新世纪以来我国铀矿地质科技创新重要进展及展望

新世纪以来,我国铀矿地质勘查领域重大理论和技术创新成果,极大地改变了我国砂岩型、热液型铀矿的找矿思路、找矿方向,引领、支撑了系列找矿重大突破,重塑了铀矿勘查新格局。文章首先分析了我国20余年来铀矿地质科研布局的总体思路与演进方向;然后总结了铀矿重大基础地质与成矿理论研究进展,系统凝练了地质、物化探、遥感、钻探工艺、分析测试等领域的技术创新及核心勘查装备研制成果,梳理了铀资源预测评价技术研究进展及应用成效;最后,在重大基础前沿和成矿理论、先进铀矿勘查技术研发、非常规核能裂变资源勘查技术研究、数字铀矿勘查技术开发等方面提出了未来10~15年主要发展趋势和方向,指出在“双碳”目标和核能大发展对铀资源保障需求背景下,必须继续坚持并加强铀矿地质科技创新,高质量引领和推动“新区、新层位、新类型、新深度”找矿突破。

渗出砂岩型铀矿成矿预测与找矿标志

文章基于渗出砂岩型铀矿成矿机理和模式,认为渗出砂岩型铀成矿作用不同于渗入砂岩型铀矿成矿作用,其成矿预测和找矿标志也不同;提出了渗出砂岩型铀矿成矿作用两大基本关键条件识别标志:红杂色含矿建造原生成因和其中控矿灰色砂体的后生成因识别;在提出的红杂色沉积建造中渗出砂岩型铀矿“上红下黑、上下连通、红中找灰、灰中找矿”总体找矿新思路基础上,阐明渗出砂岩型铀成矿区域预测评价条件和标志:深部富铀富有机质沉积岩建造、区域构造、区域建造、放射性异常信息和综合预测标志等,提出并阐述“小凹陷成大矿”条件;系统建立渗出砂岩型铀矿床预测定位标志体系,特别是野外可识别的宏观标志,包括控矿构造、沉积建造、蚀变改造、铀矿化砂岩颜色、外来有机质特征等,并对比了渗入和渗出砂岩型铀成矿预测标志。提出的渗出砂岩型铀矿识别标志体系不仅对区分“渗入”和“渗出”两种矿化成因,而且对厘清控矿要素、指导成矿预测和找矿工程部署具有重要意义和价值。

铀资源勘查技术国际科技前沿动态

铀资源勘查技术兼具核科技与地质勘查技术的双重属性,是支撑铀矿勘查不断取得突破的根本动力。全面了解、掌握国外铀资源勘查技术的前沿动态,不仅对发展具中国特色的先进铀资源勘查技术体系具有重要意义,而且对国内铀资源勘查生产亦具有重要借鉴意义。基于大量资料文献的调研、研判及综合分析,概略介绍了铀资源无人机探测、铀资源高精度多维探测、基于大数据的铀资源勘查与预测评价、高效低成本探测等4个技术方向当前国际上的主要研究内容、前沿或热点、重要进展或标志性成果,并结合新时期我国天然铀高质量发展的需求,提出了相关技术国际前沿动态对我国铀资源勘查技术发展的启示。

库车坳陷新近系砂岩型铀矿成矿条件分析

库车坳陷位于塔里木盆地北缘,区内矿产资源丰富,铀矿找矿启动时间也较早,在新近纪地层中发现了许多矿化点以及矿化异常。文章将库车坳陷新近纪地层作为研究对象,对其铀源条件、构造条件、后生氧化以及油气还原作用进行探讨,总结了新近系砂岩型铀矿成矿条件。结果表明,库车坳陷铀源条件较好,坳陷北部天山地区为蚀源区,其古元古界绿片岩、下二叠统火山岩以及海西期花岗岩等富铀岩体在风化作用、淋滤作用下,为铀矿形成提供了丰富铀源。区内构造活动强烈,抬升剥蚀部分新近纪地层的同时,其形成的断裂构造为油气运移提供了条件,补充了区域内的还原剂,有利于还原富集含氧含铀水中的铀元素。新近纪地层中含多层泥-砂-泥的互层,胶结物疏松且具有良好透水性,有利于层间氧化作用的发育,部分地层被抬升出露地表,部分剥蚀所残留的矿体则形成倒转矿体,抬升剥蚀区以北的部分地区有层间氧化发育的条件,同时由于油气的渗出,有利于矿体的叠加,找矿潜力较大。

