内蒙古纳岭沟铀矿床
苗爱生 彭云彪 胡立飞 王贵
（核工业二〇八大队，内蒙古 包头 014010）
[摘要]纳岭沟砂岩型铀矿床是鄂尔多斯盆地皂火壕特大型砂岩铀矿床发现之后落实的第二个大型砂岩型铀矿床。矿床赋矿层位为中侏罗统直罗组下段，同样受古层间氧化带控制，但古氧化带垂向控矿作用更为明显，矿床特征、矿体特征、成矿规律及控矿因素与皂火壕铀矿床相类似。
[关键词]纳岭沟；大型；古层间氧化带；地浸砂岩型铀矿床
纳岭沟铀矿床位于内蒙古鄂尔多斯市北西约89km处，行政上隶属于内蒙古达拉特旗中和西镇管辖，矿区内国道、公路及便道横纵交错，交通便利。本区为丘陵区地貌，地形切割强烈。
1 发现和勘查过程
纳岭沟铀矿床是核工业二〇八大队在2000年对鄂尔多斯盆地北部编图预测研究的基础上[1]，以当时预测的层间氧化带前锋线为依据，以皂火壕铀矿床“古层间氧化带”成矿模式为指导，经过铀资源调查和区域评价工作发现的，经过预查、普查和详查等工作，现已落实为大型可地浸砂岩型铀矿床。
1.1 调查评价
2001～2005年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《鄂尔多斯盆地北部地浸砂岩型铀资源调查评价》项目。选择位于区域层间氧化带前锋线的呼斯梁地区为靶区，以寻找第二个“皂火壕式”层间氧化带砂岩型铀矿床为目标，开展了铀资源调查评价工作。重新收集了部分煤田及水文地质等钻孔资料，进行了进一步的编图预测研究，进一步圈定了呼斯梁地区直罗组下段层间氧带前锋线。为了验证直罗组下段层间氧化带前锋线的含矿性，投入钻探工作量3500m（含中国地质调查局投入2000m），施工钻孔11个，发现两个工业矿孔，初步圈定了直罗组下段下亚段控制铀矿化的灰色砂岩“残留体”。
1.2 区域评价
2006～2008年，在上述调查评价工作的基础上，为了快速评价呼斯梁地区铀资源潜力，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《内蒙古鄂尔多斯市伊和乌素—呼斯梁地区1∶25万铀资源区域评价》项目，以“区域展开、适当追索”的总体技术思路，对呼斯梁地区铀成矿环境进行了总体评价，对中侏罗统直罗组下段下亚段灰色砂岩“残留体”的分布规律及其与铀矿化的空间产出位置进行控制与解剖，完成钻探工作量40500m，施工钻孔129个，新发现工业铀矿孔13个，落实了纳岭沟中型砂岩铀矿产地[2]。
1.3 预查
2009～2011年，核工业二〇八大队承担了《内蒙古鄂尔多斯市呼斯梁地区铀矿预查》项目。以“总体控制，局部解剖，分段预查，落实资源”的总体技术思路对呼斯梁地区开展了铀矿预查工作，对呼斯梁地区铀成矿环境进行总体评价，对灰色残留体东部边缘控矿性与矿体连续性进行解剖，以纳岭沟矿产地为重点勘查区，探索矿体沿走向与倾向的连续性，落实铀资源规模。在纳岭沟矿产地完成钻探工作量39500 m，施工钻孔85个，累计发现工业铀矿孔33个，纳岭沟展现出具有大型地浸砂岩型铀矿的前景[3]。
1.4 普查
2012年，核工业二〇八大队承担了中国核工业地质局下达的《内蒙古达拉特旗纳岭沟铀矿床普查》项目，采用“矿带总体控制，分段普查，局部加密，提交实验段”的总体技术思路对纳岭沟铀矿床开展普查工作，在对矿床进行总体控制和分段普查的同时，系统总结研究矿体的产出特征、分布规律、控制因素，指导区域找矿，对主矿体的局部进行加密控制，基本查明其规模、形态、产出特征等，为开展现场地浸条件试验作准备。完成钻探工作量35000 m，新发现工业铀矿孔69个，按地浸砂岩型一般工业指标估算铀资源量达大型矿床规模[4] 。
1.5 详查
2013年，核工业二〇八大队地质勘查承担了中国核工业地质局下达的《内蒙古达拉特旗纳岭沟铀矿床详查》项目，采用“矿带总体控制，主矿体部分详查、分段普查”的总体技术路线对纳岭沟铀矿床N21—N88号勘探线开展详查地质工作，在对纳岭沟铀矿床矿带进行总体控制和主矿体部分详查的同时，进一步总结矿体的产出特征、局部隔水层的分布规律，研究铀成矿的控制因素，指导外围找矿。完成钻探工作量40000 m，新发现工业铀矿孔57个，矿床达到了大型规模，并对铀矿资源开发利用前景进行了预可行性研究[5]。
