哈萨克斯坦铀矿床 新疆扎吉斯坦铀矿床
哈萨克斯坦铀矿储量占了全世界的1/4，相当可观。过去长期保密，现已全部公开，出版了《哈萨克斯坦铀矿床》（Берикболов，Петров，Карелин），核工业北京地质研究院已译成中文印出。其中一共有110多个矿床。在储量上热液铀矿占17%，外生铀矿占83%（可地浸砂岩型占外生铀矿的90%）。外生铀矿主要分布于南哈萨克斯坦盆地区；热液铀矿则主要分布于北哈萨克斯坦隆起区。另外我院最近又印发了《俄罗斯及蒙古铀矿地质概况——赴俄技术考察报告》（1998）。根据上述新资料，我们更有把握确信此广大地区的热液铀矿全部是碱交代作用成矿，尽管那些作者们并没有明确提出这一结论。
我们将按南、中、北、东、西五部分分述。实际资料全为文献原意，但分析则为本人所理解的成因重新认识。
照片1-1 浙江衢江县西垄玄武岩中二辉橄榄岩捕虏体中的浆胞（中部），单偏光×20，四周大晶体全是斜方辉石。浆胞是斜方辉石（Op）的不一致熔融产物，其中的浅黄-深棕为熔体（凝固为玻璃质）。此区玻璃体中特别富钾，最高达K2O=15.88%（透长石质），是碱型幔汁的固化体（杜乐天等，1993）。浆胞中除玻璃外还有新生的橄榄石（白色小圆粒）及单斜辉石（鲜绿色长柱状小晶体）
1.南哈萨克斯坦
1）Ботабурум矿床：大型，已采完。矿床产于泥盆纪（D）酸性火山岩盆地中，矿前期发育石英-钠长石，石英-黑云母-电气石。前者是Na交代，后者是Na、K混合交代。成矿期为碳酸盐-硫化物-沥青铀矿（此即第二阶段的酸化产物）。
2）Джусандалин矿床：中型，尚未勘探完毕。矿床产于花岗岩体内带。矿床定位于前期钠长石化带内，成矿期为酸性蚀变，是碳酸盐化、沥青铀矿。
3）Кияхтин矿床：小型，已采完，位于泥盆纪（D3）火山盆地中，矿前交代蚀变是水白云母、绢云母、钠长石、石英等（K-Na混合交代），成矿期为碳酸盐-硫化物-沥青铀矿，其中有晶质铀矿和钛铀矿。钛铀矿和钠交代几乎是同义语。晶质铀矿（UO2）总在高温早期形成，而非晶质胶体沥青铀矿产于较低温后期。
4）Участок-Ⅱ矿床：小型，已采完。产于晚泥盆世（D3）酸性火山岩中。矿前是电气石化带（即钠交代，电气石是含钠矿物）成矿期是碳酸盐-硫化物-沥青铀矿。
5）Участок-Ⅳ矿床：中型，已采完。产于晚泥盆世（D3）酸性火山岩中。矿前石英、钠长石化，成矿为硫化物-沥青铀矿。
6）Участок-Ⅶ矿床：小型；已采完。产于中晚泥盆世（D2-3）火山岩中花岗岩体外接触带夕卡岩中，岩体内接触带钠长石化，成矿期硫化物、沥青油矿。
7）Участок-Ⅷ矿床：规模未述，已采完。产于晚泥盆世（D3）火山岩中。矿前为黄铁绢英岩化（K化），成矿期矿化物、沥青铀矿。
8）Участок-Ⅺ矿床：小型，已采完。产于中晚泥盆世（D2-3）火山岩中。矿前为白云母、钾长石、绿泥石等蚀变（钾交代），成矿期是硫化物、沥青油矿。
9）Ближнее矿床：小型，已采完。产于中晚泥盆世火山岩中。矿前钠长石化；成矿期硫化物、沥青铀矿。
10）Тьгркии矿床：规模未述。产于中晚泥盆世（D2-3）火山岩中。矿前硅化、钾长石化（即硅碱交代）。钾交代实乃深处钠交代排钾产物（K-Na不相容性），同时又排硅，故往往形成硅钾交代。成矿期为硫化物、沥青铀矿。
11）Апатагыл矿床：小型。产于晚泥盆世（D3）花岗岩体外接触带。矿前为黄铁绢英岩化（K化），成矿期硫化物、晶质铀矿。
12）Жамантас矿床：小型，已采完。矿床产于晚泥盆世（D3）花岗岩体内火山岩残体中。钠长石化，矿化期为沥青铀矿、晶质铀矿及硫化物。
13）Кызылтас矿床：小型。产于中晚泥盆世（D2-3）酸性火山岩中。矿前黑云母化（即钾交代），成矿期为硫化物、沥青铀矿、铀钛酸盐。
14）Узунсай矿床：小型。产于中晚泥盆世（D2-3）酸性火山岩中，矿前为绿泥石化、红化、碳酸盐化，没有长石化描述。应注意，绿泥石化总是钠交代的派生蚀变，它主要是黑云母排K后的产物。另外碱交代总会使岩石发红。过去中外文献不知碱交代，只知从肉眼宏观上定名为“红化”、“赤铁矿化”，后来经过详细查对得知红化、赤铁矿化都是表面现象，只要有0.1%的FeO氧化成Fe2O3而且呈云雾高度分散，就足可以把蚀变岩染得很红。然而那99.9%的主成分（长石化为主）却被抹杀了，光命名“红化”，不妥，此红化实为早期长石化残体。
15）Курлай矿床：小型，已采完。产于石炭纪（C2-3）脉岩群（在晚泥盆世火山盆地中），矿前黄铁绢英岩化，成矿期硫化物、沥青铀矿。
16）Вертолетное矿床：小型，是U-P型，产于晚泥盆世（D3）和早石炭世火山碎屑沉积层凝灰岩中。长石化未描述，但仅从U-P组合成矿，即可推知是碱交代无疑。U-P、U-Ti、U-Zr等都是碱交代作用的特征共生组合和同义语。这是全球规律。
17）Мынарал矿床：小型。产于中下泥盆火山碎屑岩中，矿前为黄铁绢英岩化，成矿期为石英、碳化物、沥青铀矿。剖面中，在铀矿体之上65～150m，发育层间型萤石矿体，萤石占10%～54%。
18）Каратал矿床：小型。产于早中泥盆世（D1-2）火山岩中，矿前有电气石化（Na化）成矿期硫化物、沥青铀矿。
19）Панфилов矿床：小型。产于石炭纪—二叠纪（C-P）火山沉积岩中。矿前蚀变未描述，成矿期碳酸盐、沥青铀矿、晶质铀矿。
2.中哈萨克斯坦
1）Джусандалин矿床：规模未述，已采空。产于中晚泥盆世（D2-3）火山岩中，矿前期为铁白云石-黄铁矿，成矿期辉钼矿、沥青铀矿。
2）Безымян矿床：小型。产于泥盆纪（D）火山岩中，其他描述甚简。
3）Щорлы矿床：小型。产于早泥盆世（D1）火山岩中，矿前钠长石-方解石，成矿期为铀硅酸盐-硫化物或碳酸盐-地沥青。矿石中除U外，Mo高到0.4%。
4）Костобе矿床：小型，已采空。产于早泥盆世（D1）火山岩中，矿前期先是钾长石，后是钠长石、磷灰石。矿石中P（5%），F（0.3%～0.5%），Zr（0.03%～0.05%）。有锆富集。
5）Даба矿床：小型。产于奥陶纪（O）灰岩中，矿前为钠长石化，矿石中P＞10%，F=0.7%，锆很高。
6）Ищим矿床：规模未述，已采空。产于奥陶纪（O）碎屑岩中，描述很简单。
7）Восток矿床：中型，现正采中，产于中晚奥陶世（O2-3）砂岩中，矿前交代未述，成矿期硫化物沥青铀矿、钛铀矿。
8）Тущин矿床：小型，产于奥陶纪（O）砂岩、泥盆系火山岩中，蚀变未述。
9）Балкашин矿床：小型，已采完。产于早中泥盆世（D1-2）石英斑岩、砂岩、砾岩中。矿前蚀变黄铁细晶岩化，成矿期碳酸盐、绿泥石、沥青铀矿、硫化物。
10）Звездное矿床：大型，只采了一小部分即停。产于中晚泥盆世（O2-3）粉砂岩、泥岩中，矿前黄铁细晶岩化（即绢英岩化），成矿期硫化物、沥青铀矿。
11）Ольгин矿床：小型，已采空。产于火山岩中，矿前黄铁细晶岩化，成矿期碳酸盐、硫化物、绿泥石、沥青铀矿。
12）Маныбай矿床：大型，已采空。产于中奥陶世（O2）火山沉积层中，矿前钠长石化、黄铁细晶岩化，成矿期是U-Mo型，ZrO2很高（0.56%），有铀钛酸盐，P2O5高达1%～3%。既有U-Zr，又有U-Ti和U-P各组合，碱交代成因无疑。
13）Аксу和Круглое矿床：二者均小型，已采空。产于奥陶纪（O）碎屑岩层的脉岩群接触带中，矿前钠交代，成矿期为碳酸盐、绿泥石、硫化物、沥青铀矿。
14）Кубасадыр矿床：小型。产于超碱性岩中，矿前为钠长石化，铀矿化伴有较高的Zr（曲晶石）、Mo、Pb、P和Th富集。
15）Кызыл矿床：小型。产于石炭纪（C）流纹质凝灰岩，矿前为硅化、泥化，成矿期广泛红化，萤石、沥青铀矿。红化实为碱交代的长石化。
3.北哈萨克斯坦
1）Центральное矿床：规模未述，已采空。产于泥盆纪（D）磨拉石中，矿前黄铁矿细晶岩化，成矿期水云母、碳酸盐、沥青铀矿、钛铀矿。
