孫遠(yuǎn)強(qiáng)，范洪海，SIMON Shanyengana，陳金勇，趙敬洋，孫雨鑫，耿瑞瑞

(1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.Dollar-Exploration Procurement & Sourcing Department,Windhoek 999122)

納米比亞是全球最重要的鈾資源國之一，其探明的鈾資源儲(chǔ)量居全球第四位，非洲首位[1-2]。在鈾資源勘查生產(chǎn)開發(fā)方面，納米比亞與我國是戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，羅辛(R?ssing)鈾礦山和湖山(Husab)鈾礦山是我國當(dāng)前在納米比亞開發(fā)的重點(diǎn)對象。為進(jìn)一步擴(kuò)大找礦范圍，為海外企業(yè)提供勘查信息，本文對納米比亞ML121勘查區(qū)的白崗巖型鈾礦床進(jìn)行評價(jià)，借助Micromine軟件建立了ML121勘查區(qū)鈾礦床鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了礦區(qū)地表、地下礦體的三維模型以及塊體模型；采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法開展礦體品位插值，利用品位插值結(jié)果、礦體三維模型的體積以及礦石體重進(jìn)行鈾礦資源量估算。

1 區(qū)域及礦床地質(zhì)概況

達(dá)馬拉造山帶屬于新元古代泛非期構(gòu)造帶(650～550 Ma)，該構(gòu)造帶作為熱造山帶的一部分，環(huán)繞并分割了非洲。達(dá)馬拉造山帶被劃分為四個(gè)群，由老到新為諾西布群(Nosib Group)、斯瓦科普群(Swakop Group)、奧塔維群(Otavi Group)和納馬群(Nama Group)，每個(gè)群都有其特有的沉積環(huán)境。另外，達(dá)馬拉造山帶經(jīng)歷了若干構(gòu)造演化期，始于陸內(nèi)張裂，經(jīng)板塊分離和板塊匯聚，并最終與大陸碰撞[3]。達(dá)馬拉層序記錄的沉積序列包括淺海相碎屑巖和火山巖、泥質(zhì)沉積物、深海沉積物如Matchless角山巖帶，以及表明了下沉盆地環(huán)境的Ugab亞群和Khomas亞群濁積巖序列[4]。

根據(jù)地層學(xué)、構(gòu)造、變質(zhì)程度、地質(zhì)年代學(xué)和航磁解譯資料，達(dá)馬拉造山帶北東向陸內(nèi)分支被劃分為若干條帶[5]。這些條帶由北向南分別為北部地體、北帶、北部中央帶、南部中央帶、Okahandja線性帶、南帶、南部邊緣帶和南部前陸(圖1)[6-7]。各條帶被一些主要線形構(gòu)造分隔開，如斷層、線形斷裂、變質(zhì)程度和地層界線等。北帶包含了被逆沖斷層分開的兩個(gè)亞帶(北部亞帶和南部亞帶)，兩亞帶的地層之間無法對比。北帶的南部亞帶特征為堿性火山巖，向南過渡至深海相沉積巖，強(qiáng)烈變形的低級變質(zhì)巖以及沿南部邊緣侵入的花崗巖；中央帶是造山帶的高溫低壓區(qū)，以矽線石-堇青石變質(zhì)集合體以及大量花崗巖侵入和褶皺為特征。

圖1 達(dá)馬拉造山帶北東向陸內(nèi)分支各分帶

ML121勘查區(qū)處于南部中央帶偏北西側(cè)，與羅辛礦床相距100 km，該礦區(qū)地層發(fā)育在南部中央帶的斯瓦科普群，礦區(qū)地質(zhì)簡圖如圖2所示。由圖2可知，地表的含鈾白崗巖體呈線形，沿北東方向長3 km，寬約900 m，夾在南邊的楚斯組(Chuos Formation)和北邊的卡里畢比組(Karibib Formation)與卡塞布組(Kuiseb Formation)之間(圖3和圖4)。但該侵位體的地層位置與羅辛礦床并不相似，而是與一條北東向線形構(gòu)造帶相關(guān)，構(gòu)造帶可能促進(jìn)了巖體的侵入。

圖2 ML121勘查區(qū)礦床地質(zhì)簡圖

中央帶以中高級區(qū)域變質(zhì)作用和大量花崗質(zhì)侵入體為特征。中央帶的最古老巖石屬于元古界的阿巴比斯雜巖體，其出露在若干背斜構(gòu)造中。而在本區(qū)，楚斯組(Chuos Formation)巖石(石英巖、鈣質(zhì)硅酸巖、含鐵石英巖)是最古老的(圖3)，且并未發(fā)育楚斯組(Chuos Formation)冰磧雜巖。石英巖顯示片理并含有少量黃鐵礦，其被阿蘭德斯大理巖薄層(厚度為30～200 cm)覆蓋。紅色蝕變花崗巖侵入到阿蘭德斯大理巖和楚斯組(Chuos Formation)的接觸帶。

