(內蒙古包頭核工業208大隊014010)
[摘要]女河亭超大型鈾礦床是20世紀90年代初根據區域層間氧化帶砂巖鈾礦找礦思路，采用“大間距、大剖面”鉆探方式發現的。到1996，對該礦床地浸水文地質條件進行了評價，認為地浸開采條件不具備，勘查工作停滯。2006年，勘探思路由“區域層間氧化帶砂巖型”轉變為“沈積-成巖型”，開采思路由“原地淋濾開采”轉變為“常規開采”。對該礦床進行了進壹步的調查和細化，確認為中國第壹個超大型鈾礦床。礦床產於上白堊統二連組。礦體埋藏深，延伸穩定，伴生元素鈧、硒已達到綜合利用價值。它屬於沈積-成巖型鈾礦床。
[關鍵詞]怒江亭；超大型鈾礦床；最大湖泛面；沈積成巖型
女河亭鈾礦床是我國第壹個超大型鈾礦床。該礦床位於二連浩特市西南約30公裏處，行政區劃屬二連浩特市額爾蘇木管轄，東臨G208國道和濟二鐵路，交通便利。礦床地形平坦，屬高原低山丘陵戈壁草原景觀。
1發現和探索過程
根據女河亭鈾礦床不同勘查階段勘查開采思路的轉變，發現過程可分為現場勘查階段、區域層間氧化帶砂巖型鈾礦勘查評價階段和沈積-成巖型鈾礦勘查評價階段。
1.1現場勘查階段
二連盆地鈾礦找礦始於20世紀50年代，到80年代末，主要在烏蘭察布坳陷進行地面和航空放射性測量及現場找礦。
1981 ~ 1984年，核工業208大隊在二連浩爾-賽罕高比地區開展鈾區域調查和普查，發現鈾礦床217處，礦化點和各種異常點200多個，異常暈700多個。
1982至1984期間，核工業航測遙感中心在全區開展了1 ∶ 1 ~ 1 ∶ 20萬的航磁調查，了解了區域放射性物理場特征，發現了十余處沈積航空異常。
1987 ~ 1991年期間，核工業二零八大隊在二連浩爾-賽罕高比地區進行汽車能譜測量，發現壹個γ、U、Th、釙法測氡異常暈，長約150.00km，寬約25.00km
這壹階段，伽馬測量和地面放射性測量發現的鈾異常主要追溯到地表，先後發現查幹小型鈾礦床和136、137、217、812等多處鈾礦化異常，為後期鈾礦找礦積累了寶貴的地質資料和豐富的找礦經驗。
1.2區域層間氧化帶砂巖型鈾礦找礦階段
20世紀90年代初，地浸砂巖型鈾礦具有埋藏淺、規模大、經濟易開采等特點，隨著蘇聯、美國等國地浸開采技術的成熟，層間氧化帶砂巖型鈾礦成為世界上重點找礦類型。1989期間，中國核工業地質局組織召開了由原核工業西北地質調查局、原核工業東北地質調查局、北京核工業地質研究院的地質專家參加的二連盆地鈾礦找礦工作座談會。會議決定今後以二連盆地砂巖型鈾礦為重點，以層間氧化帶型鈾礦為重點，並於次年在核工業二〇八大隊主持下編制了《內蒙古二連盆地鈾礦找礦與地浸實驗五年規劃》。
1990年，核工業208大隊按照尋找區域層間氧化帶砂巖鈾礦的找礦思路開始工作。采用大間距、大剖面的鉆探方法，在鈾異常暈復合區打了7個鉆孔，其中5個為工業鉆孔，發現了努合亭鈾礦床。認為是層間氧化帶砂巖鈾礦床[1]，後為19656。近年來，奴合亭鈾礦床共鉆探鉆孔225個，其中特殊水文地質鉆孔13個，已完成鉆孔工作量26000m。
在1992 ~ 1993期間，核工業第208大隊配合核工業第203研究所和烏茲別克斯坦紅山地質聯合體的專家進行了原地浸出試驗。經過壹系列的室內試驗和野外試驗，認為女河亭鈾礦床是壹個不適宜地浸開采的水文地質區，地浸開采存在諸多不利因素，地浸開采鈾礦的方法尚不成熟。由於該礦床地浸試驗不成功，且受當時地質勘探投入銳減等因素影響，按照當時的經濟技術指標，女河亭鈾礦床只能作為“死礦”處理，因此勘探工作從1997至2005年中斷了近十年。在此期間，二連盆地的綜合研究並未停滯，其中，對奴合亭鈾礦床的成因還沒有統壹的認識。核工業科研生產單位先後提出了“雙向物源、雙向匯水、雙向成礦”、“古潛水氧化、後層間氧化、雙生成礦”、“沈積-成巖、油氣相互作用、表生改造”[2]、“同生沈積的表生改造”、“層間氧化帶型”、“潛水-層間氧化帶加油氣還原地球化學屏障成礦”等。
