天然铀(天然放射性的稀有元素)

天然铀（natural 铀）是自然界中具有天然放射性的稀有元素，主要应用于核武器及能源产业。常见的天然铀矿物有沥青铀矿、方铀矿、钙铀云母等。

天然铀中主要含有铀238（自然丰度99.275%）、铀235（自然丰度0.720%）和铀234（自然丰度0.005%）三种同位素。地壳中天然铀的平均含量约为百万分之2.5，平均每吨地壳物质中约含2.5克铀。海水中天然铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，天然铀资源主要分布在中国、美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。

物质组成

天然铀主要由三种同位素组成，包括：

铀238：自然丰度99.275%，原子量238.0508，半衰期4.51X109a（45.1亿年）；

铀235：自然丰度0.720%，原子量235.0439，半衰期7.00X108a（7亿年）；

铀234：自然丰度0.005%，原子量234.0409，半衰期2.47X105a（24.7万年）。

分布区域

世界范围

地壳中天然铀的平均含量约为百万分之2.5，平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗石中的含量就要高些，平均每吨含3.5克铀。依此推算，一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但由于海水总量极大，且从水中提取有其方便之处，所以不少国家，特别是那些缺少铀矿资源的国家，正在探索海水提铀的方法。虽然铀的分布相当广泛，但铀矿床的分布却很有限。中国以外铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。

中国范围

中国铀矿资源分布不均衡，已有23个省（区）发现铀矿床，但主要集中分布在赣、粤、黔、湘、桂、新、辽、滇、冀、蒙、浙、甘等省（区），尤以赣、湘、粤、桂四省（区）资源为富，占探明工业储量的74%。

应用领域

天然铀是重要的战略资源和能源矿产，铀资源勘查采冶位于核燃料循环体系的前端，是中核集团发展的重要物质基础。

天然铀矿石中的铀235含量极低，只有0.71%，必须经过同位素分离，将其浓缩到90%以上，才能达到原子弹装料的要求。

天然铀也不能像燃煤那样直接作为燃料使用，需要经历一些复杂工艺流程才能获得核能发电最终所需要的核燃料。

天然铀矿物

铀矿物种类繁多，在自然界中有近200种，形态各异，五颜六色，具有工业开采价值的铀矿只有二三十种。常见的铀矿物有沥青铀矿、方铀矿、钙铀云母、铜铀云母，不常见的有钒酸钾铀矿、板铅铀矿、钡磷铀矿、翠砷铜铀矿、硅镁铀矿、绿铀矿、深黄铀矿、水砷铅铀矿、水铀矿、斜水钼铀矿、铁铀云母等。

晶质铀矿

晶质铀矿主要成分是UO2，为铀的氧化物，往往含有呈类质同象的钍、稀土以及铅、钙、铁、硅等成分。属立方晶系，硬度5.5~6，比重7.5~10.0，不透明，半金属、金属光泽，暗钢灰色到天鹅绒黑色，有的变成褐黑色到浅绿黑色，为典型的内生铀矿物（照片1-1），是提炼铀的主要矿物原料，主要见于富铀花岗石、伟晶岩、高温热液矿床和变质岩矿床。

沥青铀矿

沥青铀矿是方铀矿的变种，与晶质铀矿结构完全相同，属等轴晶系，是四价铀和六价铀以不同比例组成的氧化物，化学成分极为复杂，而且很不稳定，含量变化大；莫氏硬度3~5.5，比重5.3~7.73，乌黑色、墨黑色到灰黑色，条痕绿黑色到褐黑色。具肾状、葡萄状等似胶结构。

沥青铀矿是一种铀的氧化物，主要产于热液型铀矿床中，在沉积、沉积变质、淋积等其他成因的铀矿床中亦有不同程度的出现。其矿物共生组合也多种多样，在自然界中广泛发育，也是一种最主要的工业矿物。