2 矿床基本特征
2.1 构造特征
鄂尔多斯盆地是一个大型的克拉通盆地，总体以垂直升降运动为主要的构造运动形式[6]。纳岭沟铀矿床位于鄂尔多斯盆地北东部三级构造单元伊盟隆起的中部偏北区域（见本书《内蒙古皂火壕特大型铀矿床》一文图1），地表断裂构造极不发育，但在岩心编录中可见到较多的构造擦痕。
2.2 地层特征
纳岭沟铀矿床揭露地层与皂火壕铀矿床基本相同[7]，亦可分为上亚段（J2z1-2）与下亚段（J2z1-1）（图1），赋矿层位仍为中侏罗统直罗组下段下亚段。与皂火壕铀矿床不同之处在于虽按照“旋回对比、分级控制、等厚原则”的小层对比原则进行了划分，但上、下亚段之间没有稳定的隔水层，属同一个含矿砂体，厚度大，但在矿体上下存在局部隔水层（图2）。岩性主要由绿色、灰色中粒、粗粒砂岩构成，夹泥岩、粉砂岩薄层，结构疏松。矿床位于河道砂体中心部位，整体呈北西－南东向展布，由河道砂体中心向两侧逐渐变薄，平均厚124.1m，最大厚度大于160m，厚度变化小，稳定性较好。
图1 纳岭沟铀矿床地层综合柱状图
图2 纳岭沟铀矿床N12号勘探线剖面图
1—下白垩统；2—中侏罗统直罗组上段；3—中侏罗统直罗组下段上亚段；4—中侏罗统直罗组下段下亚段；5—古氧化带；6—还原带；7—泥粉质局部隔水层；8—钙质局部隔水层；9—工业铀矿体/铀矿化体；10—泥岩层/砾石层；11—钻孔及埋深；12—古层间氧化带前锋线；13—地层及岩性界线；14—地层缩略符号
另外，直罗组下段下亚段可进一步划分为两段：下部以砾质辫状河道沉积的砾岩、砂质砾岩为主，目前已在该层位中发现工业铀矿化；上部以砂质辫状河道沉积的绿色、灰色砂岩为主，在纳岭沟铀矿床分布广泛，呈泛连通状，是铀矿化的主要赋存层位，砂岩粒度较粗，多含细砾，灰色砂岩中多见炭屑、煤屑和黄铁矿。
直罗组下段上亚段以绿色、浅绿色和暗绿色砂岩为主，个别钻孔中下部可见到灰色砂岩，在矿床南部已在该层位发现工业铀矿化，砂岩中常见泥质夹层，在矿床范围内上亚段与下亚段沉积环境基本相同[3,5]，均为辫状河沉积环境。
2.3 水文地质特征
纳岭沟铀矿床含矿含水层在矿区内稳定分布，埋深大，赋存的地下水为承压水，地下水位埋深109.45～153.41 m，承压水头为169.55～252.46m，含矿含水层水位标高及承压水头具有从北向南逐渐增大的特征[5]。
从水文地质孔抽水试验成果看，含矿含水层富水性变化不大，单井涌水量为83.64 （水位降深9.32m）～123.18m3/d（水位降深15.87m），单位涌水量为0.092～0.1032L/s· m，含矿含水层渗透系数为0.55～0.63m/d，导水系数为17.34～72.55m/d。综上所述，含矿含水层的富水性及渗透性较好，单孔涌水量较大，对地浸开采较有利[5]。
2.4 古层间氧化带发育特征
纳岭沟铀矿床古层间氧化带的发育特征与皂火壕铀矿床类似，不同之处在于纳岭沟铀矿床过渡带规模大，氧化前锋的垂向控矿作用明显，纵向上控矿作用不明显（图2,图3）。
平面上，完全氧化带发育于矿床北部（图3），发育距离在10.0～18.0km之间，总体呈近东西向带状展布，在矿床北东部呈舌状向南东凸出；氧化－还原过渡带发育规模较大，整体呈北东－南西向展布，沿地下水运移方向发育距离在7.0～25.0km之间，铀矿体均产于氧化－还原过渡带内，古层间氧化带前锋线亦呈北东－南西向展布；还原带位于矿床南东部，发育规模较小，矿床内延伸距离约15km。
图3 纳岭沟铀矿床直罗组下段下亚段岩石地球化学环境及矿体展布示意图
1—氧化带；2—氧化－还原过渡带；3—还原带；4—氧化带与过渡带分界线；5—古层间氧化带前锋线；6—勘探线及编号；7—工业铀矿孔；8—铀矿化孔；9—铀异常孔；10—无铀矿孔；11—工业铀矿体
