非洲铀矿资源分布、地质特征与勘查开发

陈秀法，陈喜峰，张振芳，于 瑞

(中国地质调查局发展研究中心，北京 100037)

0 引言

铀矿作为世界各国高度关注的战略性矿产资源，在工业、农业、医学、国防、核电等领域具有广泛应用。我国铀矿资源较为丰富，矿床类型多样(蔡煜琦等，2015)，但与国外铀矿资源相比，仍具有矿床规模较小、品位偏低的特点。随着碳中和对新能源特别是核电需求的持续增长，我国铀矿的供需缺口巨大(吴涛涛等，2018)。

非洲铀矿资源丰富，储量约占世界铀矿总储量近1/5，具有经济意义的铀矿床数量众多，矿床类型多样，以砂岩型、侵入岩型、古石英-卵石砾岩型、磷块岩型为主，大型及以上规模铀矿床数量占全球大型及以上规模铀矿床的近30%。目前，非洲已经成为继哈萨克斯坦、澳大利亚和加拿大之后，全球重要铀矿供应基地，且铀矿资源开采量也在逐年增加，在全球占据重要地位。近些年来，国内外众多学者从重点国家、矿床类型、典型矿床、铀矿供需等不同角度对非洲铀矿进行了研究(Forbes et al.，1988；Basson et al.，2004；Franz et al.，2009；聂逢君等，2010；Bowell et al.，2011；Conde and Kallis，2012；高阳等，2012,2014；许强等，2012,2014a,2014b；郭志锋等，2013；聂江涛等，2013；王杰等，2013；吕荣平等，2015；王木清，2015a,b；张晓康等，2015；顾大钊等，2015,2016；Fares et al.，2016；李文等，2016；荣建锋等，2016；Kinnaird and Nex，2016；Frank et al.，2017；Postra et al.，2017；陈金勇等，2017；李政等，2017；王飞飞等，2017；左立波等，2017；Peter et al.，2018；Salze et al.，2018；曹云等，2018；张怀峰和陆建军，2018；Billon et al.，2019;Shanyengana et al.，2020)，但总体而言对非洲铀矿资源分布、地质特征与勘查开发一体化的研究不多。为此，本文从非洲铀矿整体出发，分析其资源分布、地质特征、时空分布和勘查开发情况，总结其特点和规律，对我国铀矿找矿具有指导意义，也为我国企业参与非洲铀矿勘查开发国际合作提供参考依据。

1 非洲铀矿资源分布与特点

1.1 资源分布

非洲铀矿资源分布较为广泛。据不完全统计，半数以上的非洲国家已发现铀矿床。目前非洲各国已发现铀矿床(点)259处，储量集中分布在尼日尔、纳米比亚和南非等国家。在非洲中部、非洲东南部的博茨瓦纳、坦桑尼亚、中非、赞比亚等地区也有铀矿床(点)分布。

非洲查明铀储量(成本≤130美元/kg的可靠铀资源量)129.1万t，约占世界铀储量614.78万t(表1)的21%。总体看，主要分布于南非、尼日尔、纳米比亚、博茨瓦纳、坦桑尼亚、中非、赞比亚、毛里塔尼亚和马里等国家。前3个国家储量占非洲的81%。其中，纳米比亚查明铀储量44.83万t，居世界第5位，占世界铀储量的7.29%，占非洲铀储量的34.73%，主要分布在东部地区。南非查明铀储量32.09万t，居世界第6位，占世界铀储量的5.22%，占非洲铀储量的24.86%，集中分布在东北部。尼日尔查明铀储量27.64万t，居世界第8位，占世界铀储量4.5%，占非洲铀储量的21.41%，主要分布在Tim Mersoi盆地内。

表1 非洲国家铀矿资源和矿床(点)信息

1.2 资源特点

(1)非洲铀矿床类型多样，不同国家类型差别明显。非洲铀矿床类型包括砂岩型、古石英-卵石砾岩型、侵入岩型、磷块岩型、表生型、变质岩型、褐煤型等近10种。砂岩型、古石英-卵石砾岩型、侵入岩型的铀矿床储量最多，是开发利用的主要对象。尼日尔、马里、加蓬、坦桑尼亚等国家铀矿主要为砂岩型，南非主要为古石英-卵石砾岩型，纳米比亚主要为侵入岩型与表生型，摩洛哥主要为磷块岩型，博茨瓦纳主要为表生型。

