世界超大型砂岩铀矿床形成环境分析与找矿方向

宋继叶，秦明宽，蔡煜琦，李林强，邱骏挺

（1.核工业北京地质研究院 中核集团铀资源与评价技术重点实验室，北京 100029；2.国防科技工业核材料技术创新中心，北京 100029）

超大型矿床具有巨大的矿产储量和特殊的成矿特征，其数量仅占矿床总数的5%～10%，却提供了全球矿产资源储量的30%～50%，全球占少数的大型和超大型铀矿床，提供了占全球86.7%以上的铀资源，对一个国家乃至全球经济和社会的可持续发展具有举足轻重的作用［1-4］。前人针对超大型矿床已开展众多工作，主要集中在超大型矿床的界定以及超大型矿床的成因、成矿规律、分布特征等方面，或从全球出发或从区域角度，涉及全球6 个大洲、121 个国家的石油、天然气、煤、铀、金、铁、锰、铬等20 多个矿种的1 000 多个矿床［5-12］。

其中，针对区域或单个超大型砂岩铀矿床成矿环境研究亦较多［6-7，9-10，13-15］，但对超大型砂岩铀矿床更大尺度的形成环境的共性规律研究和找矿方向可查资料相对较少，主要包括从研究国外超大型铀矿床特征和分类入手，总结不同成因类型超大型铀矿床成矿地质条件，结合我国西北部地质特征、矿化地点，提出了我国西北部今后寻找超大型铀矿床主要是中新生代可地浸的层间氧化带砂岩型铀矿，其次是伟晶花岗岩型、火山岩型及奥林匹克坝型的铀矿床［16］，还包括通过对我国近20 年来发现的一批特大、超大型矿床定位特征的对比研究，总结了我国超大型砂岩铀矿形成的必备地质条件，用量化、半量化的判别条件指导找矿［13］。

现今，研究大型矿集区、成矿大爆发、铀地球化学块体及巨矿的形成分布等规律问题是未来铀资源勘查理论与技术突破方向。因此，有必要开展超大型砂岩铀矿床形成环境与找矿方向研究，相关研究可为深化超大型砂岩铀矿成矿理论和成矿规律提供基础支撑，同时为我国天然铀的可持续发展提供理论和技术指导。通过总结国外超大型砂岩铀矿成矿特征与规律，进而指导我国寻找超大型砂岩型铀矿取得重大突破。

1 超大型砂岩铀矿床的定义、储量规模界定标准现状

超大型金属矿床（含铀矿床）的命名没有明确的涵义或说法。涂光炽院士（2000）［17］认为，国内外有类似超大型矿床的形容词，如世界级、特大型、巨型、超巨型矿床等，目前暂时对超大型、巨型、世界级、特大型等不作更细划分，它们可相互通用。选用超大型这个词，是因为它早被国际会议所采用，有优先权。

为了反映不同地区铀成矿作用的强度，将铀矿床规模分为超大型、大型、中型、小型和矿点。铀矿床规模的大小往往与各国具有铀矿资源的多寡有关，以往对于超大型矿床的量级（吨位）没有一个统一的标准或确切涵义［5，18-21］。针对超大型砂岩铀矿床的量级标准包括 15 000 t、60 000 t 和 50 000 t等［14，22-25］。目前，世界主要国家铀矿床大小及分级标准如表1 所示。

表1 世界主要国家铀矿床规模大小及分级标准Table 1 Uranium deposit scale and its classification criteria of main countries in the world

目前世界上主要国家，包括中国、俄罗斯以及国际通用均采用50 000 t级规模作为超大型铀矿床的相对量级标准，其可作为全球铀矿集区和超大型铀矿床分布的全球背景在不同地区富集的参量。地浸砂岩型铀矿规模相对较大，因此，本文以大于50 000 t级规模作为超大型铀矿床的相对量级标准，结合前期研究成果与最新IAEA数据库资料，在世界范围内系统统计了超大型（＞50 000 t）、特大型砂岩型铀矿床（25 000～50 000 t）共39个，其中，17 个为超大型砂岩铀矿床。

