趙鳳民

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

在中國已探明了50多個碳硅泥巖型鈾礦床，其鈾資源量曾占到全國鈾資源量的16%，部分礦床曾被開發(fā)利用，為中國核工業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻。20世紀80年代中期后，由于國內(nèi)對鈾的需求量不大，國際鈾價處于異常低位，碳硅泥巖型鈾礦山先后停產(chǎn)或退役，鈾礦勘查與研究工作亦隨之停止。進入21世紀，隨著中國核電建設(shè)的快速發(fā)展，對鈾資源量的需求大幅度增加，國際鈾價升高。在新的形勢下，尚存在對碳硅泥巖型鈾礦如何定位、中國碳硅泥巖型鈾礦的找礦潛力如何及勘查工作如何部署等一系列問題，下面就有關(guān)問題進行論述。

1 中國碳硅泥巖型鈾礦經(jīng)濟性

1.1 影響礦石經(jīng)濟性的因素

礦床礦石的經(jīng)濟性具有變化特征，這取決于主體與客觀兩方面因素。主體因素系指天然形成的礦床因素，包括礦石特征、資源量規(guī)模與產(chǎn)出地質(zhì)環(huán)境等，這些因素相對穩(wěn)定，變化不大，對經(jīng)濟性評價影響較??；客觀因素指與人類生產(chǎn)活動相關(guān)的因素，包括鈾產(chǎn)品的市場價格、礦石水冶流程與管理水平等，這些因素變化大，對經(jīng)濟性評價影響也較大（有時候甚至非常大）。

主體因素：中國探明的碳硅泥巖型鈾礦床以熱液型與外生滲入型為主，個別為復成因型。不同類型礦床的資源量與礦石品位有著明顯的差異（圖1）。外生滲入型鈾礦床一般為小型，礦石鈾品位一般＜0.1%，僅在個別礦床（上龍巖礦床）形成鈾品位達0.374%的富礦。熱液型鈾礦床大中型比例大，礦石鈾質(zhì)量分數(shù)多為0.1%～0.3%。在垂向分布上，外生滲入型鈾礦化垂幅小，變化幅度為40～425 m，平均為187 m。熱液型鈾礦化垂幅較大，變化幅度為150～800 m。

碳硅泥巖型礦床多為多金屬礦床，主要有釩、鉬、鎢、銅和汞等。對近一半礦床伴生元素的資源量進行了估算。由于未專門對其進行勘探，提交的資源量偏小，例如：梯沖鈾礦床在鈾礦勘探時，只獲得釩資源量11 680 t，后專門進行釩礦勘探，使釩的資源量增加到100 000 t以上，發(fā)展成為中型礦床。

客觀因素：鈾價變化最大，1994年，鈾產(chǎn)品價格最低時僅為16.64美元/kg（6.4美元/lb）。2001年后，快速上升，2007年最高達到353.6美元/kg（136美元/lb），后有所回落，近年來一直維持在 104～143美元/kg（40～55美元/lb）［1］。目前，國內(nèi)的鈾產(chǎn)品收購價開始與國際鈾價接軌，價格也大幅度提高。另外，中國近年來在鈾礦石水冶工藝研究方面取得了新的進展；在管理方面已開始實行新的管理體制，使鈾產(chǎn)品成本在不同程度上有所降低，然而現(xiàn)在對采冶環(huán)境保護與治理要求的提高、材料與人員費用的增加等因素導致了鈾產(chǎn)品成本亦有所增高。

全面分析：近些年來，影響因素的變化，總體是有利于鈾礦石的經(jīng)濟性提高。

1.2 中國碳硅泥巖型礦石的經(jīng)濟性分析

根據(jù)以上因素，通過對中國碳硅泥巖型鈾礦床的宏觀分析，將礦石經(jīng)濟性劃分為經(jīng)濟-次經(jīng)濟型、潛在經(jīng)濟型和非經(jīng)濟型三大類型。

