浅析国内外砂岩型铀矿的发展现状及分类方案

孙　莉

(西北大学地质学系，陕西 西安 710069)



浅析国内外砂岩型铀矿的发展现状及分类方案

孙莉

(西北大学地质学系，陕西 西安 710069)

[摘要]砂岩型铀矿是指赋矿岩石为砂岩(包括含砾砂岩、粉砂岩、泥岩)的铀矿床，实质上是一种矿石中铀的沉淀和富集过程。砂岩型铀矿开始于20世纪50年代，随着铀矿地质勘查、地浸开采技术的发展，目前已经成为世界上重要的铀矿矿种之一。同时，由于各地大地构造等地质成矿条件的复杂性和特殊性，形成了不同种类的铀矿矿床。继而，虽然目前在可地浸砂岩型铀矿的找矿地质勘探和成矿理论研究等的方面有了较大的进展,但还没有形成非常系统、全面的分类方案。因此，探讨一种切实可行的铀矿床分类方案将会对铀矿勘查、生产实践等产生极其重要的影响。

[关键词]砂岩型铀矿；铀矿床；铀矿的分类

可地浸砂岩型铀矿一般是指层间渗入作用所形成的水成型铀矿，主要发育于地下水比较活跃的地区，矿体一般赋存于具有透水性沉积盖层的中粗砂质岩体中中，主要受层间氧化带的控制，矿石的矿物类型主要为沥青铀矿、铀石，易被酸溶液或碱溶液浸出[1-2]。

从20世纪中叶开始，美国、俄罗斯等国就开始致力于砂岩型铀矿的地质勘查和研究工作，并且铀矿的储量较大、品位较高，是重要的铀矿生产国和出口国。我国对砂岩型铀矿的研究较晚，且以中小型规模为主、品位较低。但是随着铀矿地质勘查、地浸开采工艺技术的发展，目前已成为我国重要的铀矿矿种之一。由于各地的大地构造等地质成矿条件的复杂性和特殊性，形成了不同种类的铀矿矿床，传统的砂岩型铀矿的分类方案已经不能满足对其进行研究。对一个地区的砂岩型铀矿而言，选择一种适宜的分类方案，将会对该地区砂岩型铀矿的科学研究、勘查开发等具有重要的理论和现实意义。

1砂岩型铀矿的发展现状

1.1国外砂岩型铀矿的发展现状

1.1.1澳大利亚砂岩型铀矿现状

澳大利亚的铀储量占全世界总铀储量的41%左右。2007年澳铀产量为7 802 t，比2006年增长了5.9%，居全世界第二位。澳的铀矿主要集中在南澳和北领地地区，多属于不整合型铀矿，以沥青铀矿为主。二十世纪八十年代以来，澳生产的铀很大比例上来自不整合型的铀矿床-Nadarlek铀矿床和兰杰铀矿床。近几年在南澳发现了一大型地浸卷型砂岩型铀矿即Four Mile铀矿床，有东西两矿体组成。据钻探数据显示，Four Mile西矿体最厚达9.1 m，品位1.84%U3O8(1.56% U)。Four Mile东矿体厚2.0 m，品位1.37%U3O8(1.16% U)。Four Mile卷型砂岩铀矿是澳继奥林匹克坝铀-铜-金矿床之后发现的又一世界级的铀矿床。

1.1.2美国砂岩型铀矿床发展现状

美国的国土面积为936万平方千米,主要由4个大的地质构造单元组成,分别为阿巴拉契亚褶皱带、南德克萨斯海岸平原区、科迪勒拉褶皱带以及中央地台区。十九世纪八十年在美国中部的科罗拉多高原发现了尤拉凡铀矿区，尤其是1951年在圣胡安盆地的西南缘发现了杰克派尔铀矿床开始,美国的砂岩型铀矿就开始了新的发展。尤其是七、八十年代铀矿地质勘查工作的推动，逐渐形成了格兰茨铀矿区、科罗拉多高原钒铜铀矿区、怀俄明盆地卷型铀矿区及南得克萨斯卷型硫化物铀矿区等4 个大型砂岩型铀矿能源基地，从而构成了世界上著名的美国中西部砂岩型铀矿矿集区[3]。

美国提出了4种类型的铀矿床成因理论[4]，分别为：(1)腐殖酸-铀型。以科罗拉多高原的格兰茨矿带最为典型[5](2)铀-钒-铜型铀矿。以科罗拉多高原尤拉凡砂矿带最为典型[6](3)怀俄明细菌卷型铀矿,以怀俄明盆地最为典型[7](4)非细菌型铀矿,以南得克萨斯沿海平原最为典型[8]。

