铀资源地质学 第一章 绪论

课程性质：必修课课时：60(其中理论课50学时，实验10学时)铀资源地质学铀矿床学-原子能出版社铀矿物学-原子能出版社铀地球化学-原子能出版社主要参考文献：铀成矿原理-原子能出版社其它参考文献：各种铀矿地质期刊铀资源地质学-哈尔滨工程大学出版社第一章绪论一、学科研究对象及与其它学科的关系二、学科开展简史三、铀资源概况四、铀矿工业指标

铀资源地质学是一门综合性学科，它研究的对象涉及多个方面。1.研究铀元素。即铀元素的物理性质、化学性质；一、学科研究对象及与其它学科的关系2.研究铀矿物。铀矿物的物理性质、化学组成、晶体化学结构、成因类型、产出特征及鉴别标志，铀矿物之间的共生组合关系；研究对象和内容：3.研究铀的地球化学作用研究铀元素内部结构和铀的地球化学参数与铀的分布、迁移、富集、搬运和沉淀的关系；研究铀在三大岩类中的性状和地球化学行为；研究铀在常温常压条件下的成矿作用以及铀在地下水中迁移、沉淀的地球化学模式；研究铀在热液中性状及其地球化学行为；研究铀与其他元素共生组合的成因关系；研究铀在生态链和成矿链中的异同点；研究铀矿床产出地质环境、控矿因素、矿化特征及其共生组合规律，成矿背景和成矿模式；4.研究铀矿床研究并总结典型矿床实例；研究并总结国内、外主要铀矿化类型，成因模式和找矿模式；5.研究铀的成矿原理、成矿理论、成矿模式研究世界型铀成矿带、成矿省〔区〕特征及规律；6.研究铀矿的时、空分布规律；研究铀成矿时代特征；研究铀矿床类型的空间演变；研究中国的铀成矿省〔区〕、成矿带特征及成矿规律；7.研究铀矿水冶工艺类型、工艺条件及矿床综合地质经济评价；是一门综合性较强的学科，是建立在其它学科的根底上开展起来的。先导学科有：矿物学、岩石学、地层学、构造地质学、矿床学、地球物理及地球化学等。作为一门独立的学科，是在20世纪50年代末期形成的，在早期阶段仅作为矿床学中金属矿床的一局部。开展历史不长，是一门年轻的学科。铀资源地质学与其它学科的联系铀元素的发现〔1789〕铀放射性的发现〔1896〕铀核裂变能的发现〔1939〕核能的利用〔现在〕二、学科的开展简史铀于1789年被发现，至今已有二百余年的历史，但开展的速度很不一致。早期阶段开展速度非常缓慢。自1789年德国化学家克拉普洛特发现铀元素的一个世纪里，铀仅以化合物的形式作为染色剂用于陶瓷工业、玻璃工业和纺织工业。铀元素的发现至铀放射性的发现之前1789至18961896年法国物理学家贝克勒尔发现K2UO2〔SO4〕2·2H2O样品能使感光胶片感光，从而发现了铀的放射性。1898年居里夫人证明含有铀元素的化合物都具有放射性，并发现了元素镭，同年居里夫妇从铀矿石中提取出镭。此后铀的应用范围扩大到了医疗等方面。但到1940年以前，全世界生产的铀的总量不超过4000吨，提取的镭约仅1000克。铀放射性的发现至铀核裂变能的发现之前1896至19391939年德国物理化学家哈恩和斯特拉斯曼发现铀核裂变时能释放出巨大的能量:1Kg单质铀〔U235〕能量相当于20000吨TNT；1PoundU235完全燃烧可代替1360吨优质煤〕。铀有三种同位素U234占0.0056%；U235占0.7205%；U238占99.2739%。铀核裂变能的发现到核能的利用时期1939至今铀资源双重用途：核武器和核反响堆；核电站的和平利用。第二次世界大战以后〔1945〕，铀资源越来越引起人们重视。该时期铀矿地质工作存在三个地质勘查阶段〔生产、科研、理论专著、成果等全方位开展〕。核能的利用时期1945年8月美国在日本的广岛，长崎投放了二颗原子弹，这二颗原子弹展示了原子能的威力，拉开了世界核武器竞赛的序幕，铀矿由此成为战略资源。◆核能在军事方面的应用核能的应用1946年前苏联建成第一座反响堆。1949年9月，前苏联第一颗原子弹爆炸成功，虽比美国晚了4年多，但是使美国失去了对原子弹的垄断。