内蒙古奴合亭超大型铀矿床

(内蒙古包头核工业208大队014010)

[摘要]女河亭超大型铀矿床是20世纪90年代初根据区域层间氧化带砂岩铀矿找矿思路，采用“大间距、大剖面”钻探方式发现的。到1996，对该矿床地浸水文地质条件进行了评价，认为地浸开采条件不具备，勘查工作停滞。2006年，勘探思路由“区域层间氧化带砂岩型”转变为“沉积-成岩型”，开采思路由“原地淋滤开采”转变为“常规开采”。对该矿床进行了进一步的调查和细化，确认为中国第一个超大型铀矿床。矿床产于上白垩统二连组。矿体埋藏深，延伸稳定，伴生元素钪、硒已达到综合利用价值。它属于沉积-成岩型铀矿床。

[关键词]怒江亭；超大型铀矿床；最大湖泛面；沉积成岩型

女河亭铀矿床是我国第一个超大型铀矿床。该矿床位于二连浩特市西南约30公里处，行政区划属二连浩特市额尔苏木管辖，东临G208国道和济二铁路，交通便利。矿床地形平坦，属高原低山丘陵戈壁草原景观。

1发现和探索过程

根据女河亭铀矿床不同勘查阶段勘查开采思路的转变，发现过程可分为现场勘查阶段、区域层间氧化带砂岩型铀矿勘查评价阶段和沉积-成岩型铀矿勘查评价阶段。

1.1现场勘查阶段

二连盆地铀矿找矿始于20世纪50年代，到80年代末，主要在乌兰察布坳陷进行地面和航空放射性测量及现场找矿。

1981 ~ 1984年，核工业208大队在二连浩尔-赛罕高比地区开展铀区域调查和普查，发现铀矿床217处，矿化点和各种异常点200多个，异常晕700多个。

1982至1984期间，核工业航测遥感中心在全区开展了1 ∶ 1 ~ 1 ∶ 20万的航磁调查，了解了区域放射性物理场特征，发现了十余处沉积航空异常。

1987 ~ 1991年期间，核工业二零八大队在二连浩尔-赛罕高比地区进行汽车能谱测量，发现一个γ、U、Th、钋法测氡异常晕，长约150.00km，宽约25.00km

这一阶段，伽马测量和地面放射性测量发现的铀异常主要追溯到地表，先后发现查干小型铀矿床和136、137、217、812等多处铀矿化异常，为后期铀矿找矿积累了宝贵的地质资料和丰富的找矿经验。

1.2区域层间氧化带砂岩型铀矿找矿阶段

20世纪90年代初，地浸砂岩型铀矿具有埋藏浅、规模大、经济易开采等特点，随着苏联、美国等国地浸开采技术的成熟，层间氧化带砂岩型铀矿成为世界上重点找矿类型。1989期间，中国核工业地质局组织召开了由原核工业西北地质调查局、原核工业东北地质调查局、北京核工业地质研究院的地质专家参加的二连盆地铀矿找矿工作座谈会。会议决定今后以二连盆地砂岩型铀矿为重点，以层间氧化带型铀矿为重点，并于次年在核工业二〇八大队主持下编制了《内蒙古二连盆地铀矿找矿与地浸实验五年规划》。

1990年，核工业208大队按照寻找区域层间氧化带砂岩铀矿的找矿思路开始工作。采用大间距、大剖面的钻探方法，在铀异常晕复合区打了7个钻孔，其中5个为工业钻孔，发现了努合亭铀矿床。认为是层间氧化带砂岩铀矿床[1]，后为19656。近年来，奴合亭铀矿床共钻探钻孔225个，其中特殊水文地质钻孔13个，已完成钻孔工作量26000m。

在1992 ~ 1993期间，核工业第208大队配合核工业第203研究所和乌兹别克斯坦红山地质联合体的专家进行了原地浸出试验。经过一系列的室内试验和野外试验，认为女河亭铀矿床是一个不适宜地浸开采的水文地质区，地浸开采存在诸多不利因素，地浸开采铀矿的方法尚不成熟。由于该矿床地浸试验不成功，且受当时地质勘探投入锐减等因素影响，按照当时的经济技术指标，女河亭铀矿床只能作为“死矿”处理，因此勘探工作从1997至2005年中断了近十年。在此期间，二连盆地的综合研究并未停滞，其中，对奴合亭铀矿床的成因还没有统一的认识。核工业科研生产单位先后提出了“双向物源、双向汇水、双向成矿”、“古潜水氧化、后层间氧化、双生成矿”、“沉积-成岩、油气相互作用、表生改造”[2]、“同生沉积的表生改造”、“层间氧化带型”、“潜水-层间氧化带加油气还原地球化学屏障成矿”等。