(2)大型及以上规模矿床数量占13.9%，但集中了90%以上资源量。据不完全统计，非洲共有259个铀矿床(点)，其中大型及以上规模36个，占矿床总数的13.9%，其资源量为182.19万t，占非洲资源量的94%。几乎所有类型铀矿资源都集中在大型及以上规模矿床中。在36个大型及以上规模矿床中，砂岩型矿床15个，资源量69万t；侵入岩型7个，资源量45.3万t；古石英-卵石砾岩型9个，资源量39.48万t；表生型5个，资源量16.56万t；褐煤型1个，资源量8.2万t；磷块岩型1个，资源量3.65万t。铀资源量超过10万t的铀矿床有3个，其中砂岩型1个，其他2个为侵入岩型。非洲最大的铀矿是尼日尔的Imouraren，排名全球第6位，全球探明储量排名前40位的铀矿，非洲占15个，占比37.5%。

总体而言，非洲铀矿具有分布集中、规模大等特点；矿床类型以砂岩型、侵入岩型和古石英-卵石砾岩型为主，资源品质好。

2 非洲铀矿床类型及地质特征

当前铀矿床类型划分标准和出发点存在差异，由此形成多种分类方案。本次采用国际原子能机构(IAEA)推荐的铀矿床分类方案(OECD-NEA/IAEA，2020)，非洲铀矿床类型以砂岩型、古石英-卵石砾岩型、侵入岩型最为重要；磷块岩型、表生型、不整合面型、变质岩型、褐煤型等铀矿也有分布(表2)。

表2 非洲铀矿主要矿床类型

结合前人研究(Franz,2009；OECD-NEA/IAEA，2020)，将各类型铀矿床特征概述如下。

2.1 砂岩型铀矿床

该类型铀矿是非洲最重要的铀矿类型之一，含矿层位主要为石炭系-白垩系砂岩，主要特点是：(1)铀矿床受断裂构造控制明显，成矿作用与低温流体相关；(2)铀矿具有很强的地层专属性，成矿时代跨度大；(3)矿体呈层状、似层状产出，埋深浅，分布较稳定，矿体规模较大，易于大规模露天开采；(4)矿石品位较高，U3O8品位为0.05%～0.5%，极少可达1%。非洲砂岩型铀矿床可进一步细分为板状矿床和构造-岩性矿床两个亚类，前者典型矿床包括尼日尔的Akouta、Arlit和Imouraren，后者典型矿床为加蓬Fanceville盆地的铀矿床。

2.2 古石英-卵石砾岩型铀矿床

此类铀矿也是非洲重要的铀矿类型之一，碎屑状含铀氧化物矿石赋存在元古代古河流-湖积的辫状河沉积体系底部的石英-卵石砾岩层中。砾岩的基质含黄铁矿、金，也含有少量其他氧化物和硫化物。主要特点是：(1)矿体呈层状、透镜状赋存于前寒武纪的维特沃特斯兰德岩系的含金砾岩中；(2)主要矿石矿物有晶质铀矿、沥青铀矿，矿石构造主要为浸染状、细脉状和网脉状，含矿岩石以砾岩为主，少量为石英岩；(3)多与金共伴生，铀作为副产品，U3O8品位一般在0.02%左右，品位偏低，分布范围广，矿床规模大。典型矿床为南非维特沃特斯兰德盆地中的Kopanang铀矿床。

2.3 侵入岩型铀矿床

该类型铀矿也是非洲重要的铀矿类型之一，矿体主要赋存在新元古代深成侵入岩(白岗岩、花岗岩、二长岩、过碱性正长岩、酸性岩)中，可进一步划分为白岗岩型、花岗岩型、碱性岩型、伟晶岩型、脉岩型等亚类型，其主要特点是：(1)矿化集中在白岗岩中，矿体呈脉状、透镜状；(2)矿石结构多为晶粒状，浸染状、交代残余状、脉状和细脉状；矿石矿物主要包括晶质铀矿、钍铀矿、铀石、铀钍石、沥青铀矿等；(3)矿床规模大，U3O8品位较高。典型矿床如纳米比亚的Rossing铀矿床和Husab铀矿床。