垂向上，绿色古氧化砂岩一般为单层产出（图2），砂体整体呈“上绿下灰”的特征，纳岭沟铀矿床古氧化砂体厚度为0～101.50m，由北西向南东逐渐变薄直至尖灭；古氧化砂体底界埋深为283.20～627.00m，由北东向南西埋深逐渐加大；古氧化砂体底界标高为827.50～1144.00m，由北东向南西方向逐渐变低，与地层产状基本一致，可能与东部抬升有关，但变化较小。
2.5 矿体特征
平面上，纳岭沟铀矿床矿体整体呈北东－南西向带状展布（图3），局部呈透镜状，主矿体长约5500m，宽200～1700m，面积约5.0km2，连续性较好，规模较大，形态复杂，矿体边部连续性稍差，形成“天窗”。主矿体平均厚度为3.58m（表1），变化较大，在平面上厚度变化无规律性，多为突变；平均品位为0.0771%，相对高品位区分布在N7—N28线中部和北部，呈近东西向带状展布，其他部位也有零星分布；平均平米铀量为6.11kg/m2，高值区亦无明显规律，呈点状分布。
表1 纳岭沟铀矿床矿体矿化特征统计
剖面上，主矿体、矿化体呈板状、似层状，产于远离顶、底板的绿色砂岩和灰色砂岩过渡部位的灰色砂岩中（图2）。主矿体顶板埋深为314.05～464.05m，底板埋深为321.25～464.95m（表2），埋深较大，除局部受地形影响外，整体由北东向南西底板埋深逐渐增大，变化具规律性且稳定。主矿体顶板标高为1034.92～1111.07m，底板标高为1034.02～1102.45m，顶、底板标高变化不大，产状平缓，整体由北东向南西缓倾斜。
表2 纳岭沟铀矿床矿体埋深及标高统计
2.6 矿石特征
纳岭沟铀矿床矿石为砂岩类矿石，主要为疏松、较疏松的浅灰色、灰色长石砂岩和长石石英砂岩。以中粒、粗粒砂岩为主，矿石中碎屑含量高，占全岩总量的90%以上，碎屑成分以石英为主，其次为长石；黏土矿物主要以杂基形式存在，平均含量为10.3%。黏土矿物成分以蒙皂石、高岭石为主，伊利石和绿泥石次之。纳岭沟铀矿床铀的存在形式为两种：吸附态和铀矿物，以吸附铀为主，在电子显微镜下含矿碎屑岩中的黏土矿物普遍含铀。铀矿物主要为铀石、沥青铀矿（图4，图5）。
图4 石英（Q）、绿泥石（Chl）、黄铁矿（Py）共生的沥青铀矿（Pit）
图5 TiO2颗粒，铀石（Coff）包裹的灰色内核为钛铁矿（Ilm）
3 主要成果和创新点
3.1 主要成果
1）纳岭沟铀矿床是在鄂尔多斯盆地北部发现皂火壕特大型砂岩铀矿床之后，落实的又一个大型可地浸砂岩型铀矿床，是我国在沉积盆地中铀矿找矿的又一个重大突破。按地浸砂岩型铀矿一般工业指标估算，矿床达到了大型规模，矿体产出较集中，其中主矿体近万吨[5]。
2）从2012年6月开始，中核集团地矿事业部部署核工业北京化冶研究院等单位开展地浸试验，选择较为经济的CO2+O2的浸出工艺，开展了纳岭沟铀矿床地浸开采现场条件试验，到2013年3月，浸出液铀浓度达到了74mg/L以上，平均42mg/L。2014年完成地浸开采的现场条件扩大试验，试验结果表明，纳岭沟铀矿床基本具备矿砂建设条件，CO2+O2浸出工艺试验取得圆满成功。
3）大致查明了矿床水文地质特征。含矿含水层稳定顶板为同组洪泛沉积的泥岩，平均厚20.4m；含矿含水层平均厚124.1 m，厚度大，对地浸开采不利，但矿体上部与下部存在局部隔水层，具一定规模，连续性较差。矿体上部局部隔水层以泥岩为主，下部局部隔水层以钙质砂岩为主。
4）基本查明了矿床古层间氧化带发育特征。古层间氧化带总体呈近南北向、北东－南西向展布，发育规模较大，古氧化距离为20～40km（不含剥蚀区），最大埋深达730m，一般在200～500m之间。古层间氧化带前锋线呈近东西向展布于矿床南部。
5）基本查明了矿体的空间展布形态、规模、厚度、品位及变化特征。主矿体形态简单，平面上呈北东－南西向带状展布，长约5500m，宽200～1700m，矿体相对稳定，连续性较好，平均厚度为3.58m，平均品位为0.0771%，平均平米铀量为6.11kg/m2；剖面上产于古层间氧化带下部，呈板状、似层状，产状平缓。