1.3沉积-成岩型铀矿勘查评价阶段

2006年，核工业二零八大队再次对矿床成因进行了深入分析，认为女河亭铀矿床铀矿体主要赋存于上白垩统二连组泥岩、粉砂岩等泥质岩中，矿床成因与砂岩型铀矿明显不同。创新性地提出了女河亭铀矿床主要受湖泛事件控制的观点，认为女河亭铀矿床应为“沉积-成岩型”铀矿床，勘查思路应为寻找“砂岩型区域层间氧化带”。此外，由于女河亭矿床具有埋藏浅、矿体稳定连续的特点，开采思路由“原地浸出开采”转变为“常规开采”，对女河亭矿床进行了详细调查和新一轮评价。2006年至2009年，中国核地质局下达“内蒙古二连浩特市女河亭铀矿床详查”项目，按ⅰ类勘查类型完成女河亭铀矿床详查，钻探工作量3.55万m，铀矿一般工业指标截止品位0.0300%，境界仪0.021m%，最低工业品位0.0500%。

2矿床的基本特征

2.1结构特征

女河亭铀矿床位于二连盆地乌兰察布凹陷西北部的二连浩尔凹陷。二连浩尔凹陷是一个东断西俯视的箕状凹陷，西北部为巴音布鲁克隆起，东部为阿尔山隆起。二连浩尔凹陷下白垩统的构造总体上是一个东北向分布的箕状凹陷，东北宽，西南窄，面积约1800km2。中国石油勘探开发研究院常和(1990)对二连浩尔凹陷下白垩统的构造特征进行了系统研究，进一步将凹陷划分为三个二级构造单元(附图1)，即闹东凹陷带、中央断裂构造带和闹西断阶带，三个二级构造单元分别为东北部的赛乌素断裂和保尔断裂。女河亭铀矿床位于中央断裂构造带中段的鞍形地段。

图1乌兰察布凹陷二连浩尔凹陷下白垩统构造分区图(根据常等1990修改)

1-侵蚀源区边界；2-骨折；3-铀矿床；4-油气井的位置

2.2地层特征

女河亭铀矿床基底和侵蚀源区主要由二叠纪酸性花岗岩组成，偶见新元古代变质岩出露。盖层主要由下白垩统、上白垩统、古近系、新近系和第四系组成(图2)。含矿地层为上白垩统二连组。二连浩尔凹陷是二连组的主要沉积中心。由于凹陷东部的后续抬升，二连组被部分剥蚀，西部地层保存完好，厚度为50 ~ 120 m..该组岩石地层结构可分为上段和下段(图3)。

图2乌兰察布凹陷二连浩尔地区地质矿产分布图

1-四元；2-上上新世宝格道拉斯组；3-渐新统胡尔井组；4—始新统伊尔丁曼组；5-始新统阿山头组；6-始新统巴彦乌兰组；7-古新世脑木根组；8-上白垩统二连组；9-上侏罗统查干诺尔组；10——新元古代阿莱格拉庙群；11-燕山期花岗岩；12-华力西花岗岩；13-地质界线；14-勘探线路及编号；15-工业矿井孔及孔号；16—矿化孔及孔号；17—异常孔和孔号；18—无矿孔及孔号；19-萤石矿床；20—油田位置

图3女河亭铀矿床白垩系二连组地层结构直方图。

(据焦阳泉，2009，修订)

下段下部为砖红色、黄色含砾中粗砂岩、中细砂岩夹含砾粉砂岩、泥岩；上部为灰色、灰绿色中细砂岩、粉砂岩、泥岩，结构成熟度高，成分成熟度高。自下而上形成两个正韵律组合。该段主要是被下体系域(LST)接受的辫状河沉积。