1952年6月14日，美国第一艘核潜艇“鹦鹉螺号〞下水，11月1日在爱纽维特克进行首次氢弹试验并获成功。氢弹的爆炸威力相当12兆吨的TNT炸药，其威力相当广岛原子弹的600倍。前苏联与美国的核竞争，1953年8月在西伯利亚进行了最初一次氢弹试验，并获得成功，两个超级大国便开始了消耗千百亿美元的核竞争。1954年6月2日前苏联原子能发电站开始运转；1956年10月17日，英国柯达·霍尔第一号原子能发电站开始运转；美国于1975年建成第一个原子能发电站。◆核能的和平利用截止目前，全世界已经有400多座核电站，年发电量占全世界总发电量的17%，其中，法国核电装机占总装机的78%，日本核电装机占总装机的36%，美国核电装机占总装机的20%，韩国核电装机占总装机的42%，而在中国大陆仅占1.6%。核发电量占了全世界总电量17%，法国，比利时，保加利亚，斯洛伐克，瑞典其核电发电量占总电量的比例已逼近50%及以上，成了国家能源供给命脉。MWd－Megawattperday;PWR－pressurized-waterreactor;BWR－boilingwaterreactorCompanyLogo核能碳排放量最低！不同能源链温室气体排放系数〔等效碳g/k·wh〕90年代技术新技术最大最小褐煤336261228(2005~2020)煤357264206(2005~2020)石油246219149(2005~2020)太阳能76.427.38.2(2010~2020)水力64.41.1生物质16.68.4风13.12.5核5.72.5CompanyLogo核电目前在我国电力中所占比例很小，占1.6%左右田湾核电站大亚湾核电站岭澳核电站秦山核电站CompanyLogo我国?中长期开展规划?提出大力开展核电图中所示，到2007年为止的情况是我国目前的现状。2007年以后到2021年的状况，根据核电中长期开展规划中提出的核电建设工程进度设想安排。为了同时考虑首炉装料的影响，人为设定了当年投入运行的核电装机容量。2021年以后到2050年的状况，根本按十三五期间的建设速度安排，即每年有400万千瓦的核电装机容量投入运行。我国核电运行装机容量开展趋势预测CompanyLogo我国核电开展对铀资源的需求我国天然铀需求和累计需求趋势预测我国天然铀需求和累计需求趋势预测医学:用来诊断治疗疑难病症，研究生物机体内的反响；食品保存，起保鲜作用；种子改进；成分的分析〈中子活化法测微量元素〉；材料的鉴别等等铀矿链的产品参军用广泛走向了民用，从而在国民经济地位越来越显得重要。原子能在社会各个领域的广泛应用：1〕第二次世界大战后到二十世纪五、六十年代：第一次找铀高潮南非的维特瓦斯兰德矿床〔1945年确定了砾岩中普遍含铀，1952年开始对铀作副产品回收，到1999年底已产U3O815万mt〕;◆铀矿地质工作的三个地质勘查阶段铀核裂变能的发现到核能的利用时期1939至今加拿大的布兰德河矿床〔1948年开始勘探，到1990年已产U3O813万mt〕，大熊湖地区的比弗洛支、埃尔多拉多。美国科罗拉多、犹他、内华达、怀俄明等州及新墨西哥的格兰茨矿区进行大量的勘探工作，获得了一批铀矿床，该时期所获的铀矿储量，全球〔仅指市场机制的国家〕达80×104t，年开采量达18200mt。前苏联乌克兰和东欧的波希米亚地块也陆续发现了一批新铀矿床。该时期，沉积成因的矿床在市场经济为主的世界中占主导地位，其中铀储量占90%，开采量占80%，促进了外生作用中铀矿物〔次生铀矿物〕及铀的地球化学和铀的成矿作用的研究，取得了一系列成果。在外生成矿作用方面，提出卷型铀矿床的成矿模式，进行了卷状铀矿床形成的模拟试验，创立了砂岩型铀矿成矿理论，前苏联将其归纳成层间氧化带成矿；在内生成矿方面，前苏联和法国地学工作者对花岗岩体中铀的存在形式作了系统研究，通过浸出试验，发现花岗岩中有相当一局部铀易被稀酸和天然水溶液浸出。