2）Дергачев矿床：规模未述，已采空。产于火山岩中，矿前黄铁细晶岩化，成矿期碳酸盐、绿泥石、硫化物、沥青铀矿。
3）Грачев矿床：大型矿床，是U-P型矿床，产于文德（相当中国的震旦）-寒武纪地层（花岗岩体外接触带）中。从В.Р.Берлкбощв等专著中只看到“矿化受钠长石-磷灰石热液交代蚀变的控制”简单的描述。实际上Омельяненко（1993）对此有详细的解剖，提出这是碱（钠）交代作用成矿。此矿床在后面还有详述。
4）Косачиное矿床：是哈萨克斯坦最大最独特的一个热液铀矿床，尚未开采。文德期碳硅泥岩地层褶皱陡立，被奥陶纪花岗岩类岩体、岩脉侵入。沿接触带或角砾岩带发育钠长石化带（赤铁矿化发红），向下延深1300m未止。成矿期是碳酸盐、钛铀矿、沥青铀矿、铀石。此矿床在后面还有详述。
5）Февраль矿床：中型，未采。产于文德期碳硅泥岩中，矿前钠长石化，成矿是钛铀矿、铀石。
6）Шоклак矿床：规模未述，已采空。产于中晚泥盆世（D2-3）地层中，矿前钠长石化，成矿主要是晶质铀矿。还有钛铀矿、铀石、沥青铀矿。
7）Камьшов矿床：大型，稍采后又停。产于泥盆纪（D1-3）红色磨拉石中，成矿前是钠长石化，成矿是晶质铀矿、钛铀矿（最富矿石），细脉、浸染者则为沥青铀矿。
8）Молодежное矿床：小型。产于寒武纪—奥陶纪硅质页岩、砾岩、粉砂岩中，矿前为钠交代岩（钠长石、绿泥石、钛铀矿组合）。
9）Викторов矿床：大型，尚未采。产于中晚泥盆世（D2-3）复矿砂岩中，矿前期钠长石化。也有的地段是黄铁细晶岩化。成矿期为碳酸盐、硫化物、晶质铀矿、钛铀矿、沥青铀矿。富矿石以晶质铀矿为主。
10）Дубров矿床：小型，已采空。产于文德期碳硅泥岩系中，矿前期钠长石、碳酸盐，成矿期为酸性热液叠加到前期钠长石化岩石之上。成矿期为碳酸盐、硫化物、铀石、钛铀矿。
11）Чаглин矿床：中型。产于奥陶纪—志留纪（O3-S1）碎屑建造中，矿前钠长石化，在另外地段则为石英-白云母相的黄铁细晶岩化。成矿期为水云母化蚀度。
12）Славян矿床：中型。产于前寒武纪片岩中，矿前黄铁细晶岩化（石英-水云母相），成矿期硫化物、沥青铀矿、铀石。
13）.Абай矿床：小型。产于中晚泥盆世（D2-3）碎屑岩中，矿前期红色蚀变，成矿期是褪色，沥青铀矿、铀石，少量钛铀矿。
14）Шат-Ⅰ矿床：中型。产于早中泥盆世（D1-2）火山岩中，矿前期钠长石化。发生多次碎裂及角砾岩化，胶结物有绿泥石、铁白云石、沥青铀矿、钛铀矿、曲晶石，有Mo矿化伴生。
15）Глубинное矿床和Шат-Ⅱ矿床：中型。产于中奥陶世—早泥盆世（O2-D1）火山岩中。矿前期钠长石化，成矿期铀石（为主），沥青铀矿，硫化物。工业矿化只局限于经历多次碎裂岩化、角砾化的钠交代岩中。铀矿石（U=0.09%）中Zr很高（0.17%）。
16）Агаш矿床：中型。产于早泥盆世（D1）凝灰沉积岩中，矿前为角砾岩化和微裂隙发育的钠交代岩（钠长石化），成矿期：碳酸盐、水云母，主要铀矿物是钛铀矿和晶质铀矿。Zr有0.04%的富集。
17）Заозер矿床：大型，500m以上已采空。产于晚奥陶世（O3）的巨厚层石灰岩、钙质砂岩中。矿前期为钠交代，成矿期氟磷酸盐，矿石中U含量为0.1%，P2O5高达17.5%，Th含量为0.1%～0.2%。此矿床过去有未指名的专著报道（Королев等，1983），之后解密，在本书后面有详述。
18）Тастыколь矿床：小型。产于晚奥陶世（O3）灰岩层中，矿前为钠长石化，再破碎后磷灰石化叠加其上，矿石中有大量的锆。
4.东哈萨克斯坦
Уивкен-Акхап矿床：小型。产于早石炭世（C1）碎屑岩系中。蚀变未述。
5.西哈萨克斯坦
全是外生砂岩型铀矿。在此不赘。
下面我们从哈萨克斯坦热液铀矿中选取Грачев和Заозер两个大型矿床加以较详细的再剖析。
（1）Грачев矿床
此矿床所在的区域地质图见图1-15。
图1-15 Кокчетав铀矿区构造地质图
图1-16表明Грачев矿床产于下古生界石英砂岩和粉砂质泥岩系中。过去对辉长岩体的存在未予重视。现在看辉长岩类岩墙群的贯入乃是此区热液成矿的关键条件。
图1-17中有以下突出地质特征值得给予新的解释：①铀矿化和碱交代岩有紧密的时间、空间和成因联系。钾长石化在早，后又被晚期钠长石化交代体叠加改造。铀矿化很有规律地集中定位于钠长石化交代体之中而不超出后者范围。这一规律在中国钠交代型铀矿中经常可见（杜乐天等，1973）。②仔细审视可以发现在钠交代之前有辉长岩、辉绿岩以及闪长岩等暗色岩墙的贯入。正是此等暗色岩墙贯入带路，幔汁沿此上涌造成强烈碱交代后成矿。
Омельяненко（1993）对戈拉乔夫矿床的铀矿围岩和碱交代岩做过化学分析，见表1-12。
表1-12 戈拉乔夫铀矿围岩和含矿交代岩石的化学成分（wB/%）
表1-12中以下规律值得强调：①该矿床中花岗岩体和其接触带外的砂岩、粉砂岩均遭受到碱交代热液蚀变，明显的是钠交代，Na2O含量均比原岩显著增加；②在钠交代岩中原岩的K2O含量显著减少。在钠交代中所有含钾矿物都被改造，把K排出。Na-K存在地球化学不相容性（反过来在钾交代中同样排钠）；③表中第13栏是未被交代的辉长岩原岩，在钠交代（第14栏）后Na2O显著增量，被钠化。这表明辉长岩墙是在碱交代热液和幔汁注入之前带路。
此矿床的平面地质图见图1-16，地质剖面图见图1-17。铀矿体及之前的碱交代体把早期的辉长岩、辉绿岩墙切断叠加其上。
图1-16 Грачев矿床地质图
（2）北哈萨克斯坦Заозер和（北奥泽尔）热液铀矿（见图1-18）
北哈萨克斯坦Заозер和（北奥泽尔）热液铀矿也是碱（Na）交代U-P型成因。
此矿床的原岩和碱交代磷灰石化的化学成分变化见表1-13。
此强烈磷灰石化据我们现在的认识实质上是P5+对灰岩中C4+进行交代替换。氧（O2-）并未动，只不过是幔汁中PH3进入，H把C化合为CH4气相带出。注意：铀磷矿体同样出现在闪长玢岩墙之旁。
全球热液铀矿地球化学
图1-18 铀磷矿床图
表1-13 在磷灰石交代中灰岩的成分变化（wB/%）
新疆乌库尔其铀矿床~
王果 张占峰 王保群 李细根 王国荣 李彦龙
（核工业二一六大队，新疆 乌鲁木齐 830011）
[摘要]乌库尔其铀矿床是在原519大队概略评价基础上经过各阶段勘查工作提交的一个中型砂岩型铀矿床，也是伊犁盆地南缘在中下侏罗统西山窑组上段（第Ⅶ旋回）首个发现和探明的铀矿床。矿床位于伊犁盆地南缘西部斜坡带乌库尔其微隆构造单元，属典型的层间氧化带砂岩型铀矿。总体上，该矿床矿体分散且连续性差，品位偏低，现正进行现场地浸开采试验。本文对矿床发现史、基本特征、主要成果创新及开发利用现状进行了论述和分析。
[关键词]伊犁盆地南缘；地浸砂岩型铀矿床；西山窑组上段；层间氧化带
乌库尔其矿床位于伊犁盆地南缘中西段，往东南距扎吉斯坦矿床4km，西距库捷尔太矿床14km，是继库捷尔太、扎吉斯坦矿床后在伊犁盆地南缘发现的第三个可地浸砂岩型铀矿床，也是伊犁盆地南缘铀矿田（以下统一简称为“伊南铀矿田”）首次在水西沟群西山窑组上段（第Ⅶ旋回）发现具有一定规模的工业铀矿[1,2]。行政区划隶属察布查尔锡伯自治县管辖，距县城直线距离约10km，矿区内交通便利。
1 发现和勘查过程
该矿床发现和勘查过程大致可分为3个阶段：一是以煤岩型铀矿为主的概略评价阶段，二是以地浸砂岩型铀矿为主的地质勘查阶段，三是以地浸试验为主的矿山补充勘查阶段。
1.1 以煤岩型铀矿为主的概略评价阶段
乌库尔其矿床铀矿地质工作始于20世纪50年代。1959～1960年，原二机部519大队在本区以大间距（4～2）km×（2～1）km）进行了概略评价，主要找矿类型为煤岩型铀矿，施工28个钻孔，钻探工作量7950.3m。部分钻孔揭露到中下侏罗统水西沟群（J1-2sh）层间氧化带，为以后的砂岩铀成矿预测提供了基础资料。