美国的砂岩型铀矿具有成矿时期比较长、层位较稳定、分布面积比较大、埋藏较浅等特点，占世界砂岩型铀矿存储总量的80%以上[9]。

1.1.3中亚砂岩型铀矿床发展现状

自1952年在中亚地区,前苏联发现了乌奇库杜克砂岩型铀矿矿床开始，相继发现了中央卡兹库姆系列铀矿床；60 年代在楚-萨雷苏、锡尔达林盆地内发现系列铀矿床，逐渐形成了著名的东土伦巨铀矿省，矿床类型为层间氧化带型,总储量达百万吨以上[10]。70年代在楚萨雷苏、锡尔达林盆地内陆续发现了白垩纪和古近纪地层中的系列大型-超大型砂岩型铀矿床,构成了当前世界范围内最大规模的砂岩型铀矿矿集区[3]，是目前世界上非常重要的具有开采成本较低、可运用可地法开采的砂岩型铀矿类型[11]，中亚砂岩型铀矿的重要控矿因素是层状氧化带型控矿[12]。该铀矿矿集区集中了数十个大型-超大型的砂岩型铀矿床,均位于天山造山带与土伦地台之间的次造山带内[3]。

1.1.4日本砂岩型铀矿床发展现状

截止目前报道[13], 日本国内共发现了12个砂岩型铀矿矿床, 已探明铀资源总量为6 000 t。大部分铀矿床产于新近纪(N)的沉积盆地内, 盆地边缘为铀矿成矿的有利区。砂岩型铀矿的铀源主要来自沉积盆地的基底及其周边的花岗岩区。按照不同的区域地质演化背景，可划分为东北部和西南部内带主要受火山断块控制的“绿色凝灰岩区”以及 濑户内省的“非绿色凝灰岩区”[14]。其中，人形咔矿床、东浓矿床是日本最有潜力的两大铀矿床, 这两大矿床与其他小矿床或矿化区相比，其基本地质特征大体相似。矿床主要分布在构造盆地的底部或边缘, 且直接受控于河道底部砂体的含水层，矿泉水的循环为其成矿创造了有利条件。

1.1.5俄罗斯砂岩型铀矿床发展现状

近年来俄在砂岩型铀矿地质领域,尤其是在可地浸砂岩型铀矿的矿产普查、钻井勘探、矿产预测以及地浸开采工艺等方面有了突飞猛进的发展,为俄铀矿的勘探开发做出了很大贡献。俄渗入性铀矿的成矿远景比较好(1)俄地台的西部(可分为南、北、中3区);(2)俄地台的东部;(3)外乌拉尔区;(4)西西伯利亚区;(5)近贝加尔区;(6)外贝加尔区;(7)远东区。同时，А.Б.哈列佐夫博士认为在找寻砂岩型铀矿以及其它类型的铀矿床时,需全面把握各种地质现象进行深入分析和总结，方能取得理想效果[15]。

1.2我国砂岩型铀矿床发展现状

我国的砂岩型铀矿床主要分布在我国西北部和西南部的中新生代陆相沉积盆地中，砂岩型铀矿的找矿工作始于上世纪八十年代末，我国引进了中亚及俄罗斯等国的可地浸法采铀技术和层间氧化带型铀成矿作用理论，首先在新疆伊犁盆地找到了第一个万吨级砂岩型铀矿，并且建立了可地采矿系统[16]。之后又陆续在吐哈盆地、鄂尔多斯盆地分别找到了十红滩矿床和东胜矿床,从此我国铀矿找矿工作转向主攻低品位、大矿量、经济效益好的地浸砂岩型铀矿床。

据2012年11月4日国土资源部报道，在内蒙古中部大营地区发现了当前我国国内最大规模的地浸砂岩型铀矿床。使得我国可能成为继中亚和美国之后第三个拥有大型砂岩型铀矿矿集区的国家。

近些年来，刘池阳教授提出了盆地多种能源同盆共存及协同勘探的新的理论认识和学术思想，为能源矿产的形成、分布及其进一步勘探开发提供了理论依据和指导思想。

另外，在砂岩型铀矿成矿时代的研究方面，宋子升等[17]结合电子探针的数据，创新性地利用fLA-MC-ICPMS对杭锦旗砂岩型铀矿矿样中的铀矿物进行了原位微区U-Pb定年。不仅测试出了包括全岩法在内的多组年龄，同时还包含了稀土和微量元素的分析测试数据。足以说明铀石的fLA-ICP-MS U-Pb法更加精确、更为全面等的特点。

