第18卷 第1期铀 矿 地 质Vol.18 No.1 2002年1月Uranium GeologyJan.2002[收稿日期]2001-10-12[作者简介]王正邦(1936-),男,高级工程师(研究员级),博士生导师,1961年毕业于前苏联列宁格勒大学,1981)1983年在美国地质调查局进修。
国外地浸砂岩型铀矿地质发展现状与展望王正邦(核工业北京地质研究院 北京 100029)[摘要]本文首先以地浸砂岩型铀矿为重点,分4个阶段概要回顾了世界铀矿勘查和科研工作发展的历史,总结了基本的历史经验。
其次,全面阐述了当前国外地浸砂岩型铀矿地质发展的现状,对砂岩型铀矿在世界铀资源中的重要战略地位、矿床分类、时空展布特点和规律及地浸砂岩型铀矿的成矿理论和找矿技术方法的发展现状进行全面剖析,重点从构造条件、古气候条件、水文地质条件、岩相古地理和岩性条件及铀源条件等5个方面对地浸砂岩型铀矿的成矿条件进行了深入分析,对3类表生后生渗入型砂岩型铀矿的评价准则进行了概括性总结。
以美国和中亚两个砂岩型铀矿主产区为代表,概述了国外地浸砂岩型铀矿勘查技术方法的发展现状。
最后,在展望世界铀资源供需发展趋势的前提下,明确指出我国铀矿地质战线所面临的严峻挑战,有针对性地论述了我们应采取4个方面的战略对策。
[关键词] 国外地浸砂岩型铀矿;历史回顾;发展现状;展望和对策[文章编号] 1000-0658(2002)01-0009-13 [中图分类号] P598 [文献标识码]C为满足我国的经济发展和国防现代化对铀资源的需求,加速铀矿找矿勘查和科技工作,寻找新的铀资源基地,是我国铀矿地质战线面临的十分紧迫的战略任务。
由于地浸砂岩型铀矿具有开采成本低、矿量大和有利于环保等优势,目前已成为世界铀矿找矿领域的主攻类型之一。
鉴于我国特定的地质背景条件,该类型已成为我国铀矿勘查工作的主攻方向,也是我国铀矿地质科技工作的重点。
因此,以地浸砂岩型铀矿为重点,简要回顾铀矿找矿和铀矿地质科技发展的历程,总结历史经验;全面分析其发展现状和市场需求;展望其发展的趋势,对把握时代的脉搏,明确我们的任务和奋斗目标,抓住关键性科技前沿问题,正确制定对策,具有十分重要的意义。
中国是世界的一部分,研究中国问题,将其置于世界的大背景中,才能取得全面认识,有利于借鉴国外经验,正确进行决策。
本文的目的就是重点对国外地浸砂岩型铀矿地质发展历史和现状进行概要分析,对其发展趋势和前景进行展望,并针对我们面临的挑战,提出应采取的对策。
1 历史回顾自1850年捷克首先把铀矿石作为主要产品开采以来,铀矿勘查和铀矿地质科技发展已经历了一个半世纪的漫长历程[1]。
这一历史过程可划分为4个发展阶段:111第一阶段(20世纪40年代以前)该阶段的特点是铀除用在染料工业外,主要是利用其放射性子体镭,因此,实质上是一个找镭的阶段。
除在欧洲和美国发现一系列小矿床外,1913年非洲加丹加申科洛布维矿床的发现,1931年加拿大大熊湖矿床的发现,以及葡萄牙贝拉矿床、乌兹别克斯坦费尔干盆地鸠亚木尼勇矿床、澳大利亚镭山矿床和纳米比亚罗辛矿床的发现,则是本阶段铀矿找矿工作的重要成果。
112第二阶段(20世纪40)50年代)该阶段是军用阶段。
第二次世界大战期间,以德国和美国为代表的少数发达国家加强了对核武器的研制。
美国1945年在日本长崎和广岛投下了两颗原子弹引起了世界的核军备竞赛,刺激了各国对铀资源勘查的极大兴趣,在50年代后半叶出现了第一次铀矿勘查的高潮。