1.2 以地浸砂岩型铀矿为主的勘查阶段
1991～1994年，核工业二一六大队在盆地南缘中西段开展了放射性水化学区调、砂岩型铀矿地面综合区调、前人资料的系统整理及成矿远景预测评价。同期，核工业北京地质研究院、核工业二〇三研究所、核工业航测遥感中心对伊犁盆地南缘铀成矿条件开展了专题研究。圈定乌库尔其地区为具有良好层间氧化带砂岩型铀成矿潜力的Ⅰ类远景区[3]。
1993～1995年，核工业二一六大队与哈萨克斯坦沃尔科夫地质联合体合作在乌库尔其区开展了砂岩型铀矿预查，勘查网度采用（2～4）km×（800～200）m，局部孔距达到100～50m，投入钻探17366.6m，施工钻孔46个，其中4个钻孔分别在第Ⅴ和Ⅶ旋回揭露到工业铀矿化，初步确定乌库尔其地段为砂岩型铀成矿远景区。该阶段地质技术工作基本由哈方工作组完成，包括钻探施工、地质编录、测井、技术总结等，中方仅安排少数技术人员学习配合。因此该阶段各类资料的分析整理不够深入系统。
1996～1998年，核工业二一六大队与哈萨克斯坦沃尔科夫地质联合体开展技术合作，中方技术人员全程参与了各项地质工作。主要针对水西沟群西山窑组下段（Ⅴ2旋回）砂岩型铀矿进行了普查，钻探施工由哈方完成（1998年核工业二一二大队参与部分工程施工），投入钻探工作量34206.2m，在389～549线间施工剖面14条。以（800～400）m（线距）×（200～100）m（孔距）的工程间距，在第Ⅱ、Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅶ1、Ⅶ2、Ⅷ等层位均揭露到层间氧化带，在429～485线控制一条工业铀矿带，并首次在第Ⅶ旋回发现了工业铀矿体。累计资源量规模为小型矿床。期间该队与南京大学合作开展了矿石物质组分及层间流体作用科研项目研究[4,5]。
2000～2003年，核工业二一六大队以水西沟群西山窑组上段（Ⅶ旋回）为主要目的层，对本区开展了全面普查，钻探工程重点集中于397～485线之间，投入钻探工作量49051m。该阶段对含矿岩系水西沟群进行了层位系统划分，对第Ⅴ、Ⅶ旋回沉积相进行了深入分析，提出了乌库尔其微凸构造控矿的观点。2002年提交了357～373线（首采段）勘查报告，2003年分别提交了乌库尔其铀矿床第Ⅴ旋回和第Ⅶ旋回普查地质报告。累计提交铀资源量规模达到中型[6]。
2004～2005年，核工业二一六大队对本区开展了勘探工作，勘探范围为333～469线之间，东西长约7.5km，投入钻探工作量24596.87m，根据矿体复杂性和地质可靠程度确定为Ⅲ类勘查类型，基本工程间距为200m×（100～50）m，局部孔距达25m。在Ⅴ旋回和Ⅶ旋回提交铀资源量规模为中型，概算伴生硒资源量60.7t、铼资源量20.2t、煤炭资源量38956×104 t。需要说明的是，受勘探周期和工作量的限制，以及该矿床铀矿体规模小、分散等特点，勘探阶段圈定资源量类型仅为332+333[7]，实际上相当于达到详查程度。
1.3 矿山地浸试验过程中的补充勘查阶段
勘探工作结束以后，为满足建设矿山的需要，矿山企业在不同地段组织开展了两次补充勘探工作。
2007年，在413～429线间开展补充勘探工作，投入钻探工作量9497m，圈定了331+332铀资源量，除提高资源量级别和控制程度外，资源量的减少达41%。减少较大的原因有三：一是勘探阶段铀镭平衡系数为0.85、进行了修正，而补勘阶段随着样品数量的增加和取样代表性增强，铀镭平衡系数为1.04、不予修正，仅此资源量减少达13%；二是随着矿体控制程度提高（100m×（100～50）m），矿体外推距离减小，矿块面积减小，但相应资源量级别提高，此为资源量变化的正常现象；三是很多加密控制钻孔导致矿体断开，说明铀矿体本身规模较小，连续性差。
2012年，在341～469线的BK1和BK4区（不含413～429线）开展了补充勘探工作，投入钻探工作量为16674m，工程见矿率仅为14%，采用100m×（100～50）m工程间距控制331类资源量。圈定了331+332铀资源量，较勘探资源量减少达55%。究其原因有以下几点：第一，勘探阶段对Ⅶ旋回铀镭平衡、镭氡平衡均进行了修正，Ⅴ旋回镭氡平衡进行了修正，本次补勘资源量估算未做任何参数修正，因此勘探阶段部分工业孔变为矿化孔未参与资源量估算，Ⅶ旋回矿体品位下降30%, Ⅴ旋回矿体品位下降12%，造成BK 1区资源量减少13.10%, BK4区资源量减少36.51%；第二，第Ⅶ旋回工业矿带窄，加密控制后原来连续的矿带被断开，甚至只剩单工程控制；第三，补勘提交资源量类别有了较大的提高，矿体外推距离减小，使矿块面积有较大幅度减小，相应地资源量也有所减少（图1，图2）。但值得说明的是，通过补勘工作，铀矿带在平面的展布与勘探阶段推测的基本一致，说明勘探阶段推断的铀矿带展布合理，估算资源量也是可靠的。
图1 乌库尔其铀矿床BK1区Ⅴ2旋回矿体块段圈定对比
1—工业孔；2—矿化孔；3—无矿孔；4—层间氧化带前锋线；5—补勘阶段工业矿体；6—勘探阶段工业矿体
图2 乌库尔其铀矿床BK4区Ⅶ旋回铀矿体块段对比
1—工业孔；2—矿化孔；3—无矿孔；4—Ⅶ1层间氧化带前锋线；5—Ⅶ2层间氧化带前锋线；6一补勘阶段圈定工业矿块；7—勘探阶段圈定工业矿块
2012年以来，核工业二一六大队在乌库尔其矿床外围开展普查工作，在417线北部2km处揭露到Ⅴ1旋回工业铀矿体（灰色砂体，1.8kg/m2），在469线以东初步控制一条工业铀矿带。因此，矿床外围有望有新的发现。
2 矿床基本特征
2.1 地层
矿区中新生代地层直接覆盖在中—下石炭统中酸性火山岩、火山碎屑岩基底古风化壳之上，自下而上由中上三叠统小泉沟群（T2-3xq）浅湖相沉积、中下侏罗统水西沟群（J1-2sh）陆相含煤碎屑岩建造、中侏罗统头屯河组（J2t）河流相沉积、新近系（N）和第四系（Q）冲洪积物组成（图3）。
铀矿化赋存于三工河组（J1s）和西山窑组（J2x），头屯河组（J2t）尚未发现铀矿化，八道湾组（J1b）和小泉沟群（T2-3xq）在矿区范围内少有钻孔揭露。据资料，小泉沟群在钻探揭露区域基本缺失。主要含矿层特征如下：
三工河组：对应于水西沟群V1亚旋回— 亚旋回，厚度约为32m。岩性以灰色粉砂岩、粉砂质泥岩夹细砂岩、中粗砂岩为主，主要有两层砂体，砂体厚5～14m，产状不稳定。赋存少量工业铀矿化。
西山窑组：对应于水西沟群 亚旋回—Ⅶ旋回，厚度约180～220m。根据岩性组合特征由下到上可分为 亚旋回、Ⅵ旋回、Ⅶ旋回3个岩性段。其中 亚旋回和Ⅶ旋回为矿床主要赋矿层位，Ⅵ旋回以泥岩、煤层为主，砂体极不稳定。
亚旋回：下部为厚大稳定砂体，岩性为灰色中粗粒含砾砂岩、中细砂岩，粒度自下而上具有粗—细或细—粗—细的特征；上部为粉砂岩、泥岩与煤。
Ⅶ旋回：可分为Ⅶ1亚旋回和Ⅶ2亚旋回。岩性以灰色、灰白色中粗粒含砾砂岩、砂砾岩、中细粒砂岩与绿灰色、灰色粉砂岩、泥岩为主，形成较厚的砂泥互层结构。有两层主砂体，均赋存工业铀矿化。
2.2 构造
乌库尔其铀矿床位于伊犁盆地南缘西部斜坡带东侧，总体构造形态为一次级微隆起区，称乌库尔其微凸起。矿床东西长8km，南北宽5km，面积约40km2。凸起的轴部位于397线至445线间，宽约1.8km，轴部的走向及倾向略呈北北西向，倾角4°～6°，凸起的翼部分别向东西两侧倾斜，倾角3°～7°（图4）。晚渐新世至早中新世（24Ma），在不对称挤压作用下形成了本区微隆构造格局，造成沉积盖层发生掀斜，主含矿砂体开启并接受大气降水补给，在含铀含氧水的持续补给和氧化改造下形成层间氧化带及其控制的砂岩铀矿。
图3 乌库尔其矿床地层综合柱状图
图4 乌库尔其矿床东西向剖面略图
1—砂体；2—煤层；3—铀矿化部位；4—地层代号；5—煤层编号；6—钻孔；7—钻孔编号
2.3 水文地质特征
2.3.1 地下水补－径－排条件