钛铀矿

钛铀矿是一种分布较广的原生铀矿物，是铀和钛的复杂氧化物，但种类较少，只发现了7种矿物。中国已找到四种铀的复杂氧化物，其中包括钛铀矿、斜方钛铀矿、铀钛磁铁矿及其褐钼铀矿。单斜晶系，硬度4.8~6.5，比重4.13~5.7，不透明至半透明，沥青光泽，黑色、褐黑色。

钛铀矿多形成于高温条件下，在中国多见于热液钠交代型铀矿床和伟晶岩型铀矿床中。在石英卵石砾岩型铀矿床中作为重要的工业铀矿物，经常与方铀矿、锐钛矿共生。

铀石

铀石为四价铀的硅酸盐，是分布较广的原生铀矿物。四方晶系，硬度4.5~5.5，比重4.39~5.18，玻璃光泽至半金属光泽，透明至不透明，无解理，性脆，黑色、褐黑色、灰褐色。

铀石是提取铀的主要矿物原料之一，广泛发育于热液型（花岗石型和火山岩型）和沉积砂岩型铀矿床中。在热液铀矿床中它常与沥青铀矿和其他金属硫化物、金属砷化物共生。

硅钙铀矿

硅钙铀矿为含水的钙铀酰的硅酸盐，单斜晶系，晶体透明，常呈纤维状、放射状、束状、毛毡状、致密块状及薄膜状集合体；硬度2~3，比重3.6~3.9，玻璃光泽及丝绢光泽，性脆，柠檬黄、浅稻黄、浅黄白色。

硅钙铀矿属表生铀矿物，广泛发育于铀矿床氧化带内。

铜铀云母

铜铀云母是铀矿床氧化带常见的表生铀矿物。四方晶系，常呈鳞片状、叶片状堆积体、晶族、致密的皮壳和粉末状薄膜出现；硬度2~2.5，比重3.22，透明至半透明，玻璃至半金刚光泽，性脆，翠绿至草绿色，少见葱绿、果绿色。

铜铀云母分布于氧化带的较深部位，比钙铀云母更接近于破坏了的原生铀矿体，经常与钙铀云母共生或连生。

钙铀云母

钙铀云母是铀矿床氧化带常见的表生铀矿物。四方晶系，硬度2~2.5，比重3.05~3.20，透明至半透明，玻璃光泽，性脆，黄、淡绿黄、黄绿、深黄绿色。

钙铀云母广泛分布于各种类型铀矿床和铀矿化点的的氧化带内，亦产于各类富铀岩石的裂隙面上，常见的共生与伴生矿物有：磷钙铀矿、铜铀云母、镁铀云母、硅钙铀矿和β硅钙铀矿等。

钒钙铀矿

钒钙铀矿是常见的表生铀矿物。正交晶系，晶面呈金刚至蜡状光泽，解理面具珍珠光泽，硬度约为2，比重3.3~3.6，半透明至不透明，黄、金黄或柠檬黄色，有时带淡绿色色调。

钒钙铀矿产于热液型铀钒矿床的氧化带和富铀、钒的沉积矿床、淋积矿床中。其共生与伴生矿物有钒酸钾铀矿、板菱铀矿、硅钙铀矿、钙铀云母、方解石、褐铁矿和黄钾铁钒中。

参考资料

为中国加“铀”！我国天然铀生产新突破，“第一桶铀”来了 .百家号.2025-07-12

中国第一瓶原子弹“能量之源”的是怎样出炉的？ .百家号.2025-07-12

走近天然铀.人民网.2025-07-12

Uranium Overview_CGN Mining Company Limited.中广核.2025-07-14

能造核武器的铀在自然界中长什么样，你对铀矿又了解多少.微信公众平台.2025-07-14

铀矿资源.中国核电信息网.2025-07-12

最重要的核燃料——铀.最重要的核燃料——铀.2025-07-14

铀矿科普—2铀在地壳中的分布及存在形式.湖南省地质院.2025-07-14

天然铀