2.4 磷块岩型铀矿床

磷块岩型铀矿床产于大陆架上含同沉积层状由细粒磷灰石组成的古生代海相磷块岩中，铀呈浸染状。磷块岩矿床中虽然含大量的铀资源(百万t)，但U3O8品位极低(0.005%～0.015%)，铀作为磷酸盐的副产品回收利用。典型矿床如摩洛哥的Gantour铀矿床。

2.5 表生型铀矿床

表生型铀矿床为古近纪到现代近地表沉积物和土壤中的铀富集。最大的表生铀矿床产于钙结岩(钙和镁的碳酸盐)中，其与富铀花岗岩的深度风化有关，也产于充填古近纪-新近纪水系河道和干盐湖的沉积物中，钒钾铀矿是主要的含铀矿物。典型矿床如纳米比亚的Langer Heinrich铀矿床。

3 非洲铀矿时空分布规律

3.1 空间分布规律

从铀矿产出的大地构造单元来看，非洲铀矿在西非活动带、西非克拉通、卡普瓦尔克拉通、新元古代褶皱带、中元古代褶皱带、坦桑尼亚克拉通、刚果克拉通广泛分布，其中以卡普瓦尔克拉通、新元古代褶皱带的达马拉褶皱带和西非活动带伊勒姆登大型盆地最为重要。

卡普瓦尔克拉通位于非洲南部，北东-南西方向延伸，形成于3.7～2.7 Ga(孙宏伟等，2018)，克拉通在3.5～2.0 Ga期间经历了重要的构造演化，早期洋壳地体合并后，其南部和中部在3.1 Ga时期已经拼合成一个单元，北部和西部花岗绿岩地体的拼合是3.1 Ga开始的地体增生结果(任军平等，2015)，克拉通主要由花岗岩、片麻岩和绿岩带组成。卡普瓦尔克拉通的铀矿主要分布在维特沃特斯兰德盆地中(表3)，其位于约翰内斯堡南-西南部，盆地长约330 km、宽约150 km，盆地之上多米尼安-里夫、维特沃特斯兰德、芬特斯多普和德兰士瓦岩系(从老到新)由15250 m沉积岩和火成岩构成，含金石英-卵石砾岩(其中有些含铀)都产于上述4个岩系中(王木清，2015a)，铀矿体主要产于厚度2500～4500 m的维特沃特斯兰德超群中，主要由页岩、砂岩和角砾岩组成，自老至新的多米尼安群、西兰德群和中兰德群都有金铀矿床产出，其中以中兰德群沉积地层为盆地中主要含金(铀)岩系，铀矿类型以古石英-卵石砾岩型为主。

表3 非洲超大型铀矿床地质特征

新元古代褶皱带的达马拉褶皱带(达马拉造山带)：宽400～500 km，从大西洋向北东方向延伸，横穿非洲西南部(顾大钊等，2015)，属于泛非造山带的一部分，为南部卡拉哈里克拉通和北部刚果克拉通斜向碰撞的结果(Stanistreet et al.,1991)。该造山带可划分为北带、中央带(陆内带)和南带。中央带的北部边界为Otjihorongo逆断层，南部边界为Okahandja线性构造带。纳米比亚所有白岗岩铀矿化点全部位于中央带。中央带整个由向上隆起的变沉积岩和侵入岩构成，显示出穹窿状背斜式构造和向斜式构造(顾大钊等，2015)。达马拉造山带中央带以发育大量侵入岩为显著特征，出露面积约75000 km2，超过300多个侵入体，其中96%为花岗岩，4%为基性岩、闪长岩和花岗闪长岩(Miller and Mc，1983)。区域广泛发育的花岗岩为铀成矿提供了铀源。铀矿类型包括侵入岩型、表生型和砂岩型，其中以侵入岩型最为重要。铀矿在诺斯比群和斯瓦科普群的各组地层中均有产出，其中以诺斯比群可汗组和斯瓦科普群罗辛组最为重要。