位于楚斯組(Chuos Formation)之上的卡里畢比組(Karibib Formation)的層序?yàn)榘字了{(lán)灰色層狀大理巖單元，其包含較薄且互層的含石英鈣質(zhì)硅酸巖、黑云母-角閃石片巖、砂屑片巖或石英片巖。礦化白崗巖侵入卡里畢比組(Karibib Formation)，該白崗巖為白色并出露地表，顯示為粗粒長英花崗質(zhì)巖石。在變質(zhì)沉積巖與白崗巖侵入體接觸帶上可見明顯接觸變質(zhì)效果?？ɡ锂叡冉M(Karibib Formation)之上是包含黑云母-堇青石-矽線石片巖和石榴石片巖的卡塞布組(Kuiseb Formation)，亦含有大量偉晶巖脈。節(jié)理發(fā)育的未礦化花崗巖體侵入到卡塞布組(Kuiseb Formation)片巖中(圖4)，另有輝綠巖脈在該區(qū)域發(fā)育。該地區(qū)花崗巖被分為兩種主要類型，一類是早期均一等粒、細(xì)粒到中粒紅色至灰色花崗巖，其呈不規(guī)則狀或片狀侵入剪切帶中或地層中；另一類是后期的白崗巖，其通常呈偉晶狀并且成分不均一。

圖4 紅色細(xì)?；◢弾r體侵入卡塞布組(Kuiseb Formation)地層

ML121勘查區(qū)內(nèi)地層南傾，傾角較陡，為60°～88°，走向大體為北東。出露地表的含鈾白崗巖體走向平行于千歲蘭斷裂帶(北東走向)，北東向構(gòu)造帶控制了含鈾白崗巖侵入體的產(chǎn)狀。已知露頭均出露在千歲蘭斷裂附近或西部；與露頭相關(guān)的穹窿的主要褶皺軸線走向與該斷裂平行，而非與中央帶的北東走向平行。NEX[8]根據(jù)野外露頭、巖石接觸關(guān)系和巖石學(xué)特征將納米比亞西部地區(qū)白崗巖劃分為A、B、C、D、E、F六種類型。顏色從白色、淺粉色至紅色發(fā)育，多見中粗粒結(jié)構(gòu)，常發(fā)育布丁構(gòu)造(表1)。ML121勘查區(qū)白崗巖屬于B型白崗巖和D型白崗巖，地表多見長條狀電氣石出露。

表1 納米比亞西部地區(qū)六類白崗巖特征

2 地質(zhì)調(diào)查和放射性測量

在ML121勘查區(qū)，從東北向西南分別取1070E、1120E、1220E和1310E等4條代表性剖面開展地質(zhì)剖面實(shí)測和地面伽瑪能譜剖面測量(圖2)，共測得153個(gè)γ能譜數(shù)據(jù)，B型白崗巖的地面γ值最高可達(dá)443.59 ppm，D型白崗巖最高值也可達(dá)256.86 ppm。同時(shí)，對鉆探工作進(jìn)行了詳細(xì)的查證，包括鉆孔的布置、礦化規(guī)模、礦化品位以及對巖芯、巖粉進(jìn)行放射性測量等，其中測井?dāng)?shù)據(jù)高達(dá)800～900 ppm(圖5)。通過對4條剖面的系統(tǒng)觀察和能譜測量，對礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)現(xiàn)象、控礦因素和礦化情況有了整體認(rèn)識(shí)。

圖5 白崗巖巖芯放射性查證

剖面1310E出露的巖性包括卡塞布組(Kuiseb Formation)的黑云母片巖、卡里畢比組(Karibib Formation)的大理巖、偉晶巖(圖6)、D型白崗巖、少量C型白崗巖、B型白崗巖(圖7)及輝綠巖脈(圖8)，黑云母片巖的產(chǎn)狀為147°∠88°。剖面接露的各類巖性的U和Th的野外現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)詳見表2。通過觀察圖6～圖8可以看出，B型白崗巖也發(fā)生了鈾礦化現(xiàn)象(圖9)，而對于D型白崗巖及其破碎帶，蝕變越強(qiáng)烈，礦化品位越高，表明了后期流體對礦化白崗巖具有一定的疊加改造作用，同時(shí)，巖性為白崗巖型鈾礦的控礦因素之一。