（1）經(jīng)濟-次經(jīng)濟型：即鈾產(chǎn)品成本低于或略高于市場價格，具有在近期或中期可被利用的礦床（主要為大、中型熱液亞型與復成因亞型礦床，部分為大、中型外生滲入亞型礦床）。這些礦床的礦石鈾品位大于0.1%，有的達到0.3%以上。過去曾進行過開采，已有比較成熟的水冶工藝，例如，2010年10月，核工業(yè)第四研究設(shè)計院對降扎礦床和占哇礦床進行了全成本估算，結(jié)果表明，其金屬鈾產(chǎn)品成本明顯低于當前的國內(nèi)市場價。這部分礦床數(shù)量雖不多，但其鈾資源量占碳硅泥巖型鈾礦總資源量的大部分。實際上，一些碳硅泥巖型礦山在退役后，一直在進行殘礦回收，都有較好的經(jīng)濟效益。另外，雖然有那些金屬鈾產(chǎn)品成本略高于國內(nèi)市場價的礦床，但隨著管理水平的提高、采冶工藝的進步，在中、近期也會變?yōu)榻?jīng)濟型鈾資源。

（2）潛在經(jīng)濟型：指鈾產(chǎn)品成本明顯高于市場價格，雖然近期屬非經(jīng)濟型的鈾資源，但是隨著采礦手段和水冶工藝流程不斷改進、礦石被綜合開發(fā)利用、管理水平提高等，可逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟型或次經(jīng)濟型鈾資源，即在中、遠期可能被利用的礦床。這主要為一些獨立的中型熱液型、外生滲入型礦床，其礦石鈾品位中等或較低、工程地質(zhì)條件較差、環(huán)保問題復雜，還沒有成熟的采冶工藝。

（3）非經(jīng)濟型：主要指在遠期也難以利用的礦床，主要為那些鈾資源量小、礦石品位低、開采條件與環(huán)境保護問題復雜等礦床；其次為礦石水冶工藝難以解決或產(chǎn)于國家限制開發(fā)區(qū)內(nèi)的鈾礦床，例如，湘西地區(qū)的一些小型外生滲入型礦床、江西省產(chǎn)于鐵帽中的下圍礦床等。該類型雖礦床數(shù)量很多，但其總鈾資源量并不大。

對碳硅泥巖型礦床鈾資源經(jīng)濟型總的評價是，大部分鈾資源為經(jīng)濟型或次經(jīng)濟型資源，且在近期與中期可以被開發(fā)利用。

2 中國碳硅泥巖型鈾成礦潛力分析

2.1 地殼演化時間長

中國大陸經(jīng)過了長期的演化，多次發(fā)生與碳硅泥巖型鈾礦有關(guān)的地質(zhì)作用與成礦作用。

晉寧期—加里東期：上震旦紀到寒武紀是全球大氣與地質(zhì)構(gòu)造演化的轉(zhuǎn)折時期，全球性的古陸塊裂解、大氣中氧含量增加、海平面上升和生物大繁殖等因素的耦合導致了全球性富鈾碳硅泥巖層的形成，在一些最佳的耦合地段形成沉積-成巖型鈾礦床。在中國古陸塊區(qū)，特別是揚子陸塊區(qū)周邊被動陸緣帶上形成了大范圍的富鈾層與鈾礦化層。

華力西期—印支期：是中國地殼由離散拼貼發(fā)展成為大陸的時期，到印支期，海水已基本退出中國大陸。這期間形成了大量普通碳酸鹽巖建造，不具備形成沉積-成巖型鈾礦的條件，但在構(gòu)造作用下，揚子陸塊區(qū)多次隆升，地層發(fā)生褶皺，并產(chǎn)生層間破碎帶，出現(xiàn)長時間的沉積間斷，這樣便有利于外生滲入鈾成礦作用的發(fā)生。另外，在陸塊拼貼時，由于各陸塊碰撞造山作用，伴隨有構(gòu)造-巖漿活動，因而為熱液鈾成礦作用創(chuàng)造了條件，但由于強度弱而發(fā)育有限。

燕山期：在太平洋板塊擠壓下，發(fā)生強烈的構(gòu)造-巖漿活動，中國東部隆升，富鈾地層大面積出露地表，古氣候進入干旱-半干旱-潮濕周期，為外生滲入鈾成礦作用創(chuàng)造了良好條件，形成了一批外生滲入型鈾礦床；與此同時，內(nèi)生熱液鈾礦化作用大爆發(fā)，亦形成了大量熱液型碳硅泥巖型鈾礦床，也成為中國碳硅泥巖型鈾礦的主成礦期。

