宋繼葉，秦明寬，蔡煜琦，李林強(qiáng)，邱駿挺

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院 中核集團(tuán)鈾資源與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.國(guó)防科技工業(yè)核材料技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100029）

超大型礦床具有巨大的礦產(chǎn)儲(chǔ)量和特殊的成礦特征，其數(shù)量?jī)H占礦床總數(shù)的5%～10%，卻提供了全球礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的30%～50%，全球占少數(shù)的大型和超大型鈾礦床，提供了占全球86.7%以上的鈾資源，對(duì)一個(gè)國(guó)家乃至全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有舉足輕重的作用［1-4］。前人針對(duì)超大型礦床已開(kāi)展眾多工作，主要集中在超大型礦床的界定以及超大型礦床的成因、成礦規(guī)律、分布特征等方面，或從全球出發(fā)或從區(qū)域角度，涉及全球6 個(gè)大洲、121 個(gè)國(guó)家的石油、天然氣、煤、鈾、金、鐵、錳、鉻等20 多個(gè)礦種的1 000 多個(gè)礦床［5-12］。

其中，針對(duì)區(qū)域或單個(gè)超大型砂巖鈾礦床成礦環(huán)境研究亦較多［6-7，9-10，13-15］，但對(duì)超大型砂巖鈾礦床更大尺度的形成環(huán)境的共性規(guī)律研究和找礦方向可查資料相對(duì)較少，主要包括從研究國(guó)外超大型鈾礦床特征和分類(lèi)入手，總結(jié)不同成因類(lèi)型超大型鈾礦床成礦地質(zhì)條件，結(jié)合我國(guó)西北部地質(zhì)特征、礦化地點(diǎn)，提出了我國(guó)西北部今后尋找超大型鈾礦床主要是中新生代可地浸的層間氧化帶砂巖型鈾礦，其次是偉晶花崗巖型、火山巖型及奧林匹克壩型的鈾礦床［16］，還包括通過(guò)對(duì)我國(guó)近20 年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一批特大、超大型礦床定位特征的對(duì)比研究，總結(jié)了我國(guó)超大型砂巖鈾礦形成的必備地質(zhì)條件，用量化、半量化的判別條件指導(dǎo)找礦［13］。

現(xiàn)今，研究大型礦集區(qū)、成礦大爆發(fā)、鈾地球化學(xué)塊體及巨礦的形成分布等規(guī)律問(wèn)題是未來(lái)鈾資源勘查理論與技術(shù)突破方向。因此，有必要開(kāi)展超大型砂巖鈾礦床形成環(huán)境與找礦方向研究，相關(guān)研究可為深化超大型砂巖鈾礦成礦理論和成礦規(guī)律提供基礎(chǔ)支撐，同時(shí)為我國(guó)天然鈾的可持續(xù)發(fā)展提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。通過(guò)總結(jié)國(guó)外超大型砂巖鈾礦成礦特征與規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)我國(guó)尋找超大型砂巖型鈾礦取得重大突破。

1 超大型砂巖鈾礦床的定義、儲(chǔ)量規(guī)模界定標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

超大型金屬礦床（含鈾礦床）的命名沒(méi)有明確的涵義或說(shuō)法。涂光熾院士（2000）［17］認(rèn)為，國(guó)內(nèi)外有類(lèi)似超大型礦床的形容詞，如世界級(jí)、特大型、巨型、超巨型礦床等，目前暫時(shí)對(duì)超大型、巨型、世界級(jí)、特大型等不作更細(xì)劃分，它們可相互通用。選用超大型這個(gè)詞，是因?yàn)樗绫粐?guó)際會(huì)議所采用，有優(yōu)先權(quán)。

為了反映不同地區(qū)鈾成礦作用的強(qiáng)度，將鈾礦床規(guī)模分為超大型、大型、中型、小型和礦點(diǎn)。鈾礦床規(guī)模的大小往往與各國(guó)具有鈾礦資源的多寡有關(guān)，以往對(duì)于超大型礦床的量級(jí)（噸位）沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或確切涵義［5，18-21］。針對(duì)超大型砂巖鈾礦床的量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)包括 15 000 t、60 000 t 和 50 000 t等［14，22-25］。目前，世界主要國(guó)家鈾礦床大小及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 世界主要國(guó)家鈾礦床規(guī)模大小及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Uranium deposit scale and its classification criteria of main countries in the world

目前世界上主要國(guó)家，包括中國(guó)、俄羅斯以及國(guó)際通用均采用50 000 t級(jí)規(guī)模作為超大型鈾礦床的相對(duì)量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其可作為全球鈾礦集區(qū)和超大型鈾礦床分布的全球背景在不同地區(qū)富集的參量。地浸砂巖型鈾礦規(guī)模相對(duì)較大，因此，本文以大于50 000 t級(jí)規(guī)模作為超大型鈾礦床的相對(duì)量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合前期研究成果與最新IAEA數(shù)據(jù)庫(kù)資料，在世界范圍內(nèi)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)了超大型（＞50 000 t）、特大型砂巖型鈾礦床（25 000～50 000 t）共39個(gè)，其中，17 個(gè)為超大型砂巖鈾礦床。

