科学时光机｜10年前，我国首先在自然界发现天然金属铀

铀，为核军工领域的关键基石，同时也是重要的核能原料，因其具备不稳定性与变价特性，长期以来，学界普遍认为自然界中并不存在金属铀，此前工业生产中所需金属铀均是通过四氟化铀的钙（镁）金属热还原法来制备。直至2015年10月，我国科研人员取得突破性进展，率先在自然界中发现了金属铀，打破了这一长期束缚人类认知的固有观念。

铀元素作为关键的核能原料，于1789年由科学家首次发现。铀存在三种主要同位素，其中铀-235因广泛应用于核工业而备受关注。当铀-235的浓度达到2%-5%时，即构成低浓缩铀，可用于核能发电。铀-235化学性质极为活泼，极易氧化，故在自然界中多以化合物形式存在。鉴于铀的不稳定性，地表暴露或含氧丰富的自然环境会导致铀矿石迅速氧化，这成为自然界中金属铀难以被发现的原因之一。

铀资源非常稀有

此前，自然界中天然金属铀的存在尚未得到证实。直至2015年，中核集团核工业北京地质研究院李子颖研究员领衔的团队，首次公布了天然金属铀的发现成果， 并特别指出，首次检测出天然金属铀的矿石样本取自粤北地区。据李子颖介绍，该研究聚焦于我国南方典型热液铀矿床中的沥青铀矿，运用光电子能谱技术，深入分析了天然沥青铀矿的元素构成、价态分布及含量，并与人工合成金属铀及氧化还原态铀进行了系统对比，最终在自然界沥青铀矿中首次证实了零价态金属铀的存在。

团队成员黄志章透露，早在2011年，科研人员便运用光电子能谱技术对沥青铀矿石展开分析，成功捕捉到金属铀的踪迹，不过当时这一发现尚未得到全面验证。

团队研究人员黄志章展示切片

此后四年多，研究团队马不停蹄，广泛采集各地铀矿石样本进行深入剖析，并将探测结果与人工合成的金属铀及氧化还原铀反复比对、确认无误后，最终将这一突破性成果刊登于国际权威地质学期刊《地质学报》。

引人关注的是，首次检测出金属铀的沥青铀矿样本，源自我国声名远扬的贵东330铀矿床与诸广302铀矿床。这两大矿床坐落广东省北部，均为南方地区重要的热液型铀矿。但黄志章特别指出，天然金属铀并非粤北独有，各地铀矿中均有发现,粤北这两处矿床因开发早、规模大，且为花岗岩矿床，故而在早期媒体报道中被作为典型案例提及。

铀成矿理论在探矿与采矿中发挥着关键指引作用。过去，国内对热液成矿流体迁移的理解，多借鉴自国外理论。该理论指出，含矿热水溶液自地球深处携六价铀化合物至近地表，铀在与氧接触后被还原为四价。

显微镜下的微米级的沥青铀矿切片，上下锯齿状的是岩石晶体

然而，李子颖团队对此提出新见解,既然地球深部氧元素稀少，六价铀化合物何以存在？他们认为，热液更可能以低价铀形式迁移富集，深部铀元素或以零价态存在。基于这一假设，团队对铀矿石中的铀元素价态进行了深入研究，结果证实了他们的猜想。

金属铀的发现，不仅为热液型铀成矿机理的揭示提供了关键证据，更为铀的来源、地球热力的形成与演化研究开辟了新路径。

参考来源：《科技日报》《南方都市报》《中国矿业报》、央广网、