(核工業216大隊，新疆烏魯木齊830011)
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伊犁盆地南緣紮吉斯坦剖面構造示意圖。
1——白堊紀；2-中下侏羅統水西溝群；3-中石炭統東土金河組；4—地層不整合線；5—煤層和燒結巖石；6-反向故障
2.3水文地質特征
2.3.1地下水補給條件
察布查爾山北坡古生代侵蝕源區和出砂區是礦區侏羅系水西溝含水層組的地下水補給區，補給形式主要有地表水補給、大氣降水補給、第四系潛水補給和基巖裂隙水補給。礦區侏羅系向東北緩傾，傾角3° ~ 8°，與第四系呈微角度不整合接觸。侏羅系含水層組的開口部分與潛水含水層的底部直接接觸，為潛水補給提供了滲透通道。古生界基巖裂隙水通過從山前滲入第四系潛水，是侏羅系含水層組地下水補給的另壹個來源。
2.3.2地下水徑流條件
礦床東邊界為F3阻水斷層，地下水流向在355° ~ 27°之間(圖3)。水位埋深在134.58 ~ 233.71m之間(表1)，水頭高度小於50m，說明該段承載力較弱，滲透系數在0.10 ~ 0.57m/d之間，水力梯度為0.044，地下水流速為0.0044 ~ 0.004。其中20 ~ 36線和56線礦體均屬於承壓區，40 ~ 44線和48線礦體大部分在非承壓區。
2.3.3地下水排放條件
根據遙感解譯(陳建昌等，1995)，紮吉斯坦村北部有壹條近東西向的隱伏斷層，兩側有地下泉水出露，水中H2S含量較高，構成礦區地下水的局部排泄源[7]。
圖3紮吉斯坦鈾礦床西段水動力場分析。
1 ——地下水位標高等高線及其值(米)；2—含礦含水層頂板標高的等值線和數值(m)；3-承壓區和非承壓區之間的邊界；4-鈾礦體；5-地下水流向；6—勘探線和編號(20 ~ 36線和56線礦體均屬於承壓區，40 ~ 44線和48線礦體大部分在非承壓區)。
表1紮吉斯坦礦床含礦含水層水文地質參數
2.3.4地下水水化學特征
地下水類型為碳酸氫鈉鈣、碳酸氫鈉鈣、碳酸氫鈉鈣、碳酸氫鈣氯鈣鈉和碳酸氫鈣鈣鈉(表2)，水溫為11 ~ 15℃，水中pH值U為7.00×10-7 ~ 2.93×10-4g/L，R n為21.15..
表2紮吉斯坦鈾礦床含礦含水層水化學參數
繼續的
2.4層間氧化與鈾礦體
2.4.1空間分布特征
紮吉斯坦鈾礦床存在砂巖型、泥巖型和煤巖型三種鈾礦化類型，砂巖型鈾礦化在規模上占絕對優勢。砂巖型鈾礦化的賦存層位可劃分為V1，亞旋回，含礦砂體是工業鈾礦化的主要含礦層位。礦體的空間分布與層間氧化帶前鋒線密切相關。層間氧化帶前緣與鈾礦體呈“港灣”狀。由於砂體中部泥質夾層的阻隔，層間氧化帶在礦區中部分為上下兩層。下層沿傾向延伸很遠，寬2000 ~ 2500米。鋒面位於上層鋒面以北500 ~ 1600 m範圍內。上層寬800 ~ 1200m，上下層工業鈾礦化控制較好，因此在礦區南部和北部形成兩條工業鈾礦帶，表外礦體分布在工業礦體邊緣(偶爾在內部)(圖4) [8 ~ 10]。
紮吉斯坦鈾礦床第五旋回礦體平面分布圖。
1-勘探線和鉆孔；2-工業鈾礦體；3—V1或工業鈾礦體；4 .表外鈾礦體；5—層間氧化帶前沿；6-B層間氧化帶前鋒線；7-反向故障；8-地層邊界/煤層
2.4.2層間氧化帶的分帶特征