喜山期：喜馬拉雅構(gòu)造運動，造成中國西部大幅度抬升和剝蝕；中國東部發(fā)生垂向差異運動，古氣候經(jīng)歷了一個半干旱—潮濕時期，使外生滲入鈾成礦作用持續(xù)發(fā)展，但構(gòu)造-巖漿活動有所減弱，熱液鈾成礦作用只在個別地段發(fā)生。

新構(gòu)造運動期：新構(gòu)造運動期持續(xù)喜馬拉雅期的格局，但以構(gòu)造活動為主，鈾成礦也以外生滲入成礦作用為主。

2.2 產(chǎn)礦層位多

從新元古界直到二疊系的碳硅泥巖層位中都有鈾礦床產(chǎn)出，但在不同層位中，不但探明的礦床類型不完全相同，而且產(chǎn)出數(shù)量也有很大差別。沉積-成巖型與外生滲入型主要產(chǎn)于上震旦統(tǒng)—下寒武統(tǒng)內(nèi)，而熱液型則對層位的專屬性差，產(chǎn)于多個層位內(nèi)（表1）。

2.3 鈾礦床分布廣

根據(jù)成礦地質(zhì)條件、成礦潛力與已探明鈾礦床的情況，在全國共劃分出4條成礦帶、2條潛在鈾成礦帶與2個獨立的成礦區(qū)（圖 2）。

表1 中國碳硅泥巖型鈾礦床在地層中的分布表Table 1 Strata distribution of carbonate-siliceous-argillaceous rock uranium deposit in China

按成礦區(qū)的成礦地質(zhì)條件和成礦潛力，將中國碳硅泥巖型鈾成礦區(qū)／潛在成礦遠景區(qū)劃分為4級：一級成礦區(qū) （Ⅰ）：具有良好的成礦地質(zhì)環(huán)境，已探明有大、中型鈾礦床，成礦潛力大，已探明萬噸級以上資源量或具有形成萬噸級以上鈾資源量的潛力；Ⅰ級成礦區(qū)有雪峰山、幕阜山—修水、湘中、越城嶺—苗兒山和若爾蓋鈾成礦區(qū)；Ⅱ級成礦區(qū)：具有較好的成礦地質(zhì)環(huán)境，已探明有中、小型鈾礦床，成礦潛力較大，具有形成5 000 t級到萬噸級鈾資源量的成礦地質(zhì)環(huán)境；Ⅱ級成礦區(qū)有包括黔中—川東南、西大明山2個成礦區(qū)。Ⅲ級成礦區(qū)：成礦地質(zhì)環(huán)境差，僅探明有小型鈾礦床，成礦潛力小，具有形成3 000～5 000 t級鈾資源量成礦能力；Ⅲ級成礦區(qū)有豐城—上饒、大容山、略陽、安康、豫中和信豐成礦區(qū)。Ⅳ級潛在成礦遠景區(qū)：具有一定的成礦地質(zhì)環(huán)境，但成礦的具體因素不很清楚，僅發(fā)現(xiàn)有一些礦點、礦化點和異常點帶，成礦潛力不明；Ⅳ級成礦區(qū)有皖東南—浙西北、柯坪、庫魯克塔挌、馬鬃山、尤門山和康滇地軸南部潛在成礦區(qū)。

總之，中國大陸經(jīng)過了長期的演化，地質(zhì)環(huán)境多樣，具有良好的鈾成礦地質(zhì)環(huán)境，其中包括碳硅泥巖型，均具有很好的找礦潛力。

3 對碳硅泥巖型鈾礦地質(zhì)工作的建議

3.1 分層次安排勘查和科研工作

鈾礦勘查與研究工作部署的原則：①考慮資源的可利用性；對那些在近期可利用的經(jīng)濟型鈾礦優(yōu)先安排鈾礦勘查與研究工作，以擴大鈾資源量；對中期可利用的次經(jīng)濟型鈾礦加強對其進行遠景預(yù)測評價，盡量多控制遠景區(qū)段與勘探后備基地；對遠期才能被利用的礦化類型只安排適當科研工作，查明成礦地質(zhì)環(huán)境并對成礦潛景做出評價；而對非經(jīng)濟類型不考慮安排工作。②考慮成礦地質(zhì)環(huán)境，對具有良好成礦地質(zhì)條件的成礦區(qū)，特別是礦床分布集中并有可能發(fā)展為鈾礦大基地的成礦區(qū)優(yōu)先開展鈾礦勘查工作，而對那些礦床小而分散與成礦地質(zhì)條件差的地區(qū)暫不必安排鈾礦勘查工作，甚至科研工作。③探索新的礦化類型，擴大找礦領(lǐng)域。

