秦明寬,李子穎,蔡煜琦,郭強(qiáng),宋繼葉,劉章月,黃少華
(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院,北京 100029)
鈾資源是十分重要的核能礦產(chǎn)戰(zhàn)略資源?!半p碳目標(biāo)”的提出,給我國(guó)核能發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)和巨大空間,相應(yīng)地對(duì)鈾資源保障提出了重大長(zhǎng)遠(yuǎn)需求。為此,國(guó)家相關(guān)規(guī)劃中已明確提出要加大國(guó)內(nèi)鈾資源勘查投入力度,盡快摸清鈾資源家底[1],以不斷夯實(shí)國(guó)內(nèi)鈾資源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備。
我國(guó)鈾礦地質(zhì)事業(yè)已走過(guò)67個(gè)春秋,近70年來(lái)幾代鈾礦地質(zhì)工作者艱苦奮斗、勵(lì)精圖治、求實(shí)創(chuàng)新,取得了舉世矚目的找礦成果和系列科技創(chuàng)新成果[1-6],有力保障了國(guó)家核工業(yè)發(fā)展對(duì)鈾資源的需求?!笆奈濉币詠?lái),國(guó)家對(duì)鈾資源勘查更加重視,勘查工作量大幅增加,鈾礦地質(zhì)工作迎來(lái)了自改革開(kāi)放以來(lái)前所未有的戰(zhàn)略機(jī)遇期。但我國(guó)地質(zhì)背景特殊而復(fù)雜,隨著勘查工作的不斷深入,找礦的難度越來(lái)越大。新時(shí)期如何充分利用相對(duì)有限的鉆探工作量,提高勘查效率和找礦效益,有效支撐“找大礦、找富礦、找經(jīng)濟(jì)可采礦”戰(zhàn)略目標(biāo)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。在此背景條件下,必須從我國(guó)特定的地質(zhì)背景條件和勘查研究程度出發(fā),依靠科技進(jìn)步,加快推進(jìn)鈾資源“摸清家底”工程,不斷實(shí)現(xiàn)“三新”突破。
所謂“三新”是指新區(qū)、新層位和新類型?!叭隆蓖黄粕婕岸鄬W(xué)科、多技術(shù)方法的綜合運(yùn)用,是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。鈾資源的突破離不開(kāi)“三新”,“三新”突破是礦產(chǎn)資源勘查領(lǐng)域始終追尋的目標(biāo)之一,也是我國(guó)鈾資源儲(chǔ)量不斷增加的根本路徑。本文以概要闡述全球鈾資源優(yōu)勢(shì)類型、特點(diǎn)及時(shí)空分布規(guī)律為基礎(chǔ),結(jié)合中國(guó)鈾資源的類型與時(shí)空分布規(guī)律、鈾成礦地質(zhì)背景條件與最新勘查進(jìn)展,對(duì)新時(shí)期我國(guó)鈾資源勘查的“三新”突破提出了戰(zhàn)略性、方向性思考,以期對(duì)“十四五”乃至“十五五”鈾礦勘查戰(zhàn)略布局、相關(guān)勘查工作部署與研究有所裨益。
國(guó)際上不少專家學(xué)者或機(jī)構(gòu)對(duì)全球鈾礦床的分類進(jìn)行了諸多研究[7-12],分類方案也多種多樣,以國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)和德國(guó)著名鈾礦床學(xué)家Franz J.Dahlkamp的分類方案最具代表性,尤以IAEA的分類被各國(guó)或業(yè)界廣為接納、采用(表1)。盡管如此,IAEA的分類方案隨著技術(shù)經(jīng)濟(jì)等條件的變化而處于動(dòng)態(tài)更新中,如2013年前將全球鈾資源劃分為13個(gè)大類,2013后劃分為15種類型并沿用至今。IAEA對(duì)全球鈾礦床地質(zhì)類型的劃分主要基于鈾礦床產(chǎn)出的地質(zhì)背景,且一直大體按其經(jīng)濟(jì)價(jià)值排序。
表1 全球鈾礦床類型劃分方案簡(jiǎn)表(據(jù)IAEA,2018、2020綜合)Table 1 The classification scheme of uranium deposit types in the world(Combined after IAEA,2018,2020)
根據(jù)IAEA的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(表2),截至2019年1月,全球已查明的常規(guī)可靠資源(RAR)、推斷資源(IR)總量分別為472.36萬(wàn)tU和334.66萬(wàn)tU,二 者 合 計(jì) 為807.02萬(wàn)tU。由表2可見(jiàn),全球已查明常規(guī)鈾資源總量(RAR+IR)超過(guò)50萬(wàn)tU的礦床類型依次為砂巖型(229.41萬(wàn)tU)、多金屬鐵氧化物角礫雜巖型(149.98萬(wàn)tU)、不整合面型(97.06萬(wàn)tU)、交代巖型(94.23萬(wàn)tU)和侵入巖型(60.78萬(wàn)tU)5種;查明資源總量介于50~15萬(wàn)tU的礦床類型包括古石英-卵石礫巖型(38.68萬(wàn)tU)、火山巖型(29.78萬(wàn)tU)、表生型(28.13萬(wàn)tU)、磷塊巖型(17.57萬(wàn)tU)和花崗巖型(16.79萬(wàn)tU)5種。筆者認(rèn)為,作為全球鈾資源的優(yōu)勢(shì)類型,應(yīng)綜合考慮資源儲(chǔ)量規(guī)模、礦床開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)性(價(jià)值)和空間分布(再現(xiàn)性)等因素,據(jù)此提出全球鈾資源的優(yōu)勢(shì)類型主要包括9種類型:1)砂巖型;2)不整合面型;3)多金屬鐵氧化物角礫雜巖型;4)侵入巖型;5)古石英-卵石礫巖型;6)花崗巖型;7)火山巖型;8)交代巖型和9)表生型。
表2 全球已查明鈾資源量(按礦床類型)簡(jiǎn)表(單位:萬(wàn)tU;成本<260美元/kgU)Table 2 Simplified table of identified uranium resources(according to deposit type)in the world(Unit:104tU;Cost<260 dollar/kgU)
1.2.1砂巖型鈾礦床
砂巖型鈾礦床為全球分布范圍最廣的鈾礦床類型之一,在世界六大洲均有不同程度的分布,且主要分布于北半球的中高緯度區(qū),最著名的產(chǎn)出區(qū)包括中亞地區(qū)、美國(guó)中西部和尼日爾三大鈾礦集區(qū)。砂巖型鈾礦床幾乎都產(chǎn)于沉積盆地內(nèi),其中絕大部分產(chǎn)于中新生代沉積盆地,其次為古生代沉積盆地,少部分產(chǎn)于元古代砂巖中。從亞類上看,卷狀鈾礦主要產(chǎn)于美國(guó)中西部、南哈薩克斯坦和烏茲別克斯坦;板狀鈾礦主要見(jiàn)于美國(guó)(科羅拉多高原)、尼日爾和捷克等國(guó);底部河道型主要產(chǎn)于俄羅斯烏拉爾山脈以東地區(qū)、蒙古、南澳大利亞、加拿大等國(guó)家或地區(qū);構(gòu)造-巖性亞類主要見(jiàn)于法國(guó)、加蓬;元古代砂巖中鐵鎂質(zhì)巖脈/巖床礦床主要見(jiàn)于澳大利亞和加拿大。從產(chǎn)鈾時(shí)代上看,中新生代砂巖型鈾礦主要產(chǎn)于中亞地區(qū)、美國(guó)中西部、西歐、俄羅斯、蒙古和澳大利亞等國(guó)家或地區(qū),古生代砂巖型鈾礦見(jiàn)于西非尼日爾,元古代砂巖型鈾礦見(jiàn)于中非加蓬、澳大利亞和加拿大等國(guó)家。
1.2.2不整合面型鈾礦床