基于便携式色度、X荧光及高光谱的砂岩铀成矿环境研究——以鄂尔多斯盆地西北部特拉敖包铀矿产地为例

选取经济高效、轻便无损的分析技术是当前砂岩型铀矿绿色勘查和研究的现实需求。本文基于便携式色度、X荧光(XRF)、高光谱的光谱学技术,全面表征了鄂尔多斯盆地西北部特拉敖包铀矿产地环河组红杂色含矿建造的地质地球化学特征;构建了不同颜色砂岩的定量标准色度区间,查明了红色砂岩具有赤红色强氧化、褐(紫)红色较强的差异后生氧化作用;过渡带褐灰色和灰绿色砂岩普遍具有一定的弱氧化性,红度a的曲线发生多次渐变过渡,矿带内部存在多个氧化还原的地球化学界面,形成了多段的铀-钼-钒-铌等变价元素的共伴生富集。以上信息指示了研究区氧化还原作用的主成矿机制;绿色还原砂岩的红度值最小,是后期碱性还原流体渗出改造的产物。流体活动导致环河组地层发育绿泥石化、铁的还原-迁出、局部碳酸盐化等蚀变。该研究为沉积盆地不同地球化学性质含铀建造多尺度的铀成矿环境快速评价提供了案例及重要参考。

The Latest In-Situ Uraninite U-Pb Age of the Guangshigou Uranium Deposit, Northern Qinling Orogen, China: Constraint on the Metallogenic Mechanism

Objective The Guangshigou uranium deposit is located in the eastern part of the Shangdan triangular domain, which is currently the most productive pegmatite-hosted uranium deposit in China. Previous studies have focused on the migration and precipitation of uraninite and biotite clusters in the uraniferous pegmatites(Li Yanhe et al., 2016; Yuan et al., 2018). However, the accurate uranium mineralization age still remains poorly constrained, thus

沙特赛尼亚特矿床赛尼亚特磷块岩段地质特征和层序地层分析

沙特赛尼亚特矿床是新特提斯磷块岩成矿域的重要组成部分,具有丰富的磷资源及其伴生的铀资源,但是目前对赛尼亚特矿床研究程度较弱。文章在综合分析前人已有工作的基础上,对赛尼亚特矿床及外围开展地质和放射性调查,对赛尼亚特磷块岩段开展实测、矿物学研究、沉积环境和层序地层分析,认为赛尼亚特矿床赛尼亚特磷块岩段中间燧石层为区内含铀磷块岩发育的标志层,并且据此将赛尼亚特磷块岩段分为上部磷块岩层和下部磷块岩层。赛尼亚特磷块岩段及单个磷块岩层内均具有明显的自下而上砂质组分逐步减少而钙质组分增加的特点。磷块岩结构、构造表明其为远距离搬运形成的产物,铀的富集与磷块岩发育密切相关。层序对比分析结果表明,在白垩纪图赖夫期,区域上发育向东南方向的海侵,为研究区再搬运沉积磷块岩的形成提供了动力。赛尼亚特磷块岩段为海侵演化阶段的产物,磷块岩代表层序地层中的海侵体系域,磷块岩沉积结束达到最大海侵面。磷块岩段中间夹杂的泥岩和燧石及顶部燧石层为高位体系域产物,每一层磷块岩代表一次海侵过程,多层磷块岩表明经过几次海侵过程。文章建立的磷块岩层序旋回及动力学模型,对含铀磷块岩型铀资源预测具有重要意义。