圖6 花崗偉晶巖

圖7 含石榴子石的B型白崗巖

圖8 輝綠巖脈

表2 ML121勘查區(qū)1310E剖面U和Th測量值

圖9 1310E剖面地質(zhì)剖面圖和U、Th、K放射性曲線圖

本次調(diào)查研究共采集了22個(gè)樣品、9個(gè)巖粉、6個(gè)巖芯和7個(gè)地表樣品。其中，9個(gè)巖粉樣采于3個(gè)鉆孔，用于核實(shí)各個(gè)鉆孔的礦化品位；分析巖芯用于判斷礦石中主元素、微量元素的含量及鉆孔的礦化品位；地表樣品用于判斷地表的鈾礦化程度。通過對ML121勘查區(qū)重點(diǎn)礦段的取樣分析結(jié)果可知，鉆孔R(shí)c3的U品位為129～163 ppm，對應(yīng)測井解釋U為108～180 ppm；Rc8的U品位為37～131 ppm，對應(yīng)測井解釋U為105～557 ppm；Rc28的U品位為104～128 ppm，對應(yīng)測井解釋U為129～480 ppm。由此可見，Rc3礦化品位數(shù)據(jù)吻合得較好，數(shù)據(jù)可信度高；Rc28的測井?dāng)?shù)據(jù)略高，但也基本一致，因此，數(shù)據(jù)較為可信，而Rc8的測井?dāng)?shù)據(jù)明顯高于分析結(jié)果，而且測井?dāng)?shù)據(jù)顯示該鉆孔均為礦化段，可見Rc8的測井品位可能過高，礦化厚度過厚。地表礦石的U礦化品位為95～170 ppm，也具有較高的礦化現(xiàn)象。同時(shí)，對礦石的其他主元素、微量元素進(jìn)行分析，部分Th含量較高，可達(dá)到322 ppm，其他元素含量基本在克拉克值范圍內(nèi)。

ML121勘查區(qū)的B型白崗巖和D型白崗巖具有較好的鈾礦化現(xiàn)象，在地表中，B型白崗巖放射性值最高可達(dá)443 ppm，D型白崗巖最高值也可達(dá)256 ppm，可見次生鈾礦物。從巖芯的系統(tǒng)觀察分析可知，深部白崗巖同樣也發(fā)生鈾礦化現(xiàn)象，品位可高達(dá)800～900 ppm，具有一定規(guī)模的成礦遠(yuǎn)景。而且經(jīng)過初步研究，鈾礦化主要受地層、巖性、構(gòu)造、脈巖和后期熱液疊加控制。

3 鈾礦資源量估算

3.1 鉆孔數(shù)據(jù)庫

本次調(diào)查研究收集到ML121勘查區(qū)44個(gè)鉆孔的數(shù)據(jù)資料，大部分鉆孔在該勘查區(qū)西南段，少部分鉆孔在該勘查區(qū)東北段，鉆孔平均深度143.6 m。44個(gè)鉆孔分布在18條勘探線上，勘探線間距不等，最小間距40 m，最大間距400 m。鉆孔測斜傾角為43°～90°、測斜方位為0°～360°。ML121勘查區(qū)鉆孔揭露的鈾礦化平均品位254 ppm，最高品位2 179 ppm，最低品位80 ppm。礦化埋深自20～210 m均有發(fā)育，礦化高值中心區(qū)主要集中在勘查區(qū)南西側(cè)，埋深約160 m左右。

3.2 礦體解譯

根據(jù)我國硬巖鈾礦工業(yè)指標(biāo)劃分原則，300 ppm以上為邊界品位、500 ppm以上為最低工業(yè)品位，結(jié)合納米比亞羅辛地區(qū)鈾礦露天開采實(shí)際情況，以120 ppm為邊界品位、1 m最小可采厚度和0.7 m夾石剔除厚度為原則，圈出ML121勘查區(qū)礦化體范圍，按照確定的礦體圈定原則，提取同一條勘探線的全部鉆孔，把120 ppm以上的品位礦化段用直線連接，礦體邊緣無勘探工程控制時(shí)礦體輪廓線平推相鄰鉆孔間距的1/2。按照上述操作依次完成18條勘探線剖面圖的礦體輪廓線解譯，共解譯出礦體線65條。

相鄰工程間礦體的連結(jié)，是在單工程圈定的基礎(chǔ)上，以礦體空間分布規(guī)律、控礦條件為主導(dǎo)因素，重點(diǎn)考慮礦體產(chǎn)出位置及三維空間關(guān)系進(jìn)行圈定，遵循地質(zhì)規(guī)律的自然趨勢，創(chuàng)建線框，依次把同一礦體的解譯線面狀化，創(chuàng)建ML121勘查區(qū)全部礦體的三維實(shí)體模型，分別構(gòu)建了4個(gè)主礦體的實(shí)體模型(圖10(a)，礦體形態(tài)呈條帶狀延伸，走向北東56°左右，與勘查區(qū)內(nèi)北東向延伸的白崗巖巖體相關(guān)。