紮吉斯坦礦床具有層間氧化帶砂巖型鈾礦床的壹般特征。根據地球化學性質和鈾礦化賦存空間，礦區層間氧化帶可分為氧化帶、過渡帶和原巖帶。其中，氧化帶可分為強氧化帶、中氧化帶和弱氧化帶；過渡帶可分為褪色亞帶(酸化前緣)和鈾礦亞帶；按鈾品位可進壹步分為富礦亞區、壹般礦亞區、貧礦亞區和含鈾間隙水亞區[11]。各分區的特征見表3。
表3層間氧化帶分帶及其物質成分特征
層間氧化帶各亞帶巖石的常量元素、有機質、鈾及其伴生元素呈現壹定的變化規律:從氧化帶到原生巖帶Fe2O3逐漸減少，過渡帶還原劑含量高，使水中部分鐵離子還原沈澱，過渡帶FeO含量最高[11]。氧化區亞鐵含量為0.07%，還原區為0.35%，過渡區為0.62%。氧化帶三價鐵含量為0.97%，還原帶為0.65%，過渡帶最低，為0.51%。有機碳和硫化物含量從氧化帶向原生巖帶逐漸增加，過渡帶含量最高，變異系數最大，呈現富集、分布不均的特點；還原區略有減少，相對而言，它們在氧化區的含量最低，變異系數最小；過渡帶有機碳含量是氧化帶的8.2倍，還原帶的1.4倍，過渡帶硫化物含量是氧化帶的3.4倍，還原帶的1.2倍(圖5)。
2.4.3礦體特征
受當時勘查範圍和對鈾礦化特征認識不足的影響，紮吉斯坦礦床範圍圈定時未考慮基本構造單元因素，礦床勘查提交範圍越過紮吉斯坦河斷層(F3)進入蒙其古爾礦床範圍。以紮吉斯坦河斷裂為界，斷裂以北紮吉斯坦礦床主礦體長約3500米，寬約50 ~ 300米，埋深170.35 ~ 308米，標高1028 ~ 1130米，礦體總體埋深南淺北深，西淺東深。礦體產狀與含礦砂體壹致，傾角2° ~ 9°。
礦體呈卷狀、板狀，少數呈透鏡狀。典型的卷狀礦體主要分布在16線附近，頭部長度50 ~ 100 m，厚度5.0 ~ 11.2 m，翼部長度50 ~ 200 m，厚度1.9 ~ 3.9m；板狀礦體主要分布在12線、0線和紮南線的大部分地段。礦體厚度壹般為1.0~4.0m ~ 4.0m，剖面上延伸長度為150 ~ 450m。透鏡狀礦體分布在N7線上，平面上呈“孤島”狀，多為單孔產出。長度壹般小於100m，厚度2.7 ~ 5.5 m，礦體很快熄滅(圖6)。
圖5層間氧化帶各亞帶鈾及伴生元素的變化關系
圖6紮吉斯坦礦區典型礦體形態。
礦體厚度從0.90到14.75米不等，平均為5.13米，變異系數為56.11%。單項工程等級變異範圍為0.0106% ~ 0.3272%，平均值為0.0379%，變異系數為114.64%。單項工程每平方米鈾含量壹般為1.00 ~ 37.73 kg/m2，平均為4.00kg/m2，變異系數為112.02%。
2.5礦石特征
礦石自然類型為層間氧化帶中的松散砂巖鈾礦。礦石中的礦物主要為應時，占總礦物的69.1%，粘土礦物占20.4%，鉀長石占9.7%，其他成分為鈉長石、碳酸鹽、赤鐵礦、黃鐵礦等。，平均含量小於0.5%。粘土礦物有高嶺石、綠泥石、伊利石和伊利石-蒙脫石混合物，以高嶺石為主，占總粘土的53.6%；其次是伊利石，占23.2%；伊蒙混層占14.2%，綠泥石占8.8%，不含蒙脫石。
重砂分析表明，礦石中含有微量重礦物，如銳鈦礦、鈦鐵礦、磁黃鐵礦、鋯石、尖晶石和石榴石黃銅礦。除礦物成分外，礦石中還含有少量有機物，主要是碳化的植物碎屑，其次是腐殖質、腐殖酸、H2S、CH4等植物碎屑分解形成的氣體。礦石中有機碳的平均含量為0.35%。
礦石中的鈾主要以獨立鈾礦石和分散吸附態兩種形式存在，少量以類質同象的形式存在於其他礦物中。鈾礦物主要以瀝青鈾礦的形式存在，瀝青鈾礦占樣品的80%以上。有少量鈦鐵礦、類鈦鐵礦鈾礦和鈾礦石。
2.6伴生礦物