2国内外砂岩型铀矿的分类方案

国际原子能机构(IAEA)多采用描述性的方法来划分铀矿床，砂岩型铀矿床被定义为主岩为砂岩的铀矿床，可细分为卷状、板状、底河道和前寒武纪砂岩等4个亚型[18]。М.Ф.马克西莫娃等(1993)把砂岩型铀矿划分为3种类型，分别为层间渗透型铀矿、裂隙渗透型铀矿和潜水渗透型[19]。

我国首先引进了哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦等的找矿理论和成矿模式,被称作层间氧化带亚型;尔后又引进俄古河道型铀矿理论。即把可地浸砂岩型铀矿分为层间氧化带 和古河道两个亚型。又把古河道亚型称为潜水或潜水层间氧化带亚型[22]。李胜祥等[21]根据砂岩型铀矿矿床中主矿体形态,分为5种类型：(1)板状、似层状型(格兰茨矿带)；(2)卷型(怀俄明盆地)；(3)透镜状(哈拉特矿床)；(4)堆状；(5)脉状(Mikouloungou矿床)。根据形成砂岩型铀矿矿床的主要成矿作用分6种类型:(1)沉积成岩型；(2)潜水氧化类型；(3)层间氧化类型；(4)古热水改造型；(5)热液脉型。王正邦根据砂岩型铀矿的基本特征及其成因类型将砂岩型铀矿分为[3]:

Ⅰ 晚期成岩表生、后生渗入叠加砂岩型铀矿(如美国格兰茨矿带诸铀床);

Ⅱ 表生后生渗入型砂岩型铀矿;

Ⅱ-A 潜水氧化带型砂岩型铀矿(含铀煤型铀矿,其中包括煤系地层中某些砂岩层中的潜水氧化带型铀矿,如中亚伊犁盆地的戈尔贾特和下伊犁铀矿床);

Ⅱ-B 层间水氧化带型砂岩型铀矿(如楚萨雷苏和锡尔达林盆地K和E地层中的铀矿床);

Ⅱ-B1 区域性层间水氧化带型砂岩型铀矿(如楚萨雷苏和锡尔达林盆地K和E地层中的铀矿床);

Ⅱ-B2 局部性层间水氧化带型砂岩型铀矿(如中央克兹尔库姆成矿省诸铀矿床、美国怀俄明盆地的铀矿床);

Ⅱ-C 潜水-层间水氧化带型砂岩型铀矿(古河道型砂岩型铀矿,如俄罗斯的维吉姆、马林诺夫、达尔马托夫和蒙古的某些铀矿床;受冲洪积扇前缘沼化洼地相粉砂质泥岩和扇前网状河砂岩控制的铀矿床,如蒙古的哈拉特铀矿床和俄罗斯的伊姆斯铀矿床);

Ⅲ 生后生渗出-渗入型砂岩型铀矿(如萨贝尔萨伊铀矿床和美国得克萨斯地区的铀矿床);

Ⅳ 后生热水叠造型砂岩型铀矿(如非洲尼日尔铀矿床、欧洲的拉贝铀矿床和科尼格斯坦铀矿床)。

上述各类型的砂岩型铀矿中,层间氧化带型铀矿(Ⅱ-B)以埋藏较浅、适宜使用地浸法开采、分布普遍、矿床规模大等特点而具有经济可开发价值。其他类型的砂岩型铀矿由于其埋藏深度、矿体规模、分布范围、开发利用的条件、经济效益等方面均低于可地?层间氧化带砂岩型铀矿。并且，该类型的铀矿床已经成为世界上铀矿找矿和勘探开发利用的主要类型之一。

3结语

近些年，随着砂岩型铀矿勘探开发技术的快速发展，砂岩型铀矿越来越被各国所重视，已经成为重要的铀矿类型之一。目前，美国中西部和中亚地区已经成为世界上砂岩型铀矿数量最多、储量最大的铀矿矿集区。我国铀矿勘查以“立足国内,增加储备”为基本方针，以“主攻可地浸砂岩型铀矿与积极探索其他经济型铀矿相结合”为基本战略[22]，找到了一大批砂岩型和碳硅泥岩型铀矿床,但是矿石的品位比较低，构造较复杂。近年，以刘池阳教授为首席科学家的项目团队通过卓有成效的研究，提出了盆地多种能源同盆共存及协同勘探的新的认识和学术思想，但与发达国家仍有一定的差距。国内外学者对砂岩型铀矿的分类方案较多，且分类标准不一致，多与科学技术的进步以及各地大地构造等地质成矿条件的复杂性和特殊性有关。通过对砂岩型铀矿发展现状及分类方案的研究，希望对砂岩型铀矿的勘探开发及生产实践起到一定的推动作用。

参考文献

[1]陈正乐，陈宣华，王小凤，等.可地浸砂岩型铀矿床特征及成矿条件初析[J].矿床地质.2002,(21):853-856.

