高 阳,范洪海,顾大钊,陈东欢
(核工业北京地质研究院,中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京100029)
目前非洲发现的铀资源量占世界铀资源量的16%以上,其产量占世界总产量的1/6[1]。纳米比亚、尼日尔、马拉维和南非是目前非洲主要的产铀国家。历史上,加蓬共和国、刚果民主共和国也曾是重要的产铀国[2-3]。非洲国家矿产资源丰富,总体铀矿地质工作程度较低,多数国家勘查成本较低,矿业勘查开发准入门槛不高,存在良好的资源开发机会。对非洲铀资源现状进行分析研究,可为国内企业进入非洲开展铀矿勘查及开发提供基础信息和科学依据。
对铀资源的研究是建立在基本准确的数据基础上的。笔者收集了非洲22个国家的铀矿床(点)信息,包括其地理位置、构造背景、围岩时代、矿床类型、矿产组合、赋矿岩性、围岩蚀变、矿体形态、矿床规模、品位、成矿时代和开发状态等。资料主要来源于国际原子能机构(IAEA)、世界核能协会(WNA)以及WISE Uranium、INFOMINE等权威机构发布的最新信息,部分来源于非洲国家的地质调查部门,可靠程度较高。
由于有些国家对铀矿的资源量/储量数据保密,所收集到的部分矿床的资源量数据并非精确数字,而是区间范围。为了较可靠地统计非洲地区的资源量,将资源量区间范围的算术平均值作为该矿床的资源量。收集到的铀资源量数据为查明资源量,不含待查明铀资源量。经过反复核对修改,最终统计结果为:非洲22个国家铀矿床资源量为7799 300 tU,其中,非常规铀资源(包括磷块岩型和褐煤型)量为4953 206 tU,常规铀资源量为2846 094 tU。
铀资源量较大的国家为摩洛哥、南非、纳米比亚、尼日尔、博茨瓦纳、埃及和坦桑尼亚(表1)。纳米比亚、尼日尔主要为常规铀资源,摩洛哥主要为非常规铀资源 (磷块岩型),南非的铀资源量中,金矿尾矿中的铀占有较大的份额。
表1 非洲国家铀资源量[2-4]Table 1 Uranium resources of African countries[2-4]
根据非洲铀资源量的实际情况,尝试将资源量<500 tU定为矿点,500~2500 tU为小型矿床,2500~10000 tU为中型矿床,10000~50000 tU为大型矿床,50000 tU以上为超大型矿床。
矿床规模上,大型、超大型矿床数占总矿床数的38%(图1)。大部分国家都有大型以上矿床,但主要产在南非、尼日尔、纳米比亚等3个国家(图2)。
图1 非洲铀矿床规模分布饼图Fig.1 Distribution diagram of uranium deposit scales in Africa
有品位数据资料的矿床数为185个。从品位分布来看(图3),铀矿床以低-中品位矿床为主,占总矿床数的87.57%。仅加蓬、尼日尔、马达加斯加、南非和津巴布韦等少数国家有富矿产出。
根据IAEA(2009)对铀矿床的分类,非洲的铀矿床类型主要有:侵入岩型、石英卵石砾岩型、砂岩型、脉型、交代岩型、变质型、表生型、褐煤型和磷块岩型等9种。
不同铀矿床类型分布情况见表2。侵入岩型(含白岗岩型)主要产在纳米比亚;石英卵石砾岩型产在南非;砂岩型产于尼日尔、马拉维、博茨瓦纳、加蓬、马达加斯加和马里;脉型产于赞比亚、刚果民主共和国、埃及、塞内加尔;交代岩型见于马达加斯加、喀麦隆和索马里;表生型在纳米比亚(主要为钙结岩型)、坦桑尼亚、毛里塔尼亚和索马里等国常见;磷块岩型是摩洛哥、中非共和国的主要铀矿床类型;褐煤型仅见于南非和刚果民主共和国两个国家。
图2 非洲各国大型以上矿床数分布直方图Fig.2 Number histogram of large and super large uranium deposits in African countries
图3 非洲铀矿床品位与矿床数分布直方图Fig.3 Histogram of grade and numbers of uranium deposits in Africa
表2 非洲各国铀矿床类型统计Table 2 Statistical results of uranium deposit types in Africa
对矿床规模已知的186个矿床进行了统计,磷块岩型矿床以大型以上矿床为主,占全部磷块岩型矿床数的64.30%,石英卵石砾岩型中、大型以上矿床占全部矿床数的50%,砂岩型矿床中大型以上矿床占全部砂岩型矿床数的42.86%,侵入岩型则为36.36%。中型矿床中砂岩型、石英卵石砾岩型和表生型矿床所占比例较大。
由矿床品位可见,中等到较高品位有砂岩型矿床和脉型矿床;中等品位的有表生型、交代岩型矿床;中、低品位以侵入岩型矿床为主;低品位以石英卵石砾岩型为主;其他类型矿床的品位普遍偏低。
由已知成矿时代的76个矿床中可见,非洲铀矿床成矿时代主要为前寒武纪,其次为古生代、中生代和新生代(图4)。石英卵石砾岩型矿床形成于前寒武纪(主要为古元古代);脉型矿床主要产在前寒武纪;侵入岩型矿床主要形成于前寒武纪和古生代;砂岩型矿床的主要成矿时代为前寒武纪、古生代和中生代;磷块岩型矿床成矿时代主要为中生代;表生型矿床主要产在新生代。
图4 非洲铀矿床成矿时代分布柱状图Fig.4 Histogram showing distribution of oreforming eras of uranium deposits in Africa
从国家来看,南非和加蓬主要的铀成矿期是前寒武纪(主要是古元古代);纳米比亚铀矿床形成的主要时期是古生代、新生代;尼日尔铀矿的主成矿期是石炭纪、侏罗纪及白垩纪;摩洛哥铀矿主要成矿时代是中生代;马达加斯加砂岩型铀矿的主要成矿时代为中新生代。