根據(jù)以上原則，對各成礦區(qū)與潛在成礦區(qū)成礦的工作部署提出以下建議（表2）：

（1）若爾蓋、越城嶺—苗兒山、湘東南、幕阜山—修水4個Ⅰ級成礦區(qū)內(nèi)的主要成礦類型為熱液亞型與復成因亞型，礦床規(guī)模大、分布集中，礦石相對較富，有利于開發(fā)利用，應(yīng)優(yōu)先開始安排鈾礦勘查與研究工作，擴大鈾資源量，為建設(shè)鈾礦大基地創(chuàng)造條件。

（2）雪峰山Ⅰ級鈾成礦區(qū)雖具有形成的外生滲入型與沉積-成巖亞型鈾礦成礦的巨大潛力，但形成的外生滲入型礦床一般小而分散、礦石經(jīng)濟性差；形成的沉積-成巖亞型礦床雖有一定規(guī)模，但礦石品位很低，中、近期都難以利用，所以只適當安排科研工作，進一步分析成礦環(huán)境，尋找可能形成富大礦床的地區(qū)與評價低品位沉積-成巖型成礦潛力。

表2 中國碳硅泥巖型鈾礦工作部署建議Table 2 Effort planning suggestion for carbonate-siliceous-argillaceous rock type uranium deposit in China

（3）黔中—川東南、西大明山Ⅱ級成礦區(qū)內(nèi)的主要成礦類型為熱液型，礦床規(guī)模較大、礦石相對較富，但礦床數(shù)量少，還不具備成為鈾礦大基地的條件，可適當安排一些鈾礦預(yù)查與相應(yīng)的研究工作，為下一步開展鈾礦勘查提供后備基地。

（4）豐城—上饒、大容山、洛陽、安康、豫中、信豐6個Ⅲ級成礦區(qū)成礦地質(zhì)條件差、一般形成的礦床規(guī)模小、礦石品位低，下圍礦床雖為中型礦床，但水冶工藝未解決，都不具備中近期利用價值，可安排一些研究工作，進一步分析成礦地質(zhì)環(huán)境，為以后安排鈾礦地質(zhì)工作提供依據(jù)。

（5）皖東南—浙西北、柯坪、庫魯克塔格、馬鬃山、龍門山和康滇地軸南部6個Ⅳ級潛在成礦遠景區(qū)，雖都具有一定的成礦地質(zhì)環(huán)境，但僅發(fā)現(xiàn)有一些礦點、礦化點和異常點帶，可安排一定區(qū)調(diào)與研究工作，分析成礦地質(zhì)環(huán)境，確定成礦遠景區(qū)，為制定鈾礦地質(zhì)工作規(guī)劃提供依據(jù)。

3.2 加強科研為勘查與開發(fā)利用提供技術(shù)支撐

3.2.1 開展基礎(chǔ)地質(zhì)研究

與碳硅泥巖型鈾礦有關(guān)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究十分薄弱，缺少準確與系統(tǒng)的資料、數(shù)據(jù)和成熟的成礦理論，例如：（1）中國賦礦的碳硅泥巖層很多，但哪些應(yīng)歸屬為富鈾層？鈾在層內(nèi)的分布規(guī)律，所形成的鈾異常層，甚至礦化層的規(guī)模大小、分布規(guī)律、伴生元素等情況都沒有完整資料；（2）提供的數(shù)據(jù)差異性很大，例如：鏟子坪下寒武統(tǒng)清溪組含礦層鈾質(zhì)量分數(shù)的數(shù)據(jù)有： 4×10-6～42×10-6（張待時，1982）和 3×10-6～11×10-6（范德廉等，2004）等；（3）成礦機理不清楚，大多論述停留在一般概略分析，地質(zhì)依據(jù)不足，沒有綜合考慮鈾的地球化學行為；（4）在華南巖溶區(qū)發(fā)育一些與碳酸鹽巖溶不整合面或溶洞構(gòu)造有關(guān)的鈾礦床，它們的形成環(huán)境、礦化成因和分布規(guī)律分別是什么，這些問題都未進行深入研究。所有這些造成了對同一礦床存在多種不同的成因觀點，分析碳硅泥巖型鈾成礦環(huán)境、分布規(guī)律，進行非常規(guī)鈾資源潛力評價時缺乏科學理論指導，且依據(jù)不足。