具體超大型、特大型鈾礦床基本信息如表2，圖1 所示。

表2 世界超大型、特大型砂巖鈾礦床基本信息一覽表［27-30］Table 2 The basic information of extra large and super large sandstone uranium deposits[27-30]

2 時(shí)空分布特征

就地理空間位置來(lái)看，超大型砂巖鈾礦床主要集中于歐亞大陸、非洲和南美洲，其中中亞與亞歐大陸腹地是世界上最著名的鈾礦床集中區(qū)（圖2），包括哈薩克斯坦產(chǎn)出有9 個(gè)、俄羅斯產(chǎn)出有1 個(gè)、烏茲別克斯坦產(chǎn)出有1 個(gè)、美國(guó)產(chǎn)出有2 個(gè)、尼日爾產(chǎn)出有2 個(gè)、南非和坦桑尼亞各產(chǎn)出有1 個(gè)。涉及哈薩克斯坦的楚-薩雷蘇與錫爾達(dá)林鈾成礦區(qū)、烏茲別克斯坦中央克孜勒庫(kù)姆鈾成礦省、俄羅斯外貝加爾成礦區(qū)、美國(guó)科羅拉多高原圣胡安盆地和尼日爾阿加德茲盆地（或稱(chēng)廷梅爾索伊盆地）。

圖2 歐亞大陸鈾礦床集中區(qū)分布圖Fig.2 Distribution map of uranium deposits cluster around Eurasia

在大地構(gòu)造位置上，超大型砂巖鈾礦床主要集中分布在殘留的古陸塊（如非洲陸塊）或古陸殼重熔改造后形成的富鈾長(zhǎng)英質(zhì)巖石中（以褶皺帶形式存在），尤其是古生代褶皺帶圍陷的盆地中（圖3）。

從時(shí)間上來(lái)看，上述超大型砂巖鈾礦床的容礦主巖時(shí)代主要是中生代，個(gè)別為新生代、古生代；具體產(chǎn)出地層、時(shí)代與礦化類(lèi)型如表3所示，其中主要容礦主巖為上白堊統(tǒng)、個(gè)別是下中侏羅統(tǒng)和古近系。

表3 世界超大型砂巖鈾礦床賦礦層時(shí)代表Table 3 Age of lithological composition of host layer for extra-large sandstone uranium deposits in the world

中央亞洲砂巖型鈾礦床礦石同位素年齡值集中，即26～24 Ma、15～12 Ma、5～1.6 Ma 和1.5～0.25 Ma；在非洲鈾成礦域，中生代構(gòu)造活化全面剝蝕期形成砂巖型鈾礦化；外貝加爾維季姆鈾成礦區(qū)測(cè)定的鈾礦化年齡為20～1 Ma。由此可以看出，上述超大型砂巖鈾礦床成礦區(qū)成礦年齡集中在新生代中新世。

3 成礦環(huán)境綜合分析

考慮覆蓋全球主要成礦域、鈾成礦地質(zhì)背景差異以及成礦類(lèi)型的不同，本文選取如下典型礦床開(kāi)展了超大型砂巖鈾礦形成環(huán)境研究，即近天山鈾成礦省楚-薩雷蘇成礦區(qū)的門(mén)庫(kù)杜克礦床、中央克茲勒庫(kù)姆成礦區(qū)烏奇庫(kù)杜克礦床、俄羅斯外貝加爾鈾成礦區(qū)的希阿格達(dá)礦床、美國(guó)科羅拉多高原鈾成礦省圣胡安盆地格蘭茨礦帶安布羅西尼亞湖鈾礦以及非洲陸塊尼日爾阿爾利特鈾成礦省伊姆拉倫礦床。系統(tǒng)梳理總結(jié)了上述典型鈾成礦省（區(qū)）中的盆地類(lèi)型、規(guī)模、構(gòu)造位置、構(gòu)造演化、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、鈾源條件、沉積特征以及成礦過(guò)程或模式（表4）。

通過(guò)對(duì)超大型砂巖鈾礦床形成環(huán)境因素綜合分析，不難發(fā)現(xiàn)，各個(gè)地區(qū)所具有的共同特征有：

1）豐富的基底（結(jié)晶基底＋褶皺基底）外部鈾源，富鈾的含礦巖系或賦礦巖系；2）總體發(fā)育河流-三角洲沉積體系，其中的河道和三角洲砂體為主控砂體；3）具有相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，穩(wěn)定的地下水補(bǔ)徑排條件，以及后期構(gòu)造隆升、深部熱流體或者油氣等的還原改造；4）往往產(chǎn)出于多水流匯聚的地區(qū)。

可以產(chǎn)出有超大型砂巖鈾礦床的構(gòu)造背景有3 種：

1）加里東褶皺帶粘結(jié)前寒武紀(jì)古老地塊群的陸間型板塊內(nèi)部，如位于圖蘭臺(tái)坪東部邊緣近天山地區(qū)，其中又可以是長(zhǎng)期發(fā)育的大型盆地（如楚-薩雷蘇盆地），或者是由一系列中小型斷陷-向斜式“山間盆地”（如中央克茲勒庫(kù)姆盆地）；2）穩(wěn)定克拉通（古陸塊）上長(zhǎng)期穩(wěn)定的克拉通盆地區(qū)，如科羅拉多圣胡安盆地和阿爾利特阿加德茲盆地；3）穩(wěn)定古陸塊的后期活化帶高原地區(qū)。