伴生元素分析結果表明，礦石中的伴生元素主要有硒、鉬、稀土、鍺、鎵、釩等。總體變化趨勢是從氧化帶向過渡帶增加，但富集部位存在差異。鉬和釩的礦化或異常發生在鈾礦帶附近的還原帶中。稀土分布在鈾礦帶中，與鈾礦化的空間位置基本壹致；硒礦化發生在層間氧化帶前緣內部，靠近弱氧化帶；Ga礦化分布廣泛，在整個鈾礦帶都有分布(圖7)。
圖7鉆孔剖面01614上U與Se、Mo、Re、Ga的對比曲線。
1—黃色含礫粗砂巖；2—灰色含礫粗砂巖；3—黃色中細砂巖；4—灰色中細砂巖；5-u元素；6-Se元素；7-Mo元素；8-Re元素；9-鎵元素
2.7成礦年齡和成礦期
核工業二壹六大隊與南京大學合作研究礦石成分和成礦年齡，確定砂巖鈾礦成礦年齡為(11.7±0.3)Ma(全巖U-Pb年齡，分離富集後樣品中鈾含量達到2.71%)。
核工業二〇三研究所對紮吉斯坦礦床的富礦進行了全巖U-Pb等時線測年，結果為8Ma。
同時，北京核工業地質研究院秦明寬測定了庫特爾太和紮吉斯坦礦床礦石的全巖鈾鉛年齡。鈾礦化年齡為158Ma(相當於JBOY3樂隊)至0.7Ma，* * *有6組年齡，其中156Ma為泥巖蝕變年齡(潛水氧化年齡)。66Ma、30～51ma和25～15ma為砂巖蝕變年齡。礦石年齡集中在12 ~ 2ma(上新世)和2 ~ 0.7ma(改造富集期)。
以上三個單元的結果基本壹致，都屬於上新世。紮吉斯坦剖面層間氧化帶多期發育，礦化多次改造並逐漸富集。
3主要成果和創新
3.1主要成果
1)基本查明了鈾礦化特征、礦石成分和主要控礦因素；詳細查明了礦床的地球物理特征和礦體中鈾、鐳、鐳氡的平衡破壞規律。可地浸砂巖型鈾礦資源探明儲量已達到中等規模。
2)紮吉斯坦河斷裂(F3)西側的構造和地層特征已基本查明，紮吉斯坦河斷裂(F3)的空間分布、形成時間和活動形式已有明確認識。首次探明了紮吉斯坦河斷裂以東(蒙旗古爾地區)的成礦地質條件，為蒙旗古爾地區的找礦勘探提供了線索。
3)通過水文地質孔抽水(註)試驗和前期資料整理研究，查明礦床水文地質結構和含礦含水層的結構、分布、規模及埋深。獲得了含礦含水層的水文地質和水文地球化學參數，為地浸開采可行性評價提供了重要依據。
3.2主要創新點
3.2.1深化成礦理論創新
作為伊犁盆地南緣發現和勘探的第二個礦床，項目組初步認識到伊犁盆地南緣庫傑爾臺砂巖型鈾礦床成礦因素中主控因素和次要因素的區別。本文針對紮吉斯坦礦床，提出了較為簡化的控礦因素和礦床成因，認為:
巖相和巖性是基本因素。紮吉斯坦鈾礦床含礦砂體為扇三角洲平原向前緣過渡階段的分流河道沈積，具有理想的砂體結構、物理力學性質和還原劑含量，是砂巖型鈾礦化的有利相區。巖性上，含礦主巖屑砂巖和長石巖屑砂巖的碎屑物質主要來自侵蝕源區的酸性火山巖、火山碎屑巖和花崗巖，具有較高的鈾背景值。
2)層間氧化帶是成礦的主導因素。當層間氧化帶在原生還原砂體中發育時，不僅使巖石發生不同程度的氧化蝕變，而且引起巖石地球化學環境(pH值、Eh值)的壹系列變化，在氧化帶前緣形成氧化還原地球化學屏障。鈾在強蝕變巖石中被活化，然後通過遷移沈澱富集在地球化學屏障上。鈾礦體產出嚴格受層間氧化帶控制，礦體產於氧化還原過渡帶。
3)黃鐵礦和有機質是鈾沈澱的重要因素。隨著層間氧化帶的發育和黃鐵礦的氧化，H2SO4離解出的H+能降低環境介質的pH值，有利於鈾的沈澱。可還原鈾的淺變質植物碎屑在微生物的參與下，通過壹系列分解反應產生H2S、CH4等烴類氣體，導致有機質周圍Eh值急劇下降，使介質由堿性變為中性，最終使水溶液中的U6+還原沈澱。