其最大特點(diǎn)是鈾品位高、儲(chǔ)量規(guī)模大、鈾礦體的空間產(chǎn)出與元古代不整合面及斷裂構(gòu)造有關(guān)。該類型鈾礦床主要產(chǎn)于加拿大的Athabasca盆地和澳大利亞北部的Pine Creek造山帶。有關(guān)資料顯示,產(chǎn)于俄羅斯圣彼得堡附近的Karku礦床、印 度Cuddapah盆地 的Chitrial和Lambapur礦床亦屬較典型的不整合面型鈾礦床,我國(guó)的連山關(guān)鈾礦床也可劃歸為此類。不整合面型鈾礦床成礦時(shí)代雖然古老,但多期多階段成礦的特征亦較明顯,如Athabasca盆地主要鈾成礦年齡有1 550~1 500 Ma、1 350~1 300 Ma兩期,后期疊加成礦還有1 200~1 150 Ma、900 Ma、300~200 Ma等多個(gè)期次[13]。
1.2.3多金屬鐵氧化物角礫雜巖型鈾礦床
此類礦床歸屬于世界范圍內(nèi)的鐵氧化物-鈾-金礦床大類。位于澳大利亞南部的奧林匹克壩礦床是已知此類礦床的僅有代表,鈾作為銅、金和銀等礦產(chǎn)的副產(chǎn)品開(kāi)采,其鈾資源量超過(guò)200萬(wàn)t。鈾呈浸染型賦存于中元古代富赤鐵礦的花崗質(zhì)角礫巖中。Johnson等認(rèn)為,奧林匹克壩礦床的花崗巖侵入、角礫巖化、礦化為同時(shí)進(jìn)行,短時(shí)間的冷卻說(shuō)明成礦物質(zhì)更傾向于來(lái)自殼源[14-15]。由此,根據(jù)花崗巖圍巖、礦化核心部位的赤鐵礦-石英角礫巖等的年齡判斷,該礦床的鈾成礦時(shí)代大體介于1 597±8 Ma~1 584±20 Ma之間。需要特別說(shuō)明的是,奧林匹克壩礦床的“獨(dú)子”身份正在被打破,在該礦區(qū)的外圍,已發(fā)現(xiàn)Prominent Hill、Wirrda Well、Carrapeteena、Acropolis、Oka Dam等產(chǎn)于角礫巖中的礦床。
1.2.4侵入巖型鈾礦床
鈾礦床與不同巖石化學(xué)成分的侵入巖或深熔巖漿巖(白崗巖、花崗巖、二長(zhǎng)巖、過(guò)堿性正長(zhǎng)巖、碳酸巖)共生,屬典型的內(nèi)生同生礦床。該大類鈾礦床在全球分布較廣,主要分布于非洲南部、北美洲以及格陵蘭島等地區(qū),其成礦時(shí)代較老,以古生代為主。代表性礦床有納 米 比 亞 的 羅 辛(R?ssing)礦 床、羅 辛 南(R?ssing South)礦床,加拿大Bancroft地區(qū)的礦床,格陵蘭Kvanefield和Sorensen礦床等。
1.2.5古石英-卵石礫巖型鈾礦床
此類礦床主要產(chǎn)于南非Witwatersrand盆地和加拿大的Blind River/Elliot湖地區(qū),雖然有報(bào)道稱在印度、澳大利亞和巴西均有所發(fā)現(xiàn),但其工業(yè)意義不大。該類礦床的最顯著特征是產(chǎn)于2 400~2 300 Ma以前的辮狀河沉積體系底部的石英-卵石礫巖層中,礫巖的基質(zhì)含黃鐵礦、金,也出現(xiàn)少量其他氧化物和硫化物的碎屑礦物[8]。
1.2.6花崗巖型鈾礦床
其包括兩類礦床,即產(chǎn)于花崗巖體或外帶中的脈狀礦體和產(chǎn)于花崗巖(如變正長(zhǎng)巖體)內(nèi)的浸染狀礦化。全球花崗巖型鈾礦主要分布于歐亞大陸,有兩大鈾礦化集中產(chǎn)出區(qū):中國(guó)華南地區(qū)、法國(guó)中央地塊?;◢弾r型鈾礦產(chǎn)出國(guó)家主要有中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、捷克共和國(guó)、西班牙和葡萄牙等國(guó)。中西歐國(guó)家花崗巖型鈾礦屬古生界中部構(gòu)造層熱液鈾礦,為海西期成礦,成礦時(shí)代介于270~230 Ma之間;中國(guó)華南屬中新生界構(gòu)造層熱液鈾礦,主要有兩期成礦作用,早期140~130 Ma和晚期85~65 Ma。不論是在我國(guó)華南還是歐洲國(guó)家,花崗巖型鈾礦普遍與堿交代作用有關(guān)[16]。
1.2.7火山巖型鈾礦床
火山巖型鈾礦床是全球分布范圍最廣的鈾礦床類型之一,除非洲大陸外,在歐亞大陸、北美洲、南美洲以及大洋洲均有不同程度的分布。全球火山巖型鈾礦床主要分布于如下四大成礦域[17]。1)前寒武古陸塊(>2 500 Ma)成礦域:火山巖型鈾礦僅見(jiàn)于北美地盾的古元古、中元古界火山巖相地層中。2)歐亞巨型EW向古生代褶皺系成礦域:鈾礦化集中區(qū)主要分布于哈薩克斯坦境內(nèi),產(chǎn)有數(shù)十個(gè)大中型、大型乃至超大型古生界火山巖型鈾礦床,其成礦時(shí)代介于380~320 Ma之間,單個(gè)礦床資源量可達(dá)5萬(wàn)t以上。3)環(huán)太平洋中新生代大陸邊緣活動(dòng)帶鈾成礦域:為全球規(guī)模最大的火山巖型鈾成礦帶,在太平洋西海岸亞洲大陸邊緣活動(dòng)帶鈾成礦帶已發(fā)現(xiàn)100余個(gè)鈾礦床,成礦時(shí)代以早白堊世晚期-晚白堊世早期為主,主要為中溫?zé)嵋盒偷V床,全球著名的斯特利措夫鈾礦田和多爾諾特鈾礦田即產(chǎn)于該帶內(nèi)。4)阿爾卑斯-特提斯中新生代活動(dòng)帶成礦域:僅在該帶西段(阿爾卑斯段)火山巖帶中發(fā)現(xiàn)有少數(shù)鈾礦床,且以中、小規(guī)模為主,其鈾成礦作用大體與太平洋東海岸南北美洲大陸邊緣活動(dòng)帶相似,產(chǎn)鈾火山巖與鈾成礦時(shí)代均屬新生代,成礦類型屬淺成低溫?zé)嵋侯愋汀?/p>
1.2.8交代巖型礦床
該類礦床局限于前寒武紀(jì)地盾構(gòu)造巖漿活動(dòng)地區(qū),以強(qiáng)烈的Na交代或K交代為特征,常沿深斷裂形成鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、伊利石化等蝕變,礦床規(guī)模一般為中到大型、特大型。產(chǎn)有此類礦床的國(guó)家主要有烏克蘭、俄羅斯、美國(guó)、瑞典以及圭亞那等國(guó),典型實(shí)例有烏克蘭的米丘林礦床、瓦杜津礦床,俄羅斯的Elkon礦床,巴西的Lagoa Real礦床,澳大利亞的Valhalla礦床,加拿大的Michelin礦床等。
1.2.9表生型礦床
表生型鈾礦床系指產(chǎn)于年輕的(古近紀(jì)到現(xiàn)代)近地表沉積物和土壤中的鈾富集體。鈣結(jié)巖型鈾礦床為表生型的主要亞類,其成礦與富鈾花崗巖的深度風(fēng)化有關(guān),但也可產(chǎn)于新生代河道和干鹽湖的沉積物中,U主要以釩鉀鈾礦的形式存在。鈣結(jié)巖型鈾礦主要分布于近現(xiàn)代干旱氣候帶(區(qū)),在澳大利亞、納米比亞、約旦等國(guó)均有已知礦床產(chǎn)出,最典型實(shí)例為西澳的Yeelirrie礦床,鈾資源量超過(guò)5萬(wàn)t。
我國(guó)是鈾資源較為豐富的國(guó)家,至今已發(fā)現(xiàn)并探明了各種類型鈾礦床360余個(gè)。關(guān)于我國(guó)鈾礦床的類型劃分,幾代核地質(zhì)科技工作者從不同角度對(duì)其進(jìn)行了多輪研究,形成了一系列劃分方案。
根據(jù)《中國(guó)鈾礦床研究評(píng)價(jià)》的研究成果[16-20],我國(guó)鈾資源可劃分為11種類型、20個(gè)亞型,11種類型為花崗巖型、火山巖型、砂巖型、碳硅泥巖型、堿交代型、磷塊巖型、花崗偉晶巖型、不整合型(廣義)、堿性巖型、煤巖型和泥巖型(表3),若將后七種類型又統(tǒng)歸為“其他類型”,則可簡(jiǎn)化稱之為“五分”分類方案。該方案繼承了我國(guó)鈾礦床的傳統(tǒng)分類方案的優(yōu)點(diǎn),強(qiáng)調(diào)以成礦主巖作為大類的劃分基礎(chǔ),與IAEA最新分類方案吻合性好,同時(shí)基于最新勘查研究成果,將主要大類從成因角度進(jìn)行較合理的亞類劃分,適用性較強(qiáng),故本文采用該分類方案。由表3可見(jiàn),除多金屬鐵氧化物角礫雜巖型、古石英-卵石礫巖型和表生型3種類型之外,全球鈾資源優(yōu)勢(shì)類型中的其他6種類型在我國(guó)均有不同程度的產(chǎn)出。