西非活动带伊勒姆登大型盆地，位于西非克拉通东部，是被古老结晶地块所环绕的大型中间地块上不对称的内克拉通盆地，面积约64万km2(Selley，1997)，在东北部阿伊尔地块向西和南西方向的持续挤压和垂直隆升作用下，盆地持续向南西方向掀斜，总体呈现为北东-南西向倾斜的大型掀斜盆地，盆地地层产状平缓，泛非运动之后固化稳定，伴随着缓慢的间歇性沉降运动，并形成伊勒姆登大型盆地，沉积了从寒武系到第四系地层(许强等，2012)。砂岩型铀矿是该地区的主要铀矿床类型，其集中分布在伊勒姆登大型盆地内的阿尔利特地区和阿加德兹地区，矿床受南北向阿尔利特断裂控制，含矿层位包括中下石炭统盖祖曼组、中下石炭统塔拉特组、上侏罗统奇雷兹林组、下白垩统阿萨乌阿组(许强等，2012)，铀矿床具有品位高、埋深浅、与铜共生的特点，其U3O8平均品位在0.3%以上，埋深多在200 m以内。

3.2 成矿时代

对非洲已知成矿时代的66个铀矿床进行的统计表明，成矿时代为太古宙的有17个，元古宙的有20个，古生代有2个，古-中生代有9个，中生代有10个，中-新生代有1个，新生代有7个。 17个古石英-卵石砾岩型铀矿床全部形成于太古宙，11个侵入岩型铀矿床主要形成于元古宙(1个形成于古生代)，29个砂岩型铀矿床形成时代为元古宙-新生代，其中元古宙9个，古生代-中生代9个，中生代10个，中-新生代1个。7个表生型全部形成于新生代。1个磷块岩型成矿时代为元古宙。1个褐煤型成矿时代为古生代。

从国家而言，尼日尔的10个铀矿全部为砂岩型，其成矿时代为元古宙-中生代，以中生代为主(9个)；南非20个铀矿床主体为古石英-卵石砾岩型，成矿时代为太古宙-中新生代，以古生代为主(17个)；纳米比亚10个铀矿中表生型以新生代为主，侵入岩型以元古宙为主；加蓬9个铀矿床全部为元古宙。阿尔及利亚3个铀矿全部为侵入岩型，成矿时代为元古宙。

续表3

图1 非洲铀矿床分布简图(底图据Begg et al.,2009,有修改)

3.3 主要控矿因素

非洲铀矿的成矿作用主要受地层、构造、岩浆岩等控制。

(1)地层因素对铀矿成矿作用的控制。非洲砂岩型铀矿、侵入岩型铀矿、古石英-砾岩型铀矿都具有明显的地层控矿特征(表4)。南非的古石英-砾岩型铀矿其金铀矿化主要赋存在石英砾岩及其他相关的石英岩沉积岩内，含矿砾岩通常为古河床和三角洲沉积相(王杰等，2013)。尼日尔阿泽里克地区砂岩型铀矿，含矿层位是下白垩统阿萨乌阿组，为一套三角洲前缘沉积(许强等，2014a,2014b)。纳米比亚白岗岩型铀矿床多产于可汗组和罗辛组之间的层间接触带，其与罗辛组底部大理岩层的分布密切相关(荣建锋等，2016)。

表4 主要国家含铀层位信息

(2)构造和岩浆作用及热液流体对铀矿成矿的控制。非洲铀矿受构造和岩浆活动控制的特征明显。铀矿多分布在区域深大断裂附近，受构造事件影响，发育穹窿和大量断裂构造，大量岩浆和热液流体沿着断裂运移，并在穹窿等有利赋存空间就位，从而形成铀矿或者有利于铀矿的富集。如Husab铀矿，其发育在背斜核部及两翼，穹窿的倾伏部位是含矿岩浆就位的有利空间(荣建锋等，2016)。

3.4 潜力区

非洲国家铀矿潜在资源量超过110万吨，占全球潜在资源量的15.6%(OECD-NEA/IAEA，2020)，地位重要。主要分布在南非、纳米比亚、尼日尔、毛里塔尼亚、博茨瓦纳、加蓬、赞比亚和中非等国。