[2]陈肇博.可地型铀矿床的形成模式和在中国的找矿前景 国外铀金地质[J].2002，19(3).

[3]王正邦.国外地浸砂岩型铀矿地质发展现状与展望[J].铀矿地质.2002，18(01)：11-18.

[4]Crawlry Richard A.,Sandstone Uranium Deposits inthe United States:A Review of the History,Distri-bution,Genesis,Mining Areas and Outlook,U.S.Department of Energy Assistant Secretary for Nucle-ar Energy Grand Junction Area Office,Colorado,March 1983.

[5]Turner-Peterson Christine E.,Santos Elmer S.etal.,A Basin Analysis Case Study:The Morrison For-mation Grants Uranium Region New Mexico,American Association of Petroleum Geologists Energy Minerals Division,Tulsa,Oklahoma,U.S.A.,1986.

[6]Thamm John K.,Korschak Anthony A.Jr.andAdams Samnel S.,Geology And Recognition Criteriafor Sandstone Uranium Deposits of the Salt Wash Type,Colorado Plateau Province,U.S.Departmentof Energy.Grand Junction Office,Colorado,U.S.A.,1981.

[7]Harshman E.N.and Adams S.S.,Geology And Re-cognition Criteria for Roll-type Uranium Deposits inContinental Sandstones,U.S.Department of EnergyGrand Junction Office,Colorado,U.S.A.,1981.

[8]Adams Samnal S.and Smith R.B.,Geology And Re-cognition Criteria for Sandstone Uranium Deposits in Mixed Fluvial-shallow Marine Sedimentary Se-quences,South Texas,U.S.Department of Energy,Grand Junction Office,Colorado,U.S.A.,1981.

[9]刘杰，陈路路，李晓东，等.砂岩型铀矿的发展现状及分类方案研究[J].科技广场.2013，96.

[10]Dahlkamp Franz J.,Uranium Deposits,Springer,1993.

[11]刘翔.中亚地区区域性层间氧化带砂岩型铀矿床成矿条件与找矿标志[J].国外铀金地质.1998 15(4).

[11]吴柏林 .世界砂岩型铀矿特征、产铀盆地模式及其演化[J].西北大学学报(自然科学版).2006，36(6):940-941.

[12]叶柏庄.中亚砂岩型铀矿成矿特征及其在我国的找矿思路[J].世界核地质科学.2005,22(4),192-193.

[13]裴承凯，黄贤芳，仉宝聚.日本砂岩型铀矿床成矿地质特征述评[J]. 世界核地质科学.2006，23(01)：27-32.

[14]Sakamaki Y. Geological environments of Ningyo- Togeand Tono uranium deposits, Japan[A]. Geologicalenvironments of sandstone- type uranium deposits[C].Vienna: IAEA, 1985. 135-154.

[15]肖新建，李子颖，郭华，等.俄罗斯砂岩型铀矿的新近研究进展[J].铀矿地质.2003，19(01)：34-41.

[16]陈肇博.可地浸型铀矿床的形成模式和在中国的找矿前景[J].国外铀金地质.2002 19(3).

[17]宋子升.鄂尔多斯盆地杭锦旗砂岩型铀矿成矿年代学及其地质意义[J].

[18]IAEA.1996.Guid book to Accompany IAEA Map：World Distribution of Uranium Deposits. International Atomic Energy Agency.

[19]C.C.HayMOB，М.Б.ШУМИДИН. 前苏联铀矿床的主要工业类型及其普查、勘探与开采经验[J].李慈俊译.国外铀金地质.1994,11(2):143-146.

[20]刘建军,李怀渊,陈国胜.利用铀油关系寻找可地浸砂岩型铀矿[J]. 铀矿地质.2006 .22(01) 29-35.

[21]李胜祥，陈戴生，蔡煜琦.砂岩型铀矿床分类探讨[J]. 铀矿地质.2001，17(05)：285-288，297.

[22]张金带.我国铀资源潜力概略分析与铀矿地质勘查战略[J].铀矿地质.2004,20(5):260-265.

[收稿日期]2015-09-02

[作者简介]孙莉(1988-)，女，山东菏泽人，在读硕士研究生，主攻方向：矿物学、岩石学、矿床学。

[中图分类号]P588.21+2.3

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)01-0190-03