6）基本查明了矿石类型、物质组分、化学成分、铀存在形式等。矿石以中粒、中粗粒、粗粒砂岩为主，少见钙质砂岩矿石，偶见泥岩矿石。矿石工业类型以特征矿物含量低的含铀碎屑岩矿石为主；矿石矿物成分基本保持了围岩的主要成分；铀以吸附态为主，铀矿物以铀石为主，见少量的晶质铀矿、沥青铀矿、铀钍石、方钍石及次生铀矿物，多呈分散吸附态分布于泥质、有机质及黄铁矿周边。
3.2 主要创新点
1）进一步完善了鄂尔多斯盆地北东部铀成矿模式。纳岭沟铀矿床铀成矿作用与皂火壕矿床基本相同，但又具有其特殊性。
首先，纳岭沟铀矿床处于伊盟隆起北部，河套断陷形成之后含矿砂体未出露地表，无含氧水的补给，不具备皂火壕铀矿床后期二次氧化作用铀的再富集阶段。
其次，矿床南部存在泊江海子断裂，该断裂形成于加里东期，燕山末期终止活动，为一多期继承性活动断裂。纳岭沟铀矿床的成矿时期为晚白垩世—始新世中期（测得成矿年龄为（84±1）Ma、（61.7±1.8）Ma、（56.0±5.2）Ma、（38.1±3.9）Ma，核工业北京地质研究院）。因此，该断裂既是下部还原气体上升的通道，也是盆地北缘地下水的局部排泄源，在盆地北部形成完整的地下水补－径－排系统，对层间氧化带发育及铀成矿具控制作用。
第三，据纳岭沟铀矿床3个水文孔水质分析结果，在抽水过程中目的层地下水pH 值在7.00～7.60之间，平均为7.37，呈中性—弱碱性；对矿层定深取样进行水质分析，地下水中pH 值在8.90～13.30之间，平均值为10.15，呈碱性，据此推测纳岭沟铀矿床含矿含水层地下水垂向上自上而下具酸性—中性—碱性的分带性。下部层位上升的还原性气体与蚀变云母析出的Fe3＋在云母解理间形成球状黄铁矿，同时，在碱性环境下，部分石英熔融，在黄铁矿边缘形成铀矿物，即铀石。其分布直接受蚀变黄铁矿、黑云母控制。
因此，纳岭沟铀矿床的铀成矿作用可分为预富集阶段、古层间氧化作用的酸性成矿阶段、古层间氧化带碱性成矿阶段、后期还原改造保矿阶段。
2）建立了含矿目的层直罗组等时地层格架，重建了沉积体系域。矿床内直罗组下段下亚段以辫状河沉积为主，向下游依次过渡为辫状河分流河道及曲流河沉积。下亚段为低位体系域发育的辫状河沉积，早期沉积一套砂质砾岩，中晚期为一套多旋回叠加的厚大砂体。直罗组下段上亚段在矿床内为辫状河—辫状河三角洲沉积，与盆地北东部存在较大差异[7]。
4 开发利用状况
纳岭沟铀矿床（N21—N88线）地浸开采的预可行性研究已基本完成，采用“二氧化碳加氧气”的浸出工艺已获得成功，2014年已经基本具备大型铀矿山的建设条件。
5 结束语
由于纳岭沟铀矿床直罗组下段砂体厚度大，而砂体中存在厚度较薄的泥岩隔挡层，对地浸工艺试验起到了关键性的作用，因此，加大对泥岩薄层分布规律、连续性等的研究，划分矿床铀资源分布状况，有助于合理规划开采单元。
纳岭沟铀矿床资源储量已达到大型铀矿床规模，且矿体的连续性较好，但在矿体边部和矿床外围控制程度较低，尤其在主矿体南部、北部砂砾岩中已发现多个工业铀矿孔，对矿体的展布规模还未控制，矿体还未封边，具有向多个方向延伸的可能。因此，随着勘查工作的继续及对矿体控制程度的提高，纳岭沟铀矿床有望发展为特大型可地浸砂岩型铀矿床，铀资源潜力巨大。
参考文献
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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]苗爱生，男，1967年生，博士，研究员级高级工程师。1993年参加工作，长期从事铀矿地质勘查，现任核工业二〇八大队地勘二处处长。承担的重大项目曾获国家科学技术进步二等奖，国防科学技术进步一等奖、二等奖，中国核工业集团公司铀矿找矿一等奖、二等奖，2007年度“全国十大地质找矿成果”，2013年度“全国十大地质找矿成果”。第十届中国青年科技奖和第十届中国青年地质科技奖金锤奖获得者。
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