新疆扎吉斯坦铀矿床

(核工业216大队，新疆乌鲁木齐830011)

。

伊犁盆地南缘扎吉斯坦剖面构造示意图。

1——白垩纪；2-中下侏罗统水西沟群；3-中石炭统东土金河组；4—地层不整合线；5—煤层和烧结岩石；6-反向故障

2.3水文地质特征

2.3.1地下水补给条件

察布查尔山北坡古生代侵蚀源区和出砂区是矿区侏罗系水西沟含水层组的地下水补给区，补给形式主要有地表水补给、大气降水补给、第四系潜水补给和基岩裂隙水补给。矿区侏罗系向东北缓倾，倾角3° ~ 8°，与第四系呈微角度不整合接触。侏罗系含水层组的开口部分与潜水含水层的底部直接接触，为潜水补给提供了渗透通道。古生界基岩裂隙水通过从山前渗入第四系潜水，是侏罗系含水层组地下水补给的另一个来源。

2.3.2地下水径流条件

矿床东边界为F3阻水断层，地下水流向在355° ~ 27°之间(图3)。水位埋深在134.58 ~ 233.71m之间(表1)，水头高度小于50m，说明该段承载力较弱，渗透系数在0.10 ~ 0.57m/d之间，水力梯度为0.044，地下水流速为0.0044 ~ 0.004。其中20 ~ 36线和56线矿体均属于承压区，40 ~ 44线和48线矿体大部分在非承压区。

2.3.3地下水排放条件

根据遥感解译(陈建昌等，1995)，扎吉斯坦村北部有一条近东西向的隐伏断层，两侧有地下泉水出露，水中H2S含量较高，构成矿区地下水的局部排泄源[7]。

图3扎吉斯坦铀矿床西段水动力场分析。

1 ——地下水位标高等高线及其值(米)；2—含矿含水层顶板标高的等值线和数值(m)；3-承压区和非承压区之间的边界；4-铀矿体；5-地下水流向；6—勘探线和编号(20 ~ 36线和56线矿体均属于承压区，40 ~ 44线和48线矿体大部分在非承压区)。

表1扎吉斯坦矿床含矿含水层水文地质参数

2.3.4地下水水化学特征

地下水类型为碳酸氢钠钙、碳酸氢钠钙、碳酸氢钠钙、碳酸氢钙氯钙钠和碳酸氢钙钙钠(表2)，水温为11 ~ 15℃，水中pH值U为7.00×10-7 ~ 2.93×10-4g/L，R n为21.15..

表2扎吉斯坦铀矿床含矿含水层水化学参数

继续的

2.4层间氧化与铀矿体

2.4.1空间分布特征

扎吉斯坦铀矿床存在砂岩型、泥岩型和煤岩型三种铀矿化类型，砂岩型铀矿化在规模上占绝对优势。砂岩型铀矿化的赋存层位可划分为V1，亚旋回，含矿砂体是工业铀矿化的主要含矿层位。矿体的空间分布与层间氧化带前锋线密切相关。层间氧化带前缘与铀矿体呈“港湾”状。由于砂体中部泥质夹层的阻隔，层间氧化带在矿区中部分为上下两层。下层沿倾向延伸很远，宽2000 ~ 2500米。锋面位于上层锋面以北500 ~ 1600 m范围内。上层宽800 ~ 1200m，上下层工业铀矿化控制较好，因此在矿区南部和北部形成两条工业铀矿带，表外矿体分布在工业矿体边缘(偶尔在内部)(图4) [8 ~ 10]。

扎吉斯坦铀矿床第五旋回矿体平面分布图。

1-勘探线和钻孔；2-工业铀矿体；3—V1或工业铀矿体；4 .表外铀矿体；5—层间氧化带前沿；6-B层间氧化带前锋线；7-反向故障；8-地层边界/煤层

2.4.2层间氧化带的分带特征

扎吉斯坦矿床具有层间氧化带砂岩型铀矿床的一般特征。根据地球化学性质和铀矿化赋存空间，矿区层间氧化带可分为氧化带、过渡带和原岩带。其中，氧化带可分为强氧化带、中氧化带和弱氧化带；过渡带可分为褪色亚带(酸化前缘)和铀矿亚带；按铀品位可进一步分为富矿亚区、一般矿亚区、贫矿亚区和含铀间隙水亚区[11]。各分区的特征见表3。