中国火山岩型铀矿床成矿地质特征及找矿预测模型

火山岩型铀矿是我国重要的热液型铀矿类型之一,发育在区域性火山喷发带上的火山盆地内,其成因受构造-岩性岩相-热液循环联合控制,其构造型式能够反映火山岩相和热液蚀变类型,体现火山热液铀矿化的特点和内在规律。文章将火山岩型铀矿床划分为火山角砾岩筒、次火山岩、密集裂隙带、层间破碎带4种亚类,并详细介绍了每一亚类的成矿特征;根据不同亚类火山岩型铀矿床距离火山热液活动中心由中心向远源方向的铀成矿地质特征,总结了中国火山岩型铀矿床综合成矿模式,厘定了不同亚类铀矿床的成矿地质条件(构造、岩性岩相、容矿主岩)、矿化与成因(成矿流体、成矿温度、矿化深度、矿化特征、矿体形态、矿石矿物、伴生元素)、物、化、遥等预测要素,建立了中国火山岩型铀矿预测模型,对火山盆地铀矿找矿实践中针对火山盆地不同部位或环境下选择有效的技术方法手段具有参考意义。

冀中坳陷束鹿潜山带油气成藏主控因素与成藏模式

近年来,束鹿潜山带油气勘探取得重大突破,展现出冀中坳陷南部潜山较大的油气勘探潜力。但是,潜山带油气成藏主控因素与成藏模式还未开展系统研究和总结,严重制约了研究区下一步的油气勘探。本论文基于大量的钻井、测录井、地球化学资料、样品测试分析以及盆地模拟的方法,系统剖析了束鹿潜山带不同类型潜山的油气成藏条件,揭示了油气成藏主控因素,并建立了油气成藏模式。结果表明,束鹿潜山带油气成藏主控因素为供烃条件、输导体系以及保存条件,其中供烃条件一定程度上控制了油气成熟度与分布,输导体系控制了油气的运聚和规模,而保存条件控制了原油性质与富集。束鹿潜山带的洼中隆潜山经历了古近系沙河街组二段(Es2)沉积末期—东营期(Ed)和明化镇期(Nm)—现今两期油气充注过程,为近源断层输导断背斜聚集的油气成藏模式;而斜坡带潜山只经历了明化镇期(Nm)—现今一期低熟—正常原油充注过程,为远源不整合输导反向断块-高潜山聚集的油气成藏模式。研究成果可为研究区潜山带油气成藏机理的认识和油气勘探提供科学依据。

内蒙古二连盆地哈达图砂岩铀矿渗出铀成矿作用

[研究目的]哈达图铀矿床是产于二连盆地下白垩统赛汉组上段的一个特大型砂岩型铀矿床,其与传统砂岩铀矿特点不同,矿体呈多层板状,控矿灰色砂体具“两黄夹一灰”特征,传统的渗入(潜水氧化、层间氧化)砂岩型铀成矿理论难以解释,阐明其成因和控矿要素对创新砂岩铀成矿理论与红杂色砂岩中铀矿找矿均具有重大意义。[研究方法]采用野外和室内、宏观和微观相结合,主要包括野外观察、区域地质、构造学、沉积学、岩石学、矿物学、地球化学(元素、有机、同位素)、地震解释和铀矿床学等方法。[研究成果]阐明了矿床矿体、控矿灰色砂体和矿化特征,指出研究区红杂色建造赛汉组上段、二连组和伊尔丁曼哈组为原生氧化建造成因,主含矿层赛汉组上段控矿灰色砂体是深部还原性流体对其再还原的结果,主要受连通深部的断裂构造及相关河道或不整合面控制,属后生改造成因,从成矿铀源、深部渗出流体的形成、铀的迁移和沉淀阐述了砂岩渗出铀成矿作用机制,提出哈达图砂岩铀矿床主要是渗出铀成矿作用形成,建立了相应的渗出铀成矿模式。[结论]发现揭示了红杂色砂岩形成砂岩铀矿一种新的铀成矿作用——渗出铀成矿作用,并由此提出了在红杂色沉积建造中寻找砂岩铀矿“上红下黑、上下连通、红中找灰、灰中找矿”预测评价的新思路,指出针对红杂色沉积建造砂岩铀矿找矿新层位,在找矿空间上可由盆缘拓展到盆中、由浅部拓展到深部。