在矿床规模上,前寒武纪以大型、超大型矿床为主,其次为中型矿床;古生代以超大型、大型矿床为主;中生代也以大型以上矿床为主,新生代从超大型、大型到中小型矿床均有(图5)。
图5 非洲铀矿床时代与矿床规模分布直方图Fig.5 Histogram showing relationship between ore-forming eras and deposits scales of uranium deposits in Africa
根据铀资源开发情况(图6),勘查中的占41%,待开发的占36%;开发和生产中的矿床数占全部矿床数的15%;采空和关闭的占8%。矿床类型上,砂岩型矿床大多处于生产、勘查和开发状态;有部分石英卵石砾岩型矿床处于待开发状态;侵入岩型矿床少部分已暂停开采或者采完,很大一部分还在勘查、开发或者生产中;脉型矿床约有50%左右处于待开发状态;其他类型也有30%左右处在生产、勘探或者开发中。
图6 非洲铀矿开发状态分布图Fig.6 Distribution diagram of development status of uranium deposits in Africa
非洲正在生产和开发的矿山主要集中在纳米比亚和尼日尔两个国家。纳米比亚正在生产的铀矿床有罗辛矿床、Langer Heinrich矿床,正在进行勘查的矿床有Trekkopje、Husab、 Valencia、 Etango、 Marenica 和Omahola等,对部分矿床已经进行了可行性评价,Trekkopje、Valencia和Husab矿床可能会进入生产阶段。尼日尔的矿产勘查活跃,截至2011年,外国矿业公司正在对160个租地进行勘查活动。尼日尔有两个长期存在的铀生产中心 (即Arlit和Akouta),分别被SOMAIR和COMINAK公司经营。另外,在这两个国家,都有中国公司的勘查开发活动。如中国国核海外铀业有限公司在纳米比亚的欢乐谷项目和在尼日尔的Azelik项目。汉龙(Hanlong)能源有限公司参与了纳米比亚的Marenica矿床开发项目。除这两个国家外,马拉维于2009年开始生产铀产品,Kayelekera是其惟一的产铀矿山。另外,Living stonia项目正在进行勘查,推断其资源量为770万tU(矿石),平均品位为0.0229%。马拉维中部的Kanyika铌矿中还含有铀,可望于2014年开始生产,可生产少量的副产品铀。作为传统铀矿生产国家的南非,也在对部分项目进行可行性研究,并对从低品位尾矿中提高铀回收率进行了水冶试验。
从勘查开发费用方面来看:纳米比亚在2008—2011年间,每年平均支出4100万美元的勘查和开发费用;2010年,俄罗斯政府与纳米比亚签订了一份合作勘查和开发纳米比亚铀矿床的备忘录,将投资10亿美元用于合资企业的矿床开发;尼日尔铀矿的勘查开发费用则远远超过纳米比亚,在2010年达到了4.58亿美元;南非、博茨瓦纳对铀资源勘查和开发投入费用也较大,其他国家对铀矿的勘查投入相对较少[3]。
在开采方法方面,尼日尔的铀矿多采用露天开采,部分采用地下开采;纳米比亚的铀矿则以露天开采为主;马拉维、南非则以地下开采为主。
在处理工艺方面,纳米比亚的白岗岩型铀矿采用酸法,钙结岩型铀矿采用碱法;尼日尔的铀矿除Azelik外,均采用碱法;南非的铀矿均采用酸法处理。
非洲大陆铀资源较丰富,其主要的铀矿床类型为侵入岩型、砂岩型、石英卵石砾岩型和脉型。大型以上矿床占矿床总数的比例较大,其资源量也占据了非洲总资源量中的大量份额。矿床品位以中-低为主。成矿时代以前寒武纪为主,但在各个时代都有大型以上矿床发育。
纳米比亚、尼日尔、马拉维和南非是目前非洲主要的产铀国家,其主要铀矿床分别是侵入岩型(含白岗岩型)、砂岩型和石英卵石砾岩型。尼日尔和纳米比亚是目前非洲铀矿勘查活动集中的地方,这两个国家也是非洲大型以上矿床集中产出的国家。马拉维是非洲新兴的产铀国家,其主要矿床类型为砂岩型铀矿。南非的石英卵石砾岩型铀矿作为金矿的副产品开采,吨位高、品位低,在当前的技术经济条件下,不宜进行开发利用。因此,尼日尔和纳米比亚应是非洲铀矿勘查开发的重要目的地。
[1]Olive J S.A brief review of uranium mining in Africa[EB/OL].http://www.infomine.com/library/publications/docs/Mining.com/Sep2008f.pdf.2008-09-01/2013-05-12.
[2]IAEA.World distribution ofuranium deposits(UPEDO) with uranium deposits classification:2009 Edition[EB/OL].http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/TE_1629_web.pdf.2009/2013-05-12.
[3]OECD Nuclear Energy Agency,IAEA.Uranium 2011:Resources,production and demand[EB/OL].http://www.oecd.org/publishing/corrigenda.2012/2013-06-10.
[4]Uranium mine ownership-Africa[EB/OL].http://www.wise-uranium.org/uoafr.html.2013-06-10.