南非东北部潜力区：位于南非东北部，该区大地构造位置处于卡普瓦尔克拉通莫扎安盆地和维特沃特斯兰德盆地，广泛出露维特沃特斯兰德超群中兰德群Mondeor组VC矿层、Kimberley组C矿层、Krugersdorp组Vaal矿层和多米尼安群Renosterspruit Quatzite组Dominion矿层，均为该区主要含铀地层，铀矿床类型主要为古石英-卵石砾岩型。该区目前已发现包括Dominion、TPM、Bonanza、Beatrix、Moab Khotsong、Mponeng等在内的众多矿床和矿化点，矿床类型除了古石英-卵石砾岩型以外，也有砂岩型、表生型和花岗岩型等，相关研究(OECD-NEA/IAEA，2020)表明，该区找矿潜力巨大，其潜在资源量85万吨。

纳米比亚西北部潜力区：位于纳米比亚西北部沙漠地区，该区大地构造位置处于达马拉造山带，该区铀矿化以白岗岩有关的侵入岩型为主，穹窿和千岁兰断裂对成矿有控制作用，出露地层为罗辛组和可汗组的片岩、片麻岩、大理岩，矿化岩石为白岗岩，呈脉状侵入到罗辛组和可汗组，矿体主要赋存在罗辛组和可汗组及其不整合接触带中。该区目前已发现Husab、Etango、Rossing、Langer Heinrich、Omahola、Marenica等大型和超大型矿床，矿床类型除了侵入岩型以外，还有表生型(钙结岩)等，相关研究(OECD-NEA/IAEA，2020)表明，该区找矿潜力大，潜在资源量约16万吨。

尼日尔中西部潜力区：位于尼日尔的中西部，该区大地构造位置处于西非活动带阿加德兹盆地，铀矿类型主要为砂岩型，铀矿受南北向阿尔利特断裂控制，成矿作用与热液及阿加德兹盆地中生代地层密切相关，含矿层位包括中下石炭统盖祖曼组、中下石炭统塔拉特组、上侏罗统奇雷兹林组、下白垩统阿萨乌阿组。该地区目前已发现Imouraren、Somair、Madaouela、Azelik等一批大型铀矿床，相关研究(OECD-NEA/IAEA，2020)表明，该区具有较好的找矿前景，潜在资源量近6万吨。

此外，其他国家也存在一些较好的潜力区，如博茨瓦纳东北部具有砂岩型和表生钙结岩型的找矿潜力，其中大多数都与泛非期的岩浆活动有关。坦桑尼亚南部具有砂岩型和钙结岩型铀矿的找矿潜力。

4 非洲铀矿勘查开发现状

非洲铀矿勘查开发拥有近百年历史，近年来，随着纳米比亚和尼日尔等国多个重要铀矿床的发现，形成了铀矿勘查开发的热潮，2018年非洲铀产量为8782 t，占世界总产量的16%，比上年提升4%。据不完全统计，在非洲开展铀矿勘查开发的矿业企业约20家，法国Orano SA、澳大利亚Paladin Energy、俄罗斯ARMZ、澳大利亚Bannerman 资源公司、澳大利亚A-Cap能源公司、澳大利亚Aura能源公司、加拿大GoviEx铀矿公司、加拿大Forsys金属公司、加拿大Global Atomic公司、南非Oakbay资源能源有限公司、中广核、中核等企业在非洲均拥有铀矿山。总体看，在非洲进行铀矿勘查的矿业公司以欧美公司为主，主要来自澳大利亚、加拿大、法国、俄罗斯等国家。

4.1 勘查现状

铀矿勘查经费呈现下行趋势。非洲铀矿勘查投资与全球矿产勘查的整体态势相一致，在2012年达到2.048亿美元(全球占比23.46%)的峰值，随后一路下行，2020年勘探投入仅为1020万美元(全球占比8.33%)。铀矿勘查资金投向重点铀矿资源国和主要铀矿类型。整体而言，非洲铀矿勘查投资在地区上分布不均衡，集中度高，以纳米比亚和尼日尔吸引勘查投资最多，两国的铀矿勘查费用合计占整个非洲近90%。纳米比亚勘查费用主要投入到寻找侵入岩型铀矿；尼日尔的勘查费用主要投入到寻找砂岩型铀矿。