该阶段相继发现了许多重要的铀矿床,如美国的一些热液脉型铀矿床和格兰茨矿带的砂岩型铀矿床、加拿大西部和东部的铀矿床、澳大利亚北部的玛利凯瑟琳和拉姆詹格尔不整合面型铀矿床、法国发现一系列花岗岩型铀矿床、前苏联和中亚发现一系列火山岩型、花岗岩型铀矿床,并在1952年发现了乌奇库杜克第一个砂岩型铀矿床和伊犁盆地的含铀煤型矿床,在非洲的尼日尔和加蓬也发现了一系列砂岩型铀矿床。
这些重要发现也推动了铀矿找矿理论和找矿技术的发展,特别是热液脉型铀矿成矿理论的发展和成熟。
113第三阶段(20世纪60)70年代)该阶段是军民两用阶段,也是铀矿勘查和铀矿地质科技工作蓬勃发展的黄金阶段。
在该时期世界几个重要的铀矿矿集区逐渐成型,如美国的科罗拉多高原和怀俄明盆地砂岩型铀矿矿集区、澳北的不整合面型铀矿矿集区、西澳的钙结砾岩型铀矿矿集区和南澳奥林匹克坝角砾杂岩型铀矿矿集区、南非石英卵石砾岩型铀矿矿集区、非洲中部的砂岩型铀矿矿集区、欧洲的花岗岩型和砂岩型铀矿矿集区、前苏联东部外贝加尔火山岩型铀矿矿集区等。
尽管人们对核能的和平利用早已给予了注意,1942年12月在前苏联已建成了第一座实验核反应堆,1945年在前苏联的奥布宁斯克建成了第一座核电站,但大规模的和平利用原子能的时期主要出现在本发展阶段。
这是因为铀矿资源的高速增长为大规模发展核电站提供了物质基础,而核电发展对铀资源的需求又提出了更大的需求,1967)1971年出现了世界范围的第二次铀矿找矿高潮。
70年代世界范围出现的石油能源危机极大地刺激了核电的发展, 1976)1982年出现了第三次铀矿找矿高潮,数量众多和类型多样的铀矿床的发现又极大地推动了铀矿地质科学的蓬勃发展。
此时期不整合面型、砂岩型、花岗岩型、钙结砾岩型铀矿的成矿理论和找矿技术得到了前所未有的蓬勃发展,许多先进理论和找矿技术均走向成熟,这些科技新成就又反过来极大地推动了铀矿勘查事业的飞速发展。
值得提出的是砂岩型铀矿原地地浸采冶技术的创立和发展对砂岩型铀矿的勘查起到了关键性的推动作用。
114第四阶段(20世纪80)90年代)该阶段除少数国家外,总体处于铀矿勘查的萎缩阶段。
该阶段加拿大阿萨巴斯卡不整合面型铀矿矿集区和澳北区的不整合面型铀矿矿集区得到了极大的发展,形成了以澳加为主体的大资源量、特富品位的铀矿资源基地,连同南澳的奥林匹克坝角砾杂岩型铀矿一起,对世界铀矿资源的市场形成了极大的冲击,再加上核电发展中遇到的一些困难和问题,导致了世界铀价的回落和市场低迷。
这对西方一些铀资源大国的铀矿勘查和采冶工作带来了较大的冲击,其中以美国最为突出。
1991年前苏联解体和东欧巨变,导致这些国家的经济滑坡和铀矿勘查及科技工作的萎缩,不少国家又处在经济转型时期,影响到在铀矿勘查及科研方面的投入力度。
自90年代中期至今,尽管世界铀价和铀资源市场略有提升,但形成新的大发展阶段尚待时日。
砂岩型铀矿作为一个铀矿类型也经历了自己特有的演化历史过程。
自1880年在美国科罗拉多高原发现尤拉凡铀矿区,特别是1951年在圣胡安盆地西南缘发现杰克派尔铀矿床起,该类型即登上历史舞台。
自此,在美国陆续发#10#铀矿地质第18卷现了一系列大型、超大型砂岩型铀矿床,特别是由于70)80年代铀矿勘查工作的大量投入,逐渐形成格兰茨矿带的铀-腐殖酸型板状矿床、尤拉凡钒铜铀型板状矿床、怀俄明细菌型卷状铀矿床和得克萨斯与油气有关的非细菌型卷状铀矿床等4大砂岩型铀矿资源基地,从而在科罗拉多高原及其周边形成了世界上著名的美国中西部砂岩型铀矿矿集区。