表3层间氧化带分带及其物质成分特征

层间氧化带各亚带岩石的常量元素、有机质、铀及其伴生元素呈现一定的变化规律:从氧化带到原生岩带Fe2O3逐渐减少，过渡带还原剂含量高，使水中部分铁离子还原沉淀，过渡带FeO含量最高[11]。氧化区亚铁含量为0.07%，还原区为0.35%，过渡区为0.62%。氧化带三价铁含量为0.97%，还原带为0.65%，过渡带最低，为0.51%。有机碳和硫化物含量从氧化带向原生岩带逐渐增加，过渡带含量最高，变异系数最大，呈现富集、分布不均的特点；还原区略有减少，相对而言，它们在氧化区的含量最低，变异系数最小；过渡带有机碳含量是氧化带的8.2倍，还原带的1.4倍，过渡带硫化物含量是氧化带的3.4倍，还原带的1.2倍(图5)。

2.4.3矿体特征

受当时勘查范围和对铀矿化特征认识不足的影响，扎吉斯坦矿床范围圈定时未考虑基本构造单元因素，矿床勘查提交范围越过扎吉斯坦河断层(F3)进入蒙其古尔矿床范围。以扎吉斯坦河断裂为界，断裂以北扎吉斯坦矿床主矿体长约3500米，宽约50 ~ 300米，埋深170.35 ~ 308米，标高1028 ~ 1130米，矿体总体埋深南浅北深，西浅东深。矿体产状与含矿砂体一致，倾角2° ~ 9°。

矿体呈卷状、板状，少数呈透镜状。典型的卷状矿体主要分布在16线附近，头部长度50 ~ 100 m，厚度5.0 ~ 11.2 m，翼部长度50 ~ 200 m，厚度1.9 ~ 3.9m；板状矿体主要分布在12线、0线和扎南线的大部分地段。矿体厚度一般为1.0~4.0m ~ 4.0m，剖面上延伸长度为150 ~ 450m。透镜状矿体分布在N7线上，平面上呈“孤岛”状，多为单孔产出。长度一般小于100m，厚度2.7 ~ 5.5 m，矿体很快熄灭(图6)。

图5层间氧化带各亚带铀及伴生元素的变化关系

图6扎吉斯坦矿区典型矿体形态。

矿体厚度从0.90到14.75米不等，平均为5.13米，变异系数为56.11%。单项工程等级变异范围为0.0106% ~ 0.3272%，平均值为0.0379%，变异系数为114.64%。单项工程每平方米铀含量一般为1.00 ~ 37.73 kg/m2，平均为4.00kg/m2，变异系数为112.02%。

2.5矿石特征

矿石自然类型为层间氧化带中的松散砂岩铀矿。矿石中的矿物主要为应时，占总矿物的69.1%，粘土矿物占20.4%，钾长石占9.7%，其他成分为钠长石、碳酸盐、赤铁矿、黄铁矿等。，平均含量小于0.5%。粘土矿物有高岭石、绿泥石、伊利石和伊利石-蒙脱石混合物，以高岭石为主，占总粘土的53.6%；其次是伊利石，占23.2%；伊蒙混层占14.2%，绿泥石占8.8%，不含蒙脱石。

重砂分析表明，矿石中含有微量重矿物，如锐钛矿、钛铁矿、磁黄铁矿、锆石、尖晶石和石榴石黄铜矿。除矿物成分外，矿石中还含有少量有机物，主要是碳化的植物碎屑，其次是腐殖质、腐殖酸、H2S、CH4等植物碎屑分解形成的气体。矿石中有机碳的平均含量为0.35%。

矿石中的铀主要以独立铀矿石和分散吸附态两种形式存在，少量以类质同象的形式存在于其他矿物中。铀矿物主要以沥青铀矿的形式存在，沥青铀矿占样品的80%以上。有少量钛铁矿、类钛铁矿铀矿和铀矿石。

2.6伴生矿物

伴生元素分析结果表明，矿石中的伴生元素主要有硒、钼、稀土、锗、镓、钒等。总体变化趋势是从氧化带向过渡带增加，但富集部位存在差异。钼和钒的矿化或异常发生在铀矿带附近的还原带中。稀土分布在铀矿带中，与铀矿化的空间位置基本一致；硒矿化发生在层间氧化带前缘内部，靠近弱氧化带；Ga矿化分布广泛，在整个铀矿带都有分布(图7)。