表3 本文采納的中國(guó)鈾礦床類型劃分方案(據(jù)《中國(guó)鈾礦床研究評(píng)價(jià)》(2011版)綜合)Table 3 Classification scheme of uranium deposit types in China adopted in this paper(Combined after Study and Evaluation of Uranium Deposit in China(2011))
中國(guó)特定的大地構(gòu)造背景及地質(zhì)構(gòu)造演化決定了鈾成礦作用的復(fù)雜性、多樣性和多期多階段性。鈾成礦作用類型既有內(nèi)生成礦作用,也有外生成礦作用和變質(zhì)成礦作用;既有熱液成礦作用,還有巖漿成礦作用、沉積成巖成礦作用、表生滲入成礦作用;既有深源成礦作用,也有表生淺成成礦作用。受構(gòu)造、巖漿演化及流體活動(dòng)等因素的控制,不少礦床(田)存在多期多階段成礦,礦床(田)的最終形成往往為多種成礦作用的疊加,如東勝鈾礦床、錢(qián)家店鈾礦床、巴什布拉克鈾礦床等。
2.2.1中國(guó)鈾礦的時(shí)空分布總體規(guī)律
中國(guó)鈾成礦區(qū)帶、成礦單元基本上分布在塔里木-華北板塊、華南板塊及西伯利亞板塊范圍內(nèi),尤其是集中分布于板塊二級(jí)構(gòu)造單元華北陸塊、揚(yáng)子陸塊和邊緣及其毗鄰的幾個(gè)活動(dòng)帶內(nèi)。
花崗巖型鈾礦主要分布于華南加里東褶皺帶廣泛發(fā)育的印支期、燕山期花崗巖區(qū),其次分布于北秦嶺加里東褶皺帶、龍首山陸緣隆起帶的加里東期、燕山期花崗巖區(qū)。
火山巖型鈾礦主要分布于濱太平洋成礦域的活動(dòng)大陸邊緣帶,其次為準(zhǔn)噶爾、天山-興安華力西褶皺帶,前者產(chǎn)于中生代陸相火山巖中,后者產(chǎn)于晚古生代的陸相火山巖中。
砂巖型鈾礦(包括煤巖型)主要分布于我國(guó)北方一系列中新生代沉積盆地中,其次分布于我國(guó)西南的滇西、四川盆地及中南的衡陽(yáng)盆地等地。
碳硅泥巖型鈾礦主要分布于揚(yáng)子陸塊的東南緣和西北緣、湘桂褶皺帶、南秦嶺褶皺帶中。
巖漿巖型鈾礦(堿交代型、花崗偉晶巖型、堿性巖型)分布于華北地臺(tái)北緣、祁連山-龍首山及北秦嶺等地區(qū)。
中國(guó)大陸大地構(gòu)造環(huán)境及區(qū)域構(gòu)造演化特點(diǎn)決定了鈾成礦時(shí)代的多期性和長(zhǎng)期性。鈾成礦時(shí)代的總體規(guī)律是:
1)鈾成礦年齡分布于中條期(2 200~1 800 Ma)、南華期(800~700 Ma)[21-22]、加里東期(570~400 Ma)、華力西期(400~250 Ma)、印支期(250~200 Ma)、燕山期(200~65 Ma)和喜山期(<65 Ma)等不同構(gòu)造巖漿演化期。
2)最主要的鈾成礦期為燕山期、喜山期,其次為中條期、加里東期和華力西期。熱液型等內(nèi)生鈾礦床的主成礦期為燕山期,其次為喜山期,而砂巖型等表生鈾礦床的主要成礦期為喜山期,其次為燕山期。
3)同一大類鈾礦床在不同地區(qū)的主成礦期不同,如內(nèi)生鈾礦床在濱太平洋成礦域以燕山期為主,在我國(guó)西北的古亞洲成礦域以加里東期、華力西期為主,而在特提斯成礦域則以喜山期為主。祁連-秦嶺褶皺帶的內(nèi)生鈾礦床具多期成礦的特點(diǎn),在中條期、加里東期、華力西期、燕山期和喜山期均有鈾成礦作用發(fā)生。
4)表生砂巖型鈾礦成礦時(shí)代普遍較新,由于其成礦體系的開(kāi)放性,同一礦床往往存在多期次成礦作用,如鄂爾多斯盆地北部的鈾礦床、伊犁盆地南緣的鈾礦床以及松遼盆地南部錢(qián)家店鈾礦床等。
2.2.2我國(guó)主要工業(yè)類型鈾礦的時(shí)空分布規(guī)律
砂巖型、花崗巖型、火山巖型和碳硅泥巖型鈾礦作為我國(guó)鈾資源的傳統(tǒng)四大主要工業(yè)類型,目前仍為我國(guó)鈾資源構(gòu)成的優(yōu)勢(shì)類型。
2.2.2.1砂巖型鈾礦
砂巖型鈾礦的形成過(guò)程看似簡(jiǎn)單,實(shí)則復(fù)雜,它是地質(zhì)演化特定階段、特定場(chǎng)所多種地質(zhì)因素聯(lián)合作用的結(jié)果。中新生代陸相沉積盆地為我國(guó)砂巖鈾礦的產(chǎn)出場(chǎng)所,尤其是北方中新生代陸相沉積盆地。中國(guó)大陸活動(dòng)性的大地構(gòu)造背景不僅決定了中新生代盆地類型的多樣性,也決定了不同盆地的鈾成礦類型及前景等。西部擠壓型盆地產(chǎn)出典型層間氧化帶型砂巖鈾礦,如伊犁盆地、吐哈盆地;陸內(nèi)前陸盆地產(chǎn)出有疊合復(fù)成因的大型、特大型砂巖鈾礦床,如鄂爾多斯盆地;裂谷型盆地產(chǎn)有潛水-層間型、疊合復(fù)成因型砂巖鈾礦,如二連盆地、松遼盆地。走滑拉分盆地鈾成礦規(guī)模較小,有基底式古河道型鈾礦化產(chǎn)出,如滇西盆地群。
我國(guó)砂巖鈾成礦空間分布受成熟古陸塊的控制較為明顯,產(chǎn)鈾盆地在構(gòu)造體制上均經(jīng)歷了從容礦主巖沉積期的弱伸展到成礦期的弱擠壓轉(zhuǎn)化過(guò)程[18]。北方砂巖型鈾礦產(chǎn)出盆地普遍具有六大特點(diǎn):1)盆地形成受復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造背景和動(dòng)力學(xué)體制控制;2)盆地類型相對(duì)集中,但分區(qū)特點(diǎn)明顯;3)盆地普遍為疊合盆地,內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜;4)盆地形成與發(fā)展與成熟古陸塊關(guān)系密切;5)垂向上具三層結(jié)構(gòu),橫向上呈不對(duì)稱狀;6)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造作用強(qiáng)烈,尤其是西部盆區(qū)。
研究表明,我國(guó)北方已知鈾礦床在空間上主要分布于沉積盆地中弱構(gòu)造活化區(qū)。即控制含礦建造表生后生改造富集成礦的補(bǔ)-徑-排水動(dòng)力系統(tǒng)的補(bǔ)給區(qū)與排泄區(qū)之間的高差介于500~2 000 m之間,徑流區(qū)為含礦建造淺埋(埋深<1 000 m)緩傾(<25°)帶的地區(qū),或者有利含礦建造所在區(qū)域(補(bǔ)-徑-排區(qū)域)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期的垂直升降幅度低于2 500 m的構(gòu)造活化區(qū)。
在容礦層位上,中國(guó)北方產(chǎn)鈾盆地自西向東呈現(xiàn)明顯逐漸上抬的趨勢(shì),即從中下侏羅統(tǒng)(西部盆區(qū))→中侏羅統(tǒng)、下白堊統(tǒng)、上白堊統(tǒng)(中部盆區(qū))→上白堊統(tǒng)、古近系(東部盆區(qū))。相應(yīng)地,主成礦作用和礦化類型也從以層間氧化型為主向疊合復(fù)成因型、沉積成巖型,再到疊合復(fù)成因型、潛水氧化帶型為主的方向變化。
中國(guó)北方砂巖型鈾礦成礦年齡跨度大,多期次成礦特征明顯,但自西向東主成礦年齡表征上亦存在明顯變化規(guī)律。西部盆區(qū)成礦年齡最新,主成礦期是始新世和中新世,次成礦期為上新世以來(lái),受控于喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)的期次和含礦層位的抬升剝蝕;中部盆區(qū)成礦年齡較老,主成礦期為早白堊世和晚白堊世,并疊加了中新世乃至上新世的后生改造年齡[11];東部砂巖型鈾礦成礦年齡變化較大,除沉積成巖期礦化年齡外,主成礦期既有晚白堊世,也有古近紀(jì),已測(cè)獲最小礦化年齡為西胡里吐盆地的2±0Ma[23],應(yīng)屬疊加再造成礦年齡。
2.2.2.2花崗巖型鈾礦
花崗巖型鈾礦曾長(zhǎng)期(“十二五”以前)居于我國(guó)四大工業(yè)類型之首位。我國(guó)花崗巖型鈾礦床分布較廣泛,但主要分布在華南地區(qū),少量分布于龍首山、北秦嶺等地區(qū)。華南花崗巖型鈾礦集中分布于桃山-諸廣鈾成礦帶、郴州-欽州鈾成礦帶、雪峰山-摩天嶺鈾成礦帶。我國(guó)花崗巖型鈾礦床品位較富,但規(guī)模以中小型為主。