圖10 ML121勘查區(qū)礦體三維模型圖

3.3 品位插值及驗(yàn)證

ML121勘查區(qū)剖面間距不等，最小間距為20 m，剖面上鉆孔最小間距40 m，取樣區(qū)間1 m，在三維環(huán)境下對礦體進(jìn)行觀察，選擇空塊的劃分尺寸為10 m×10 m×10 m(東×北×高程)；次級分塊尺寸為5 m×5 m×5 m(東×北×高程)，次級分塊的劃分能夠確保礦體邊緣或減薄部位不會(huì)出現(xiàn)漏礦現(xiàn)象。ML121勘查區(qū)的空塊模型共創(chuàng)建128 575個(gè)分塊。

品位估算時(shí)選擇已建立的空塊體模型作為邊界，避免礦體以外不滿足工業(yè)指標(biāo)的樣品參與估算；在插值參數(shù)選擇時(shí)，當(dāng)待估塊周圍樣品數(shù)多于設(shè)定的最大樣品數(shù)時(shí)，橢球體自動(dòng)收縮，直至滿足最大樣品數(shù)的要求；當(dāng)待估塊周圍的樣品數(shù)少于設(shè)定的最小樣品數(shù)時(shí)，橢球體自動(dòng)放大到上述計(jì)算得到的最大半徑，以滿足最小樣品數(shù)的要求；對不滿足基本搜索橢球體條件的空塊體模型，通過改變搜索橢球的基本半徑實(shí)現(xiàn)不同位置塊模型的插值，直到使所有的空塊都能估算出鈾品位值為至。

ML121勘查區(qū)勘探線最小間距約為20 m，第一次搜索半徑40 m，最多參與估算樣品個(gè)數(shù)為6個(gè)，最少樣品個(gè)數(shù)為4個(gè)。此次估算的資源量類型為探明的資源量，地質(zhì)可靠程度為探明的資源量(表3)，由于并未對ML121勘查區(qū)開展概略性技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)，缺少對其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的合理判斷，因此整體上對ML121鈾礦資源量類型定為推斷的資源量。

表3 ML121勘查區(qū)資源量類型劃分與搜索橢球體參數(shù)

利用距離反比法，經(jīng)過三次估值后，可以實(shí)現(xiàn)ML121勘查內(nèi)所有礦體的品位插值(圖10(b))。利用模型剖面觀察的方式對品位估值模型進(jìn)行驗(yàn)證是判斷品位插值是否合理的基本方法之一。經(jīng)過剖面上鉆孔分析和品位估值模型之間的對比，在150～200 ppm、200～300 ppm和大于300 ppm區(qū)間的鉆孔數(shù)據(jù)和品位估值模型之間的對應(yīng)關(guān)系良好。

3.4 資源量估算

資源量估算采用澳大利亞的MicroMine三維礦業(yè)軟件，依據(jù)JORC 2012規(guī)范，選擇距離冪次反比法(Inverse Distance Method)，其單元塊的品位插值公式見式(1)。

(1)

式中：xb為待估塊品塊；xi為落入影響范圍的第i個(gè)樣品的品位；di為第i個(gè)樣品到單元塊中心的距離。本次估算中m取值為2。

利用距離冪次反比加權(quán)法估算的推斷資源量：礦石總量約為75 000 000 t，礦床鈾平均品位約為283 ppm，U3O8金屬量約為20 000 t。

4 結(jié) 論

通過筆者在野外現(xiàn)場調(diào)查和室內(nèi)數(shù)據(jù)綜合處理，對納米比亞ML121勘查區(qū)的地質(zhì)成礦特征和資源量潛力進(jìn)行總結(jié)，如下所述。

1)ML121勘查區(qū)在2.7 km2范圍內(nèi)的鈾礦化以B型白崗巖和D型白崗巖鈾成礦為主，該類型礦石由地表至地下100 m深度鈾礦化品位逐步升高。

2)礦體三維模型形態(tài)揭露了ML121勘查區(qū)的鈾礦化在北東走向連續(xù)性較好，在勘查區(qū)南西側(cè)沿傾向延伸較深。

3)借助MicroMine軟件，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法對ML121勘查區(qū)的鈾礦體開展了品位插值和資源量估算，估算類型為推斷的鈾資源量，估算結(jié)果為礦石總量約75 000 000 t，礦床鈾平均品位約283 ppm，U3O8金屬量約20 000 t。

通過地表取樣調(diào)查、地面能譜測量和鉆孔揭露ML121勘查區(qū)成礦潛力較大，勘查程度接近我國普查到詳查的過渡階段，深部資源量可靠性需要鉆探工程進(jìn)一步查明。