图7钻孔剖面01614上U与Se、Mo、Re、Ga的对比曲线。

1—黄色含砾粗砂岩；2—灰色含砾粗砂岩；3—黄色中细砂岩；4—灰色中细砂岩；5-u元素；6-Se元素；7-Mo元素；8-Re元素；9-镓元素

2.7成矿年龄和成矿期

核工业二一六大队与南京大学合作研究矿石成分和成矿年龄，确定砂岩铀矿成矿年龄为(11.7±0.3)Ma(全岩U-Pb年龄，分离富集后样品中铀含量达到2.71%)。

核工业二〇三研究所对扎吉斯坦矿床的富矿进行了全岩U-Pb等时线测年，结果为8Ma。

同时，北京核工业地质研究院秦明宽测定了库特尔太和扎吉斯坦矿床矿石的全岩铀铅年龄。铀矿化年龄为158Ma(相当于JBOY3乐队)至0.7Ma，* * *有6组年龄，其中156Ma为泥岩蚀变年龄(潜水氧化年龄)。66Ma、30～51ma和25～15ma为砂岩蚀变年龄。矿石年龄集中在12 ~ 2ma(上新世)和2 ~ 0.7ma(改造富集期)。

以上三个单元的结果基本一致，都属于上新世。扎吉斯坦剖面层间氧化带多期发育，矿化多次改造并逐渐富集。

3主要成果和创新

3.1主要成果

1)基本查明了铀矿化特征、矿石成分和主要控矿因素；详细查明了矿床的地球物理特征和矿体中铀、镭、镭氡的平衡破坏规律。可地浸砂岩型铀矿资源探明储量已达到中等规模。

2)扎吉斯坦河断裂(F3)西侧的构造和地层特征已基本查明，扎吉斯坦河断裂(F3)的空间分布、形成时间和活动形式已有明确认识。首次探明了扎吉斯坦河断裂以东(蒙旗古尔地区)的成矿地质条件，为蒙旗古尔地区的找矿勘探提供了线索。

3)通过水文地质孔抽水(注)试验和前期资料整理研究，查明矿床水文地质结构和含矿含水层的结构、分布、规模及埋深。获得了含矿含水层的水文地质和水文地球化学参数，为地浸开采可行性评价提供了重要依据。

3.2主要创新点

3.2.1深化成矿理论创新

作为伊犁盆地南缘发现和勘探的第二个矿床，项目组初步认识到伊犁盆地南缘库杰尔台砂岩型铀矿床成矿因素中主控因素和次要因素的区别。本文针对扎吉斯坦矿床，提出了较为简化的控矿因素和矿床成因，认为:

岩相和岩性是基本因素。扎吉斯坦铀矿床含矿砂体为扇三角洲平原向前缘过渡阶段的分流河道沉积，具有理想的砂体结构、物理力学性质和还原剂含量，是砂岩型铀矿化的有利相区。岩性上，含矿主岩屑砂岩和长石岩屑砂岩的碎屑物质主要来自侵蚀源区的酸性火山岩、火山碎屑岩和花岗岩，具有较高的铀背景值。

2)层间氧化带是成矿的主导因素。当层间氧化带在原生还原砂体中发育时，不仅使岩石发生不同程度的氧化蚀变，而且引起岩石地球化学环境(pH值、Eh值)的一系列变化，在氧化带前缘形成氧化还原地球化学屏障。铀在强蚀变岩石中被活化，然后通过迁移沉淀富集在地球化学屏障上。铀矿体产出严格受层间氧化带控制，矿体产于氧化还原过渡带。

3)黄铁矿和有机质是铀沉淀的重要因素。随着层间氧化带的发育和黄铁矿的氧化，H2SO4离解出的H+能降低环境介质的pH值，有利于铀的沉淀。可还原铀的浅变质植物碎屑在微生物的参与下，通过一系列分解反应产生H2S、CH4等烃类气体，导致有机质周围Eh值急剧下降，使介质由碱性变为中性，最终使水溶液中的U6+还原沉淀。

4)断裂控制铀矿化。虽然扎吉斯坦河断裂(F3)东侧的研究和勘探程度较低，项目组对断裂东侧的蒙其古尔地区的成矿条件并不完全了解，但项目组已经认识到扎河断裂发育早于主成矿期，其自身的水动力条件和层间氧化带形成于断裂的东西两侧。 导致断层两侧层间氧化带与铀矿体的规模、形态和位置完全不同。

5)现代继承性水系对成矿有积极意义。矿区山前发育的扎吉斯坦河是一条常年性河流，现代平均流量33000 m3/d，其河床自第四纪以来一直在矿区20 ~ 0线一带摆动，对地下水的补给、层间氧化带的充分发育和矿区铀矿化的叠加富集有积极作用。

3.2.2勘探方法的创新

首次应用“一种用于铀还原沉淀矿化测定的氧化还原电位测井仪”专利技术，成功预测层间氧化带变化趋势，为铀矿体定位提供依据，准确预测和缩小靶区，定位铀矿体空间位置，提高找矿效率。