盆地南缘察布查尔山蚀源区为含矿含水层地下水的补给区，补给形式主要有地表水、第四系潜水，其次为大气降水和基岩裂隙水。含矿含水层开启处距盆缘3～5km，层间水补给窗距层间氧化带前锋线（铀矿带）一般为4～8km。遥感及地震资料显示，矿区北1km处存在一近东西向的隐伏断裂为本区局部排泄源（陈建昌等，1995），伊犁河南侧的北东向隐伏断裂为南缘区域排泄区。
地下水流向在280°～35°之间；水位埋深在－15.48～110m之间，地下水具有强承压性，水头高度192.60～333.53m；渗透系数在0.22～0.58m/d之间；地下水流速0.006～0.0018m/d。
2.3.2 地下水水化学特征
矿区承压水水化学特征在平面上具有明显的水化学成分分带性（图5）。具体表现为从东南向西北可分为4个带，与地下水流向基本一致，各水带参数特征见表1。
表1 乌库尔其铀矿床地下水化学成分分带性特征一览表
图5 乌库尔其铀矿床地下水水化学
2.3.3 水文地球化学特征
蚀源区地表水溶解氧含量为12.60mg/L, Fe2+/Fe3＋为0.50,pH 值为8.16；基岩裂隙水溶解氧含量大于7.00mg/L,Fe2+/Fe3＋介于0.31～2.0之间，Eh值一般大于400mV, pH 值在7.0～8.0之间，补给区的地表水、地下水均具有的较强氧化性能。矿床地下水中溶解氧含量为0.1～4.3mg/L,H2S含量为0.01～0.04mg/L,Eh值为－231～185mV。表明地下水从蚀源区向矿区径流过程中，水中溶解氧被逐渐消耗，原生还原砂体被氧化，铀不断氧化迁移和再迁移、再富集。
2.4 层间氧化作用及铀矿体
2.4.1 空间分布特征
乌库尔其铀矿床主要为砂岩型，偶见零星泥岩型、煤岩型。砂岩型工业铀矿体分别赋存于Ⅴ1亚旋回、Ⅴ2亚旋回、Ⅶ1亚旋回和Ⅶ2亚旋回。Ⅶ旋回矿带主要分布于矿床中、西部，Ⅴ旋回矿带主要分布在矿床东部。
层间氧化带发育规模、形态及含矿性差别较大，共发育6条层间氧化带，其中以西山窑组层间氧化带规模最大，并控制主要的工业铀矿体。在平面上各层位层间氧化尖灭线呈近东西走向的蛇曲状或港湾状展布延伸，并相互交错叠置（图6）。
铀矿带与层间氧化带发育紧密相关。平面上，铀矿（化）体一般产出于层间氧化带前锋线附近100～200m范围内，局部翼部矿体延伸较远。工业铀矿带主要分布于357～381、411～433、449～469线层间氧化带前锋线弯曲转折部位，分布不连续，而铀矿化体则分布范围较广，基本连续（图6）。
图6 乌库尔其铀矿床层间氧化带前锋线及铀矿（化）带平面展布示意图
1—Ⅴ1旋回工业铀矿化；2—Ⅴ2旋回工业铀矿化；3—Ⅶ1旋回工业铀矿化；4—Ⅶ2旋回工业铀矿化；5—铀矿化带；6—Ⅰ旋回层间氧化带前锋线；7—Ⅱ旋回层间氧化带前锋线；8—Ⅴ1旋回层间氧化带前锋线；9—Ⅴ2旋回层间氧化带前锋线；10— Ⅶ1旋回层间氧化带前锋线；11—Ⅶ2旋回层间氧化带前锋线
2.4.2 层间氧化带分带特征
该矿床遵循层间氧化带砂岩型铀矿的一般特征，根据岩石的颜色、铁物相特征及其他地球化学指标，可将矿区层间氧化带划分为氧化带、过渡带和原生岩石带3个岩石地球化学分带。氧化带可进一步划分为强氧化带、中氧化带和弱氧化带，对铀矿带划分出前缘带。铀矿化分布于层间氧化带前锋线及上下翼尖灭部位，不同层位、地段铀矿化发育特征差别大。
层间氧化带各亚带岩石有机质、全硫、铀及其伴生元素显示一定的变化规律：Fe2O3与FeO 含量变化十分明显，Fe2O3从氧化带到原生岩石带逐渐降低，FeO 则逐渐升高，呈相互消长关系，而二者的总量基本保持不变。Fe2O3/FeO 比值在氧化带为2，在过渡带比值为1.16。该比值越大，反映氧化作用越强烈，越有利于铀的迁移；比值越小，对铀沉淀越有利。
有机物和硫化物是岩石中主要的还原性物质，强氧化带两者含量均最低，随氧化程度减弱含量不断增高，不同之处在于有机炭的最高值在过渡带为原生岩石带的2倍、氧化带的5～8倍，而硫化物在原生岩石带最高（表2）。有机质的变化特征可能反映了过渡带存在较为活跃的细菌活动。铀矿化富集程度与有机碳、全硫含量呈一定正相关，尤以有机碳更为明显，品位越高的矿石一般含有机质越丰富，导致其岩石色调越深。
表2 层间氧化带不同分带铀与有机碳、硫、价态铁含量统计
2.4.3 铀矿体及铀矿石
2.4.3.1 规模、形态
Ⅴ旋回矿带主要位于矿床东部389～469线间，由Ⅴ1和Ⅴ2亚旋回矿体组成。主矿体Ⅴ2亚旋回矿带断续长约2.0km，宽50～250m；矿体倾向总体为北北西向，倾角2.3°～8.7°；矿体埋深305～515m，由南往北、由西往东矿体埋深逐渐增大。
Ⅶ旋回矿带主要位于矿床的中、西部333线与469线之间，由Ⅶ1、Ⅶ：亚旋回矿体组成。工业矿体主要分布于357～381线、413～437线、469线地段，延伸总长约4.8km，倾向发育宽度一般50～150m。矿体总体倾向北西，局部北北西，倾角2°～8°。矿体埋深170～380m。矿体连续性差、规模小，单工程控制矿体多。
矿体在剖面上以卷状、复杂卷状为主，其次为板状、似层状、透镜状。卷状矿体以短头短尾形态为主，各层位卷状矿体规模和形态差异较大。卷头矿体厚5～10m，宽一般25～100m；翼部矿体厚1～4m，宽50～150m。西山窑组上段卷状矿体主要分布于357～381线地段和413～433线地段，尤其是Ⅶ2矿体多为厚大的短头短尾形态。西山窑组下段及三工河组卷状矿体分布于441～469线间（图7，图8）。
2.4.3.2 矿体品位、厚度
Ⅴ旋回矿体单工程厚0.75～7.1m，平均厚3.79m，变化系数为42.6%；单工程品位0.0109%～0.2011%，平均品位为0.0372%，变化系数为92.8%；单工程平米铀量为1.02～11 .34kg/m2，平均平米铀量为2.52kg/m2，变化系数为88.6%。卷头矿体平米铀量一般大于4.0kg/m2，翼部矿体平米铀量一般为1.50～3.00kg/m2。
图7 369号勘探线Ⅶ1与Ⅶ2亚旋回矿体形态剖面示意图
1—砂砾岩；2—含砾粗砂岩；3—粗砂岩；4—中砂岩；5—细砂岩；6—粉砂岩；7—粉砂质泥岩；8—泥岩；9—煤层；10—层间氧化带；11—铀矿化体；12—品位（%）/厚度（m）;13—砂体（旋回）编号
图8 445号勘探线Ⅴ1与Ⅴ2亚旋回矿体形态剖面示意图
l—砂砾岩；2—含砾粗砂岩；3—粗砂岩；4—中砂岩；5—细砂岩；6—粉砂岩；7—粉砂质泥岩；8—泥岩；9—煤层；10—层间氧化带；11—铀矿化体；12—品位（%）/厚度（m）;13—砂体（旋回）编号
Ⅶ旋回矿体单工程厚0.8～13.7m，平均厚4.58m，变化系数为63.4%；单工程品位0.0123%～0.2047%，平均品位为0.0364%，变化系数为89.3%；单工程平米铀量为1.0～12.35kg/m2，平均平米铀量为3.12kg/m2，变化系数为86.4%。
2.4.3.3 矿石物质成分及铀存在形式
矿石的自然类型为层间氧化带疏松砂岩型铀矿。矿石组分按成因可分为两类：一类是碎屑物、有机质碎屑、黏土矿物及成岩期自生矿物，占矿石中矿物总数的98%～99%；另一类是成矿期生成的自生矿物，含量甚微，如黄铁矿、白铁矿及铀矿物。
矿石中矿物以石英、长石和岩屑为主。其中，石英占矿石总量的29%～34%，长石占5%～22%，岩屑占28%～34%。重矿物占0.5%～0.8%，以钛的氧化物及化合物类最常见，Ⅶ旋回矿石中重矿物含量明显高于其他层位。黏土矿物总量占5%～15%，主由高岭石、伊利石、绿泥石、蒙脱石构成，Ⅶ旋回以伊利石为主，约占55%;Ⅴ旋回以高岭石为主，约占60%～90%。
矿石中的铀主要以独立铀矿物、分散吸附状态两种存在形式为主，有少量以类质同象等形式存在于其他矿物中。铀矿物主要为沥青铀矿（含少量再生铀黑），其次为铀石。分散吸附状态的铀大多为纳米级的UO2+x分子或质点，少数为超显微水沥青铀矿质点，为沥青铀矿的雏形[6,7]。