在亞類中,內(nèi)帶型鈾礦床在我國(guó)花崗巖型鈾礦中占有最重要的位置,尤以硅化斷裂帶亞型和酸性蝕變碎裂巖亞型分布最廣;外帶型主要定位于產(chǎn)鈾巖體熱變質(zhì)帶內(nèi),距巖體一般不超過(guò)2 km,礦化受切層斷裂和層間斷裂控制,地層時(shí)代不限,巖性以富含碳質(zhì)和鐵質(zhì)較為有利;上覆盆地亞類主要賦存在中新生代“紅盆”控盆大斷裂上盤(pán)的次級(jí)斷裂帶中,紅層的褪色蝕變帶為重要找礦標(biāo)志,但該亞類通常品位較低(多在0.1%以下),成礦時(shí)代較年輕(多在70 Ma以內(nèi))。
我國(guó)不同時(shí)代的花崗巖體數(shù)量眾多、分布廣泛,但產(chǎn)鈾花崗巖體通常具有特殊的地質(zhì)背景,主要與地殼成熟度、區(qū)域構(gòu)造演化和大地構(gòu)造單元有關(guān),即產(chǎn)鈾花崗巖體主要分布在克拉通邊緣褶皺帶、造山帶的中間地塊和活動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造巖漿活化區(qū),這些地區(qū)的地殼成熟度高,基底巖石鈾含量也高,且往往為多期次構(gòu)造巖漿活動(dòng)地區(qū),鈾與鎢、錫、鈮、鉭和稀土等礦產(chǎn)于同一個(gè)構(gòu)造巖漿巖帶中。
大量實(shí)例和數(shù)據(jù)表明,產(chǎn)鈾花崗巖體的成因以陸殼重熔花崗巖為主,其產(chǎn)鈾性最佳,變質(zhì)交代花崗巖的產(chǎn)鈾性次之,Ⅰ型花崗巖產(chǎn)鈾性較差,A型花崗巖則很少見(jiàn)鈾礦床產(chǎn)出。產(chǎn)鈾花崗巖具“富硅、富堿、鋁過(guò)飽和、鉀大于鈉”的特點(diǎn),巖漿演化較完善,副礦物以鈦鐵礦系列為主,鋯石含鈾量高;巖石的鈾含量和晶質(zhì)鈾礦含量高,w(Th)/w(U)低;巖體構(gòu)造活動(dòng)和熱液蝕變作用包括白云母化、堿交代作用強(qiáng)烈,酸性和中基性巖脈發(fā)育。
我國(guó)產(chǎn)鈾花崗巖體雖無(wú)時(shí)代的專屬性,但不同時(shí)代巖體鈾礦化的產(chǎn)出豐度(概率)各異,以印支期和燕山期最多,其次是中條期、加里東期、海西期和喜山期。不同地區(qū)主要產(chǎn)鈾巖體的時(shí)代存在較大差異,如華南以印支期和燕山期巖體為主,華北地臺(tái)以中條期和燕山期巖體為主,龍首山和走廊過(guò)渡帶以加里東期巖體為主,天山-興蒙帶以海西期巖體為主,喜馬拉雅帶則以喜山期巖體為主。
我國(guó)花崗巖型鈾礦(廣義)的成礦時(shí)代主要 有1 884~1 740 Ma、1 006~690 Ma、544~380 Ma、164~135 Ma、130~65 Ma、64~47 Ma和28~11 Ma。
1 884~1 740 Ma的鈾礦床(化)為古元古代中條期運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物,主要分布在華北陸塊晚太古鉀質(zhì)混合花崗巖的外接觸帶和早元古代深融花崗巖體頂部和外接觸帶,如山西五臺(tái)山地區(qū)、中條山地區(qū)以及龍首山紅石泉地區(qū)等。
1 006~690 Ma的鈾礦化僅見(jiàn)于川滇地區(qū)康滇地軸一帶,為晉寧和南華運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。
544~380 Ma年齡段鈾礦為加里東運(yùn)動(dòng)(祁連運(yùn)動(dòng))的產(chǎn)物,在華南摩天嶺巖體中存在該期鈾礦化,如達(dá)亮礦床和新村礦床的部分礦石。
164~135 Ma燕山早期鈾礦化,在北秦嶺高山寺、張灣和藍(lán)田等地區(qū)有鈾礦化顯示。
燕山晚期鈾礦(130~65 Ma)是我國(guó)熱液脈型鈾礦的主成礦期,華南地區(qū)花崗巖型鈾礦的成礦時(shí)代主要集中在86.73±0.33 Ma、67.25±0.6 Ma,少量在124±4 Ma。65~23 Ma(等時(shí)年齡47.61±0.69 Ma)是華南地區(qū)花崗巖型鈾礦另一主成礦期,遍及各主要礦田。
我國(guó)新近紀(jì)成礦的花崗巖型鈾礦稀少,以雙滑江礦床為典型代表。
2.2.2.3火山巖型鈾礦
根據(jù)黃凈白等[17]對(duì)我國(guó)火山巖型鈾礦的系統(tǒng)性研究總結(jié),我國(guó)火山巖型鈾礦時(shí)空分布規(guī)律具有如下主要特征。
我國(guó)產(chǎn)鈾火山巖型鈾成礦帶主要分布在濱太平洋中生代活動(dòng)大陸邊緣帶,其次是準(zhǔn)噶爾、天山-興安華力西期褶皺帶。前者產(chǎn)于中生代陸相火山活動(dòng)帶中,后者產(chǎn)于晚古生代海相轉(zhuǎn)為陸相火山活動(dòng)帶中。全國(guó)范圍內(nèi)共有6個(gè)重要的火山巖型鈾成礦帶和8條火山巖型鈾成礦遠(yuǎn)景帶。6個(gè)火山巖型鈾成礦帶包括贛杭、武夷山、棲霞-廬樅(又稱長(zhǎng)江中下游)、沽源-紅山子、興城-青龍和雪米斯坦鈾成礦帶,已知火山巖型鈾礦床均分布于上述鈾成礦帶內(nèi)。除雪米斯坦鈾成礦帶屬古亞洲域晚古生代陸相中酸性火山巖帶之外,其余5個(gè)成礦帶均產(chǎn)于濱太平洋鈾成礦域的中生代陸相中酸性火山巖帶中。
我國(guó)產(chǎn)鈾火山巖帶集中分布在以流紋巖或粗面巖為主的多旋回形成的火山巖性組合帶或火山盆地中,成礦帶均發(fā)育多條多期活動(dòng)切盆深斷裂,產(chǎn)鈾火山盆地大部分為中、小盆地(面積多介于200~500 km2之間),鈾成礦基本上分布在負(fù)向火山構(gòu)造單元之中,產(chǎn)鈾火山盆地附近常不整合伴有晚期斷陷紅盆或斷陷煤盆。
火山巖型熱液成礦主礦體集中出現(xiàn)在火山盆地不整合面上、下各300~500 m的范圍。這一成礦空間當(dāng)為今后找富礦、大礦首選的部位/區(qū)。產(chǎn)鈾火山盆地結(jié)構(gòu)與鈾成礦作用關(guān)系密切;不僅存在“兩層樓”的成礦模式,在部分地區(qū)存在“三層樓”的成礦模式,即火山盆地、含碳盆地和富鈾基底構(gòu)成的三層成礦單元。8條火山巖型鈾成礦遠(yuǎn)景帶為天目山、金寨、扎蘭屯、伊春、額爾古納-滿洲里、烏倫古河、北天山和措勤-南木林鈾成礦遠(yuǎn)景帶。
除新疆白楊河礦床形成于二疊紀(jì)之外,我國(guó)其他火山巖型鈾礦床均形成于中生代,成礦年齡集中介于135~72 Ma之間,其高峰值為120~90 Ma前后,基本上屬早白堊世中期到晚白堊世早期。中生代產(chǎn)鈾火山盆地絕大多數(shù)酸性火山巖層均早于成礦年齡10~30 Ma,只有淺成流紋斑巖、次花崗斑巖與成礦年齡相近,但礦體多穿插在斑巖構(gòu)造破碎帶內(nèi),礦巖時(shí)差常超10 Ma以上。
2.2.2.4碳硅泥巖型鈾礦
我國(guó)富鈾碳硅泥巖建造均分布在古地塊被動(dòng)陸緣斜坡帶內(nèi),且主要分布于揚(yáng)子陸塊區(qū)[19]。上震旦統(tǒng)和下寒武統(tǒng)為我國(guó)最重要的海相富鈾建造,廣泛分布于揚(yáng)子陸塊的江南古陸兩側(cè)、華北陸塊南緣、塔里木陸塊北緣。中晚古生界亦為我國(guó)重要的富鈾沉積建造,中志留統(tǒng)富鈾建造主要分布于秦嶺活動(dòng)帶南側(cè),中上泥盆統(tǒng)、下石碳統(tǒng)、上二疊統(tǒng)主要分布于揚(yáng)子陸塊。產(chǎn)于上震旦統(tǒng)和下寒武統(tǒng)黑色巖系的鈾礦化受層位和斷裂雙重控制,既有熱造型,又有表生淋積型;產(chǎn)于中志留統(tǒng)的鈾礦化受層間破碎帶控制,屬層控型熱水改造成因;產(chǎn)于上古生界的鈾礦化受層位和斷裂控制,鈾品位不高,礦巖時(shí)差大,礦床規(guī)模多為中小型,亦屬層控型熱水改造成因。