3.2.2 加強礦石的采冶工藝研究

不斷完善礦床開采方法，改善鈾生產(chǎn)的水治工藝流程，提高金屬回收率，以及開發(fā)礦石的綜合利用，降低產(chǎn)品成本，這些均有利于使次經(jīng)濟型與非經(jīng)濟型鈾資源轉(zhuǎn)化成為經(jīng)濟型鈾資源。

3.2.3 探索新類型和新層位

在國外，許多大型鈾礦床均產(chǎn)于碳硅泥巖建造中，例如：產(chǎn)于德國波希米亞地塊上志留系黑色頁巖中的格拉—羅奈布爾格熱液型鈾礦床，鈾儲量達20萬t；產(chǎn)于北哈薩克斯坦科克切塔夫地塊上泥盆紀碳酸鹽地層中的扎奧譯爾熱液型磷鈾建造大型礦床，其鈾儲量大于20 000 t；產(chǎn)于南非地盾周邊褶皺帶內(nèi)寒武系或志留系（？）白云巖、片巖、石英巖與泥巖層內(nèi)的申戈洛布維熱液型銅鈾建造大型礦床；產(chǎn)于里海北部兩岸邊部古近系泥巖內(nèi)的含鈾魚骨碎屑化石黏土巖型麥洛沃耶礦床，其鈾儲量達4萬多噸等，這些礦床都進行過大規(guī)模開采，具有較好的經(jīng)濟效益。在中國也具有相似的地質(zhì)環(huán)境，有發(fā)現(xiàn)類似礦床的可能性，應(yīng)加強有關(guān)方面的調(diào)查研究（表3）。

在鄂爾多斯盆地發(fā)現(xiàn)晚三疊世半深湖—深湖相長7優(yōu)質(zhì)烴源層鈾含量增高 （張文正、秦 艷，2008），巖性為黑色泥巖，鈾質(zhì)量分數(shù)一般為 10×10-6～50×10-6， 最高達 140×10-6，平均質(zhì)量分數(shù)為46.47×10-6。巖石富含有機質(zhì)（13.75%）、 黃鐵礦（FeS27.37%）和膠磷礦（P2O50.17%～0.55%），且釩、銅和鉬含量增高，鉬為正常頁巖的數(shù)十倍，而且含量與鈾呈正相關(guān)。該富鈾層分布面積達4.0萬km2。綜合分析對比，該巖層與國內(nèi)、外的富鈾黑色頁巖建造特征一致，建議納入碳硅泥巖建造內(nèi)進行研究。

4 結(jié) 論

碳硅泥巖型鈾礦是我國重要的鈾礦工業(yè)類型之一，已探明了一批鈾礦床，基本查明了時空分布規(guī)律和礦化特征，積累了豐富的勘查經(jīng)驗，在成礦理論上處于世界領(lǐng)先地位。碳硅泥巖型鈾資源大部分仍屬于可利用的經(jīng)濟型鈾資源。從長遠看，隨著采冶方法工藝的改進，其次經(jīng)濟性資源也將逐步轉(zhuǎn)化為可利用的鈾資源；同時基于中國碳硅泥巖型鈾礦具有很大的找礦潛力，故應(yīng)充分重視，將其列入鈾礦地質(zhì)發(fā)展規(guī)劃，分步驟開展碳硅泥巖型鈾礦研究與勘查工作。

表3 國外典型鈾礦床產(chǎn)出環(huán)境與中國相似地質(zhì)環(huán)境發(fā)育區(qū)Table 3 Development area of the abroad classical uranium deposit occurrence evironment and Chinese similar geological enviroment

［1］IAEA-OECD/NEA.鈾資源、鈾生產(chǎn)與需求：2009［M］.北京：中國國家原子能機構(gòu)，2010.