中国非常规铀资源

扬子陆块东 缘修水 地区、湘 西北 大坪等 地大规模发育黑色岩系, U、V 、Mo 达到铀 矿床伴生组分 综合利 用指标, 形成 U V 型、 U V M o 型非常规铀资源。湘西北汪家寨、晓 坪等地区大规模发 育含铀磷块岩、铀多金属 磷块岩, Ni 、M o 达到工业品位, U 、V 、Ni 、M o、Re、T l 达到铀矿床伴生组分综合利用 指标, Cr 和稀土元素显富集趋势, 形成 U V Re 含铀磷块岩型非常规铀资源, U V Ni M o Re T l 铀多金属磷块岩型非常规铀资源。在靠 近湘西北陆缘裂陷、深断裂带的黔 中台间坳 陷相中, 形成 U V 含铀磷块岩型以 及 U Ni Mo Re 铀多金属磷块岩型非常规铀资源。
铀资源铀成矿作用受控于陆缘裂谷、陆缘裂陷环境下伴随海底喷流作用和海底火山喷发而沉积的 由热
水沉 积硅质岩、硅质磷块岩和碳硅泥岩组成的 富铀海 相黑色 岩系, 热水 沉积作 用或喷 气 沉积是 形成
中国黑色岩系非常规铀资源或发生大规模铀成矿作用的成矿机制。
[ 关键词] 中国非常规铀资源; 黑色岩系; 成矿环境; 成矿机制
铀含量
( 10Hale Waihona Puke Baidu 15) 10- 5
10 10- 6 ~ 4 10- 4
( 10~ 15) 10- 5
( 50~ 30) 10- 5
( 3~ 4) 10- 9
已探 明
含铀黑 色页 岩在世 界
与碳 酸 盐 岩 紧 密共 生,
和 预 测 已探明和预测总量为 22 上广 泛分 布, 具有 十
铀资源 量巨 大尚无 预 海水中含有约 40 亿
第 27 卷 第 4 期 20 11 年 7 月
铀矿 U ranium
地质 Geolog y
V o l 27 No 4 Jul 2011
中国非常规铀资源
漆富成, 张字龙, 李治兴, 王志明, 何中波, 王文全
( 核 工业北京地质研究院, 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室, 北京 100029)
[ 文章编号] 1000 0658( 2011) 04 0193 07
[ 中图分类号] P 619 14 [ 文献标识码] A
1 非常规铀资源概况
按照核能机 构 ( NEA ) 和国际原 子能机 构 ( IAEA) 关于铀资源的术语和定义, 铀资 源可划分为常规铀 资源和非常规铀 资源。常 规铀资源是铀以主 要产品, 共产品 或重要的 副产品可回收的铀 资源; 非常规铀 资源被定 义为低品位的资源 或者作为次要 副产品回收 的铀资源[ 1] 。如与磷块岩、碳酸盐岩、褐煤和 黑色页岩伴生的铀。非常规铀资源 属于非传 统矿产资源, 非传 统矿产资源是指 受目前经 济、科学技术及环 境等因素的限制 尚未发现 和尚未开发利用的 矿产资源, 以及 尚未被看 作矿产和未发现其用途的潜在矿产资源[ 2] 。结 合非传统矿产资源 的定义和国际 原子能机构
[ 收稿日期] 2011 03 30 [ 改回日期] 2011 05 05 [ 作者 简介 ] 漆富 成 ( 1962 ) , 男, 高 级工 程师 ( 研究 员级) , 博 士, 主 要从 事铀 矿地 质研 究。 E mail: qfc9818@ 163 com
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铀矿地质
第 27 卷
表 1 世界非常规铀资源主要类型、资源量潜力和回收利用现状 Table 1 Signifcant types、amount of potential resources and present situation of reutilization
有重要的战略意义。 根据非常规 铀资源 产出环 境、形 成条件
和规模, 结合赋矿载体类型、回收难易程度, 中国非常规铀资 源主要包括黑 色岩系型和盐 湖型 ( 表 2) 。依据目前的研究, 其中与黑色 岩系有关的含铀黑色岩系型、含铀磷块岩型、 铀多金属磷块岩 型是我国重要 的非常规铀资 源类型。下面着重 讨论中国黑色 岩系非常规 铀资源的成矿环境和成矿规律。
对非常规 铀资源的定义, 本文赋与 非常规 铀资源 如下概念: 非常规铀资 源系指在当 前技术和经济条件 下尚未开采利 用, 分布在 一定地质体和地 质介质 ( 如重 要水体) 中的 低品位铀资源或 者只作为次要 产品或副产品 开发利用的铀资源。