從新元古界到二疊系的碳硅泥巖層位中均有鈾礦床產(chǎn)出,但不同層位產(chǎn)出的礦床類型及礦床數(shù)量均不盡相同,沉積-成巖型與外生滲入型主要產(chǎn)于上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng),而熱液亞型對(duì)成礦的專屬性差,產(chǎn)于上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)、奧陶系、志留系、泥盆系和石炭系-二疊系等多個(gè)層位[19]。
我國(guó)碳硅泥巖型鈾礦不同成因亞型的空間分布主要受大地構(gòu)造演化特征控制[19],具體表現(xiàn)在:1)沉積成巖亞型與賦礦層形成的時(shí)代一致或較晚,產(chǎn)于穩(wěn)定的古陸塊陸棚上的小洼地內(nèi);2)熱液亞型形成于構(gòu)造-巖漿活化期,與區(qū)內(nèi)熱液成礦時(shí)代相當(dāng),主要產(chǎn)于構(gòu)造巖漿活化區(qū);3)外生后成亞型則產(chǎn)于富鈾地層發(fā)育區(qū)內(nèi)弱到中等構(gòu)造活化區(qū),形成于富鈾地層發(fā)育區(qū)內(nèi)弱到中等構(gòu)造活化期,表現(xiàn)為出現(xiàn)沉積間斷,賦礦層上往往有紅層覆蓋。
我國(guó)碳硅泥巖型鈾礦多期成礦特征明顯,共有南華-加里東期(800~417 Ma)、華力西-印支期(325~205 Ma)、燕山期(152~85 Ma)、喜山期(55~2.5 Ma)和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(<2.5 Ma)5期成礦作用[19]。其中,以南華-加里東期、燕山期和喜山期3期的成礦作用表現(xiàn)強(qiáng)烈,其余兩期成礦作用較弱。南華-加里東期和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期的成礦類型單一,其他成礦期往往有多種成礦作用發(fā)生。
2.2.3中國(guó)鈾資源潛力
根據(jù)全國(guó)鈾資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目的研究結(jié)果[24],結(jié)合近年部分重點(diǎn)盆地動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)之結(jié)果,我國(guó)1 000 m以淺(砂巖型主要為500 m以淺)鈾資源潛力巨大,潛在資源總量×××萬(wàn)t,最小預(yù)測(cè)區(qū)超過(guò)2 000余個(gè),成礦遠(yuǎn)景區(qū)340余個(gè)。
在全國(guó)范圍內(nèi)共劃分出預(yù)測(cè)區(qū)342個(gè)(其中A類預(yù)測(cè)區(qū)105個(gè)),圈定最小預(yù)測(cè)區(qū)2013個(gè),預(yù)測(cè)資源量超過(guò)5萬(wàn)t的成礦區(qū)帶有14個(gè),預(yù)測(cè)資源量超過(guò)3萬(wàn)t的預(yù)測(cè)區(qū)有13個(gè);從潛在資源的省區(qū)分布情況看,中國(guó)大陸26個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū))均有鈾資源分布,其中潛在資源占比排名前8位的?。ㄗ灾螀^(qū))依次為:①內(nèi)蒙古(19%);②江西(15%);③新疆(14%);④廣東(9%)、湖南(9%);⑤浙江(5%);⑥廣西(4%);⑦陜西(3%)、甘肅(3%)和遼寧(3%);⑧四川(2%)、福建(2%)[24]。
需要強(qiáng)調(diào)的是,資源潛力評(píng)價(jià)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程,預(yù)測(cè)資源量及其可信度的影響因素眾多,尤其是與勘查工作程度、掌握及應(yīng)用的資料數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)模型及算法、預(yù)測(cè)的深度等均密切相關(guān)。受項(xiàng)目投入力度及資源掌握程度等影響,一些預(yù)測(cè)區(qū)所獲得的預(yù)測(cè)資源量可能與實(shí)際情況相差較大,還有一些可能有遠(yuǎn)景的地區(qū),限于資料等因素未曾預(yù)測(cè)。因此,若以熱液型鈾礦1 500 m以淺、砂巖型鈾礦1 000 m以淺考慮,我國(guó)的鈾資源潛力總量將遠(yuǎn)大于×××萬(wàn)t。
我國(guó)鈾資源類型眾多,已發(fā)現(xiàn)360余個(gè)鈾礦床,為鈾資源較為豐富的國(guó)家,屬全球核能礦產(chǎn)資源大國(guó)之一[25],但從資源稟賦條件及單個(gè)礦床規(guī)???,尚不能稱之為“鈾資源強(qiáng)國(guó)”。正因如此,我國(guó)鈾礦地質(zhì)工作者數(shù)十年來(lái)都在持續(xù)不斷地開(kāi)拓新區(qū),堅(jiān)持不懈地探索新層位、新類型。如長(zhǎng)期堅(jiān)持開(kāi)展的鈾成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)與調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目均著眼于找礦新區(qū)的圈定和落實(shí);近十余年來(lái),在北方主要找礦盆地(伊犁盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地和二連盆地)均在不斷探索已知產(chǎn)鈾層位以外的新找礦層位;打破已有找礦類型的束縛,探索新類型的相關(guān)工作亦在我國(guó)北方沉積盆地及南方熱液型鈾礦勘查區(qū)中斷續(xù)進(jìn)行。
筆者認(rèn)為,新區(qū)、新層位、新類型均為相對(duì)概念,是否為“新”與參照物、空間尺度等密切相關(guān)。對(duì)“新區(qū)”而言,既包括尚未取得找礦突破的盆地或遠(yuǎn)景區(qū)(即極低工作程度區(qū)、找礦空白區(qū)),也包括已知區(qū)外圍及深部找礦空間。“新層位”主要適用于與沉積層位有關(guān)的鈾礦床,在我國(guó)主要是砂巖型,其次為碳硅泥巖型等類型的找礦層位,既有全國(guó)性、區(qū)域性的“新層位”,也有盆地或礦田尺度的“新層位”?!靶骂愋汀奔扔腥珖?guó)性、區(qū)域性、盆地或礦田尺度的新類型,也有深部找礦空間的新類型。廣義“新區(qū)”的概念內(nèi)涵更寬,既包括已知類型、已知層位在新地區(qū)的突破,也包括新層位、新類型在新地區(qū)的突破,或者兼而有之。
以下主要針對(duì)“十四五”中后期或未來(lái)五年,概略闡述筆者對(duì)我國(guó)如何加強(qiáng)鈾資源新區(qū)、新層位、新類型突破的戰(zhàn)略性、方向性思考,并在時(shí)間尺度上,適度兼顧2030年前的可持續(xù)發(fā)展。
未來(lái)五年乃至2030年前后,我國(guó)鈾資源新區(qū)突破的主要類型仍應(yīng)為砂巖型,其次為熱液型(包括花崗巖型、火山巖型)。
中國(guó)大陸及毗鄰海區(qū)內(nèi)面積大于200 km2的盆地共有417個(gè),其中大型盆地有18個(gè)(陸內(nèi)12個(gè))、中型67個(gè)、小型332個(gè),陸域內(nèi)中新生代沉積盆地的總面積約為400萬(wàn)km2。而到目前為此,開(kāi)展過(guò)較為系統(tǒng)或勘查研究程度相對(duì)較高的盆地僅限于北方近20個(gè)大、中型盆地,其總面積約150萬(wàn)km2。因此,僅從找礦空間和回旋余地而言,砂巖型鈾礦在我國(guó)仍然具有很大的找礦潛力和前景。熱液型鈾礦在我國(guó)幾乎占據(jù)著“半壁江山”,且為長(zhǎng)期工業(yè)開(kāi)發(fā)的類型,研究程度相對(duì)較高,攻深擴(kuò)圍、新區(qū)開(kāi)辟仍有較大的前景。
加強(qiáng)砂巖型鈾礦新區(qū)突破的總體思路是:立足大中型盆地,主攻北方,兼顧南方,探索部分中小型盆地。加強(qiáng)熱液型鈾礦新區(qū)突破的總體思路宜為“主攻南方,兼顧北方;聚焦富大(鈾礦),攻深擴(kuò)圍;重點(diǎn)區(qū)帶,重點(diǎn)突破”。