上段下部为灰色、深灰色泥岩、粉砂岩，夹少量灰色细砂岩；中部为深灰色泥岩夹灰白色泥灰岩；上部为砂质、泥质膏盐层和泥质砂岩。该小层构成2 ~ 3个底细顶厚的反韵律组合。铀矿化产在泥岩和粉砂岩中，上部砂岩和膏盐与下部泥岩和粉砂岩接触。该段主要为湖泊延伸体系域和高体系域接受的湖泊和辫状河三角洲沉积。

二连组上段为主要含矿地层，二连组延伸高体系域主要沉积体系为辫状河沉积体系、辫状河三角洲沉积体系和湖泊沉积体系[4](图4)。辫状河沉积体系主要分布在凹陷边缘，呈花状向凹陷中心延伸；在辫状河三角洲沉积体系中，主要识别出三角洲平原和三角洲前缘两种成因组合。辫状河三角洲平原分布在苏崩沉积西北边缘、二连淖尔沉积西北、努合亭沉积东南和张谷阴，发育面积较大，三角洲平原多呈舌状或指状。辫状河三角洲平原与浅水湖泊之间发育大面积的三角洲前缘，呈条带状、指状分布。在湖泊沉积体系中，主要识别出两种成因组合:浅湖和半深湖-深湖。浅湖分布面积较大，周围为半深湖-深湖。半深湖-深湖分布相对有限，主要分布在苏崩、奴合亭、张谷阴，常呈串珠状东北方向分布。

图4额尔努尔地区二连组EST—HST沉积体系分布图

(根据焦阳泉等2009年修订)

1-花岗岩；2—辫状河；3-辫状河三角洲前缘；4-辫状河三角洲平原；5-浅湖；6-半深湖-深湖；7—勘探线及编号、钻孔位置；8-水道的主流；9—剥蚀区边界；10 ——铀矿床

2.3水文地质特征

女河亭铀矿床由下白垩统赛罕组、上白垩统二连组、新近系和第四系四个含水岩组组成。其中，二连组含水岩组分为两个含水层，上部含水层位于主矿体上方，主要分布在矿体周围，对矿床开采有直接影响，下部含水层与主矿层无直接水力联系。此外，矿床凹陷第四系松散岩类孔隙水的存在也影响了矿床的开采。

矿床东部的水化学类型为Cl·HCO·3so 4-Na型，西部为Cl·SO 4-Na型。PH 7.4 ~ 8.1，水温8 ~ 10℃；氧化还原电位(Eh值)为-78.0 ~+404.4 mv，属于氧化还原过渡环境。

矿床地下水中铀含量一般为(1.04 ~ 12.40)×10-5g/L，氡浓度为25.0 ~ 507.0 bq/L；氡浓度大于100.0Bq/L的分布范围呈南北向分布，与矿体基本一致。

2.4矿体特征

女河亭铀矿床的矿体主要产于上白垩统二连组。根据矿体的产状层位、矿化连续性和空间对应关系，* * *划分了9个矿体，规模较大的有ⅰ、ⅱ、ⅲ三个矿体。其中主矿体ⅰ号体巨大(占92%以上)，长8.50km，宽1.00 ~ 3.50 km，总面积约15km2。矿体形态简单，剖面上呈薄板状(图5)，平面上呈南北向延伸的“金鱼”状(图6)。主要集中在E200—E368勘探线与纵向319—纵向535线之间。

图5女河亭铀矿床勘探线E320地质剖面图

1—新近纪；2-古近纪；3-上白垩统二连组；4-下白垩统赛罕组上段；5—泥岩和粉砂岩；6-砂岩和砾岩；7-地层不整合的边界；8—地层平行不整合界面；9—铀矿体及编号；10-石膏；11-钻孔位置、编号和钻孔深度。

矿体顶板埋深小于101m，埋深和产状平缓，倾角1° ~ 2°。其中1号矿体顶板埋深8.28 ~ 100.85 m，平均49.55m(表1)，埋深由西北向东南逐渐增大，主要是由东南高西北低的现代地貌特征造成的。矿体顶板标高为893.83 ~ 924.29 m，具有外围高中间低的特点，基本反映了湖泊扩张期或主成矿期的古地貌特征。

图6努合亭铀矿床1号矿体水平投影图。

1-工业铀矿体；2-矿化体；3-勘探线和编号；4-工业矿井的钻孔和孔数；5—矿化孔和孔数；6—异常孔和孔号；7—无矿孔和孔号

表1女河亭铀矿床主要矿体埋深、厚度及品位特征一览表

女河亭铀矿床矿体厚度为0.52 ~ 7.67 m，平均厚度为1.49m，其中1号矿体厚度为0.43 ~ 7.67 m，平均值为1.51m。矿体厚度一般北厚南薄，厚度分布主要为0.43~2.00m

