我国在全球首次从自然界中发现金属铀

人民网北京10月14日电（记者王静）近日，中核集团核工业北京地质研究院以李子颖研究员为首的科研团队在世界上首次发现自然界中金属铀的存在。此前，人们在自然界中还从未发现有自然金属铀，科学界也形成了自然界中没有金属铀的惯常认识。金属铀的发现为揭示热液铀成矿作用机理和控矿要素提供了关键性依据，进一步佐证了热点铀成矿作用理论；铀成矿来源具有深源性，说明我国热液型铀矿深部找矿具有较大的前景，为我国铀资源的更大突破提供了依据。

据该科研团队首席科学家李子颖介绍，自铀元素发现以来，人们认为铀元素虽然广泛分布于地球中，但由于它的不稳定性和变价性，铀元素总是以化合物状态存在，并主要由4价和6价铀化合物的形式存在。通过分析零价、四价和六价铀在热液铀矿床矿石中所占的比例，可以反映矿石形成的深度，为铀成矿深度的定量预测提供依据，具有重要的实际价值。

此次研究是以我国南方典型热液铀矿床中沥青铀矿为研究对象，采用光电子能谱方法，原位精细分析了天然铀氧化物中元素组成、价态及含量，并开展了与人工金属铀和氧化还原铀矿物的对比分析工作，于自然界沥青铀矿中首次发现了零价态金属铀的存在。该研究成果是我国铀矿地质及基础地质研究领域原创性成果，在人类研究铀这一“迷人”元素的探索道路上又迈出了重要一步。

该研究团队长期致力于铀成矿理论及深部探测研究，取得了长足的进展，针对热液铀矿成因提出了热点铀成矿作用理论认识，认为铀是在岩浆-热流体演化过程中在晚期的流体中富集，铀的来源具深源性，成矿流体具还原性，铀是成矿流体进入近地表时，由于物理化学条件的改变而沉淀富集成矿的。在这一理论认识的指导下，该团队对热液成矿流体中是否以低价铀的形式进行迁移富集成矿进行了较长时间的探索研究。

金属铀在地表或富含氧的环境中极易氧化，形成有价态的氧化物，由于铀的这一特性，用常规的化学价态分析方法是很难分析发现零价态金属铀的。此次研究过程中，该研究团队采用的是光电子能谱方法，该方法是一种重要的表面分析技术，可以微区原位探测物质表面的化学元素组成、元素的化学价态和含量。此外，自然界形成的沥青铀矿如果暴露地表或在含氧较多的环境中也很容易氧化，也就是说其中的金属态铀也可能被氧化，这也是分析发现自然界中存在金属铀的难点之一。

自然界金属铀的发现对研究地球热的产生也具有积极意义。众所周知，铀裂变会产生热，有科学家认为铀裂变热或天然核反应产生的热是地球热动力作用的重要热源。事实上，上世纪70年代法国科学家在非洲加蓬发现了发生在地球早期约20亿年前的天然核反应堆，美国科学家基于火山作用中检测到核裂变产物，认为地核存在核反应，是地球热的重要来源。

人们认为铀元素是66亿年前宇宙大爆炸时期形成的。地球在形成时，铀的分布可能是不均匀的，这也可能是今天铀矿床分布不均匀或集中在某一区域的原因。由于铀在自然界中是一种非常活泼的元素，也是一种放射性衰变元素，对不同地质作用过程是敏感的且具有时间追溯性。因此，金属铀的发现对研究追溯地质作用过程和地球演化也具有重要意义。