1.3沈積-成巖型鈾礦勘查評價階段
2006年，核工業二零八大隊再次對礦床成因進行了深入分析，認為女河亭鈾礦床鈾礦體主要賦存於上白堊統二連組泥巖、粉砂巖等泥質巖中，礦床成因與砂巖型鈾礦明顯不同。創新性地提出了女河亭鈾礦床主要受湖泛事件控制的觀點，認為女河亭鈾礦床應為“沈積-成巖型”鈾礦床，勘查思路應為尋找“砂巖型區域層間氧化帶”。此外，由於女河亭礦床具有埋藏淺、礦體穩定連續的特點，開采思路由“原地浸出開采”轉變為“常規開采”，對女河亭礦床進行了詳細調查和新壹輪評價。2006年至2009年，中國核地質局下達“內蒙古二連浩特市女河亭鈾礦床詳查”項目，按ⅰ類勘查類型完成女河亭鈾礦床詳查，鉆探工作量3.55萬m，鈾礦壹般工業指標截止品位0.0300%，境界儀0.021m%，最低工業品位0.0500%。
2礦床的基本特征
2.1結構特征
女河亭鈾礦床位於二連盆地烏蘭察布凹陷西北部的二連浩爾凹陷。二連浩爾凹陷是壹個東斷西俯視的箕狀凹陷，西北部為巴音布魯克隆起，東部為阿爾山隆起。二連浩爾凹陷下白堊統的構造總體上是壹個東北向分布的箕狀凹陷，東北寬，西南窄，面積約1800km2。中國石油勘探開發研究院常和(1990)對二連浩爾凹陷下白堊統的構造特征進行了系統研究，進壹步將凹陷劃分為三個二級構造單元(附圖1)，即鬧東凹陷帶、中央斷裂構造帶和鬧西斷階帶，三個二級構造單元分別為東北部的賽烏素斷裂和保爾斷裂。女河亭鈾礦床位於中央斷裂構造帶中段的鞍形地段。
圖1烏蘭察布凹陷二連浩爾凹陷下白堊統構造分區圖(根據常等1990修改)
1-侵蝕源區邊界；2-骨折；3-鈾礦床；4-油氣井的位置
2.2地層特征
女河亭鈾礦床基底和侵蝕源區主要由二疊紀酸性花崗巖組成，偶見新元古代變質巖出露。蓋層主要由下白堊統、上白堊統、古近系、新近系和第四系組成(圖2)。含礦地層為上白堊統二連組。二連浩爾凹陷是二連組的主要沈積中心。由於凹陷東部的後續擡升，二連組被部分剝蝕，西部地層保存完好，厚度為50 ~ 120 m..該組巖石地層結構可分為上段和下段(圖3)。
圖2烏蘭察布凹陷二連浩爾地區地質礦產分布圖
1-四元；2-上上新世寶格道拉斯組；3-漸新統胡爾井組；4—始新統伊爾丁曼組；5-始新統阿山頭組；6-始新統巴彥烏蘭組；7-古新世腦木根組；8-上白堊統二連組；9-上侏羅統查幹諾爾組；10——新元古代阿萊格拉廟群；11-燕山期花崗巖；12-華力西花崗巖；13-地質界線；14-勘探線路及編號；15-工業礦井孔及孔號；16—礦化孔及孔號；17—異常孔和孔號；18—無礦孔及孔號；19-螢石礦床；20—油田位置
圖3女河亭鈾礦床白堊系二連組地層結構直方圖。
(據焦陽泉，2009，修訂)
下段下部為磚紅色、黃色含礫中粗砂巖、中細砂巖夾含礫粉砂巖、泥巖；上部為灰色、灰綠色中細砂巖、粉砂巖、泥巖，結構成熟度高，成分成熟度高。自下而上形成兩個正韻律組合。該段主要是被下體系域(LST)接受的辮狀河沈積。
上段下部為灰色、深灰色泥巖、粉砂巖，夾少量灰色細砂巖；中部為深灰色泥巖夾灰白色泥灰巖；上部為砂質、泥質膏鹽層和泥質砂巖。該小層構成2 ~ 3個底細頂厚的反韻律組合。鈾礦化產在泥巖和粉砂巖中，上部砂巖和膏鹽與下部泥巖和粉砂巖接觸。該段主要為湖泊延伸體系域和高體系域接受的湖泊和辮狀河三角洲沈積。