3.1.1大力加強(qiáng)北方“七大”盆地的新區(qū)突破
“七大”盆地包括伊犁、吐哈、鄂爾多斯、二連、松遼、準(zhǔn)噶爾以及巴音戈壁盆地。這七大盆地為近期最有可能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)新區(qū)重大突破的盆地,也是首選的一類盆地,在勘查投入尤其是區(qū)域調(diào)查評(píng)價(jià)方面均宜作為重中之重加以對(duì)待。
伊犁盆地:應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)盆地北緣尤其是北緣西段中下侏羅統(tǒng)水西溝群的探索和找礦突破。
吐哈盆地:應(yīng)加強(qiáng)全盆鈾成礦條件的系統(tǒng)性評(píng)價(jià),新區(qū)突破的重點(diǎn)為盆地南緣的中段,同時(shí)需高度重視對(duì)盆地內(nèi)部緩傾隆起區(qū)兩側(cè)鈾成礦環(huán)境和遠(yuǎn)景的調(diào)查評(píng)價(jià)。
鄂爾多斯盆地:北部應(yīng)繼續(xù)向西,以擴(kuò)大北部鈾礦帶的遠(yuǎn)景。同時(shí),重視對(duì)盆地西北緣(桌子山山前)局部構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)、盆地東部榆林-橫山地區(qū)的調(diào)查評(píng)價(jià)。富縣-慶陽(yáng)-平?jīng)鲆痪€以南的盆地南部地區(qū)亦有較大的找礦突破前景。
二連盆地:除烏蘭察布坳陷、馬尼特坳陷仍需作為重點(diǎn)勘查區(qū)外,騰格爾坳陷、烏尼特坳陷以及川井坳陷均具有較大的找礦空間和良好的找礦前景,“十四五”期間宜加大帶鉆區(qū)域調(diào)查評(píng)價(jià)力度,以實(shí)現(xiàn)新區(qū)突破。對(duì)馬尼特坳陷、騰格爾坳陷玄武巖覆蓋區(qū)的調(diào)查評(píng)價(jià)可進(jìn)一步加強(qiáng)。
松遼盆地:首要目標(biāo)是加快推進(jìn)盆地北部的找礦突破,在找礦思路上需要大膽嘗試“灰中找紅”,以圈定上白堊統(tǒng)、古近系等不同地層單元內(nèi)后生氧化砂體與原生灰色砂體的過(guò)渡區(qū)帶或地段。盆地南部應(yīng)加大對(duì)含礦層灰色砂帶(體)空間展布、隱伏古隆起及周邊成礦環(huán)境條件的調(diào)查評(píng)價(jià),“紅中找灰”,以落實(shí)新的“錢(qián)家店式”、“海力錦式”鈾礦床。
準(zhǔn)噶爾盆地:除需繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)東準(zhǔn)地區(qū)的調(diào)查評(píng)價(jià)與新區(qū)突破工作力度外,還應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)盆地東北部、盆地西部1 000 m以淺侏羅系、下白堊統(tǒng)等層位以及盆地內(nèi)部局部隆起帶的調(diào)查評(píng)價(jià)。
巴音戈壁盆地:鑒于該盆地已有強(qiáng)烈鈾成礦作用的基本事實(shí),“十四五”期間仍應(yīng)作為北方砂巖鈾礦新區(qū)突破的主戰(zhàn)場(chǎng)之一,但找礦突破的重點(diǎn)方向應(yīng)瞄準(zhǔn)產(chǎn)于較疏松砂體的可地浸砂巖型,為此需大力加強(qiáng)基礎(chǔ)地質(zhì)研究與中比例尺調(diào)查評(píng)價(jià)工作。
3.1.2加大對(duì)疑難或復(fù)雜新區(qū)盆地的系統(tǒng)性調(diào)查評(píng)價(jià)與研究
此類盆地主要包括塔里木、巴丹吉林、柴達(dá)木、武騰和四川等盆地。這類盆地或地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜,或自然地理?xiàng)l件惡劣、工作難度大,但從宏觀條件分析屬找礦潛力很大或良好的盆地。故總體上應(yīng)定位于“五年夯基礎(chǔ)、八年求突破”。即在“十四五”期間對(duì)這類盆地開(kāi)展系統(tǒng)性的整裝科技攻關(guān),力求在“十四五”末或“十五五”前期實(shí)現(xiàn)重大找礦突破。
塔里木盆地為我國(guó)最大的中新生代沉積盆地,在盆山結(jié)合部已有鈾礦床產(chǎn)出,且有眾多鈾礦化點(diǎn)帶顯示,今后突破的重點(diǎn)方向應(yīng)跳出盆緣和盆山結(jié)合部,向盆地內(nèi)部乃至腹地發(fā)展,在調(diào)查評(píng)價(jià)深度上需向1 000 m以淺邁進(jìn),局部重點(diǎn)地區(qū)探測(cè)深度可加大到1 200 m左右。
柴達(dá)木盆地為我國(guó)最大、海拔最高的大型山間盆地,已有較好的勘查工作基礎(chǔ),近兩年在局部點(diǎn)帶已有新的找礦發(fā)現(xiàn),但尚缺乏系統(tǒng)性評(píng)價(jià),且前期找礦的空間主要局限于盆地東緣和北緣,且探測(cè)深度普遍在500 m以淺,十分必要開(kāi)展新一輪的系統(tǒng)性研究與調(diào)查評(píng)價(jià),并大膽向盆地內(nèi)部進(jìn)軍。
巴丹吉林盆地、武騰盆地工作條件惡劣,內(nèi)部結(jié)構(gòu)、目標(biāo)層等基本條件不清,對(duì)鈾礦勘查而言屬較典型的復(fù)雜新區(qū)盆地。此二盆地均靠近古陸塊,屬中大型盆地,值得加大工作投入。
四川盆地屬我國(guó)大型中新生代沉積盆地,也是鈾礦找礦的疑難盆地之一。該盆地產(chǎn)有硬巖型鈾礦中、小型鈾礦床,但對(duì)是否能成大礦以及能否找到可地浸的礦床尚存在爭(zhēng)議。為此需要對(duì)該盆地構(gòu)造-沉積演化、潛在目標(biāo)層位的巖性-地球化學(xué)、白堊系和侏羅系厚大致密砂巖的成因、疏松砂巖的空間分布、區(qū)域鈾成礦模式以及找礦模式等開(kāi)展系統(tǒng)性研究,以探索、評(píng)價(jià)該盆地的整體鈾成礦潛力及重點(diǎn)突破方向。未來(lái)五年,針對(duì)該盆地宜以整裝性科技攻關(guān)項(xiàng)目為牽引,輔以少量鉆探查證或1/25萬(wàn)帶鉆調(diào)查評(píng)價(jià)工作為地浸砂巖鈾礦勘查突破夯實(shí)基礎(chǔ)。
3.1.3超前部署對(duì)部分潛在遠(yuǎn)景盆地(群)的探索研究
基于成熟地塊、鈾源等基本條件以及較零散的鈾礦化異常線索,我國(guó)部分中新生代沉積盆地可能存在較好的找礦前景,但或因盆地規(guī)模不大,或因受傳統(tǒng)找礦模式的影響,一直未引起足夠重視。從鈾礦勘查中長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的角度,對(duì)這類盆地超前部署一些必要的應(yīng)用基礎(chǔ)研究與小比例尺調(diào)查評(píng)價(jià)工作十分必要,以獲取盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造、發(fā)展演化以及蓋層發(fā)育特征等基礎(chǔ)地質(zhì)資料,為開(kāi)辟后備新區(qū)奠定基礎(chǔ)。
此類盆地主要包括塔城盆地、博斯騰湖盆地、阿爾金山內(nèi)的中小型盆地、天山造山帶內(nèi)的盆地群(主要為大小尤魯多斯盆地、焉耆盆地)、庫(kù)姆庫(kù)里盆地、六盤(pán)山盆地、小興安嶺盆地群、渤海灣盆地(遷安-秦皇島一線)、蘇北盆地、膠萊盆地、南陽(yáng)盆地以及南方中小型斷陷紅盆等。