女河亭铀矿床矿体品位为0.0301% ~ 0.3143%，平均品位为0.0703%。其中1号矿体品位为0.0304% ~ 0.31.43%，平均品位为0.0772%。品位分布均匀，无明显的高品位富集区。

2.5矿石特征

矿石工业的主要类型是富含粘土矿物的铀矿，其次是富含碳酸盐的铀矿。矿石主要有四种自然类型，包括泥岩型、粉砂岩型、砂岩型、泥质(粉砂质)石膏岩型、少量泥灰岩型和砂砾岩型。矿石构造主要包括充填构造、交代残余构造和包裹体构造；构造包括层状构造、水平层理构造、断裂构造和浸染状构造[5]。

矿石中铀有两种形态:吸附态和铀矿石，以吸附态为主。其中，被吸附的铀以分散吸附状态分布在泥浆、有机质和黄铁矿中；铀矿物主要以沥青铀矿形式存在，含少量铀矿石。

2.6相关元素的内容

对女河亭铀矿床中的钒(V)、钼(Mo)、硒(Se)、铼(Re)、钪(Sc)、镉(Cd)、锶(Sr)等7种元素[6]进行了分析测试，其中钪(Sc)、硒(Se)等元素含量可达到综合利用指标。稀土、钼、镉、锶等元素含量接近综合利用指数。且与铀矿体吻合较好，产状位置、形态、产状与铀矿体一致。硒(Se)矿体的厚度与铀矿体几乎相同，而钪(Sc)、铼(re)和镉(Cd)矿体的平均厚度大于铀矿体。粗略估算了努赫廷矿床中* * *(伴生元素)的资源量(表2)。品位大于8×10-6的钪矿体资源量达232.96t，为大型钪矿床。品位大于100×10-6的硒矿体，资源量为3609.55t，为大型硒矿床。品位大于1×10-6的铼矿体资源量为30t，属中型铼矿床。品位大于10×10-6的镉矿体资源量为29.63t，为小型镉矿床。

表2女河亭矿床* * *(伴生)元素不同品位资源量估算

(据刘武生2012)

3主要成果和创新

3.1主要成果

1)实现了我国第一个超大型铀矿床，是我国铀矿找矿史上的重大突破。矿床铀资源规模巨大，分布稳定集中，单个主矿体铀资源储量已达超大型规模。

2)矿石中* * *(伴生)元素组合大致确定。其中钪(Sc)、硒(Se)等元素含量可达到综合利用指标；稀土、钼、镉、锶等元素含量接近综合利用指数。钪(Sc)、硒(se)、铼(Re)、镉(Cd)等元素与铀矿体一致，其赋存位置、形态、产状与1号铀矿体一致。在铀矿开采的同时，综合开发* * *(伴生)元素资源必然会带来可观的经济效益。

3)运用层序地层学原理，优选二连组地层单位。二连组为三级层序。根据初始泛滥面和最大泛滥面，二连组可划分为低位体系域(LST)、湖泊扩展体系域(EST)和高位体系域(HST)。认为湖泊展布-高体系域(EST—HST)与铀矿化关系密切，为该区及二连盆地类似地区进一步找矿指明了方向。

4)基本摸清了女河亭铀矿床的矿体特征。铀矿体赋存于上白垩统二连组的灰色、深灰色泥岩、粉砂岩和细砂岩中。矿体呈扁平板状，具有形态简单、连续性好、埋藏浅、易开采等特点，其中主体矿体占矿床总资源量的90.6%。

