Question

铀矿物主要存在形式

Answer 1

铀的存在形式系指在一定的物理化学条件下，铀在各种地质体中的赋存状态，也可以说是铀和其他元素结合规律的表现。元素的存在形式主要由元素本身的性质（如原子或离子半径、电价、电负性、离子电位等地球化学参数）决定，其他一些参数（如元素的相对含量、温度、压力、pH、E_h等外部因素）也有一定影响（窦继忠等，2005；吴伯林等，2006，2007）。了解铀在地壳中的存在形式，对于阐明铀在地球化学过程中的分散与富集规律、分析成矿物质的可能来源具有十分重要的意义（张祖还等，1984）。关于铀在地壳中的存在形式，归纳起来大致可分为3种。

1.铀矿物

自然界中铀以四价和六价两种价态存在（刘陶勇，2004）。在内生作用和外生作用中，四价铀和六价铀都可形成独立的铀矿物和含铀矿物。内生作用（包括岩浆作用、变质作用与热液作用等）形成的铀矿物有晶质铀矿、沥青铀矿、钦铀矿、斜方钦铀矿、铀牡矿、忆铀矿、烧绿石、绿层硅钵钦矿、钵铀钦铁矿等。

外生作用以大量游离氧的参与为特征，因而在外生条件下，铀通常以六价形式（）存在（王勇等，2013；李盛富等，2004；刘陶勇，2004）。外生作用中，铀矿物可通过两种方式形成：①与、、、等络阴离子结合，形成颜色鲜艳的各种次生铀矿物，在这些含铀酞的次生铀矿物中，铀以六价形式存在，但在某些次生铀矿物中，有时可见到四价铀以独立矿物混入物的形式存在，如在深绿色钙铀云母中曾发现过超显微状态的晶质铀矿包粒；②与S^2-、Fe²⁺及有机质等还原剂作用形成沥青铀矿、铀黑、铀石等矿物，铀在这些矿物中以四价和六价两种形式存在（刘汉彬等，2012；刘杰等，2013；曾爱花等，2013；闵茂中等，2006）。

2.类质同象置换

类质同象置换系指地球化学性质相近的元素以可变的数量在矿物晶格中相互替代。铀的类质同象置换能力较强，既可进行等价类质同象置换，如U⁴⁺-Th⁴⁺，又可进行异价类质同象置换，如U⁴⁺-REE³⁺。铀和其他元素之间的类质同象置换必须遵循离子半径相近、电负性相似、电价平衡、配位数相同等原则。此外，温度对铀的类质同象置换有明显的影响，温度升高有利于类质同象置换的进行。

3.分散吸附状态

分散吸附状态的铀是一种非常普遍的存在形式（杨晓勇等，2006；王彦美等，2006；邢秀娟等，2006）。由于铀具亲氧性和化学活泼性，呈吸附状态的铀不是以原子状态存在，而是以离子状态（尤其是U碳和络离子）被吸附在矿物晶体表面、解理面与晶缝裂隙面上，或被岩石中的有机质（包括炭质、沥青质）吸附，或溶解在矿物的结晶水、液态包裹体和粒间溶液中（吴继光，2012）。

铀被吸附的原因很多，如带电胶体颗粒表面的静电吸附，层状矿物（黏土等）未饱和的氢键及余键的吸附，毛细管作用，铀与铁、锰等共沉淀作用都能引起铀被吸附（张复新等，2006）。吸附量决定于矿物表面能、电离势、介质的pH值等因素。

一般说来，吸附作用仅使岩石、矿物的铀含量升高，但在个别有利的地质构造条件下，吸附作用也可形成具有工业价值的铀矿床。在我国南方某地发现的铀-褐铁矿型矿床就是由褐铁矿、黄铁矿吸附铀酞而形成的。