砂巖礦體流場演化作用對地質礦產成礦的影響研究

鄭 文

（廣西壯族自治區三〇五核地質大隊，廣西 柳州 545007）

隨著社會的發展和人口增加，自60年代以來，世界上開始采取以含礦主巖劃分鈾礦床的類型，這種方式分類使得分類更加簡便和清晰。同時，因為人口的不斷增加我們對各種礦產資源的利用越來越多，但是很多礦產資源是不可再生資源，這種限制使得我們人類與大自然的沖突越來越大。針對這一問題，世界上許多礦產研究人員開始了對礦產成礦的研究。隨著我們對于礦產資源的認識不斷加深，影響礦產成礦的一些因素也漸漸為我們所了解，本文筆者主要是想從砂巖鈾礦流場演化作用對地質礦產成礦的影響。

1 礦產資源的形成過程

我們每個人都了解天然氣、石油、煤礦、鐵礦等等礦產資源都是不可再生的，可以說它們是用一點兒就會少一點兒，不會再有重新生成的機會。那我們似乎對于礦場的形成了解的比較少。我們就以鐵礦為例來了解礦產資源的形成。現在我們所看到的各種鐵礦石都是由鐵元素聚合而形成的，眾所周知，鐵元素是肉眼無法看到的，而我們所看到的鐵礦石又是十分巨大的，所以鐵元素聚集成為我們可以看到的、可以利用的鐵礦石，成為一個具有開采價值的鐵礦床要經過一個漫長的歷史過程。同理，其他的礦產資源也是由不同的元素經過幾億年的聚集而形成的，通過不同的聚集過程、不同的元素不斷運移和聚集而形成不同的礦產。在漫長的時間長河中，由于環境的變遷礦產也遭受到破壞或者會形成新的礦產。我們所看到的礦物其實是一種空間上的共存，稱為組合。如果組合中的礦物在同一成礦時期，由于同一種成礦原因而形成，則稱為共生；否之，則稱為伴生。在研究過程中，礦物的組合、共生、伴生及其生成原因和順序對于礦物的研究有十分重要的作用[1]。

2 對砂巖型鈾礦的研究

砂巖型鈾礦床系主要是指產于砂巖、砂礫巖等碎屑巖中的外生后成鈾礦床。砂巖型鈾礦成為世界上最具有開采價值的礦產，對于砂巖型鈾礦的研究越來越成熟，而對于砂巖型鈾礦的研究主要是基于水成鈾成礦理論進行更深一步的研究的。在水成鈾成礦理論中，主要是講解了滲入型自流水盆地與鈾元素遷移成礦之間的關系，例如：礦產成礦的盆地地區地下水補給的主要區域和排泄區域之間的水頭差會給鈾元素遷移運動提供水動力基礎。砂巖型鈾礦的形成主要是由于兩個方面，一是層間氧化帶型，另一種是潛水氧化帶型。層間氧化帶型的砂巖型鈾礦床主要是產生于兩個不透水巖層之間，由于含有鈾元素的帶氧地下水在透水砂巖下方不斷地運動發生了層間氧化，當水中的氧氣耗盡后，鈾元素在某一處不斷沉積、不斷富集，隨著時間的累積漸漸就會形成層間氧化帶型的砂巖鈾礦。潛水型砂巖鈾礦形成的主要原因是富含氧氣的地下水不斷向下遷移同時把水中的鈾元素向上推送，同理，當水中的自由氧耗盡之后鈾元素也會在某一處不斷地沉積富集，使得鈾礦礦床形成。除了上述的兩種鈾礦類型，還有一種鈾礦類型稱為古河谷型砂巖鈾礦，又稱為占河道型砂巖鈾礦。與其他兩種鈾礦的形成因素不同，這種鈾礦的形成位置是可以固定的，嚴格來說這種鈾礦定位于某一時期的古河道范圍內的鈾礦礦床[2]。

3 流場的簡介

流場是指在某一個時刻氣流運動的空間分布，也可以指運動流體所占有的空間區域。在一個流場中，無論是速度還是壓強都會發生一系列的變化，在飛行的情況下，流場會由飛行器的運動造成；在風洞實驗中，流暢又會由模型對氣流產生擾動而形成。由此可以看出流場是存在于多個方面的，尤其是流場與一些礦物有著不可分割的關系，由于一些流場的影響導致了礦產形成過程中的不斷演變。因此在對礦產成礦的研究中，流場是必不可少的一個研究因素。隨著科學技術的發展，流場的研究被應用到了很多方面，其中礦物分選中對流場的應用也越來越頻繁了。礦物分選中所應用的流場屬于多態流場，主要是將流場應用于各種流體力學的模型中，通過流場的原理研究出浮選柱、浮選機等等機械，這對于礦物分選及研究有著極為重要的作用[3]。