论著方面：1955年和1958年，联合国组织在日内瓦召开了两次和平利用原子能会议，会上各国铀矿地质工作者就铀的性质、铀矿物特征、铀地球化学、铀成矿作用提出了一系列论文；前苏联和美国相继出版了系列铀矿地质学的著作，?铀矿物学?、?表生带铀的地球化学?，?铀地球化学的根本特征??铀、钍地球化学手册?，?铀矿普查与勘探?，?铀矿普查勘探方法?。中国出版了?普通矿产及铀矿找矿勘探地质学?。主要表现是：①新的铀矿类型不断被突破；富、大型铀矿床不断发现；世界铀矿资源大幅度增长。按联邦德国?原子经济?1988年报道资料，非中央方案经济世界控制铀矿资源，与1959年的80×104t相比，三十年后铀资源量翻了3－4番。2〕二十世纪七十－八十年代前后：开展顶峰期◆铀矿地质工作的三个地质勘查阶段矿床实例有：1970年发现的北澳的贾比卢卡矿床。1968年发现的加拿大阿萨巴斯卡盆地中拉比特(Rabbit)湖矿床、1975年发现凯湖矿床；1966年发现非洲尼日利亚的阿尔利特砂岩型铀矿。纳米比亚的罗辛白岗岩型铀矿床；②铀矿新理论，新方法充分应用于铀矿勘查中，铀矿研究成果推动了铀矿地质学的开展。推动了区域地质研究；推动了盆地动力学特征研究；盆地沉积体系研究；岩浆岩特征及演化规律研究；推动了矿石建造、矿化类型、成矿模式、成矿系列、找矿模式研究；推动了岩石地球化学、微量元素地球化学、同位素地球化学研究；推动了水文地球化学、生物地球化学研究；推动了遥感地质研究；推动了一系列新方法，如航空能谱测量〔U、Th、K〕、径迹法、活性炭法、210Po法、218Po法；推动了核探测仪器的大开展，推动环境和辐射防护工作，推动了核废料地质处置的研究等。突出理论研究是该时期的特点。一些国家设立了专门的研究所及专门部门或公司从事铀矿地质研究。造就了一批著名的铀矿地质学家，建立起了比较系统的铀成矿理论和普查勘探方法，涌现出了一批展示铀矿地质学研究成果的代表性著作和论文。③铀矿采矿工艺的创新，使砂岩型铀矿研究走上新的阶段砂岩型铀矿的地下开采转为地下溶浸开采是铀矿采矿工艺上的创新，该项试验从六十年代中期开始，六十年代后期试采成功。新的层间氧化带矿床成矿模式建立，新的地浸砂岩铀矿成矿理论日趋完善，为九十年代铀矿地质走上低谷时，寻找低本钱，高效益铀矿资源奠定了理论根底。①高浓缩铀充满市场：由于冷战结束，前苏联解体，高浓缩铀转为非军事用途，1994年苏美签订了20年的高浓缩铀转化协议，协定生效的第一个5年中，美国浓缩铀公司必须每年购置10t高浓缩铀，相当于310t低浓缩铀，等同于3100t金属铀，在其余15年中每年须购30t高浓缩铀，相当每年提供9300t金属铀。3〕上个世纪九十年代：低谷期◆铀矿地质工作的三个地质勘查阶段

②冷战结束，铀的军事用途被遏止，库存铀的大量抛售引起供需失调，再加上美国三哩岛核电站和乌克兰切尔诺贝里核电站事故等系列原因，导致了铀矿地质生产出现了自九十年代后的低谷期。3〕上个世纪九十年代：低谷期③铀矿地质勘查投入费用减少：仅非中央方案的国家，1986年为18100万美元，1992年减为11900万美元，1994年减为6900万美元。之后1995—1997年又出现短期上升，总额达1.53亿美元，但到1998年勘察费用又重新下降并一直持续到2001年，仅有8300万美元。3〕上个世纪九十年代：低谷期④全球铀的生产量减低：1994年降到31448t，而世界铀需求为56900t。2000年全球核反响堆所需求的铀量为61176t，当年的铀生产大约为36000t，铀的价格逐步下跌，促使一批铀矿山被关闭。3〕上个世纪九十年代：低谷期