具体超大型、特大型铀矿床基本信息如表2，图1 所示。

表2 世界超大型、特大型砂岩铀矿床基本信息一览表［27-30］Table 2 The basic information of extra large and super large sandstone uranium deposits[27-30]

2 时空分布特征

就地理空间位置来看，超大型砂岩铀矿床主要集中于欧亚大陆、非洲和南美洲，其中中亚与亚欧大陆腹地是世界上最著名的铀矿床集中区（图2），包括哈萨克斯坦产出有9 个、俄罗斯产出有1 个、乌兹别克斯坦产出有1 个、美国产出有2 个、尼日尔产出有2 个、南非和坦桑尼亚各产出有1 个。涉及哈萨克斯坦的楚-萨雷苏与锡尔达林铀成矿区、乌兹别克斯坦中央克孜勒库姆铀成矿省、俄罗斯外贝加尔成矿区、美国科罗拉多高原圣胡安盆地和尼日尔阿加德兹盆地（或称廷梅尔索伊盆地）。

图2 欧亚大陆铀矿床集中区分布图Fig.2 Distribution map of uranium deposits cluster around Eurasia

在大地构造位置上，超大型砂岩铀矿床主要集中分布在残留的古陆块（如非洲陆块）或古陆壳重熔改造后形成的富铀长英质岩石中（以褶皱带形式存在），尤其是古生代褶皱带围陷的盆地中（图3）。

从时间上来看，上述超大型砂岩铀矿床的容矿主岩时代主要是中生代，个别为新生代、古生代；具体产出地层、时代与矿化类型如表3所示，其中主要容矿主岩为上白垩统、个别是下中侏罗统和古近系。

表3 世界超大型砂岩铀矿床赋矿层时代表Table 3 Age of lithological composition of host layer for extra-large sandstone uranium deposits in the world

中央亚洲砂岩型铀矿床矿石同位素年龄值集中，即26～24 Ma、15～12 Ma、5～1.6 Ma 和1.5～0.25 Ma；在非洲铀成矿域，中生代构造活化全面剥蚀期形成砂岩型铀矿化；外贝加尔维季姆铀成矿区测定的铀矿化年龄为20～1 Ma。由此可以看出，上述超大型砂岩铀矿床成矿区成矿年龄集中在新生代中新世。

3 成矿环境综合分析

考虑覆盖全球主要成矿域、铀成矿地质背景差异以及成矿类型的不同，本文选取如下典型矿床开展了超大型砂岩铀矿形成环境研究，即近天山铀成矿省楚-萨雷苏成矿区的门库杜克矿床、中央克兹勒库姆成矿区乌奇库杜克矿床、俄罗斯外贝加尔铀成矿区的希阿格达矿床、美国科罗拉多高原铀成矿省圣胡安盆地格兰茨矿带安布罗西尼亚湖铀矿以及非洲陆块尼日尔阿尔利特铀成矿省伊姆拉伦矿床。系统梳理总结了上述典型铀成矿省（区）中的盆地类型、规模、构造位置、构造演化、结构构造、铀源条件、沉积特征以及成矿过程或模式（表4）。

通过对超大型砂岩铀矿床形成环境因素综合分析，不难发现，各个地区所具有的共同特征有：

1）丰富的基底（结晶基底＋褶皱基底）外部铀源，富铀的含矿岩系或赋矿岩系；2）总体发育河流-三角洲沉积体系，其中的河道和三角洲砂体为主控砂体；3）具有相对稳定的构造环境，稳定的地下水补径排条件，以及后期构造隆升、深部热流体或者油气等的还原改造；4）往往产出于多水流汇聚的地区。