前苏联在中亚地区自1952年发现乌奇库杜克砂岩型铀矿床以来,50年代陆续发现了中央克兹尔库姆地区的一系列砂岩型铀矿床,逐渐形成了中央克兹尔库姆砂岩型铀矿成矿省。
60年代开始在近天山地区的楚萨雷苏、锡尔达林盆地内发现了E地层中的砂岩型铀矿。
1967年在布金纳依矿床地浸实验取得成功,不仅大大降低了采冶成本,还使大量的低品位矿石得以利用,从而极大地扩大了此类矿床的规模,使地浸砂岩型铀矿进入了一个崭新的大发展时代,成为当前世界铀矿主攻类型之一。
70年代在中亚地区成功地建立并运用层间氧化带型砂岩型铀矿的规律和小比例尺系列编图成矿预测的先进技术,取得了一系列重大的、突破性的找矿成果,在楚萨雷苏和锡尔达林两盆地内陆续发现了E和K地层中一系列大型、超大型铀矿床,形成了当前世界最大的砂岩型铀矿矿集区。
自50年代后半叶以来,在尼日尔、加蓬及世界其它一些地区也陆续发现了一系列砂岩型铀矿床。
迄今为止,该矿床类型总资源量已跃居为世界铀矿类型的第二位,仅次于澳、加不整合面型。
从上述的回顾中,我们可以得出一些重要的启示和历史经验:人类的生产活动和社会需求是科技发展的源泉和动力。
一项科学技术新的重大突破既是由社会生产力发展综合水平所决定的,反过来又极大地推动了社会生产力的重大发展和变革。
放射性元素铀的发现和被利用,开辟了人类的原子能时代。
原子武器的出现刺激了铀矿勘查的发展而出现了第一个高潮。
核电站的建立开辟了人类和平利用原子能的新阶段,导致铀矿勘查第二个高潮的出现。
70年代世界能源危机,又使第三个铀矿勘查高潮应运而起。
砂岩型铀矿的发现和登上历史舞台,开辟了一个新的铀矿找矿领域,也为砂岩型铀矿成矿理论和找矿、采矿技术的形成和发展提供了可能,而砂岩型铀矿的成矿理论和找矿、采矿技术的重大突破,如层间氧化带的成矿理论和地浸采矿技术的发展,又极大地推动了砂岩型铀矿勘查事业的飞速发展。
2地浸砂岩型铀矿地质发展现状211砂岩型铀矿的地位及分类根据1999年度红皮书公布的资料[2],到1999年1月1日为止,世界已知传统铀资源总量(KCR=RAR+EAR-I)([130Ã/kgU)共计4486430tU,砂岩型铀矿占据各铀矿类型的第二位,仅次于在澳、加两国占统治地位的不整合面型铀矿,因此在世界铀资源总量中占据重要的地位。
砂岩型铀矿的分类在各国均有所不同,借鉴这些分类原则,可将砂岩型铀矿作如下分类:Ñ)))晚期成岩-表生后生渗入叠加型砂岩型铀矿(如美国格兰茨矿带诸铀矿床);Ò)))表生后生渗入型砂岩型铀矿;Ò-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);Ò-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);Ò-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);Ò-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);Ò-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);Ó)))表生后生渗出-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);#11#第1期王正邦:国外地浸砂岩型铀矿地质发展现状与展望Ô)))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)。