我國(guó)南方尤其是華南地區(qū)分布有大量中小型白堊紀(jì)斷陷紅盆(部分為新生代紅盆),有些盆地在20世紀(jì)60~70年代即已取得良好的找礦成果,如湖南的衡陽(yáng)盆地等,但當(dāng)時(shí)并未按照可地浸砂巖型鈾礦的思路來(lái)找礦,因此絕大多數(shù)紅盆鈾礦勘查研究的程度很低。南方為我國(guó)熱液型鈾礦的主要產(chǎn)區(qū),對(duì)眾多中小型斷陷紅盆而言,其物源區(qū)和蝕源區(qū)富鈾地質(zhì)體(富鈾花崗巖、火山巖、黑色頁(yè)巖等)廣泛分布,加之盆地形成后存在長(zhǎng)期的沉積間斷或隆升剝蝕,具備形成后生砂巖型鈾礦的有利條件。近20余年來(lái),我國(guó)鈾礦勘查的總體布局是北方主攻地浸砂巖型鈾礦,南方主攻熱液型鈾礦,這無(wú)疑是基于我國(guó)特定地質(zhì)構(gòu)造背景而作出的正確戰(zhàn)略決策,且應(yīng)長(zhǎng)期堅(jiān)持??紤]到新時(shí)期“摸清鈾資源家底”和新區(qū)開(kāi)辟的緊迫現(xiàn)實(shí)需求,對(duì)南方斷陷紅盆砂巖鈾礦的成礦條件和找礦潛力開(kāi)展超前研究十分必要。
3.1.4不宜放棄的北方中新生代沉積盆地
此類盆地面積較大,且已投入一定的鉆探工作量,但其成礦前景仍不十分明朗。主要原因是盆地內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜、鈾礦地質(zhì)基礎(chǔ)性工作較薄弱。此類盆地主要有三塘湖、海拉爾和三江盆地等。對(duì)此類盆地雖暫不宜投入過(guò)多的鉆探工作量,也不宜完全放棄,宜以帶鉆中小比例尺調(diào)查評(píng)價(jià)為主要驅(qū)動(dòng),在未來(lái)五年保持較持續(xù)的科研生產(chǎn)投入,同時(shí)加大綜合編圖和物化探測(cè)量的力度,優(yōu)選有利成礦盆段和成礦遠(yuǎn)景區(qū)。
3.1.5持續(xù)推進(jìn)熱液型鈾礦的新區(qū)突破
“雙碳”目標(biāo)下,未來(lái)五至十年我國(guó)熱液型鈾礦實(shí)現(xiàn)找礦新突破尤其應(yīng)堅(jiān)持“找大礦、找富礦、找經(jīng)濟(jì)可采礦”,新區(qū)突破方向主要為如下幾個(gè)方面:1)南方花崗巖型、火山巖型鈾礦田深部及外圍擴(kuò)大,主要包括相山鈾礦田、大諸廣地區(qū)、下莊鈾礦田、桃山鈾礦田、苗兒山鈾礦田、摩天嶺地區(qū)、廬樅地區(qū)等;2)欽杭帶與南嶺帶的交匯區(qū)——天鵝寨地區(qū);3)沽源-紅山子鈾成礦帶;4)雪米斯坦古生代火山巖成礦帶;5)西昆侖地區(qū)(鈾多金屬)。
從全球范圍看,砂巖型鈾礦的容礦層位眾多,從二疊系至上新統(tǒng),不同地層單元均有鈾礦床產(chǎn)出。我國(guó)北方砂巖型鈾礦化產(chǎn)出層位亦較多,主要有J1-2、K1和K2三大層位,產(chǎn)鈾地層單元(組)主要有下侏羅統(tǒng)八道灣組,中侏羅統(tǒng)三工河組、西山窯組、頭屯河組和直羅組,下白堊統(tǒng)克茲勒蘇群、巴音戈壁組、賽漢組、華池-環(huán)河組,上白堊統(tǒng)二連達(dá)布蘇組、姚家組等。
從全國(guó)范圍看,二疊系、三疊系、古近系、中新統(tǒng)等地層單元尚無(wú)真正意義上的鈾礦床產(chǎn)出,可以視作全新的層位加以考慮。但作為沉積蓋層,二疊系僅分布于準(zhǔn)噶爾盆地(石油系統(tǒng)的觀點(diǎn)),其實(shí)現(xiàn)找礦突破的可能性很小。三疊系在伊犁盆地、鄂爾多斯盆地均有較大范圍的分布,因此伊犁盆地南緣的小泉溝群、鄂爾多斯盆地東北部的延長(zhǎng)群為值得重點(diǎn)關(guān)注的新層位。古近系主要分布于塔里木、準(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木、松遼和三江等盆地,為有可能實(shí)現(xiàn)找礦突破的新層位。
鑒于“新層位”的相對(duì)性,我國(guó)北方主要產(chǎn)鈾盆地新層位的主要突破方向大體如下:
伊犁盆地:除繼續(xù)加強(qiáng)中上三疊統(tǒng)小泉溝群的突破外,尚需關(guān)注下白堊統(tǒng)的突破。
準(zhǔn)噶爾盆地:需重點(diǎn)突破三工河組、西山窯組、下白堊統(tǒng)吐谷魯群以及新近系沙灣組(N1s);吐谷魯群突破的重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)放在盆地北部,其次為盆地南部EW向“第三排”構(gòu)造帶內(nèi)。此外,盆地北部的古近系烏倫古河組(E2-3w)已產(chǎn)有頂山鈾礦點(diǎn),有進(jìn)一步突破的可能。
吐哈盆地:對(duì)白堊系紅層成礦的可能性開(kāi)展探索性研究,在空間上尋找厚大砂體、貫通性斷裂構(gòu)造與深部還原性流體滲出活動(dòng)的復(fù)合區(qū)域。
塔里木盆地和柴達(dá)木盆地:針對(duì)此兩大復(fù)雜疑難盆地宜大膽探索主盆區(qū)新近系、古近系等找礦新層位的成礦遠(yuǎn)景。同時(shí),兩大盆地第四紀(jì)古河道的鈾成礦前景亦值得引起足夠重視。
鄂爾多斯盆地:在盆地北部、東部應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持對(duì)延安組的探索,盆地東北部應(yīng)重視對(duì)三疊系延長(zhǎng)群有利成礦環(huán)境的探索評(píng)價(jià);在盆地西北部、西南部加強(qiáng)對(duì)下白堊統(tǒng)華池-環(huán)河組、羅漢洞組以及洛河組等層位成礦遠(yuǎn)景的調(diào)查評(píng)價(jià),以期取得新突破。
二連盆地:有可能實(shí)現(xiàn)突破的新層位主要為賽漢組下段和騰格爾組上段。其次,借鑒蒙古“蘇敏式”古河谷型鈾礦,該盆地馬尼特坳陷中段-騰格爾坳陷東北緣一線覆蓋于玄武巖下的上新統(tǒng)、第四系古河道(若有)亦有取得找礦突破的可能。
松遼盆地:盆地南部應(yīng)加強(qiáng)對(duì)青山口組、泉頭組等層位的調(diào)查評(píng)價(jià);盆地北部的四方臺(tái)組已發(fā)現(xiàn)工業(yè)鈾礦化,應(yīng)加大調(diào)查評(píng)價(jià)力度,以落實(shí)鈾礦床,但姚家組、嫩江組、明水組等層位的總體成礦前景尚不明朗,需開(kāi)展系統(tǒng)性調(diào)查評(píng)價(jià),對(duì)盆地北部而言任何層位的突破均可視為找礦新層位的突破。
比較而言,新類型突破在“三新”中的難度最大,作為一種全新的成礦類型,其出現(xiàn)往往與較為偶然的找礦發(fā)現(xiàn)相關(guān)聯(lián),國(guó)內(nèi)、外均不乏此類實(shí)例,如澳大利亞奧林匹克壩型、加拿大阿薩巴斯卡盆地不整合面型鈾礦的發(fā)現(xiàn)即為較典型的實(shí)例。
對(duì)我國(guó)而言,欲發(fā)現(xiàn)全球尺度的找礦新類型難度很大,可能將更多地依賴于找礦的“偶然發(fā)現(xiàn)”。但結(jié)合我國(guó)的基本地質(zhì)背景,國(guó)外已有重要發(fā)現(xiàn)、但在國(guó)內(nèi)尚屬空白或未取得實(shí)質(zhì)性突破的部分優(yōu)勢(shì)類型,有可能成為新的類型。同時(shí),在不同盆地或成礦區(qū)帶,亦有發(fā)現(xiàn)其他已知類型的可能性,此類發(fā)現(xiàn)可歸為廣義的“新類型”。
3.3.1不整合面型
不整合面型鈾礦床是許多國(guó)家不懈追求的找礦類型。我國(guó)華北陸塊的穩(wěn)定性比北美、澳大利亞古陸塊差,相關(guān)的找礦工作投入也較少,相關(guān)基礎(chǔ)地質(zhì)工作薄弱。據(jù)仉寶聚等[20]的研究,我國(guó)存在不整合面型鈾礦床或類似礦床形成的地質(zhì)背景和成礦地質(zhì)條件,如清源-樺甸地區(qū)、鞍本地區(qū)、冀東-山海關(guān)地區(qū)、五臺(tái)山地區(qū)、中條山地區(qū)、呂梁山地區(qū)、集寧地區(qū)、登封地區(qū)等。這些地區(qū)不同程度地具有尋找斷裂控制型、層位控制型和黏土蝕變控制型的前景。為此很有必要加強(qiáng)對(duì)華北地臺(tái)內(nèi)部及周緣地區(qū)不整合面型鈾礦的持續(xù)性研究與探索,若突破即為新類型之一。
3.3.2表生型