二連組上段為主要含礦地層，二連組延伸高體系域主要沈積體系為辮狀河沈積體系、辮狀河三角洲沈積體系和湖泊沈積體系[4](圖4)。辮狀河沈積體系主要分布在凹陷邊緣，呈花狀向凹陷中心延伸；在辮狀河三角洲沈積體系中，主要識別出三角洲平原和三角洲前緣兩種成因組合。辮狀河三角洲平原分布在蘇崩沈積西北邊緣、二連淖爾沈積西北、努合亭沈積東南和張谷陰，發育面積較大，三角洲平原多呈舌狀或指狀。辮狀河三角洲平原與淺水湖泊之間發育大面積的三角洲前緣，呈條帶狀、指狀分布。在湖泊沈積體系中，主要識別出兩種成因組合:淺湖和半深湖-深湖。淺湖分布面積較大，周圍為半深湖-深湖。半深湖-深湖分布相對有限，主要分布在蘇崩、奴合亭、張谷陰，常呈串珠狀東北方向分布。
圖4額爾努爾地區二連組EST—HST沈積體系分布圖
(根據焦陽泉等2009年修訂)
1-花崗巖；2—辮狀河；3-辮狀河三角洲前緣；4-辮狀河三角洲平原；5-淺湖；6-半深湖-深湖；7—勘探線及編號、鉆孔位置；8-水道的主流；9—剝蝕區邊界；10 ——鈾礦床
2.3水文地質特征
女河亭鈾礦床由下白堊統賽罕組、上白堊統二連組、新近系和第四系四個含水巖組組成。其中，二連組含水巖組分為兩個含水層，上部含水層位於主礦體上方，主要分布在礦體周圍，對礦床開采有直接影響，下部含水層與主礦層無直接水力聯系。此外，礦床凹陷第四系松散巖類孔隙水的存在也影響了礦床的開采。
礦床東部的水化學類型為Cl·HCO·3so 4-Na型，西部為Cl·SO 4-Na型。PH 7.4 ~ 8.1，水溫8 ~ 10℃；氧化還原電位(Eh值)為-78.0 ~+404.4 mv，屬於氧化還原過渡環境。
礦床地下水中鈾含量壹般為(1.04 ~ 12.40)×10-5g/L，氡濃度為25.0 ~ 507.0 bq/L；氡濃度大於100.0Bq/L的分布範圍呈南北向分布，與礦體基本壹致。
2.4礦體特征
女河亭鈾礦床的礦體主要產於上白堊統二連組。根據礦體的產狀層位、礦化連續性和空間對應關系，* * *劃分了9個礦體，規模較大的有ⅰ、ⅱ、ⅲ三個礦體。其中主礦體ⅰ號體巨大(占92%以上)，長8.50km，寬1.00 ~ 3.50 km，總面積約15km2。礦體形態簡單，剖面上呈薄板狀(圖5)，平面上呈南北向延伸的“金魚”狀(圖6)。主要集中在E200—E368勘探線與縱向319—縱向535線之間。
圖5女河亭鈾礦床勘探線E320地質剖面圖
1—新近紀；2-古近紀；3-上白堊統二連組；4-下白堊統賽罕組上段；5—泥巖和粉砂巖；6-砂巖和礫巖；7-地層不整合的邊界；8—地層平行不整合界面；9—鈾礦體及編號；10-石膏；11-鉆孔位置、編號和鉆孔深度。
礦體頂板埋深小於101m，埋深和產狀平緩，傾角1° ~ 2°。其中1號礦體頂板埋深8.28 ~ 100.85 m，平均49.55m(表1)，埋深由西北向東南逐漸增大，主要是由東南高西北低的現代地貌特征造成的。礦體頂板標高為893.83 ~ 924.29 m，具有外圍高中間低的特點，基本反映了湖泊擴張期或主成礦期的古地貌特征。
圖6努合亭鈾礦床1號礦體水平投影圖。
1-工業鈾礦體；2-礦化體；3-勘探線和編號；4-工業礦井的鉆孔和孔數；5—礦化孔和孔數；6—異常孔和孔號；7—無礦孔和孔號
表1女河亭鈾礦床主要礦體埋深、厚度及品位特征壹覽表
女河亭鈾礦床礦體厚度為0.52 ~ 7.67 m，平均厚度為1.49m，其中1號礦體厚度為0.43 ~ 7.67 m，平均值為1.51m。礦體厚度壹般北厚南薄，厚度分布主要為0.43~2.00m