4 成礦控制因素

由于成礦是一個十分漫長的過程，這個過程中的變數太多且不可預知性太強，也就是說影響成礦的因素有很多，而我們將這些因素統稱為：成礦控制因素，簡稱控礦因素。我們所生活的世界是偉大的，是充滿未知的，自然賜予我們的資源是寶貴的，例如：礦產資源。不同的礦產，在不同的時期成因也是千奇百怪的，也就是說不同類型的礦床的成礦控制因素是不同的，內生礦床的主要成礦控制因素是不同類型的構造格局；而外生礦床形成的成礦控制因素往往是區域性構造因素或者沉積因素。成礦控制因素的種類由很多種，當然其中最重要的幾種是構造、沉積、巖漿等等。

（1）沉積控礦因素。地層控制對于沉積礦床有著極為重要的作用，由于漫長的歷史長河發展我們對于礦產的研究變得十分困難，所以地層的狀態對于我們了解礦產形成時間長短的和其形成的因素都有著十分重要的影響，例如地層的不整合面代表了古侵蝕面，這個部位是礦產聚集的部位，是形成礦床的有利部位。古時代的地理和氣候條件對于那個時代的礦床形成起了重要作用，對于沉積礦床的空間分布和類型都有直接影響，例如，煤礦形成于溫濕氣候條件的沼澤盆地，而銅砂巖一般會形成于氣候干燥的條件下。不同時期，不同條件會形成不同的沉積條件，這也是造成不同類型和規模的礦床的重要條件之一。對于這種沉積所形成的礦床來說，其形成的時期和條件都存在較大的差異。如上文提到的煤礦，一般都是從古生代和古生代以后開始沉積，這一點從我們現有開采的煤礦可以發現，煤礦的開采部位一般也是那個時代的地層。之所以會有這樣的現象，是因為那個時期溫濕的氣候環境稱為主旋律，這種氣候條件導致大量陸生植物的繁衍。

（2）巖性控礦因素。容礦巖石無論是物理性質還是化學性質都對礦產成礦有著極為重要的影響。巖石的物理特性，例如其的堅硬程度、抗壓程度都對礦產成礦的強度、礦物的特性有著一定程度的影響。而巖石的化學性質并不是對所有礦物的形成都有影響，它只對后生礦床的形成位置有著一定的影響。

（3）巖漿控礦因素。巖漿控礦因素又稱為火成巖因素，這是內生成礦作用的重要因素，而且在外生礦床的風化礦床以及砂礦床也是重要的影響因素之一。巖漿巖在礦物成礦的過程中會為礦物提供一定的化學組成元素，不同類型的礦物一般形成在不同的巖漿巖中。而且巖漿對礦物的浸入深度對礦物成礦也有一定的影響。例如，在地層的深和中深部位會易形成云英巖，而在淺和近地表位置則易形成斑巖型礦床。

5 鈾礦流場演化作用對地質礦產成礦的影響

通過科研人員和礦物研究人員對鈾礦的研究發現，通過精確的刻畫鈾礦層的幾何形態和對其內部結構研究，充分展示了鈾礦儲層的定量非均性質。現代科學技術的進步使得我們可以對過去五個時期鈾礦儲層的古地貌進行復原，通過復原我們可以清晰的看出鈾礦的五個演變過程，從中我們可以了解到了鈾礦的演變和形成過程。而且在對古地貌進行復原的過程中直接向我們展示了古時期地下水系統的變化過程，通過這個演變過程，研究人員推算出五個演變過程中成礦礦場流場的演變過程。

通過分析后研究人員人為，鈾礦儲層空間演變和其內部的定量非均性質制約了成礦流場的基本格局，而通過對流場的控制，就會對成礦效率產生了影響[4,5]。

6 結束語

由于一些技術手段的限制，導致我國對于某些礦物或礦區的研究不夠徹底，不夠深入。我們應該高度重視礦物成礦原因，控礦因素是影響礦物礦床形成一切因素，因此我們說控礦因素是了解礦物的重要因素。通過對成礦原因的概括和分析，我們可以從中有更多新的啟發，為我國礦產工業提供更多科學有效的研究手段。同時，為了對鈾礦及其他礦物產礦的深入研究，不斷革新技術手段也是必要的。