3.2.3原地浸出采矿方法的创新

在扎吉斯坦地区普查期间，发现20 ~ 70勘探线之间的地下水位较深，含矿含水层中的地下水处于无压状态，无法采用常规的地浸开采技术。

2000年，新疆CNNC天山铀业有限公司正式开始扎吉斯坦矿床地浸开采技术试验。在采矿试验阶段，对铀矿资源的充分利用做了大量的研究工作，特别是在矿床的36 ~ 58线，通过人工干预含矿含水层的地下水位，改变了地下水的承压性质。通过人工抬高和控制地下水位，成功开采了地下水非承压区的地浸铀矿体。

4开发利用现状

1995期间，核工业新疆矿冶局、核工业第六研究院在扎南N0勘探线进行了现场条件试验和室内浸出试验(沃尔科夫地质企业参与了室内浸出试验)。结果表明，酸浸法的铀浸出率、浸出液铀浓度、单孔注液和液体萃取都比较理想。

2000 ~ 2003年，CNNC天山铀业有限公司在16勘探线进行了地浸可行性试验和工业性试验，并取得成功。

自2002年以来，已在该矿床16 ~ 7线开发了9个矿区。

5结束语

扎吉斯坦矿床是伊犁盆地南缘铀成矿带发现的第二个可地浸砂岩型铀矿床，规模中等。通过对我国第一个砂岩型铀矿床库杰尔台矿床的勘探和研究，我国砂岩型铀矿地质学家对可地浸砂岩型铀矿床理论有了初步的认识和了解。扎吉斯坦矿床的勘探不仅是砂岩型铀矿理论的成功应用，也是理论认识不断深化的过程。在矿床勘探过程中，项目组注意简化控矿因素，分清各成矿因素的主次关系。通过与库杰尔台矿床的对比研究，初步揭示了两种矿床的异同，进一步总结和深化了砂岩型铀矿理论，对伊犁盆地铀矿找矿勘查具有重要意义。

随着扎吉斯坦矿床16 ~ 70勘探线间原地浸出试验的成功，2013扎吉斯坦矿床18 ~ 70勘探工作开始。通过勘探，矿体沿58° ~ 70°线扩展，并有向西北延伸的趋势。结合扎吉斯坦矿床西北部乌库尔齐矿床及其外围的勘查成果，认为扎吉斯坦矿床与乌库尔齐矿床之间的广大地区具有一定的成矿潜力。

参考

[1]张金代，徐高忠，等.中国北方六个新砂岩型铀矿床对铀资源潜力的指示意义[J].中国地质，2010，37 (5): 1434-1449。

王宝群。伊犁盆地南缘可地浸砂岩型铀矿的重大突破[J].新疆地质，2002，20(2):106-109。

[3]王成，王宝群。“新疆伊犁盆地南缘可地浸砂岩型铀矿勘查研究与资源评价”项目综述[J].纪念李四光诞辰120周年暨李四光地质科学奖20周年学术研讨会，2009，308-314。

李赫哲，李延隆，阿，等.伊犁盆地南缘铀矿化远景评价[R].乌鲁木齐:核工业二一六大队，1995。

王果。新疆造山盆地形成与砂岩型铀矿化[J].新疆地质，2002，20(2):110-114。

王果，王成。对天山造山带与盆地结合部铀矿找矿若干问题的思考[J].第九届全国矿床学会议论文集，2008，211-212。

黄先芳，，常，等.伊犁盆地层间氧化带砂岩铀矿遥感勘查技术[M].北京:原子能出版社，1999。

王正奇，等.新疆察布查尔县扎吉斯坦地区70 ~ 16线铀矿普查报告[R].乌鲁木齐:核工业二一六大队，1998。

尹建华，陈奋雄，等.新疆察布查尔县扎吉斯坦铀矿床16 ~ 7线地段勘查地质报告[R].乌鲁木齐:核工业二一六大队，2003年。

[10]王卯卯，康雍，等.新疆伊犁示范基地深部勘查资源项目(扎吉斯坦铀矿018 ~ 070线)地质报告[R].乌鲁木齐:核工业第216大队，2013。

黄士杰。层间氧化带砂岩型铀矿找矿标志[J].铀矿地质，1994，10 (1): 6-3。

中国铀矿勘查的重大进展和突破——新世纪以来新发现和探明的铀矿实例

【作者简介】刘俊平，男，出生于1970，高级工程师。1993华东地质学院(现华东理工大学)地质系铀矿勘查专业毕业。2013至今，核工业二一六大队一队队长，从事铀矿地质勘探和科研工作。获国防科技二等奖1、三等奖1、“中国十大地质找矿成果”1、中国核工业集团公司科技进步二等奖1、中国地质调查成果二等奖1。