熱液鈾礦成礦中氧化還原障的作用分析

鄔力生

摘 要：鈾元素作為一種可變價元素，其處于一定的氧化還原環(huán)境中時會出現(xiàn)價位變化，進(jìn)而發(fā)生沉淀和遷移的狀況形成鈾礦。從鈾礦的成礦類型上觀察，熱液成因的鈾礦則是目前最為常見的一種鈾礦類型，在熱液鈾礦的成礦過程中氧化還原障起著氧化分解和還原沉淀鈾元素的作用，是成礦過程中不不可或缺的成礦因素?；诖?，文章首先就熱液鈾成礦的相關(guān)氧化還原障的主要類型進(jìn)行了介紹，進(jìn)而對沉積巖、火山巖以及變質(zhì)巖三個巖系對熱液鈾礦成礦中氧化還原障的作用展開了分析。

關(guān)鍵詞：熱液鈾礦；成礦因素；氧化還原障

鈾元素作為最為重要的核原料，是現(xiàn)代人類文明中十分重要的一種化學(xué)元素。而鈾元素雖然在元素周期表中處于末端，但確是價位變動十分容易的一種元素，在不同的氧化還原環(huán)境中會呈現(xiàn)出的不同的價位。熱液鈾礦是目前世界上最為主要的一種鈾礦床類型，其在形成機(jī)理上首先需要將富含鈾元素的地層中的鈾，通過氧化作用轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的六價鈾，并溶解于熱液中，隨著熱液不斷進(jìn)行遷移，而在遷移過程中當(dāng)遇到強(qiáng)還原作用后，六價鈾則轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的四價鈾富集形成熱液鈾礦。因此從熱液鈾礦的形成機(jī)理上觀察，需要經(jīng)過一個被氧化和被還原的過程，所以氧化還原障對熱液鈾礦的形成起著絕對性的作用。以下就具體對熱液鈾礦形成中的氧化還原障的作用進(jìn)行探討。

一、鈾礦化相關(guān)氧化還原障

在對熱液鈾礦成礦中氧化還原障的作用機(jī)理進(jìn)行分析前，首先需要對鈾礦化相關(guān)氧化還原物質(zhì)進(jìn)行簡單的介紹。其中氧化障主要有富氧地下水、紅層蒸發(fā)鹽地層，其主要作用為將穩(wěn)定的四價鈾轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的六價鈾，進(jìn)而隨熱液發(fā)生遷移。還原障主要有富含碳質(zhì)和有機(jī)質(zhì)地層、富含二價鐵等環(huán)境及巖礦體及層位等，其主要作用是將熱液中的不穩(wěn)定六價鈾還原為穩(wěn)定的四價鈾，并于還原障所在層位沉淀，進(jìn)而形成熱液鈾礦。因此，也可以說氧化障所在地是熱液鈾礦的鈾元素提供地，而還原障所在地便是熱液鈾礦的成礦區(qū)，在鈾礦的成礦過程中，鈾元素則經(jīng)過了U4+→U6+→U4+的兩次轉(zhuǎn)變[1]。

二、熱液鈾礦成礦中氧化還原障的作用分析

（一）沉積巖型鈾礦成礦中氧化還原障的作用

沉積巖型熱液鈾礦成礦可化為四個階段，即鈾元素沉淀富集，鈾元素氧化滲入地下水、鈾元素隨熱液四處遷移、鈾元素還原成礦。而在此四個過程中氧化還原障在第二過程和第四過程中起著絕對性的作用。第一階段為沉積巖的鈾元素富集其，即逐漸形成一套富含穩(wěn)定四價鈾的沉積巖系。第二階段，多因為地質(zhì)運(yùn)動導(dǎo)致含鈾地層抬升，和多為地下水等具有氧化作用的氧化障，在鈾元素富集區(qū)形成氧化帶，通過氧化作用將沉積巖中的穩(wěn)定四價鈾氧化為不穩(wěn)定六價鈾，并滲入熱液中。第三階段為在遷移期，即在地質(zhì)運(yùn)動作用下含鈾熱液開始在在不同巖層中轉(zhuǎn)移流動。第四階段為還原成礦階段，即在含鈾熱液的遷移過程中，當(dāng)處遇到富含還原障的地層時，會與還原障發(fā)生還原作用，進(jìn)而熱液中的不穩(wěn)定六價鈾轉(zhuǎn)為穩(wěn)定四價鈾形成鈾礦。在整體的沉積巖型熱液鈾礦的成礦四階段中，氧化還原障起著富集和沉淀鈾元素的作用，是熱液鈾礦成礦的必要因素。