可以产出有超大型砂岩铀矿床的构造背景有3 种：

1）加里东褶皱带粘结前寒武纪古老地块群的陆间型板块内部，如位于图兰台坪东部边缘近天山地区，其中又可以是长期发育的大型盆地（如楚-萨雷苏盆地），或者是由一系列中小型断陷-向斜式“山间盆地”（如中央克兹勒库姆盆地）；2）稳定克拉通（古陆块）上长期稳定的克拉通盆地区，如科罗拉多圣胡安盆地和阿尔利特阿加德兹盆地；3）稳定古陆块的后期活化带高原地区。

可以形成超大型砂岩铀矿床的成矿过程或模式有5 种：

1）区域性大规模层间氧化作用（如门库杜克）；2）区域性层间氧化作用＋局部性层间氧化作用（如乌奇库杜克）；3）沿不整合下渗的地下水或与沉积地层腐殖酸、黏土质还原剂，或与切穿主岩的构造断裂带形成的地球化学界面的成矿过程（如安布罗西尼亚湖）；4）古河道沉积体系潜水氧化伴随玄武岩浆喷溢的热改造成矿过程（如希阿格达）；5）层控性沉积成岩型（如阿尔利特）。

可以形成超大型砂岩型铀矿床的盆地类型有4 种：

1）后造山带内的中新生代海相盆地（如楚-萨雷苏，中央克兹勒库姆盆地）；2）稳定克拉通盆地（如阿加德兹盆地）；3）古中间地块上的构造盆地（如圣胡安盆地）；4）稳定地台褶皱带内中间地块隆起高原。

以上超大型砂岩铀矿床产出地区的共同地质特征是我国寻找超大型砂岩型铀矿床应具备的基础条件，以此为基础，可以在3 种不同构造地质背景、4 种不同盆地类型的地区中寻找区域性层间氧化带型、局部性层间氧化带型、不整合面地下水渗入型、古河道潜水氧化叠加玄武岩热改造成矿类型以及沉积成岩型超大型砂岩型铀矿床。

在我国，建议在伊犁盆地南缘东段、鄂尔多斯盆地西部地区、二连盆地玄武岩覆盖区，分别寻找类中央克兹勒库姆乌奇库杜克铀矿床、类科罗拉多高原圣胡安盆地安布罗西尼亚湖铀矿化和类维季姆希阿格达铀矿床。

4 结论

1）以50 000 t 级规模作为超大型砂岩铀矿床的相对量级标准，在世界范围内，最新统计了超大型、特大型砂岩型铀矿床（25 000～50 000 t 级别）共39 个，其中17 个为超大型砂岩铀矿床。

2）超大型砂岩型铀矿床分别产出于哈萨克斯坦的楚-萨雷苏、中央克兹勒库姆地区，俄罗斯外贝加尔的维季姆地区，美国科罗拉多高原以及尼日尔阿尔利特地区。超大型砂岩铀矿床的容矿主岩时代主要是中生代，个别为新生代和古生代；成矿年龄集中在新生代中新世。

3）超大型砂岩铀矿床形成的环境因素包括：具有富铀基底和富铀含矿岩系，总体发育河流-三角洲沉积体系，具有相对稳定的构造环境，稳定的地下水补径排条件，以及后期构造隆升、深部热流体或者油气等的还原改造。

4）超大型砂岩铀矿床产出地区的共同地质特征是我国寻找超大型砂岩型铀矿床应具备的基础条件，以此为基础，可以在3 种不同构造地质背景、4 种不同盆地类型的地区中，寻找区域性层间氧化带型、局部性层间氧化带型、不整合面地下水渗入型、古河道潜水氧化叠加玄武岩热改造成矿类型以及沉积成岩型超大型砂岩型铀矿床。

5）中国超大型砂岩铀矿的找矿建议：在伊犁盆地南缘东段库鲁斯台-达拉地中央古隆起周缘新区，寻找类中央克兹勒库姆乌奇库杜克铀矿床；在鄂尔多斯盆地西部地区，寻找类科罗拉多高原圣胡安盆地安布罗西尼亚湖铀矿化；在二连盆地玄武岩覆盖区，寻找类维季姆希阿格达铀矿床。