表生型鈾礦床為全球重要成礦類型之一,單個(gè)礦床的規(guī)模較大,且有較低成本開(kāi)采的可能。我國(guó)北方尤其是西北地區(qū)新近紀(jì)以來(lái)古氣候以干旱為主[26],紅色碎屑巖、膏鹽巖發(fā)育,在局部基底鈾源優(yōu)越的地區(qū)有可形成鈣結(jié)巖型等表生型鈾礦床的可能。但我國(guó)對(duì)表生型鈾礦的探索基本上處于空白,缺乏專門(mén)、長(zhǎng)期的研究,因此今后加強(qiáng)該類型的專題性研究與調(diào)查評(píng)價(jià)將有望實(shí)現(xiàn)突破。
3.3.3絹英巖化高溫蝕變帶型
此類型為杜樂(lè)天先生提出的華南地區(qū)一種新的富礦類型[16],其最大特點(diǎn)是成礦時(shí)間較早、成礦溫度較高、礦石品位較富,屬高溫深成成因。該類型在巖體內(nèi)、外接觸帶中均有產(chǎn)出,而且往往在主成礦之后,再疊加新的成礦作用(與華南花崗巖型鈾礦主成礦期大體相當(dāng))。今后宜將絹英巖化高溫蝕變帶型鈾礦化作為華南地區(qū)尋找深部富大鈾礦的重點(diǎn)方向之一。
3.3.4混合巖化花崗偉晶巖型
近年來(lái),隨著康滇地軸攀枝花大田、米易等地段粗粒晶質(zhì)鈾礦的發(fā)現(xiàn),核工業(yè)北京地質(zhì)研究院、成都理工大學(xué)等單位對(duì)其成因進(jìn)行了較深入的研究[21-22],結(jié)果表明,粗粒晶質(zhì)鈾礦的形成時(shí)代約介于800~700 Ma之間,屬晚元古代,與混合巖化花崗偉晶巖有關(guān)。未來(lái)五年,宜對(duì)該類型的有利產(chǎn)出環(huán)境及空間規(guī)模等加大調(diào)查評(píng)價(jià)的力度,以期實(shí)現(xiàn)此類型的突破。
3.3.5火山盆地的“基底亞型”
前已述及,火山巖型熱液成礦主礦體集中出現(xiàn)在火山盆地不整合面上下各300~500 m的范圍內(nèi),對(duì)單個(gè)礦床而言,俄羅斯紅石鈾礦田“安泰式”礦床具有資源量大、品位富、礦化垂幅大等特點(diǎn),是火山巖型鈾礦中最具綜合效益的亞類。我國(guó)火山巖型鈾礦數(shù)量較多,但與“安泰式”類似者僅限于相山鈾礦田的個(gè)別剖面。為此,很有必要進(jìn)一步加強(qiáng)個(gè)別火山巖型鈾礦田蓋層/基底不整合面上、下鈾礦化體的探索,如白面石鈾礦田的個(gè)別鈾礦床(點(diǎn))等。
3.3.6南方紅盆的新類型
前已述及,我國(guó)南方白堊系紅盆數(shù)量眾多,且不少盆地已有礦床、礦點(diǎn)發(fā)現(xiàn)或鈾礦化顯示,部分紅盆與花崗巖型、火山巖型鈾礦田相鄰,多數(shù)紅盆的沉積物源和后生改造物源的鈾源優(yōu)越。基于前人研究現(xiàn)狀,除加強(qiáng)對(duì)紅盆鈾成礦條件和成礦潛力的系統(tǒng)性評(píng)價(jià)之外,今后尤其應(yīng)借鑒捷克共和國(guó)紅盆“斷裂構(gòu)造+砂體”控礦模式的經(jīng)驗(yàn),尋找紅盆基底附近的富大鈾礦體。
3.3.7北方已知產(chǎn)鈾盆地的找礦新類型
準(zhǔn)噶爾盆地需要重視對(duì)沉積成巖型、油氣掩蓋型以及油氣還原型(德克薩斯海岸平原型)的探索與突破[27]。
鄂爾多斯盆地需加強(qiáng)對(duì)下白堊統(tǒng)相關(guān)層位沉積成巖型、潛水氧化帶型以及滲出-滲入復(fù)合型鈾礦的探索與評(píng)價(jià)。
二連盆地宜重視對(duì)玄武巖蓋下“蘇敏式”古河谷型鈾礦的探索評(píng)價(jià)[28];松遼盆地周邊的小盆地需要重視對(duì)“外貝加爾”式古河道型鈾礦的探索評(píng)價(jià)。
總之,新區(qū)、新層位、新類型突破是鈾礦勘查領(lǐng)域的不變主題之一,需要長(zhǎng)期、持續(xù)地堅(jiān)持。新區(qū)、新層位、新類型三者既有相對(duì)獨(dú)立的一面,又有相互關(guān)聯(lián)、互為交叉的一面??傮w上看,我國(guó)鈾資源“三新”突破的前景廣闊。
1)全球鈾資源優(yōu)勢(shì)類型主要包括砂巖型、不整合面型、多金屬鐵氧化物角礫雜巖型、侵入巖型、古石英-卵石礫巖型、花崗巖型、火山巖型、交代巖型和表生型9種類型。從資源儲(chǔ)量規(guī)模、礦床空間分布的廣度以及礦床開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)指標(biāo)看,砂巖型鈾礦床均位居首位,而多金屬鐵氧化物角礫雜巖型(奧林匹克壩型)、古石英-卵石礫巖型兩種類型雖然儲(chǔ)量規(guī)模大,但在全球的分布較為局限,尤其是前者。
2)我國(guó)已發(fā)現(xiàn)和探明的鈾資源類型與全球具有一定的可對(duì)比性,除多金屬鐵氧化物角礫雜巖型、古石英-卵石礫巖型和表生型3種類型之外,全球鈾資源其他6種優(yōu)勢(shì)類型在我國(guó)均有不同程度的產(chǎn)出。我國(guó)特定的地質(zhì)構(gòu)造背景導(dǎo)致鈾成礦作用的復(fù)雜性、多樣性和多期多階段性,鈾成礦類型眾多,1 000 m以淺的鈾資源潛力達(dá)×××萬(wàn)t,1 500 m以淺的鈾資源潛力無(wú)疑更大,新區(qū)、新層位、新類型突破的空間巨大,前景廣闊。
3)未來(lái)五到十年我國(guó)鈾資源新區(qū)突破的主要類型仍應(yīng)為砂巖型,其次為花崗巖型、火山巖型等熱液型鈾礦。砂巖型鈾礦新區(qū)突破的方向包含4個(gè)層級(jí):①大力加強(qiáng)北方七大產(chǎn)鈾盆地的新區(qū)突破;②加大對(duì)疑難或復(fù)雜新區(qū)盆地的系統(tǒng)性調(diào)查評(píng)價(jià)與研究;③超前部署對(duì)部分潛在遠(yuǎn)景盆地(群)的探索研究;④對(duì)部分盆地需堅(jiān)持久久為攻,持續(xù)適度投入,夯實(shí)基礎(chǔ),如三塘湖、海拉爾和三江等面積較大的中新生代沉積盆地。
4)“新層位”主要適用于產(chǎn)于沉積建造中的鈾礦床,新層位突破本身具有相對(duì)性。對(duì)我國(guó)砂巖型鈾礦而言,具區(qū)域性或全局性意義的新層位主要為三疊系、古近系等地層單元;北方已知大中型產(chǎn)鈾盆地或部分復(fù)雜新區(qū)盆地近期有可能實(shí)現(xiàn)突破的新層位較多,但不同盆地的新層位不盡相同,甚至個(gè)別盆地不同盆段的找礦新層位亦存在差異性,如松遼盆地北部和南部。
5)新類型突破在“三新”突破中的難度最大,參照全球鈾資源優(yōu)勢(shì)類型并結(jié)合我國(guó)地質(zhì)構(gòu)造背景的基本特征,筆者認(rèn)為今后五到十年我國(guó)應(yīng)在重點(diǎn)關(guān)注不整合面型、表生型、混合巖化花崗偉晶巖型等新類型突破的同時(shí),還需加強(qiáng)絹英巖化高溫蝕變帶型、火山盆地“基底亞型”、沉積盆地砂巖鈾礦系列亞型的找礦突破,不同成礦區(qū)帶、不同礦床類型有望實(shí)現(xiàn)突破的新類型(含亞類)要視具體地質(zhì)情況加以綜合研判。
6)“三新”突破是鈾礦勘查領(lǐng)域長(zhǎng)期堅(jiān)持的主題之一,也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,長(zhǎng)期持續(xù)的系統(tǒng)性科技攻關(guān)以及配套的條件保障是成功的基礎(chǔ)和動(dòng)力。新時(shí)期,隨著鈾礦勘查工作的不斷深入,“三新”突破面臨更大的挑戰(zhàn),為此建議有關(guān)決策部門(mén):建立對(duì)重大基礎(chǔ)前沿問(wèn)題攻關(guān)的長(zhǎng)效投入機(jī)制;針對(duì)我國(guó)北方復(fù)雜疑難或新區(qū)沉積盆地,推行中小比例尺帶鉆綜合編圖工程;大力提升復(fù)雜惡劣地區(qū)鈾礦勘查的技術(shù)裝備能力;加快推進(jìn)基于地質(zhì)大數(shù)據(jù)的數(shù)字勘查和三維智能化預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)等工作。