（二）火山巖型鈾礦成礦中氧化還原障的作用

火山巖型熱液鈾礦指的是和火山活動相關(guān)產(chǎn)于火山盆地的熱液鈾礦，其和沉積巖型熱液鈾礦在鈾礦的形狀上存在十分明顯的差異，沉積巖型熱液鈾礦多以層狀產(chǎn)出，而火山巖型熱液鈾礦多以群脈狀、大傾角脈狀產(chǎn)出?；鹕綆r型熱液鈾礦在成礦階段上和沉積巖型熱液鈾礦相似，也需要經(jīng)過富集、氧化、轉(zhuǎn)移、還原再富集四個階段。而氧化還原障在火山巖型熱液鈾礦在成礦過程中的作用也一致，即完成鈾元素從四價轉(zhuǎn)變?yōu)榱鶅r，再從六價轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬r的過程。其區(qū)別在于所形成火山巖型熱液鈾礦位于火山巖系的地層中，其富集、氧化、轉(zhuǎn)移、還原再富集四個階段都和火山活動緊密相關(guān)，礦床則多產(chǎn)于因為火山運(yùn)動導(dǎo)致的區(qū)域裂縫和弧形、環(huán)狀火山結(jié)構(gòu)的復(fù)合部位。

（三）變質(zhì)巖型鈾礦成礦中氧化還原障的作用

變質(zhì)巖作為三大巖系中的一類，其也是熱液鈾礦較為常見的一種成礦巖性，如位于遼寧的甕泉溝硼鎂鐵礦便是十分突出的一個大型伴生型變質(zhì)熱液鈾礦床。以下就以甕泉溝硼鎂鐵礦為例進(jìn)行變質(zhì)巖型鈾礦成礦中氧化還原障作用的講解。首先甕泉溝硼鎂鐵礦是在元古代形成一套堿性的火山巖系，繼而在新元古代時期隨著地質(zhì)運(yùn)動，在甕泉溝硼鎂鐵礦發(fā)生了強(qiáng)烈的變質(zhì)活動礦物脫水運(yùn)動，正是形成了一套基于變質(zhì)巖的硼鐵礦床。隨著具有強(qiáng)氧化性的蒸發(fā)鹽作為氧化障在變質(zhì)巖體中不斷流動，從而使位于變質(zhì)巖中的穩(wěn)定四價鈾氧化為六價鈾，并在變質(zhì)巖體中形成富含六價鈾的成礦流體。而在成礦流體不斷遷移的過程中，當(dāng)期遇到巖性為具有高還原性的超基性火山巖時，成礦流體中的六價鈾，則被還原成為穩(wěn)定四價鈾沉淀，并在成礦流體不斷流進(jìn)此處的過程中形成熱液鈾礦床。于此同時在成礦流體中的蒸發(fā)硫酸鹽也和超基性巖發(fā)生還原反應(yīng)，繼而使超基性火山巖中的二價鐵氧化沉淀為磁鐵礦，最后形成甕泉溝硼鎂鐵礦。

三、結(jié)語

鈾元素作為現(xiàn)代核工業(yè)最為主要的元素，其存量和利用程度往往決定著一個國家的和核工業(yè)水平。而在作為鈾礦最為主要存在類型的熱液鈾礦，其在成礦過程中氧化還原障起著絕對性的因素。文章分沉積巖、火山巖和變質(zhì)巖三大巖系，對熱液鈾礦成礦中的氧化還原障進(jìn)行了深入的剖析，對氧化還原作用和鈾礦成礦間的關(guān)系進(jìn)行了揭示，希望可給相關(guān)領(lǐng)域研究人員以參考，不斷提升我國基于鈾元素開發(fā)的核工業(yè)發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝焱石，尹建文，譚凱旋等.華南地區(qū)構(gòu)造-巖漿活化與熱液鈾成礦的分形動力學(xué)[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2015（3）：510-519.endprint