5)基本查明了矿石特征和铀的存在形式。矿石类型主要是富含粘土矿物的铀矿，其次是富含碳酸盐的铀矿，存在形式有吸附和沥青铀矿。

3.2主要创新点

1)建立了新的“沉积-成岩”努赫廷矿床铀成矿模式，提出了“湖泛事件控制铀矿床形成”、“富有机质和黄铁矿暗色泥岩控制铀矿床分布空间”等新认识。女河亭矿床至少发生过三次大的洪水事件，每次洪水事件的浅湖淤积阶段都形成了一层铀矿体。铀矿体ⅲ沉积于初始洪水事件的浅湖淤积阶段(图7A)，铀矿体ⅱ沉积于中湖淤积阶段(图7B)，铀矿体ⅰ沉积于最大洪水事件的浅湖淤积阶段(图7C)。从早到晚，各湖泊淹没面积逐渐增大，导致矿体规模自下而上不断扩大。二连组顶部的石膏岩和古近系泥岩覆盖了矿床的上部，形成了良好的储矿条件(图7D)。该成因模式丰富了铀矿化理论，为我国中新生代沉积盆地铀矿找矿提供了新的方向，拓展了新的找矿领域，对我国铀矿找矿起到了巨大的推动作用，对今后寻找该类型铀矿具有重要的指导意义。

2)建立了“沉积-成岩”铀矿勘查方法模式，获得了“努赫廷式共沉积铀矿勘查方法”国防发明专利和地球物理测井技术“防止测井电缆缠绕自动控制装置”及钻探技术“双环阶梯齿复合片钻头”两项实用新型专利，为项目顺利实施、扩大找矿成果、提高找矿效率发挥了关键作用。

图7女河亭铀矿床铀成矿模式

1—新近纪；2-古近纪；3-上白垩统二连组；4-下白垩统赛罕组上段；5—湖相沉积的灰色泥岩；6-三角洲沉积的灰色砂岩和粉砂岩；7—新近纪红色泥岩；8—辫状河沉积灰色砂岩；9—辫状河沉积红色砂砾岩和砂岩；10-石膏；11-岩相边界；12-地层正常连续沉积边界；13-地层角度不整合界面；14 ——初始淹没面；15 ——最大洪泛面；16-低水位体系域；17 ——湖泊扩张体系域；18-高水位体系域；19 ——铀矿体

4开发利用现状

女河亭矿床是一个超大型铀矿床，主矿体大，埋深浅，产状平缓，形态简单，延伸稳定，无后期断裂构造破坏，水文地质条件简单，工程地质条件和环境地质条件中等。目前，该矿床正处于常规开采的室内试验阶段。

5结束语

女河亭铀矿床是在断裂后热沉降和有利矿源区的背景下，在湖泛控制下形成的。二连组多尔苏矿床发现于努赫廷矿床西部。在张谷因矿区的北部、东部和南部分布着大面积的二连组湖泊。湖相泥岩厚度稳定，湖泛事件特征明显。在张谷因剖面发现了工业铀成矿的线索，因此在奴合亭矿床外围仍有较好的成矿潜力。

目前，二连浩尔地区已钻孔主要出露上白垩统二连组，但对下白垩统赛罕组和腾格里辛格组的成矿条件研究较少。因此，在有利的铀源条件下，有必要加强对赛罕组和腾格里辛格组中是否存在“努赫廷”或其他类型铀矿床的研究。

女河亭矿床中钪、硒、铼、镉等* * *(伴生元素)具有综合利用价值，在试验研究女河亭矿床常规开采条件的同时，应考虑* * *(伴生元素)资源的综合开发。

参考

赵，，，等.二连浩尔凹陷层间氧化带砂岩铀矿成矿远景[R].核工业北京地质学院，1994:10-68。

张如良女河亭铀矿床地质特征及其油气水铀矿化探讨[J].铀矿地质，1994，10(5):257-267。

匡，等.内蒙古二连浩特市女河亭详细调查报告[R].核工业208大队，2010:1-189。

焦阳泉，等.二连盆地二连浩尔凹陷泥岩型铀矿床形成与发展的沉积学背景[R].中国地质大学(武汉)，2009:1-209。

聂冯军。内蒙古二连盆地努合亭泥岩型铀矿床微观特征及成矿机制研究[R].东华理工，2009:1-189。

刘武生，等.二连基地铀矿资源扩展及评价技术研究[R].核工业北京地质学院，2012:1-179。

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【作者简介】康世虎，男，1977出生，高级工程师，现任核工业二零八大队第一地质勘探处副处长兼项目负责人。2001华东地质学院资源勘查专业毕业，2010中国地质大学(武汉)地质工程专业硕士。一直从事沉积盆地铀矿勘探。获CNNC铀矿找矿一等奖2项、1二等奖2项，国防科技二等奖1项，中国地质学会“十大找矿成果奖”2项，2013年第十四届青年地质科技银锤奖。2012被CNNC授予“十大杰出青年”称号。