准噶尔盆地东北部侏罗系砂岩型铀矿成矿环境与找矿方向探讨

文章从蚀源区铀源条件、中新生代构造演化条件、侏罗系沉积建造特征及后生蚀变特征等角度分析了准噶尔盆地东北部砂岩型铀矿的区域成矿条件,认为卡拉麦里山的富铀花岗岩体为该区砂岩型铀成矿提供了丰富的铀源,中侏罗统含煤碎屑岩建造为砂岩型铀成矿提供了良好的容矿空间,侏罗纪以来多期次不整合面的发育为含铀含氧水的渗入改造提供了通道及时间,为大规模层间氧化带的发育提供了物质基础。研究结果显示,卡拉麦里山北坡为最有利的砂岩型铀矿找矿部位,其主要找矿目标层位为中侏罗统头屯河组,找矿类型为层间氧化带型。

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿作用和前景分析

鄂尔多斯盆地为我国大型油气、煤炭和铀多种能源矿产产出盆地。新世纪以来铀矿成矿理论技术研究和勘查取得了系列重大突破,对推进砂岩型铀矿找矿具有重要意义。文章概要分析了鄂尔多斯盆地的构造沉积演化9大阶段、基本特征及其区域控矿作用;从全盆尺度论述了砂岩型铀矿的时空分布特征;阐述了盆地东北部地区、西缘宁东地区、西南部国家湾地区、东南部店头地区的铀矿化特征,在此基础上提出了该4片地区砂岩型铀矿的成矿模式,对找矿实际发挥了重要的指导作用;最后,基于矿床模型综合地质信息预测技术,对全盆地不同找矿层位的铀成矿远景进行了定量预测,为后续找矿提供了依据。

粤北诸广山岩体南部长排矿区流体包裹体研究

长排矿区位于诸广山岩体南部,是近年来铀矿找矿重点突破的新成果。流体包裹体岩相学特征显示,该矿区成矿期主要发育2种类型包裹体:含CO_2三相包裹体(Ⅰ型)和气液两相包裹体(Ⅱ型)。其中,Ⅱ型包裹体又可分为富液相包裹体(Ⅱ-1型)和富气相包裹体(Ⅱ-2型)。根据流体包裹体岩相学特征和显微测温结果,可将成矿期流体包裹体划分为2组:第1组均一温度主要集中在291～388℃之间,盐度范围为3.23%～7.87%NaCleqv,为Ⅰ型含CO_2三相和Ⅱ-2型富气相包裹体;第2组均一温度范围主要集中于140～260℃之间,盐度为1.74%～10.24%NaCleqv,属Ⅱ-1型富液相包裹体,分别代表成矿期早阶段和晚阶段流体性质。晚阶段流体包裹体相对于早阶段具有较低的均一温度和较大的盐度变化范围,说明成矿期晚阶段很可能发生了不同来源流体的混合作用。激光拉曼分析显示,成矿期流体包裹体气相成分主要为CO_2、CH_4、H_2等。硫同位素分析结果显示,成矿期黄铁矿δ^(34)S值在-10.2‰～-3.2‰之间,与华南地区其他铀矿床成矿期硫化物的δ^(34)S值相近。结合区域地质特征可知,长排矿区成矿物质主要来源于古老含铀地层部分熔融形成的富铀花岗岩;温度降低和流体混合作用可能是导致铀络合物水解沉淀的重要因素。

以中国铀成矿理论集成和创新为导向的地质科技管理方式创新与实践

"十一五"以来,铀矿找矿难度不断加大与铀资源量需求持续上升的矛盾日益凸显,为抓住铀成矿理论研究这一天然铀产业链的源头,核工业北京地质研究院开展了以中国铀成矿理论集成和创新为导向的地质科技管理方式创新与实践,依托铀资源勘查技术与地质工艺创新科技平台,组建了以总指挥和总地质师——"两总"为主控,以资深老专家为核心,中青年骨干和辅助人员为外围的环形科研团队;通过创新地质科技管理方式,实施组织管控扁平化,赋予了科研团队更多的创新自主权;通过实施环境赋能、激励赋能和文化赋能,强化目标任务考核,建立"物质—薪酬,精神—知识传承"的双重激励机制,营造了百花齐放、鼓励创新、容许失败的学术氛围,激发了科研人员开展原始理论创新的积极性;通过开展成果宣传、出版专著,实现了成果沉淀和经典流传。经多年勘查实践,为我国铀矿大基地和重点勘查区铀资源扩大突破提供了理论和技术支撑,取得了显著的经济效益和社会效益。本文从实施背景、主要做法、实施效果三方面论述了该项管理创新成果,旨在为同行开展科技管理创新提供有益借鉴。