4)斷裂控制鈾礦化。雖然紮吉斯坦河斷裂(F3)東側的研究和勘探程度較低，項目組對斷裂東側的蒙其古爾地區的成礦條件並不完全了解，但項目組已經認識到紮河斷裂發育早於主成礦期，其自身的水動力條件和層間氧化帶形成於斷裂的東西兩側。 導致斷層兩側層間氧化帶與鈾礦體的規模、形態和位置完全不同。
5)現代繼承性水系對成礦有積極意義。礦區山前發育的紮吉斯坦河是壹條常年性河流，現代平均流量33000 m3/d，其河床自第四紀以來壹直在礦區20 ~ 0線壹帶擺動，對地下水的補給、層間氧化帶的充分發育和礦區鈾礦化的疊加富集有積極作用。
3.2.2勘探方法的創新
首次應用“壹種用於鈾還原沈澱礦化測定的氧化還原電位測井儀”專利技術，成功預測層間氧化帶變化趨勢，為鈾礦體定位提供依據，準確預測和縮小靶區，定位鈾礦體空間位置，提高找礦效率。
3.2.3原地浸出采礦方法的創新
在紮吉斯坦地區普查期間，發現20 ~ 70勘探線之間的地下水位較深，含礦含水層中的地下水處於無壓狀態，無法采用常規的地浸開采技術。
2000年，新疆CNNC天山鈾業有限公司正式開始紮吉斯坦礦床地浸開采技術試驗。在采礦試驗階段，對鈾礦資源的充分利用做了大量的研究工作，特別是在礦床的36 ~ 58線，通過人工幹預含礦含水層的地下水位，改變了地下水的承壓性質。通過人工擡高和控制地下水位，成功開采了地下水非承壓區的地浸鈾礦體。
4開發利用現狀
1995期間，核工業新疆礦冶局、核工業第六研究院在紮南N0勘探線進行了現場條件試驗和室內浸出試驗(沃爾科夫地質企業參與了室內浸出試驗)。結果表明，酸浸法的鈾浸出率、浸出液鈾濃度、單孔註液和液體萃取都比較理想。
2000 ~ 2003年，CNNC天山鈾業有限公司在16勘探線進行了地浸可行性試驗和工業性試驗，並取得成功。
自2002年以來，已在該礦床16 ~ 7線開發了9個礦區。
5結束語
紮吉斯坦礦床是伊犁盆地南緣鈾成礦帶發現的第二個可地浸砂巖型鈾礦床，規模中等。通過對我國第壹個砂巖型鈾礦床庫傑爾臺礦床的勘探和研究，我國砂巖型鈾礦地質學家對可地浸砂巖型鈾礦床理論有了初步的認識和了解。紮吉斯坦礦床的勘探不僅是砂巖型鈾礦理論的成功應用，也是理論認識不斷深化的過程。在礦床勘探過程中，項目組註意簡化控礦因素，分清各成礦因素的主次關系。通過與庫傑爾臺礦床的對比研究，初步揭示了兩種礦床的異同，進壹步總結和深化了砂巖型鈾礦理論，對伊犁盆地鈾礦找礦勘查具有重要意義。
隨著紮吉斯坦礦床16 ~ 70勘探線間原地浸出試驗的成功，2013紮吉斯坦礦床18 ~ 70勘探工作開始。通過勘探，礦體沿58° ~ 70°線擴展，並有向西北延伸的趨勢。結合紮吉斯坦礦床西北部烏庫爾齊礦床及其外圍的勘查成果，認為紮吉斯坦礦床與烏庫爾齊礦床之間的廣大地區具有壹定的成礦潛力。
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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】劉俊平，男，出生於1970，高級工程師。1993華東地質學院(現華東理工大學)地質系鈾礦勘查專業畢業。2013至今，核工業二壹六大隊壹隊隊長，從事鈾礦地質勘探和科研工作。獲國防科技二等獎1、三等獎1、“中國十大地質找礦成果”1、中國核工業集團公司科技進步二等獎1、中國地質調查成果二等獎1。