2.4.3.4 伴生矿产
乌库尔其矿床伴生元素研究工作程度较低。勘探阶段在421～461线对西山窑组下段基本以400m×200m进行了控制取样，钻孔内一般采用系统的组合取样（平均样长0.49m）方法进行了研究；西山窑组上段伴生元素的研究仅限于349～381线地段，在该地段8条勘探线20个钻孔中进行了较系统的取样。总体上，硒和铼达到伴生矿产综合利用指标，但对其赋存状态等未作任何研究。同时对矿区范围内煤炭资源进行了估算[7]。
3 主要成果和创新点
3.1 主要成果
1）发现并探明了一处中型地浸砂岩型铀矿床。首次在伊犁盆地南缘提交Ⅶ旋回砂岩型铀矿资源量。概算伴生硒资源量60.7t、铼资源量20.2t，提交煤炭资源量38956×104t。
2）基本查明了地层结构、含矿砂体、层间氧化带及砂岩型铀矿体规模、空间展布形态等地质构造特征。
3）查清了矿床含矿含水层的分布、结构、规模及埋深，通过水文地质孔抽水试验，获取了含矿含水层的渗透系数、涌水量、承压水头高度、地下水的pH 值、Eh值、矿化度等地浸水文地质参数及水文地球化学参数，为地浸评价提供了依据。
3.2 创新点
该矿床是伊南矿田根据层间氧化带砂岩型铀成矿模式发现和探明的典型实例，对“伊犁式”层间氧化带砂岩型铀成矿理论进行了进一步深化和定型。伊犁盆地南缘铀矿勘查和研究成果“填补了我国铀矿勘查空白，极大地丰富和发展了我国金属矿产成矿理论”（获得2007年国家科技进步一等奖的成果鉴定结论）[8～10]，乌库尔其矿床的找矿实践为铀矿理论的创新作出了贡献。
1）通过该层间氧化带砂岩型铀矿床勘查实践，并在此基础上系统总结分析伊南铀矿田其他铀矿床的勘查研究，基本建立了我国中新生代陆相盆地“六位一体”的层间氧化带砂岩型铀成矿和找矿模式，提出了“三层两面”的控矿观点和“五带式”层间氧化带的岩石矿物地球化学分带规律；提出了多期次成矿和新构造运动对层间氧化带及铀矿化发育影响和控制的观点[8,11]。
2）盆缘构造斜坡带背景下岩相岩性和地下水补－径－排的耦合奠定了成矿基础，决定了矿床的定位。提出了含矿砂体为三角洲平原相环境下分流河道沉积，砂体的厚度、粒度、渗透性较适中，这些条件为后来发育层间氧化带提供了基础。含矿建造形成后盆缘产生掀斜接受地下水补给，盆内产生东西向张扭性断层构成地下水排泄源，形成完整的补－径－排层间水水动力机制，为侏罗系发育层间氧化带及铀成矿创造了完善的条件[8,12]。
3）砂体突变导致层间氧化作用改变，产生氧化－还原过渡带而发生铀沉淀，决定矿体的产出部位，提出了沉积微相控矿的观点。砂体突变指砂体厚度急剧减薄、泥质夹层增多、砂岩粒度由粗突然变细等，这种砂体突变是由微相环境变化引起，如三角洲水上分流河道由窄变宽、由直变弯、由水上向水下逐渐过渡等都会产生砂体变薄、沉积物变细、泥质夹层增多等现象，这些变异部位往往也是原始有机质及黏土含量增高的部位。砂体的这种突变，往往造成层间地下水的流速减缓甚至流向发生改变，水－岩作用时间变长，层间氧化作用滞缓，更有利于铀从地下水中析出沉淀，因此常常在砂体变异部位发育较富的铀矿体。
4）通过微观研究，发现层间氧化带前锋线附近微生物成矿作用的现象，在氧化－还原过渡带发生的物理、化学、生物作用是导致铀富集成矿的直接因素，铀矿物主要产出于植物胞腔边缘，并发现成岩期和成矿期的黄铁矿有共生关系（图9至图12）。
图9 乌库尔其矿床矿石中的铀石（双键四方柱状）交代古真菌
图10 乌库尔其矿床矿石中碳屑的树木腔胞结构及腔胞中的黄铁矿、铀矿物，光片
图11 库捷尔太矿床八道弯组矿石中铀石沿植物细胞腔内壁分布（白色环带）
图12 乌库尔其矿床矿石中成矿期黄铁矿（中部亮白色）包裹成岩期草莓状黄铁矿（星点状白色），光片
4 开发利用状况
乌库尔其铀矿床发现于1993年，2003年提交首采段并开展了地浸试验，2005年完成勘探并转入地浸开采试验。自该矿床投入开发建设以来，在多年的野外现场试验和生产过程中，矿体变化较大，资源量减少较为明显，地浸效果总体不理想，加之矿山设计方案未能及时调整，从而影响了矿山建设的进程。乌库尔其矿床并未正式投产，目前仍处于试验阶段。
5 结束语
乌库尔其矿床是伊犁盆地南缘铀成矿带发现和勘查的第三个砂岩型铀矿床，并首次在Ⅶ旋回发现了一定规模的工业铀矿体。自1959首次揭露到有利的砂岩层位和层间氧化带到1993～1995年预查、1996～2003年普查、2004～2005年勘探、2007年413～429线补充勘探、2008～2010年矿山施工了17个生产开拓钻孔、2011～2012年全区补勘，整个勘查和后续开发工作历程对今后勘查开发工作提供了借鉴：
1）应充分认识沉积盆地中砂岩型铀矿产出的复杂性和不稳定性。
2）勘查开发工作应循序渐进，各阶段对主要矿体的控制应到位，合理确定勘查类型，不应因开发的急需而采取跨阶段勘查。同时，在发育多层工业矿体的情况下，应分别针对不同矿体采取不同的勘查类型进行控制，统一的勘查类型会导致某些矿体的控制程度偏低。
3）加大勘查阶段经济技术评价工作，正确确定地浸工艺。在矿山自身经补充勘查发现矿体及资源量大幅度变化后，应及时、主动调整矿山建设方案。
4）最新资料显示，矿床北部2km处已经发现三工河组下段（第Ⅴ1旋回）层间氧化带及其控制的工业铀矿体，矿床东部阔斯加尔地区已经获取一定预测资源量，是今后勘查的方向，可能将为矿床开发提供后备资源。
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我国铀矿勘查的重大进展和突破进-—入新世纪以来新发现和探明的铀矿床实例
[作者简介]王果，男，1969年出生，研究员级高级工程师。1993年毕业于华东地质学院（现为东华理工大学）地质系铀矿勘查专业，2000年毕业于南京大学地球科学系矿物学岩石学矿床学专业，获硕士学位。2009年以来任核工业二一六大队总工程师。一直从事铀矿地质勘查及科研工作，获国家科技进步一等奖1项、国防科技进步二等奖2项、国土资源科学技术一等奖1项，2013年入选国家百千万人才工程。
刘俊平 康勇 任满船 王毛毛 邱余波 郝以泽
（核工业二一六大队，新疆 乌鲁木齐 830011）
[摘要]扎吉斯坦铀矿床是伊犁盆地南缘发现并提交的第二个可地浸砂岩型铀矿床，规模为中型。矿床位于伊犁盆地南缘斜坡带东部构造活动区与西部构造稳定区的过渡部位，属典型的层间氧化带砂岩型铀矿。本文对矿床发现史、基本特征、主要成果创新及开发利用现状进行了论述和分析。总体上，该矿床赋矿层位单一，矿体连续稳定，埋藏浅，矿床正在用地浸法开采。矿床的部分矿体位于地下水水位之上，在36～58线通过人工干预含矿含水层地下水水位，地浸采铀试验获得了成功，为疏干矿床开拓了新的地浸采区。
[关键词]扎吉斯坦；地浸砂岩型铀矿床；层间氧化带
扎吉斯坦铀矿床位于伊犁盆地南缘中西段，往北西距乌库尔其矿床4km，东南和蒙其古尔矿床相连，是继库捷尔太铀矿床后在伊犁盆地南缘发现的第二个可地浸砂岩型铀矿床，和蒙其古尔矿床、乌库尔其矿床一起构成伊犁盆地南缘铀矿田东部成矿集中区。行政区划隶属察布查尔锡伯自治县管辖，距县城35km，矿区内交通便利。
1 发现和勘查过程
该矿床发现和勘查过程大致可分为两个阶段：一是煤岩型铀矿的地质勘查阶段；二是以可地浸砂岩型铀矿为主的地质勘查阶段。
1.1 煤岩型铀矿勘查阶段
20世纪50～60年代，原二机部519大队在伊犁盆地南缘通过1∶10000～1∶2000的爱曼测量方法，在扎吉斯坦河上游河谷两岸含煤系烧结岩中发现放射性异常。1957年始，经6年勘查，在扎吉斯坦矿区圈定了4个煤岩型铀矿体（第十、八煤层），于1965年3月正式提交了扎吉斯坦煤岩型铀矿床的勘探报告。
在进行煤岩型矿床勘探过程中，有超过150个钻孔揭穿了中下侏罗统水西沟群第Ⅴ旋回砂岩层，并在煤岩型矿床北部发现了砂岩中的铀矿化，由于岩石疏松、水文地质条件复杂，当时还没有地浸开采技术，仅用稀疏工程（局部工程间距400m×200m）做了控制，未提交相关地质报告，勘查队伍于1965年撤离，提交的煤岩型铀矿床未转入矿山开发。