女河亭鈾礦床礦體品位為0.0301% ~ 0.3143%，平均品位為0.0703%。其中1號礦體品位為0.0304% ~ 0.31.43%，平均品位為0.0772%。品位分布均勻，無明顯的高品位富集區。
2.5礦石特征
礦石工業的主要類型是富含粘土礦物的鈾礦，其次是富含碳酸鹽的鈾礦。礦石主要有四種自然類型，包括泥巖型、粉砂巖型、砂巖型、泥質(粉砂質)石膏巖型、少量泥灰巖型和砂礫巖型。礦石構造主要包括充填構造、交代殘余構造和包裹體構造；構造包括層狀構造、水平層理構造、斷裂構造和浸染狀構造[5]。
礦石中鈾有兩種形態:吸附態和鈾礦石，以吸附態為主。其中，被吸附的鈾以分散吸附狀態分布在泥漿、有機質和黃鐵礦中；鈾礦物主要以瀝青鈾礦形式存在，含少量鈾礦石。
2.6相關元素的內容
對女河亭鈾礦床中的釩(V)、鉬(Mo)、硒(Se)、錸(Re)、鈧(Sc)、鎘(Cd)、鍶(Sr)等7種元素[6]進行了分析測試，其中鈧(Sc)、硒(Se)等元素含量可達到綜合利用指標。稀土、鉬、鎘、鍶等元素含量接近綜合利用指數。且與鈾礦體吻合較好，產狀位置、形態、產狀與鈾礦體壹致。硒(Se)礦體的厚度與鈾礦體幾乎相同，而鈧(Sc)、錸(re)和鎘(Cd)礦體的平均厚度大於鈾礦體。粗略估算了努赫廷礦床中* * *(伴生元素)的資源量(表2)。品位大於8×10-6的鈧礦體資源量達232.96t，為大型鈧礦床。品位大於100×10-6的硒礦體，資源量為3609.55t，為大型硒礦床。品位大於1×10-6的錸礦體資源量為30t，屬中型錸礦床。品位大於10×10-6的鎘礦體資源量為29.63t，為小型鎘礦床。
表2女河亭礦床* * *(伴生)元素不同品位資源量估算
(據劉武生2012)
3主要成果和創新
3.1主要成果
1)實現了我國第壹個超大型鈾礦床，是我國鈾礦找礦史上的重大突破。礦床鈾資源規模巨大，分布穩定集中，單個主礦體鈾資源儲量已達超大型規模。
2)礦石中* * *(伴生)元素組合大致確定。其中鈧(Sc)、硒(Se)等元素含量可達到綜合利用指標；稀土、鉬、鎘、鍶等元素含量接近綜合利用指數。鈧(Sc)、硒(se)、錸(Re)、鎘(Cd)等元素與鈾礦體壹致，其賦存位置、形態、產狀與1號鈾礦體壹致。在鈾礦開采的同時，綜合開發* * *(伴生)元素資源必然會帶來可觀的經濟效益。
3)運用層序地層學原理，優選二連組地層單位。二連組為三級層序。根據初始泛濫面和最大泛濫面，二連組可劃分為低位體系域(LST)、湖泊擴展體系域(EST)和高位體系域(HST)。認為湖泊展布-高體系域(EST—HST)與鈾礦化關系密切，為該區及二連盆地類似地區進壹步找礦指明了方向。
4)基本摸清了女河亭鈾礦床的礦體特征。鈾礦體賦存於上白堊統二連組的灰色、深灰色泥巖、粉砂巖和細砂巖中。礦體呈扁平板狀，具有形態簡單、連續性好、埋藏淺、易開采等特點，其中主體礦體占礦床總資源量的90.6%。
5)基本查明了礦石特征和鈾的存在形式。礦石類型主要是富含粘土礦物的鈾礦，其次是富含碳酸鹽的鈾礦，存在形式有吸附和瀝青鈾礦。
3.2主要創新點