可以形成超大型砂巖鈾礦床的成礦過(guò)程或模式有5 種：

1）區(qū)域性大規(guī)模層間氧化作用（如門(mén)庫(kù)杜克）；2）區(qū)域性層間氧化作用＋局部性層間氧化作用（如烏奇庫(kù)杜克）；3）沿不整合下滲的地下水或與沉積地層腐殖酸、黏土質(zhì)還原劑，或與切穿主巖的構(gòu)造斷裂帶形成的地球化學(xué)界面的成礦過(guò)程（如安布羅西尼亞湖）；4）古河道沉積體系潛水氧化伴隨玄武巖漿噴溢的熱改造成礦過(guò)程（如希阿格達(dá)）；5）層控性沉積成巖型（如阿爾利特）。

可以形成超大型砂巖型鈾礦床的盆地類(lèi)型有4 種：

1）后造山帶內(nèi)的中新生代海相盆地（如楚-薩雷蘇，中央克茲勒庫(kù)姆盆地）；2）穩(wěn)定克拉通盆地（如阿加德茲盆地）；3）古中間地塊上的構(gòu)造盆地（如圣胡安盆地）；4）穩(wěn)定地臺(tái)褶皺帶內(nèi)中間地塊隆起高原。

以上超大型砂巖鈾礦床產(chǎn)出地區(qū)的共同地質(zhì)特征是我國(guó)尋找超大型砂巖型鈾礦床應(yīng)具備的基礎(chǔ)條件，以此為基礎(chǔ)，可以在3 種不同構(gòu)造地質(zhì)背景、4 種不同盆地類(lèi)型的地區(qū)中尋找區(qū)域性層間氧化帶型、局部性層間氧化帶型、不整合面地下水滲入型、古河道潛水氧化疊加玄武巖熱改造成礦類(lèi)型以及沉積成巖型超大型砂巖型鈾礦床。

在我國(guó)，建議在伊犁盆地南緣東段、鄂爾多斯盆地西部地區(qū)、二連盆地玄武巖覆蓋區(qū)，分別尋找類(lèi)中央克茲勒庫(kù)姆烏奇庫(kù)杜克鈾礦床、類(lèi)科羅拉多高原圣胡安盆地安布羅西尼亞湖鈾礦化和類(lèi)維季姆希阿格達(dá)鈾礦床。

4 結(jié)論

1）以50 000 t 級(jí)規(guī)模作為超大型砂巖鈾礦床的相對(duì)量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在世界范圍內(nèi)，最新統(tǒng)計(jì)了超大型、特大型砂巖型鈾礦床（25 000～50 000 t 級(jí)別）共39 個(gè)，其中17 個(gè)為超大型砂巖鈾礦床。

2）超大型砂巖型鈾礦床分別產(chǎn)出于哈薩克斯坦的楚-薩雷蘇、中央克茲勒庫(kù)姆地區(qū)，俄羅斯外貝加爾的維季姆地區(qū)，美國(guó)科羅拉多高原以及尼日爾阿爾利特地區(qū)。超大型砂巖鈾礦床的容礦主巖時(shí)代主要是中生代，個(gè)別為新生代和古生代；成礦年齡集中在新生代中新世。

3）超大型砂巖鈾礦床形成的環(huán)境因素包括：具有富鈾基底和富鈾含礦巖系，總體發(fā)育河流-三角洲沉積體系，具有相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，穩(wěn)定的地下水補(bǔ)徑排條件，以及后期構(gòu)造隆升、深部熱流體或者油氣等的還原改造。

4）超大型砂巖鈾礦床產(chǎn)出地區(qū)的共同地質(zhì)特征是我國(guó)尋找超大型砂巖型鈾礦床應(yīng)具備的基礎(chǔ)條件，以此為基礎(chǔ)，可以在3 種不同構(gòu)造地質(zhì)背景、4 種不同盆地類(lèi)型的地區(qū)中，尋找區(qū)域性層間氧化帶型、局部性層間氧化帶型、不整合面地下水滲入型、古河道潛水氧化疊加玄武巖熱改造成礦類(lèi)型以及沉積成巖型超大型砂巖型鈾礦床。

5）中國(guó)超大型砂巖鈾礦的找礦建議：在伊犁盆地南緣東段庫(kù)魯斯臺(tái)-達(dá)拉地中央古隆起周緣新區(qū)，尋找類(lèi)中央克茲勒庫(kù)姆烏奇庫(kù)杜克鈾礦床；在鄂爾多斯盆地西部地區(qū)，尋找類(lèi)科羅拉多高原圣胡安盆地安布羅西尼亞湖鈾礦化；在二連盆地玄武巖覆蓋區(qū)，尋找類(lèi)維季姆希阿格達(dá)鈾礦床。