松辽盆地西南部钱家店矿田板状铀矿体成矿条件、特征及模式

松辽盆地西南部钱家店矿田是上白垩统原生红杂色陆源碎屑建造中多重流体耦合叠加作用的产物。根据前人研究成果及最新勘探结果,文章重新系统地总结了该矿田的铀源、构造、沉积建造、水文地质、古气候、后生氧化及深部流体改造等关键铀成矿条件和特征,探讨了板状铀矿体的成因。区内矿床的主要含矿层为半干旱-干旱古气候条件下形成的青山口组和姚家组红杂色建造,内外部的铀源和还原剂均丰富,灰色层控制显著,深部热液和油气流体叠加改造作用明显,地下水具有多向补给,并沿构造剥蚀天窗或断裂统一方向排泄;含矿层中氧化带与矿体总体存在断陷中央“脱节”式和断陷边缘“两红夹一灰”式两种空间展布特征。基于断坳转换型叠合盆地“牛角式”构造-沉积演化特征,初步构建了上白垩统超覆式坳陷层的“基底角度不整合界面、辫状河道灰色砂体、后生氧化带、深部流体及天窗或断裂泄水构造”五位一体的板状铀矿体成矿模式:(1)下白垩统生油含煤断陷沉积建造形成期;(2)泉头期-嫩江期超覆式沉积建造形成和成岩期;(3)嫩江期末-古近纪多重流体耦合叠加层间氧化主成矿期;(4)新近纪表生流体潜水渗入叠加改造期。

含铀磷块岩型矿床研究现状和未来展望

根据国际原子能机构(IAEA)铀矿床分类方案和全球铀矿床数据库(UDEPO),含铀磷块岩型与不整合相关型、砂岩型和火山岩型等并列为十五大铀矿床类型,含铀磷块岩型矿床中铀的资源量在十五大铀矿床类型中排列第二,且含铀磷块岩型矿床经常伴生钼、镍、钒、分散元素和稀土等多种战略资源,显示巨大的资源潜力,但是由于磷块岩中铀的品位偏低,大部分只能作为磷矿的副产品加以开采,因此含铀磷块岩型矿床相对国内四大类型(砂岩型、花岗岩型、火山岩型和碳硅泥岩型)研究程度较低,国内外对该类型的命名仍未能得到统一。本次系统总结和梳理国际和国内相关概念的描述,赋予了含铀磷块岩型矿床的概念,初步划分了类型,整理了全球磷矿床和含铀磷块岩型矿床的分布,总结了磷矿床、含铀磷块岩型矿床的勘查和研究现状,并对国际含铀磷块岩型矿床综合开采和我国磷矿和含铀磷块岩型矿床的未来发展提出了建议。

蒙其古尔铀矿床灰白色砂岩成因及其成矿作用机制

蒙其古尔作为典型的砂岩型铀矿床,发育大规模灰白色砂体,且与铀成矿具有密切的空间关系。文章旨在通过研究含矿目的层水西沟群砂体的岩石学特征和地球化学特征,分析成矿流体性质,研究大规模灰白色砂体的主要成因及其与铀成矿作用之间的关系。通过研究表明造成砂体“白色化”的原因主要有:砂岩发生了强烈的以高岭石为主的黏土化蚀变;砂岩中铁离子发生迁移,且高价铁离子发生了还原反应;砂岩中大量有机质被氧化。其中关键原因是以高岭石为主的黏土矿物的“增白反应”。当层间红色氧化砂体遇到酸性还原性流体,在经历长期稳定/动荡交替的水-岩反应后,形成大量以高岭石为主的黏土矿物,砂体呈现“白色化”,此过程说明灰白色砂体的形成和形态主要受控于成矿流体的性质。成矿流体中的无机流体主要为层间含铀含氧水,可将含矿建造中的铀活化出来并迁移;有机流体中有大量来源于含矿建造中析出的煤成气和深部烃源岩沿裂隙逸散的天然气,成矿流体的氧化还原环境和酸碱性的改变,可直接将层间流体中的高价铀还原为低价铀,同时增加流体H+浓度,可形成大量以高岭石为主的黏土矿物,这是砂体“白色化”的主要成因,黏土矿物的对铀吸附作用,可加速铀的富集。