1)建立了新的“沈積-成巖”努赫廷礦床鈾成礦模式，提出了“湖泛事件控制鈾礦床形成”、“富有機質和黃鐵礦暗色泥巖控制鈾礦床分布空間”等新認識。女河亭礦床至少發生過三次大的洪水事件，每次洪水事件的淺湖淤積階段都形成了壹層鈾礦體。鈾礦體ⅲ沈積於初始洪水事件的淺湖淤積階段(圖7A)，鈾礦體ⅱ沈積於中湖淤積階段(圖7B)，鈾礦體ⅰ沈積於最大洪水事件的淺湖淤積階段(圖7C)。從早到晚，各湖泊淹沒面積逐漸增大，導致礦體規模自下而上不斷擴大。二連組頂部的石膏巖和古近系泥巖覆蓋了礦床的上部，形成了良好的儲礦條件(圖7D)。該成因模式豐富了鈾礦化理論，為我國中新生代沈積盆地鈾礦找礦提供了新的方向，拓展了新的找礦領域，對我國鈾礦找礦起到了巨大的推動作用，對今後尋找該類型鈾礦具有重要的指導意義。
2)建立了“沈積-成巖”鈾礦勘查方法模式，獲得了“努赫廷式同沈積鈾礦勘查方法”國防發明專利和地球物理測井技術“防止測井電纜纏繞自動控制裝置”及鉆探技術“雙環階梯齒復合片鉆”兩項實用新型專利，為項目順利實施、擴大找礦成果、提高找礦效率發揮了關鍵作用。
圖7女河亭鈾礦床鈾成礦模式
1—新近紀；2-古近紀；3-上白堊統二連組；4-下白堊統賽罕組上段；5—湖相沈積的灰色泥巖；6-三角洲沈積的灰色砂巖和粉砂巖；7—新近紀紅色泥巖；8—辮狀河沈積灰色砂巖；9—辮狀河沈積紅色砂礫巖和砂巖；10-石膏；11-巖相邊界；12-地層正常連續沈積邊界；13-地層角度不整合界面；14 ——初始淹沒面；15 ——最大洪泛面；16-低水位體系域；17 ——湖泊擴張體系域；18-高水位體系域；19 ——鈾礦體
4開發利用現狀
女河亭礦床是壹個超大型鈾礦床，主礦體大，埋深淺，產狀平緩，形態簡單，延伸穩定，無後期斷裂構造破壞，水文地質條件簡單，工程地質條件和環境地質條件中等。目前，該礦床正處於常規開采的室內試驗階段。
5結束語
女河亭鈾礦床是在斷裂後熱沈降和有利礦源區的背景下，在湖泛控制下形成的。二連組多爾蘇礦床發現於努赫廷礦床西部。在張谷因礦區的北部、東部和南部分布著大面積的二連組湖泊。湖相泥巖厚度穩定，湖泛事件特征明顯。在張谷因剖面發現了工業鈾成礦的線索，因此在奴合亭礦床外圍仍有較好的成礦潛力。
目前，二連浩爾地區已鉆孔主要出露上白堊統二連組，但對下白堊統賽罕組和騰格裏辛格組的成礦條件研究較少。因此，在有利的鈾源條件下，有必要加強對賽罕組和騰格裏辛格組中是否存在“努赫廷”或其他類型鈾礦床的研究。
女河亭礦床中鈧、硒、錸、鎘等* * *(伴生元素)具有綜合利用價值，在試驗研究女河亭礦床常規開采條件的同時，應考慮* * *(伴生元素)資源的綜合開發。
參考
趙，，，等.二連浩爾凹陷層間氧化帶砂巖鈾礦成礦遠景[R].核工業北京地質學院，1994:10-68。
張如良女河亭鈾礦床地質特征及其油氣水鈾礦化探討[J].鈾礦地質，1994，10(5):257-267。
匡，等.內蒙古二連浩特市女河亭詳細調查報告[R].核工業208大隊，2010:1-189。
焦陽泉，等.二連盆地二連浩爾凹陷泥巖型鈾礦床形成與發展的沈積學背景[R].中國地質大學(武漢)，2009:1-209。
聶馮軍。內蒙古二連盆地努合亭泥巖型鈾礦床微觀特征及成礦機制研究[R].東華理工，2009:1-189。
劉武生，等.二連基地鈾礦資源擴展及評價技術研究[R].核工業北京地質學院，2012:1-179。
中國鈾礦勘查的重大進展和突破——新世紀以來新發現和探明的鈾礦實例
【作者簡介】康世虎，男，1977出生，高級工程師，現任核工業二零八大隊第壹地質勘探處副處長兼項目負責人。2001華東地質學院資源勘查專業畢業，2010中國地質大學(武漢)地質工程專業碩士。壹直從事沈積盆地鈾礦勘探。獲CNNC鈾礦找礦壹等獎2項、1二等獎2項，國防科技二等獎1項，中國地質學會“十大找礦成果獎”2項，2013年第十四屆青年地質科技銀錘獎。2012被CNNC授予“十大傑出青年”稱號。