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行业动态
【中国铀资源新图景2】铀勘查理论技术创新为铀资源突破提供支撑
时间:2016年01月07日 来源:中核集团 点击量: 分享:
  经过60 年的发展我国已逐步建立起以核工业北京地质研究院为主体、一批区域性铀矿地质研究所、核地勘单位和部分高等院校为支撑的独立而完整的铀矿地质科技体系。2000 年开始,我国铀矿地质科技投入总体上呈逐年增长之势,尤其是“十一五”以来,铀矿地质科技攻关工作又步入了新一轮快速发展期。2000~2005 年,铀矿地质科研仍以北方砂岩型铀矿为主攻对象,2006 年以后则逐步形成了主攻砂岩型和热液型铀矿、“南北并重”的新格局。
  立足自主创新,核地质系统不断强化“小核心、大协作”和“研产学”相结合的科研组织形式,实施了一批重大科技项目,使我国铀矿地质科技工作在基础地质和铀成矿理论、战略选区与区域预测评价、找矿技术方法与深部探测以及资源突破等方面取得了一系列重大进展和创新性成果。
  铀矿基础地质和成矿理论创新
  在铀矿基础地质研究方面,近期以核工业北京地质研究院李子颖研究员为首的科研团队在世界上首次发现自然界中金属铀的存在。该团队以我国南方典型热液型铀矿床中的沥青铀矿为研究对象,采用光电子能谱等方法,原位精细分析了天然铀氧化物中元素组成、价态及含量,并开展了与人工金属铀和氧化还原铀矿物的对比分析工作,于自然界沥青铀矿中首次发现了零价态金属铀的存在。这一发现为解释热液铀成矿作用机理和控矿要素提供了关键性依据,进一步佐证了热点铀成矿理论,为铀成矿深度的定量预测以及深部铀资源找矿的更大突破提供了依据,具有重大的理论与实际应用价值。
  通过对我国铀矿床类型进行重新划分,建立了全国100 多个典型铀矿床成矿模式,同时建立了相应的预测评价模型;利用GIS 平台,新建了包括基础类、信息类和成果类三大类7 个子数据库,首次实现了全国铀矿资源潜力评价成果数字化数据综合集成;估算了全国49 个成矿区带的铀矿资源量,预测全国铀矿资源总量超过200 万吨,基本摸清了我国主要铀矿类型的铀资源潜力和分布情况。
  实施了《中国铀矿床研究评价》项目,全面总结了我国各大工业类型铀矿成矿规律,建立了成矿模式、区域找矿模式及预测模型,论证了各大工业类型铀矿新的找矿方向和资源潜力增长方向,研究成果对指导我国铀矿找矿以及中长期铀矿勘查部署提供了重要的依据。
  铀矿成矿模拟实验的成功实施对证实腐殖酸在铀的沉淀富集过程中起着重要作用,明确了不同粘土矿物对U(Ⅵ)吸附性能,首次在含矿层发现并培养成功还原菌,探讨了油气在铀成矿过程中所起的作用。
  此外还发现了氧钠细晶石、栾锂云母、冕宁铀矿三种新矿物,为深入揭示地质作用过程提供了重要参考。
  在铀矿成矿理论创新方面,创新发展了“热点铀成矿”、“深源铀成矿”等理论,阐明了热液铀矿富集机理,系统建立了我国南方典型铀矿田(地区)的热点作用识别标志和热点铀成矿模式;查明了我国北方重点盆地砂岩铀矿床的地质-地球化学特征、控矿因素和成矿机理,创新建立了产铀盆地“叠合成矿模式”、“层间渗入—越流成矿模式”等系列成矿模式,为指导新区突破、老区扩大提供了理论支撑。
  铀资源预测评价技术创新
  近些年,中核地质加强了攻深找盲有效技术方法组合集成研究,基本形成了以地质、高分辨物化探勘查、高光谱遥感技术、钻探、仪器、分析测试技术及数据处理集成技术为主的“天空地”一体化铀资源预测评价技术方法体系,攻深找盲综合技术能力已超过1000 米,为开辟我国铀矿“第二找矿空间”提供了强有力的技术支撑。
  通过铀资源预测评价集成技术,集成构建了我国大型层间氧化带型砂岩铀矿预测评价技术体系以及由地质评价、铀矿田遥感评价与预测、地球物理、地球化学等四大技术方法组成的热液型铀矿攻深找盲技术体系,提高了探测技术方法的深度和精度,将热液型铀矿的探测深度提高到1000 米以上;利用GIS技术构建了一套集预测区圈定、优选及铀资源量估算于一体的铀资源潜力定量预测评价技术体系。在铀矿找矿技术方法方面不断取得新进展。