巴什布拉克含铀地沥青铀矿床矿化特征和成矿机理

通过实地和显微镜观察、取样、分析测试等方法,取得大量实际资料,着重研究巴什布拉克矿床铀与石油产区含地沥青铀矿床之间等内在联系,利用所取得的大量数据对地沥青及其铀矿化特征和成矿机理予以讨论,认为巴什布拉克与石油密切相关的大型含地沥青铀矿床为一种既有承压水的层间氧化为主、又有潜水氧化,特别与石油热演化、油气破坏产物地沥青和油气还原(H2、CH4)、热液(水)蚀变、碳酸盐水洗、渗漏与扩散等因素有关的复成因类型。石油含铀和多金属,与其氧化为沥青增加对铀吸附性,以及存在还原性气体具有极强的还原铀能力有关,地沥青既具有在酸性介质中发生吸附铀,又能在弱碱性介质中还原铀的能力。

松辽盆地西南部钱家店凹陷DL铀矿带铀的赋存形式及成矿时代

为查明松辽盆地西南部钱家店凹陷新发现DL铀矿带青山口组铀的赋存形式、富集成矿机制及过程,联合对灰色砂、泥岩矿石开展了系统的岩矿鉴定、扫描电镜观察、能谱及电子探针分析、全岩U—Pb同位素定年。结果表明,砂泥岩矿石属于多物源供给的辫状河流相碎屑岩建造,成分和结构成熟度均偏差;矿石中铀均主要以沥青铀矿为主,其次为含铀钛矿物,少量含铀碳酸盐矿物,含铀、锆、硅混合物及吸附态铀。沥青铀矿主要呈胶状、团块状及微粒状产在矿石局部强吸附还原域的杂基、碎屑矿物溶蚀孔洞(隙)或边缘等可赋存空间位置,且与碳屑有机质、黄铁矿、高岭石和蒙脱石黏土矿物、铁白云石及含钛矿物紧密共(伴)生。目的层总体先后存在弱酸性还原流体和碱性还原热液流体双重铀富集成矿作用;并通过矿石全岩U—Pb同位素定年新获得了50.6±1.6 Ma、32.2±3.9 Ma、27±4 Ma、26.0±2.7 Ma、23.9±2.8 Ma等一批成矿年龄,指示了古近纪期间的主成矿事件。基于区内构造—沉积演化特征,初步构建了DL铀矿带青山口组四阶段的多元流体耦合叠加铀成矿过程:(1)沉积—成岩预富集阶段;(2)嫩江期末构造反转初始成矿阶段;(3)古近纪热液流体改造成矿阶段;(4)新近纪叠加改造阶段。该研究对盆地下一步的铀矿找矿和后期地浸开采具有重要指导意义。

白竹峪铀多金属磷块岩矿床地球化学特征

湘西北下寒武统铀多金属磷块岩由于富含多种矿产元素,受到国内外地质学者的越来越多的关注,但成因认识仍然众说纷纭。文章在对湘西北黑色岩系非常规铀资源开展地质和放射性调查的基础上,选取下寒武统牛蹄塘组铀多金属磷块岩露头较好的白竹峪矿床开展地质调查、岩石地球化学测量、系统的采样和分析测试,结果表明铀多金属磷块岩主量元素与上地壳所含的对应元素相比,只有CaO和P_(2)O_(5)富集,富集系数分别为9和204。此外,铀多金属磷块岩微量元素U(平均含量为1 350×10^(-6))、Ni(平均含量为6 822×10^(-6))和Mo(平均含量为2 104×10^(-6))均达到相应矿床的工业品位,且Re、Tl和V达到铀矿床综合利用指标。上震旦统灯影组白云岩、下寒武统牛蹄塘组铀多金属磷块岩和黑色碳质泥质页岩及板岩的δU、V/Cr、Ni/Co和δCe值均指示这3种地层形成于缺氧沉积环境,铀多金属磷块岩北美页岩配分曲线显示热水沉积特征,δEu大于1,结合主量元素和微量元素R型聚类分析结果推测铀多金属磷块岩在正常海相沉积的基础上发生了热液的改造作用。