非常规铀资源的开发 利用可大 大地延长 现行以铀为燃料的 核能的使用时 间。为了保 证有充分的铀资 源满足未来不 断增长的核能 需求, 需要进 行大量的工 作和研究, 查明非 常规铀资源类型和潜力[ 1] 。目前世界非常规铀 资源主要类型有 磷块岩型、黑色页 岩型、碳 酸盐岩型、褐煤型和海水[ 3, 4] ( 表 1) 。世界大 部分非常 规铀 资源 量与 磷块岩 中 的铀 有关, 是目前主要可回 收一定数量铀 的非常规铀资 源。在约旦、墨西哥、摩洛哥和美国等, 铀
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第 27 卷
较丰富的铀源并吸附了溶解在海水中的铀外, 同时形成伴随海底 喷流作用和海 底火山喷发 而形成的热水沉积 硅质岩含铀建造、含铀硅 质磷块岩以及沉凝 灰岩夹层, 从而 引起铀在 地层中进一步富集, 形成重要的铀 源层并在 局部地区形成同生 沉积成岩型铀矿 床。陆缘 裂陷热水沉积作用或喷气 沉积作用, 构成 U 、 V、Y、L a、M o、P、 Se、H g 、Re、Ni、Ba 等黑色岩系多元素富集成矿带。
[ 摘要] 中国非常规铀资源主要包含黑色岩系 型和盐湖型。其 中与黑色 岩系有 关的含 铀黑色 岩系
型、含铀磷块岩型、铀多金属磷块岩型是对中远期保障我国铀资源可持续供给有重要意义的 类型。陆
缘裂 谷、陆缘 裂陷环境是中国黑色岩系非常规铀资源最重要、最有利的成矿环境, 形 成 U Cd 型、U
V M o 型、U V Re 型、U V N i M o 型和 U V N i M o Re T l 型等地球化 学组合。中 国黑色 岩系非 常规
黑色岩系型
含铀磷块岩型
受特定海相沉积环境控制, 赋存于早 寒武世海 相黑色岩 系磷块岩 中, 主要 分布于 扬 子陆块东南缘、北山地区, 以磷块岩 的重要副 产品回收, 铀含量小 于 0 03% 的低 品 位铀矿资源
铀多金属磷块岩型
受特定海相沉积环境控制, 赋存于早 寒武世海 相黑色岩 系磷块岩 中, 主要 分布于 扬 子陆块东南缘湘西北、黔中地区, 以 Ni 、M o 多金 属矿的重 要副产品 回收, 铀含 量 小于 0 03% 的低品位铀矿资源
of unconventional uranium resources in the world
磷块岩型
黑色页岩型
碳酸盐岩型
褐煤型
海水
与海相 黑色 页岩伴 生
类 型 海相磷块岩 矿床含 有的
与碳酸盐 岩紧密 共生的
的铀及 多金 属矿产 中
与煤共生的铀资源
铀资源
铀资源
的铀资源
海水 中含 有 的大 量 铀资源
作为磷酸盐的副产 品回收, 由间三 辛基氧膦 和二磷酸溶剂萃取回收铀。从磷块岩回收铀, 是经济可行并且成 为重要的有竞 争力的铀资 源。含铀黑色 页岩在世界上 广泛分布, 具有 十分巨大的铀资源 量, 可利用生物 堆浸技术 回收黑色页岩、含铀明矾页岩中的铀[ 4] 。碳酸 盐岩型、褐煤型通常品位较低。但随着高质量、 高效益铀资源量的减少和铀产品价格的上升, 此种铀资源的开发利用迟早将变为现实。
其铀资源 量巨 大, 尚无
铀 资 源 103 万 t
分 巨 大 的 铀 资 源 量,
测数据
吨铀
预测数据
量
已预测数百万吨
瑞 典、 挪 威、 法 国、 北哈 萨 克 斯 坦、北 非、
非 常 规 智利、埃 及、芬 兰、约 非 洲、 阿 根 廷、 美 中东地区 和美国 佛罗里
铀 资 源 旦、秘鲁、 越南、 墨西 国、俄 罗斯、 哈萨 克 达、爱达 荷、犹他 和怀
盐湖型
主要分布于中国中西部地区盐湖卤 水中, 有望通 过盐田晒 制工艺和 盐析法 浓缩提 锂 和提硼后的老卤水中回收铀, 可作为中国天然铀资源的有效补充
品位标准进行。 3 1 中国黑色岩系非常规铀资源形成的构造