1.2 以可地浸砂岩型铀矿为主的勘查阶段
1990年，中国核工业总公司地质局和核工业西北地勘局在新疆组织召开“新疆铀矿地质工作论证会”，确定伊犁盆地为寻找地浸砂岩型铀矿的突破口，按照“解剖、探索、扩大、落实”工作方针，1991年开始，针对砂岩型铀矿的成矿预测、勘查、地浸试验工作在本区陆续展开[1～3]。
1991～1995年，核工业航测遥感中心在盆地中开展了1∶20万航空放射性、磁性测量，在本区发现航放异常点；核工业二一六大队在盆地南缘运用地面γ能谱、活性炭及水系沉积物测量等方法，对盆地南缘中西段（涵盖本区）进行了铀矿综合区调，综合整理分析了前人钻孔资料及科研成果，对盆地南缘进行了成矿远景评价，划出了扎吉斯坦砂岩型铀成矿远景区。与此同时，核工业北京地质研究院、核工业二〇三研究所对伊犁盆地南缘铀成矿条件开展了专题研究，认为盆地南缘铀源条件、砂体结构及物质成分、后生淋滤改造对成矿十分有利[4]。
1996～1998年，核工业二一六大队在扎吉斯坦地区16～70线开展铀矿普查工作，投入钻探工作量24292m，估算砂岩型铀矿资源量达到中型规模。
2002～2003年，核工业二一六大队在扎吉斯坦铀矿床7～16线开展勘探，投入钻探工作量18336.4m，估算砂岩型铀资源量级别为331+332+333，概算伴生矿产铼1.27t、镓53.08t。
2013年，核工业二一六大队在扎吉斯坦铀矿床18～70线开展勘探，投入钻探工作量16856m，铀资源量级别提高到以331为主。
2 矿床基本特征
2.1 地层特征
扎吉斯坦地区的直接基底为石炭、二叠系酸性—中酸性火山岩、火山碎屑岩、中基性火山熔岩夹灰岩、钙质碎屑岩建造。盖层由中下侏罗统水西沟群（J1-2sh）陆相含煤碎屑岩建造、白垩系（K）红色碎屑岩建造和第四系（Q）冲洪积松散堆积物组成。缺失中上三叠统小泉沟群（T2-3xq）。
铀矿赋存于中下侏罗统水西沟群，超覆不整合于石炭系、二叠系基底之上。为一套陆相含煤碎屑岩沉积，区域上可见13层煤，以第五、八、十煤最为稳定，自下而上可划分为8个沉积旋回：
第Ⅰ—Ⅳ旋回（第五煤顶板以下到水西沟群底），厚75～115m。以粒度较粗的灰、浅灰、灰黄色砾岩、砂砾岩及砂岩为主，泥岩和薄煤层次之且不稳定。砂体所占比例大、相变快。砂（砾）岩分选性差，成熟度低，底部为底砾岩。
第Ⅴ旋回（第五煤层顶板与第八煤层之间），可进一步划分为V1、 、 、V34个亚旋回。厚55～1 30m。由浅灰色、灰色、深灰色、灰黄色、浅红色含砾粗砂岩、中—细粒砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层不等厚互层构成。胶结松散，泥质胶结为主，富含有机质和炭屑。其中以 亚旋回砂体最稳定且较厚，为主要含矿层。
第Ⅵ旋回（第八煤层与第十煤层之间），厚20～45m。为灰色、深灰色泥岩、粉砂岩、煤层为主，局部地段（如05605孔）夹有厚度较大的砂岩透镜体。
第Ⅶ—Ⅷ旋回（第十煤层以上到水西沟群顶部），厚50～146m。为灰、灰白、黄绿、紫红及杂色中细粒砂岩、中粗粒砂岩、粉砂岩和泥岩夹透镜状薄煤层。
各旋回划分与地层对应关系如下：第Ⅰ—Ⅳ旋回对应下侏罗统八道湾组（J1b），第V1— 亚旋回对应三工河组（J1s），第 —Ⅶ旋回对应中侏罗统西山窑组（J2x），第Ⅷ旋回对应中侏罗统头屯河组（J2t）。
2.2 构造特征
扎吉斯坦铀矿区位于伊犁盆地南缘斜坡带东部构造活动区与西部构造稳定区的过渡部位（图1）。
图1 伊犁盆地南缘铀矿田各矿床分布不意图
1—盆地边界；2—八煤出露线；3—正断层；4—逆断层；5—性质不明断层；6—隐伏断层；7—铀矿床及编号
矿区东西长约8km，南北宽约5km，面积约40km2，整体上呈东、西、南三面翘起向北东方向敞开的屉状向斜构造形态，向斜的轴部位于扎吉斯坦河河谷地段，倾向45°～48°，倾角6°～8°（图2）。
以扎吉斯坦河断裂（F3）为界，东西两侧单元的构造和水文地质具有较大差异。
西构造单元：中新生代地层由南往北呈稳定平缓单斜带，白垩系相对较薄，第四系厚度较大，褶皱及断裂构造不发育。含矿含水层倾向北东向，倾角约6°～8°，埋深浅，缺失Ⅴ3亚旋回；含矿含水层层间水水位埋深大，水头低，为弱承压区。扎吉斯坦矿床主体位于西构造单元。
东构造单元：中生代地层与古生代地层在南部山前地带呈断层接触，产状直立、甚至倒转，向盆地内水西沟群呈向北东倾的单斜产出，倾角迅速变缓至3°～9°。含矿建造埋深大于西构造单元。蒙其古尔矿床位于东构造单位。
F3断裂为压扭性平移逆断层，走向约60°，倾向北西，倾角约70°～85°，北西盘相对上升，南东盘相对下降。该断层造成了东西两个构造单元地层及矿体的明显错动，水平断距在300～450m之间。初步判断该断层具有隔水性质，发育期为喜马拉雅中期。该断裂对蒙其古尔矿床的叠加富集具有决定性的意义[5,6]。
图2 伊犁盆地南缘扎吉斯坦地段构造略图
1—白垩系；2—中下侏罗统水西沟群；3—中石炭统东图津河组；4—地层不整合线；5—煤层及烧结岩；6—逆断层
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界蚀源区及砂体露头区是矿区侏罗系水西沟群含水层组地下水的补给区，补给形式主要有地表水补给、大气降水补给、第四系潜水和基岩裂隙水补给。矿区侏罗系向北东单斜缓倾，倾角3°～8°，与第四系呈微角度不整合接触，侏罗系含水层组开启部位与潜水含水层底部直接接触，为潜水补给提供了入渗通道。古生界基岩裂隙水通过从山前入渗第四系潜水并随之补给侏罗系含水层组，是侏罗系含水层组地下水的又一补给来源。
2.3.2 地下水径流条件
矿床东边界为F3阻水断裂，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，说明该地段具弱承压性，渗透系数在0.10～0.57m/d之间，水力坡度0.044，地下水流速0.0044～0.025m/d。其中，20～36号线地段、56号线地段的矿体均属承压区范围，40～44号线矿体的大部分、48号线矿体处于非承压区。
2.3.3 地下水排泄条件
据遥感解译（陈建昌等，1995），扎吉斯坦村以北约1km处存在一近东西向的隐伏断裂，其两侧出露有地下泉水，且水中H2S含量较高，该隐伏断裂带构成了矿区地下水的局部排泄源[7]。
图3 扎吉斯坦铀矿床西部地段水动力场分析
1—地下水水位标高等值线及数值（m）;2—含矿含水层顶板标高等值线及数值（m）;3—承压区与非承压区分界线；4—铀矿体；5—地下水流向；6—勘探线及编号（20～36号线地段、56号线地段的矿体均属承压区范围，40～44号线矿体的大部分、48号线矿体处于非承压区）
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HCO3·SO4-Na·Ca、SO4·HCO3-Na·Ca、SO4·HCO3·Cl-Ca· Na及Cl·HCO3-Ca·Na型（表2），水温11～15℃，pH 值为6.10～8.01，矿化度为0.56～1.16g/L，属中酸性、弱碱性低矿化度淡水，水中Eh值为－228～＋283mV；水中U:7.00×10-7～2.93×10-4 g/L,R n为21.13～837.49Bq/L。
表2 扎吉斯坦铀矿床含矿含水层水化学参数
续表
2.4 层间氧化作用及铀矿体
2.4.1 空间分布特征
扎吉斯坦铀矿床矿化类型有砂岩型、泥岩型和煤岩型3类，砂岩型铀矿化在规模上占绝对优势。砂岩型铀矿化的产出层位可分为V1、 、 亚旋回3层， 含矿砂体为工业铀矿化的主要赋矿层位。矿体的空间分布与层间氧化带前锋线紧密相关，层间氧化带前锋线和铀矿体呈“港湾”状弯曲形态，由于 砂体中部泥质夹层阻隔的作用，在矿区中部层间氧化带被分割为上、下两层，下层 沿倾向延伸远，宽2000～2500m，前锋线位于上层 前锋线以北500～1600m范围，上层宽800～1200m，上、下分层均控制较好的工业铀矿化，因此在矿区南、北形成两条工业铀矿带，在工业矿体的边缘（偶尔在内部）分布着表外矿体（图4）[8～10]。
