的缓倾斜透水层或层间断裂破碎带向下缓慢流动的过程中，逐渐氧化围岩中的各种还原组分，形成形态复杂的层间氧化带和潜水氧化带。在氧化－还原界面附近上，地球化学性质急剧变化，Eh值陡然下降为负值（-0.05－-0.2v），形成一个明显的氧化－还原界面。由含氧地下水带来的铀，大部分在这里被还原沉淀，或以黑色粉末状、被膜状的铀黑出现在其他矿物颗粒表面，或以沥青铀矿及铀石的细粒集合体形式产出在炭化植物残骸和胶状黄铁矿聚集的部位。还有部分铀则为有机质、粘土类矿物以及磷酸盐矿物所吸附富集。4、铀后生聚集的地球化学特征1)氧化－还原界面与铀的聚集45

铀的后生富集作用不仅发生在砂岩和碳硅泥岩型铀矿床中，而且在其他类型有特殊结构的一些铀矿床内也普遍存在。成矿后的氧化带改造了早期贫矿化带，在下部还原带进行次生富集，达到了工业开采价值。所以铀的后生富集的地球化学作用是十分重要的成矿作用，是目前外生铀矿床主要成矿方式。对于铀在表生带的迁移来说，氧化－还原反应起着特别重要作用，六价铀的强迁移性和四价铀的弱迁移性能形成了十分明显反差，这也就促使了铀在某些地球化学环境分散，而在某些地球化学环境富集，并能在氧化－还原界面富集。46

含氧地下水的Eh值由正值转变为负值的过程，一般发生在数米到数百米的距离内。显然，距离愈短，氧化－还原电位的落差愈大，则Eh值变化梯度△Eh/S（S为距离）也愈大，使铀的沉淀更加集