⑤铀的市场价格下跌：1996年7月为42.9美元/kgU，1997年全年平均31.43美元/kgU，1998年全年平均23.43美元/kgU，1999年27美元/kgU。铀的勘查力量减弱，铀矿生产的萧条也带来了整个铀矿地质行业的不景气。3〕上个世纪九十年代：低谷期该阶段铀矿地质的工作思路是：围绕“低本钱、高效益〞铀矿的成因，产出特点进行系统研究，各种类型的可地浸砂铀矿和富、大的不整合面型铀矿床成了各国找矿重点。砂岩型铀矿的地浸生产也就在这个时期崭露头角。3〕上个世纪九十年代：低谷期地浸砂岩铀矿采矿工艺鄂尔多斯铀矿产品:黄饼(碳酸铀酰铵或重铀酸铵)3〕上个世纪九十年代：低谷期AnticipatingaNuclearPowerRenaissanceTheWNAforecastasharpnucleargrowth:totalnuclearcapacityin2021willbebetween445GWand518GW(+20to40%)◆中国的铀矿地质开展学科开展标志：出版了一系列的专著－“铀矿物学〞、“铀地球化学〞、“铀矿床学〞、“铀矿地质简明教程〞、“花岗岩型铀矿〞、“铀矿田矿床构造〞、“铀矿找矿勘探地质学〞等等；创办了“铀矿地质〞和“世界核地质科学〞刊物。◆中国的铀矿地质开展三、铀资源的概况自20世纪60年代中期以来，国际经济合作与开展组织〔OECD〕的核能机构〔NEA〕与国际原子能机构〔IAEA〕在其成员国的协作下，联合出版了有关世界铀资源，铀生产与铀需求的定期刊物，俗称“红皮书〞，1973年以后，“红皮书〞每两年一版，但九十年代初之前的世界铀资源，通常不包括中国、俄罗斯〔含前苏联〕及东欧国家的储量，被称为非中央方案经济国家铀储量。WORLDURANIUMPRODUCTION-20052countriesareproducing51%7countriesareproducing89%2companies(CAMECOandAREVA)areproducingaround30%oftheworldwideuraniumproductionCIS=22%Total2005:41250tU.Productionin%

RedBook2005TheNuclearRenaissanceisafactChinaandIndiacouldaccountforatleast40%oftheworldnuclearpowerplantpopulationby2035USA,Canada,UK,Russiaandothercountrieshaveshownagrowinginterestinmaintainingnuclearpower30countries,representing2/3oftheworldpopulation,clearlysupport

theoptionofnuclearenergy铀资源/储量按可信度分为：可靠储量〔RAR〕，一级估算附加资源量〔EAR-1〕，二级估算附加资源量〔EAR-2〕和推测资源量〔SR〕。其中RAR和EAR-1被合并称为资源〔KnownResources〕，EAR-2和SR被合并称为未查明资源〔UndiscoveredResources〕。三、铀资源的概况实证的可靠储量(StudyRAR)是具有最高可信度的铀资源，随市场需求的增加将被优先开放；属性未完全确定的可靠储量(Non-AttributedRAR)指其生产本钱尚未直接论证可归属于RAR级的那些铀矿床的资源量。可靠储量(ReasonablyAssuredResources)是指产于具有一定规模、品位和形态的矿床中的铀。三、铀资源的概况2、铀资源的资源主要集中在十个国家和地区，这十个国家的铀资源量占了全球铀资源量的90%。1、铀资源的资源(RAR＋EAR-1)近十五年来变化不大，<80美元/kgU在300×104t摆动，<130美元/kgU在400×104t摆动。三、铀资源的概况ReasonablyAssuredResourcesfortop10uraniumresourcecountries3、局部国家铀资源未统计在内，如俄罗斯RAR＋EAR－1类