图4 扎吉斯坦铀矿床第Ⅴ旋回矿体平面分布图
1—勘探线及钻孔；2— 工业铀矿体；3—V1或 工业铀矿体；4—表外铀矿体；5— 层间氧化带前锋线；6— b层间氧化带前锋线；7—逆断层；8—地层界线/煤层
2.4.2 层间氧化带分带特征
扎吉斯坦矿床具备层间氧化带砂岩型铀矿床的一般特征，按地球化学性质和铀矿化赋存空间可将矿区层间氧化带划分为氧化带、过渡带和原生岩石带。其中氧化带又可分为强氧化亚带、中等氧化亚带和弱氧化亚带；过渡带可分出褪色亚带（酸化前锋）和铀矿石亚带；据铀品级可进一步分出富矿石亚带、一般矿石亚带、贫矿石亚带、含铀间隙水亚带[11]。各亚带特征见表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、铀及其伴生元素显示一定的变化规律：Fe2O3从氧化带至原生岩石带逐渐降低，过渡带的高含量还原剂使水中部分铁离子还原沉淀，FeO含量在过渡带最高[11]。二价铁在氧化带含量为0.07%，还原带为0.35%，过渡带最高，为0.62%。三价铁在氧化带含量为0.97%，还原带为0.65%，过渡带最低，为0.51 %。有机碳、硫化物含量从氧化带至原生岩石带逐渐增高，在过渡带含量最高，变化系数最大，表现出富集且分布不均匀的特点；还原带略有降低，相对来说，它们在氧化带的含量最低且变化系数最小；过渡带有机碳含量为氧化带的8.2倍、还原带的1.4倍，过渡带硫化物含量为氧化带的3.4倍、还原带的1.2倍（图5）。
2.4.3 矿体特征
受勘查范围和当时对铀矿化特征认识不足的影响，扎吉斯坦矿床范围的划定未考虑基本构造单元因素，矿床勘查和提交范围超过扎吉斯坦河断裂（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度约3500m，宽50～300m，矿体埋深在170.35～308m之间，标高在1028～1130m之间。矿体埋深总体表现为南浅北深、西浅东深。矿体产状与含矿砂体一致倾向北，倾角2°～9°。
矿体形态为卷状、板状和少量透镜体状。典型的卷状矿体主要分布在16号线附近，卷头长一般50～100m，厚5.0～11.2m，翼部长50～200m，厚1.9～3.9m；板状矿体主要分布在12号线、0号线和扎南的大部分地段，矿体厚度一般为1.0～4.0m，在剖面上延伸长150～450m；透镜状矿体分布在N7线，平面上呈“孤岛状”产出，多为单孔产出，长度一般小于100m，厚2.7～5.5m，矿体尖灭较快（图6）。
图5 层间氧化带各分带铀及伴生元素含量变化关系
图6 扎吉斯坦矿床地段典型矿体形态
矿体厚度变化范围为0.90～14.75m，平均为5.13m，变化系数为56.11%；单工程品位变化范围为0.0106%～0.3272%，平均为0.0379%，变化系数为114.64%；单工程平米铀量一般为1.00～37.73kg/m2，平均为4.00kg/m2，变化系数112.02%。
2.5 矿石特征
矿石的自然类型为层间氧化带疏松砂岩型铀矿。矿石中矿物以石英为主，占矿物总量的69.1%，黏土矿物占20.4%，钾长石占9.7%，其他成分有钠长石、碳酸盐、赤铁矿、黄铁矿等，平均含量均小于0.5%。黏土矿物有高岭石、绿泥石、伊利石及伊蒙混合物，以高岭石为主，占黏土总量的53.6%；其次为伊利石，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，矿石中含有锐钛矿、钛铁矿、磁黄铁矿、锆石、尖晶石、石榴子石褐帘石等微量的重矿物。除矿物成分外，矿石中还含有少量有机物质，主要为炭化植物碎屑，其次是由植物碎屑分解形成的腐殖质、腐殖酸及H2S、CH4等气体。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物、分散吸附状态两种存在形式为主，有少量以类质同象等形式存在于其他矿物中。铀矿物主要以沥青铀矿形式存在，沥青铀矿在样品中占80%以上。有少量钛铀矿、类钛铀矿、铀石。
2.6 伴生矿产
伴生元素分析结果表明：矿石中伴生元素主要有Se、Mo、Re、Ge、Ga、V 等，其总体变化趋势从氧化带到过渡带含量升高，但富集部位又有差异。Mo和V 矿化或异常产出于还原带靠近铀矿石带一侧；Re分布在铀矿石带内，与铀矿化空间位置基本一致；Se矿化产于层间氧化带前锋线内侧，靠近弱氧化带；Ga矿化则分布范围很宽，整个铀矿石带均有分布（图7）。
图7 01614钻孔剖面上U与Se、Mo、Re、Ga相关性曲线
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—Ga元素
2.7 成矿年龄及成矿期次
核工业二一六大队与南京大学合作开展了矿石物质成分研究和成矿年龄研究，测定砂岩铀矿成矿年龄为（11.7±0.3）Ma（全岩U-Pb年龄，分选富集后样品铀含量达2.71%）。
核工业二〇三研究所对取自扎吉斯坦矿床的富矿石开展了全岩铀－铅法等时线年龄测定，结果是8Ma。
与此同时，核工业北京地质研究院秦明宽对取自库捷尔太和扎吉斯坦矿床的矿石测定了全岩铀－铅年龄，铀成矿年龄从158Ma（相当于J3）至0.7Ma之间，共有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；矿石年龄集中于12～2Ma（上新世）和2～0.7Ma（再造增富阶段）。
上述3个单位所做结果基本一致，均为上新世。扎吉斯坦地段层间氧化带呈多阶段发育，矿化则随之经过多次改造并逐渐富集。
3 主要成果和创新点
3.1 主要成果
1）基本查明了矿床铀矿化特征、矿石物质成分及主要控矿因素；详细查明了矿床地球物理特征、矿体铀镭及镭氡平衡破坏规律。探明的地浸砂岩型铀矿资源储量达到中型规模。
2）基本查明了扎吉斯坦河断裂（F3）以西构造及地层特征，对扎吉斯坦河断裂（F3）空间分布、形成时间和活动形式有了较清晰的认识。初次对扎吉斯坦河断裂以东（蒙其古尔地区）成矿地质条件做了有益的探索，为蒙其古尔地区找矿勘查提供了线索。
3）通过水文地质孔抽（注）水试验及前人资料整理研究，查清了矿床的水文地质构造及 含矿含水层的结构、分布、规模、埋深。获取了 含矿含水层的水文地质、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 成矿理论的深化创新
作为伊犁盆地南缘第二个发现和勘查的矿床，项目组在库捷尔太砂岩型铀矿床控矿因素和成因分析的基础上，初步认识到伊犁盆地南缘砂岩铀矿床成矿要素之中主控因素和次要因素的区别。针对扎吉斯坦矿床提出了更为简化的矿床控制因素和成因，认为：
1）岩相、岩性是根本因素。扎吉斯坦铀矿床含矿砂体为扇三角洲平原－前缘过渡相水上、水下分流河道沉积物，具有较理想的砂体结构构造、物理机械性质和还原剂含量成矿地质条件，是砂岩型铀成矿的有利相区。岩性上，含矿主岩岩屑砂岩和长石岩屑砂岩的碎屑物质主要来源于蚀源区中酸性火山岩、火山碎屑岩和花岗岩，具有较高铀背景值。
2）层间氧化带是成矿的主导因素。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，同时导致岩石的地球化学环境（pH 值、Eh值）发生一系列改变，并在氧化带前缘形成氧化－还原地球化学障，铀在强烈蚀变的岩石中活化，通过迁移，在地球化学障上沉淀、富集。铀矿体的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、有机质等物质是铀沉淀的重要因素。伴随着层间氧化带的发育和黄铁矿的氧化，形成的H2SO4离解的H＋能降低环境介质的pH 值，有利于铀的沉淀。对铀有还原作用的浅变质植物碎屑在微生物参与下通过一系列分解反应，产生H2S、CH4等烃类气体，导致有机质周围的Eh值急剧下降，并能使介质由碱性向中性转变，最终使水溶液中的U6＋还原沉淀。