环境 中国黑色 岩系非常规铀 资源的空 间分布 受控于陆块边缘构 造环境, 非常规 铀资源成 矿环境的优劣取决 于陆块边缘构造 类型, 黑 色岩系含铀建造均产在晚震旦世 早古生代海 相沉积建造中, 这些含铀沉积建造可以分 4 大 类: 陆缘裂谷 带中的含铀建 造、陆块 陆缘裂 陷 深断裂带中的含铀建造、陆块边缘盆地中 的含铀建造和陆缘 活动带中的含铀 建造。其 中陆缘裂谷带中的含铀建造、陆块 陆缘裂陷 深断裂带中的含铀 建造是中国黑 色岩系最重 要、最具有形成大 规模铀成矿作用 的富铀沉 积建造。陆缘 裂谷、陆缘裂 陷是含铀 黑色岩 系非常规铀资源形成的主要有利成矿环境。 3 1 1 陆缘裂谷环境与黑色岩系非常规铀资源 陆缘裂谷 形成与地壳拉 伸破裂后 软流圈 物质的上升和侧向扩张有关, 地壳拉张运动, 导致深大断裂复活 和部分熔融地幔 上涌, 与 下地壳产生壳幔混 熔作用, 一方面 为下地壳 熔融产生中酸性岩 浆提供热量, 另 一方面壳 幔混熔形成的壳幔 混合流体从流 体在上升途 经的围岩中萃取成 矿物质。构成地 壳拉伸破 裂后以软流圈物质 上升为驱动力 的陆缘裂谷 热动力流体系统。南秦岭陆缘 裂谷带 、北山
2 中国非常规铀资源类型
中国非常 规铀资源的研 究与开发 是我国 铀资源可持续供给 的重要保障, 也 是我国延 长应用现 行核 能技 术使用 时间 的保 障措 施。 对中国非常规铀资 源成矿潜力的 研究不仅具 有需求的急迫性, 也具有现 实的必要 性。查 明我国非常规铀资源的分布状况及富集规律, 完成中国非常规铀 资源远景区的 战略选区具
亚利用 生物 堆浸技 术
酸盐的副 产品 回收。由
取溶剂回 收碳酸 盐岩中 回 收 铀 技 术, 南 非 回 收 率 2 gU/ kg,
用现状
回收 黑色 页岩、含 铀
间三辛基氧 膦和二 磷酸
的铀
A reva 公 司 开发 煤 田 大规 模作 业 估计 年
明矾页岩中的铀
溶剂萃取回收铀
中回收铀技术
回收 1200 tU / a
裂谷带发育含铀黑 色岩系型、含 铀磷块岩型 非常规铀资源。北 山裂谷带方山 口等地区黑 色岩系中 U 、V 、Ni 、Mo 达到铀矿床伴生 组分综合利用指标, 形成 U V Ni M o 型黑色 岩系非常规铀资源。北山裂谷带 含铀磷块岩 U、Cd 达到铀矿床伴生组分综合利用指标, V 和稀土元素显富集趋势, 形成 U Cd 型黑色岩 系含铀磷块岩。
系非常规铀资源 扬子陆块东 缘构成 的陆缘 裂陷、深断裂 带成矿体系, 成矿 作用与沉积成 岩作用和热 水沉积作用 有关, 由晚震 旦世 早寒 武世硅 质磷块岩、炭 质页岩、硅 质岩组成 黑色岩系 型铀矿赋存层位。震旦 寒武纪时期, 扬子陆 块边缘由于强烈拉 张和构造沉降, 伴随同生 断裂、海水对 流循环和热 液喷溢, 接受了碳 硅泥岩沉积物[ 5] 。这些沉积物除继承了蚀源区
3 中国黑色岩系非常规铀资源成矿环 境和成矿规律
中国黑色岩系非常规 铀资源系 指受特定 海相沉积环境、沉积相和 沉积建造 控制, 赋 存于海相黑 色 岩系, 铀 以重 要 副产 品 回收, 铀含量主要介于 0 01% ~ 0 03% 的低品位铀 矿资源。截止 目前, 黑色 岩系常规 铀资源成 矿潜力评价是以铀含量大于 0 03% 的边界工业
分布 哥、摩洛哥和美国等 斯坦、 乌兹 别克斯 坦 俄明州等
等
世界
世界
在约 旦、 墨西 哥、摩洛 芬兰、 瑞典 和爱沙 尼
加拿大 S part on R ese 日本 研究 海 底高 分
哥和美国 等, 铀作 为磷
芬兰、巴西 等国利 用萃 asu es 公 司 开 发 煤 灰 子聚合物回收系统,
回收 利
第4期
漆富成, 等: 中国非常规铀资源
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表 2 中国非常规铀资源类型和基本特征 Table 2 Types and essential characteristics of unconventional uranium resources in China
类型 含铀黑色岩系型
基本特征
受特定海相沉积环境、沉积相和沉积 建造控制, 赋 存于晚震 旦世一 志留纪 黑色岩 系 中, 主要分布于南秦岭 、扬子陆块东南缘、北山地区, 铀 含量介于 0 01% ~ 0 03% 的低品位铀矿资源
北山裂谷带较高含量的 U、P、M o、Ni、 V 、稀 土等 是热水 沉 积 的 重 要 地 球化 学 标 志 陆缘裂谷成矿体 系形成伴随海 底喷流作用和 海底火山 喷发 而沉 积的 由热水 沉 积硅 质岩、 硅质磷块岩和碳 硅泥岩组成的 富铀海相黑色 岩系。为后期大规 模铀成矿作用 提供了巨量 的成矿矿源。陆缘 裂谷环境是含 铀黑色岩系 非常规铀资源形成的主要有利成矿环境。 3 1 2 陆块陆缘裂陷 深断裂带环境与黑色岩