  物化探找矿技术方面,建立了可控源音频大地电磁法、高精度磁法以及电磁法+高精度磁测+高精度测氡方法组合等系列地球物理攻深找盲技术,建立并发展了铀分量化探、同位素示踪技术。上述方法在我国南方硬岩地区、北方砂岩盆地取得了明显的找矿应用效果。
  高光谱遥感技术的创新与应用方面,创新性地提出了“后遥感应用技术”的理念,开发了一套铀成矿要素卫星高空间分辨率遥感分析技术方法,初步建立了航空高光谱遥感地质勘查技术体系以及用于钻孔岩心和地面矿物填图的地面成像光谱技术方法,总结了一套航测遥感找矿预测快速评价体系,研究成果在铀多金属矿找矿应用中发挥了重要作用,并已推广应用到油气探测领域。
  钻探工艺技术方面,研制出了单管、双管以及三层管取心钻具、卵砾石层钻进用的专用系列钻头以及适应不同地层条件的多种取心钻头;总结并制定了涌水地层钻探工艺技术,建立了专门水文地质孔与地浸采铀工艺钻孔施工技术,绳索取心钻进技术在硬岩钻探中全面推广应用。上述技术的突破显著提高了钻探生产效率、岩心采取率,较好地解决了涌水地区钻探施工等系列技术难题。
  核地质分析测试技术方面,建立了样品粉碎、分选和污染控制技术、矿石样品分离技术及激光粒度分析方法,发展了主量、微量元素分析方法,完善了U-Pb 等同位素测试方法和天然及人工核素分析方法,编制了电子探针分析国家标准,核地质分析测试技术进一步向“精细精确、省量省时、微区原位”的方向发展。
  仪器研发方面,自主研制成功激光(热)电离飞行时间质谱仪、全数字化航空伽玛能谱仪等系列分析检测仪器以及适用于复杂地形条件下的测井系统和适用于3000 米深度的综合测井仪,实现了核工业领域从国外购买仪器设备到自主研制的跨越。
  数据集成和处理技术方面,建立了铀资源综合数字勘查技术系统,自主开发了“天空地”一体化的高光谱数据挖掘与知识发现新技术,为区域成矿预测和找矿靶区圈定提供了重要依据。
  成矿预测和战略选区工作取得新进展
  全国铀矿成矿远景区预测方面,通过实施全国铀矿资源潜力评价,建立了预测区圈定、优选技术方法和分类分级原则,完成了铀成矿预测区、最小预测区的圈定,全国范围内共优选出预测区342个。
  在地浸砂岩铀矿战略选区和北方重点盆地成矿预测方面,在全国范围内开展了新一轮可地浸砂岩铀矿战略选区研究,遴选了一批产铀盆地和潜在远景盆地,系统预测或圈定了百余片不同尺度、不同级别的成矿远景区和重点找矿靶区,部分远景区或找矿靶区经钻探工程验证及后续勘查,已发展成为新的大型铀矿产地,推动了我国大型、特大型砂岩型铀矿的找矿突破。
  在热液型铀矿重点工作区成矿预测方面,基于攻深找盲关键技术的突破和应用,在我国南方预测了一批新的成矿靶区,部分重点成矿靶区通过了钻探工程验证,落实了新的铀资源,为延长矿产寿命和基地建设发挥了作用,取得了显著的找矿和经济效益。
  在海外铀资源预测评价工作方面,以纳米比亚等主要铀矿化产出区为研究对象,构建了非洲中南部古老地块铀资源勘查综合识别评价体系,优选或形成了一套适宜古老陆块铀矿找矿的技术方法组合,并在纳米比亚欢乐谷等地区得到实际应用,预测了成矿靶区,推动了应用区的铀资源扩大突破。
  在中国铀矿深部科学探测方面,在相山铀矿田通过实施“中国铀矿科学深部钻探工程”,对相山铀矿田三维结构进行了精细“扫描”,实现了铀矿科学深钻场址定位关键技术的突破;创建了岩心矿化蚀变矿物高光谱识别新技术,自主研发了深井多参数探测仪并使之在实际找矿中成功应用,深孔地质岩心钻探设备研发与应用取得重大突破。科学深钻在1500 米以下实现了多处铅锌金铜多金属矿化发现,表明相山火山盆地深部铀多金属找矿远景和潜力巨大,拓展了我国火山岩型铀多金属矿的深部找矿空间。(作者系核工业北京地质研究院院长)

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