4）断层对铀成矿具分割控制作用。虽然由于扎吉斯坦河断层（F3）东盘的研究和勘查程度较低，项目组对断层东盘蒙其古尔地区的成矿条件认识不足，但项目组已认识到扎河断层发育的时间早于主成矿期，在断层东、西两盘形成各自的水动条件及层间氧化带，因而导致断层两盘层间氧化带与铀矿体发育的规模、形态、位置截然不同。
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为常年性河流，现代平均流量可达33000m3/d，河床第四纪以来一直在矿区20～0号线地段摆动，对矿区地下水的补给、层间氧化带的充分发育和铀矿化叠加富集有积极作用。
3.2.2 勘查工作方法的创新
首次应用“一种用于铀还原沉淀成矿测定的氧化－还原电位测井仪”专利授权技术，成功预测了层间氧化带变化趋势，为铀矿体的定位提供了依据，可以准确预测、缩小靶区、定位铀矿体产出空间部位，提高了找矿效率。
3.2.3 地浸开采方式的创新
扎吉斯坦地区普查过程中已发现20～70勘探线之间地下水水位埋深大，含矿含水层地下水处于非承压状态，无法采用正常的地浸开采工艺。
新疆中核天山铀业有限公司于2000年正式开始扎吉斯坦矿床的地浸开采工艺试验，矿山开采试验阶段对铀矿产资源的充分利用做了大量研究工作，尤为突出的是在矿床36～58线通过人工干预含矿含水层地下水水位，改变地下水承压性质方面做了大量的科研和试验工作，通过人工抬高及控制地下水位开采处于地下水非承压区的铀矿体，最终在矿床疏干地段地浸采铀试验获得成功。
4 开发利用状况
1995年，核工业新疆矿冶局和核工业第六研究所在扎南N0勘探线地段进行了现场条件试验和室内溶浸试验（哈萨克斯坦沃尔科夫地质企业参与了室内溶浸试验）。结果表明，用酸法浸出，铀的浸出率、浸出液铀浓度、单孔注液量及抽液量均较理想。
2000～2003年，中核天山铀业有限公司又在16勘探线地段进行地浸可行性试验及工业试验并取得成功。
自2002年至今，已在矿床16～7线开拓9个采区。
5 结束语
扎吉斯坦矿床是伊犁盆地南缘铀成矿带上探获的第二个勘查的地浸砂岩型铀矿床，规模为中型。通过首个矿床库捷尔太矿床的勘查和研究，我国砂岩型铀矿地质工作者对地浸砂岩型铀矿理论已有初步了解和认识，扎吉斯坦矿床的勘查既是砂岩型铀矿理论的成功应用，又是理论认识深化的过程。在矿床勘查过程中，项目组已注意到简化控矿因素和区分各成矿要素的主次关系。通过与库捷尔太矿床的对比研究，两矿床的共性和差异已得到初步揭示，砂岩型铀矿理论得到进一步总结和深化，这对伊犁盆地铀矿找矿勘查推进作用是很大的。
随着扎吉斯坦矿床16～70号勘探线间地浸试验的成功，2013年扎吉斯坦矿床18～70线勘探启动。通过勘探，矿体在58～70线扩大并有向西北延伸的趋势，结合扎吉斯坦矿床西北方向的乌库尔其矿床及外围的勘查成果认为，扎吉斯坦矿床和乌库尔其矿床之间的阔斯加尔地区具有一定的成矿潜力。
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我国铀矿勘查的重大进展和突破进-—入新世纪以来新发现和探明的铀矿床实例
[作者简介]刘俊平，男，1970年出生，高级工程师。1993年毕业于华东地质学院（现为东华理工大学）地质系铀矿勘查专业，2013年以来任核工业二一六大队一分队队长，一直从事铀矿地质勘查及科研工作。获国防科学技术二等奖1项、三等奖1项，“全国十大地质找矿成果”1项，中核集团公司科技进步二等奖1 项，中国地质调查成果二等奖1项。
铀矿的用途
答：铀矿的特点：1、品位低：铀矿的品位通常较低，即铀含量不高。因此，在开采和加工过程中需要处理大量的矿石，以提取出足够的铀。2、矿体分散：铀矿床的分布比较分散，往往需要进行大量的勘探和开采工作，才能获得足够的铀资源。3、规模小：铀矿床的规模相对较小，通常只有几百到几千吨的铀资源。4、含铀...
铀矿化特征
答：鹿井矿田内铀矿床无论产于何种围岩中,成因上和空间上均与花岗岩体有着密切关系,均属花岗岩型铀矿床。根据矿床与花岗岩体的空间分布关系可分为:产于花岗岩体内的铀矿床和花岗岩外接触带铀矿床两类。 岩体内部铀矿床,具有不同的赋矿岩石组分、岩性及结构构造特点,可进一步划分为硅质脉型及碎裂蚀变岩型两种矿类型。
加拿大阿萨巴斯卡盆地中的Cigar Lake铀矿床(图1-1)
答：铀矿石中含Ni（1%）、Co（0.2%）、Pb（1.2%）、Cu（0.7%）、As（1.7%），这正是绢英岩化的特征性中高温成矿元素组合。相对低温的伊利石化从来不会产生此等元素富集。此U、Ni、Co、Cu、Pb、As的来源一直模糊不明。我们认为盆地基底的阿菲比亚地层正是元古代含铀碳硅泥岩系，其中总富含上述多...
铀矿开采历史
答：矿床类型主要有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型铀矿床4种;其所拥有的储量分别占全国总储量的38%、22%、19.5%、16%。含煤地层中铀矿床、碱性岩中铀矿床及其他类型铀矿床在探明储量中所占比例很少,但具有找矿潜力。 全国铀矿资源分布不均衡,已有23个省(区)发现铀矿床,但主要集中分布在赣、粤、黔、湘...
铀矿石特征
答：各矿床的矿石类型一般有几种，但主要类型为1～2种，并且各矿床中均发育有铀-赤铁矿型矿石。矿田西部赋存于火山岩中的铀矿床，其矿石类型以铀-萤石型、铀-硫化物型为主，而矿田北部赋存于次火山岩及其内外接触带中的铀矿床，矿石类型以铀-赤铁矿型和铀-绿泥石型为主。一般来说，不同矿石类型表明其...
伊犁盆地南缘水西沟群沉积特征及其与砂岩型铀矿成矿关系
答：伊犁盆地内地浸砂岩型铀矿床主要分布在盆地南缘。盆地内铀矿化主要产于中下侏罗统水西沟群中,并表现出明显的层控和相控特点。为此,这里试图通过研究伊犁盆地南缘水西沟群不同层位的沉积体系及沉积相特征,查明盆地含矿层各沉积阶段的沉积体系格局及沉积相空间展布特征,总结沉积体系及沉积相与地浸砂岩型铀矿化的成矿...
砂岩型铀矿研究概述
答：早在1874年在美国宾夕法尼亚就发现了砂岩型铀矿床，直到20世纪40～50年代美国能源部的激励政策出台，导致了在科罗拉多高原、怀俄明盆地以及南得克萨斯发现了大量的具有工业意义的铀矿床，并进行了详细勘探工作。当时把这类矿床定名为砂岩中的外生铀矿床，铀矿物是从溶液中沉淀的(Finch，1967)。多数矿床...
新疆蒙其古尔特大型铀矿床
答：[摘要]蒙其古尔铀矿床是“十一五”期间伊犁盆地南缘铀矿找矿勘查的重要成果,矿床的发现和勘查经历了预测评价、钻探查证、成矿规律深化和再认识、矿体控制和资源量扩大等阶段,是成矿理论完善和找矿勘查实践相互促进、共同深化的典型范例。一系列的勘查和科研工作仍在进行中,控制和预测资源量有望达到超大型规模。该矿...
铀矿资源储量类别的套改
答：国家矿产地储备包括钠交代型铀矿床和砂岩型铀矿床的储量，该储量经USSR的SGR和乌克兰的SGR审批通过，并可用于商业性开发。国家矿产地储备的储量，包括所有地质-生产类型的已计入国家储量平衡表中的矿床储量。表2.3 煤炭资源储量套改方案 国家储量平衡表中的铀矿储量类别套改为乌克兰分类体系对应类别的主要原则...
矿床基本概况
答：从铀矿床的分布、资源量、经济效益来看,不整合面型和砂岩型是最主要的铀矿床类型。 砂岩型铀矿床是指赋存在砂岩、长石砂岩、砾岩及碎屑岩石中的矿床,泛指可地浸砂岩型铀矿,但不包括石英砾岩组合型铀矿床。砂岩型铀矿床具有储量大、开采成本低和利于环保等优势,目前已成为世界铀矿找矿领域的主攻类型之一。截至2002年,...