近十年主要铀矿山新增铀储量27万t，增量集中在少数国家。随着非洲铀矿勘查的持续推进，近10年来，非洲铀矿新增储量27万t，新增储量主要集中在纳米比亚、尼日尔、坦桑尼亚3个国家；新增资源量20.52万t，主要集中在尼日尔、南非、加蓬等国家。新增储量最多的5个矿山依次是纳米比亚Husab和Etango、尼日尔Imouranren、Madaouela和坦桑尼亚Mkuju River，新增储量都在2万t以上(表5)。

表5 非洲主要铀矿山近10年新增储量、资源量统计表(单位：万t)

处于勘查阶段的铀矿山占比近半，4个主要铀矿资源国矿山数量占比约60%。在非洲的259处铀矿山中，南非以64个位居首位，随后依次是纳米比亚、坦桑尼亚、尼日尔，这4个国家铀矿山144处，占非洲的56%。从矿山所处阶段看，有130个处于勘查阶段，占铀矿山总数的50.19%，预可研矿山占比约20%，可研和矿山建设阶段矿山合计占比不足10%，处于生产阶段的矿山占16.67%，其中很多铀矿是共伴生矿床。

4.2 开发现状

近10年，非洲铀产量总体稳定在7500～10000 t左右。纳米比亚已经成为非洲第一大铀生产国，年产铀5000 t左右，2019年该国铀产量占非洲铀年总产量的50%以上。其次是尼日尔，其铀年产量在3000 t左右，占非洲铀年总产量的30%左右，南非近年来铀产量持续下降，2019年为346 t。

目前非洲铀生产主要集中在几个大型的铀矿山。2018年全球前十大铀矿山中，非洲占据三席，分别是纳米比亚Husab铀矿、Rossing铀矿和尼日尔Somair铀矿，2018年这3个矿山的铀产量在世界占比分别为6%、4%、3%(表6)。

表6 2018年非洲主要铀矿生产矿山

5 结论

(1)非洲铀矿资源丰富，资源品质好，矿床规模大且类型多样。储量主要集中分布在纳米比亚、南非、尼日尔三国；大型及以上规模矿床数量约占1/6，集中了90%以上资源量。

(2)非洲铀矿类型多样，主要有古生代-中生代的砂岩型、晚太古-早元古代古石英-卵石砾岩型、中晚元古代-古生代侵入岩型、古生代磷块岩型和第四纪表生型等，其中以砂岩型、古石英-卵石砾岩型、侵入岩型铀矿资源最为丰富和重要，砂岩型主要分布在尼日尔、马里、加蓬、坦桑尼亚等国家，古石英-卵石砾岩型发育于南非，侵入岩型主要分布在纳米比亚。

(3)非洲铀矿主要分布在卡普瓦尔克拉通、新元古代褶皱带的达马拉褶皱带和西非活动带伊勒姆登大型盆地，地层、构造、岩浆岩等对铀矿的成矿具有明显的控制作用。自太古宙到新生代均有铀矿产出，元古宙是最重要的成矿时期。南非东北部、纳米比亚西北部和尼日尔中西部是非洲最重要的铀资源潜力区。

(4)铀矿勘查资金投向纳米比亚和尼日尔等重点铀矿资源国，以侵入岩型和砂岩型为主要投资铀矿类型，近十年非洲主要铀矿山新增铀储量27万t。纳米比亚和尼日尔是目前非洲前2大铀生产国，Husab、Rossing和Somair三个铀矿产量占世界产量的13%。

[注 释]

①Wanless M，Dixon J R.2007.Dominion uranium project North-West Province,Republic of South Africa，independent technical report[R].27-34.

②Gilchrist G,Hackett S.2009.Witwatersrand Consolidated Gold Resources Limited:Mineral properties in the Potchefstroom Goldfield,South Africa[R].

[附中文参考文献]

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