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【中國鈾資源新圖景2】鈾勘查理論技術(shù)創(chuàng)新為鈾資源突破提供支撐
時間:2016年01月07日 來源:中核集團(tuán) 點擊量: 分享:
  經(jīng)過60 年的發(fā)展我國已逐步建立起以核工業(yè)北京地質(zhì)研究院為主體、一批區(qū)域性鈾礦地質(zhì)研究所、核地勘單位和部分高等院校為支撐的獨立而完整的鈾礦地質(zhì)科技體系。2000 年開始,我國鈾礦地質(zhì)科技投入總體上呈逐年增長之勢,尤其是“十一五”以來,鈾礦地質(zhì)科技攻關(guān)工作又步入了新一輪快速發(fā)展期。2000~2005 年,鈾礦地質(zhì)科研仍以北方砂巖型鈾礦為主攻對象,2006 年以后則逐步形成了主攻砂巖型和熱液型鈾礦、“南北并重”的新格局。
  立足自主創(chuàng)新,核地質(zhì)系統(tǒng)不斷強(qiáng)化“小核心、大協(xié)作”和“研產(chǎn)學(xué)”相結(jié)合的科研組織形式,實施了一批重大科技項目,使我國鈾礦地質(zhì)科技工作在基礎(chǔ)地質(zhì)和鈾成礦理論、戰(zhàn)略選區(qū)與區(qū)域預(yù)測評價、找礦技術(shù)方法與深部探測以及資源突破等方面取得了一系列重大進(jìn)展和創(chuàng)新性成果。
  鈾礦基礎(chǔ)地質(zhì)和成礦理論創(chuàng)新
  在鈾礦基礎(chǔ)地質(zhì)研究方面,近期以核工業(yè)北京地質(zhì)研究院李子穎研究員為首的科研團(tuán)隊在世界上首次發(fā)現(xiàn)自然界中金屬鈾的存在。該團(tuán)隊以我國南方典型熱液型鈾礦床中的瀝青鈾礦為研究對象,采用光電子能譜等方法,原位精細(xì)分析了天然鈾氧化物中元素組成、價態(tài)及含量,并開展了與人工金屬鈾和氧化還原鈾礦物的對比分析工作,于自然界瀝青鈾礦中首次發(fā)現(xiàn)了零價態(tài)金屬鈾的存在。這一發(fā)現(xiàn)為解釋熱液鈾成礦作用機(jī)理和控礦要素提供了關(guān)鍵性依據(jù),進(jìn)一步佐證了熱點鈾成礦理論,為鈾成礦深度的定量預(yù)測以及深部鈾資源找礦的更大突破提供了依據(jù),具有重大的理論與實際應(yīng)用價值。
  通過對我國鈾礦床類型進(jìn)行重新劃分,建立了全國100 多個典型鈾礦床成礦模式,同時建立了相應(yīng)的預(yù)測評價模型;利用GIS 平臺,新建了包括基礎(chǔ)類、信息類和成果類三大類7 個子數(shù)據(jù)庫,首次實現(xiàn)了全國鈾礦資源潛力評價成果數(shù)字化數(shù)據(jù)綜合集成;估算了全國49 個成礦區(qū)帶的鈾礦資源量,預(yù)測全國鈾礦資源總量超過200 萬噸,基本摸清了我國主要鈾礦類型的鈾資源潛力和分布情況。
  實施了《中國鈾礦床研究評價》項目,全面總結(jié)了我國各大工業(yè)類型鈾礦成礦規(guī)律,建立了成礦模式、區(qū)域找礦模式及預(yù)測模型,論證了各大工業(yè)類型鈾礦新的找礦方向和資源潛力增長方向,研究成果對指導(dǎo)我國鈾礦找礦以及中長期鈾礦勘查部署提供了重要的依據(jù)。
  鈾礦成礦模擬實驗的成功實施對證實腐殖酸在鈾的沉淀富集過程中起著重要作用,明確了不同粘土礦物對U(Ⅵ)吸附性能,首次在含礦層發(fā)現(xiàn)并培養(yǎng)成功還原菌,探討了油氣在鈾成礦過程中所起的作用。
  此外還發(fā)現(xiàn)了氧鈉細(xì)晶石、欒鋰云母、冕寧鈾礦三種新礦物,為深入揭示地質(zhì)作用過程提供了重要參考。
  在鈾礦成礦理論創(chuàng)新方面,創(chuàng)新發(fā)展了“熱點鈾成礦”、“深源鈾成礦”等理論,闡明了熱液鈾礦富集機(jī)理,系統(tǒng)建立了我國南方典型鈾礦田(地區(qū))的熱點作用識別標(biāo)志和熱點鈾成礦模式;查明了我國北方重點盆地砂巖鈾礦床的地質(zhì)-地球化學(xué)特征、控礦因素和成礦機(jī)理,創(chuàng)新建立了產(chǎn)鈾盆地“疊合成礦模式”、“層間滲入—越流成礦模式”等系列成礦模式,為指導(dǎo)新區(qū)突破、老區(qū)擴(kuò)大提供了理論支撐。
  鈾資源預(yù)測評價技術(shù)創(chuàng)新
  近些年,中核地質(zhì)加強(qiáng)了攻深找盲有效技術(shù)方法組合集成研究,基本形成了以地質(zhì)、高分辨物化探勘查、高光譜遙感技術(shù)、鉆探、儀器、分析測試技術(shù)及數(shù)據(jù)處理集成技術(shù)為主的“天空地”一體化鈾資源預(yù)測評價技術(shù)方法體系,攻深找盲綜合技術(shù)能力已超過1000 米,為開辟我國鈾礦“第二找礦空間”提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
  通過鈾資源預(yù)測評價集成技術(shù),集成構(gòu)建了我國大型層間氧化帶型砂巖鈾礦預(yù)測評價技術(shù)體系以及由地質(zhì)評價、鈾礦田遙感評價與預(yù)測、地球物理、地球化學(xué)等四大技術(shù)方法組成的熱液型鈾礦攻深找盲技術(shù)體系,提高了探測技術(shù)方法的深度和精度,將熱液型鈾礦的探測深度提高到1000 米以上;利用GIS技術(shù)構(gòu)建了一套集預(yù)測區(qū)圈定、優(yōu)選及鈾資源量估算于一體的鈾資源潛力定量預(yù)測評價技術(shù)體系。在鈾礦找礦技術(shù)方法方面不斷取得新進(jìn)展。
  物化探找礦技術(shù)方面,建立了可控源音頻大地電磁法、高精度磁法以及電磁法+高精度磁測+高精度測氡方法組合等系列地球物理攻深找盲技術(shù),建立并發(fā)展了鈾分量化探、同位素示蹤技術(shù)。上述方法在我國南方硬巖地區(qū)、北方砂巖盆地取得了明顯的找礦應(yīng)用效果。
  高光譜遙感技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用方面,創(chuàng)新性地提出了“后遙感應(yīng)用技術(shù)”的理念,開發(fā)了一套鈾成礦要素衛(wèi)星高空間分辨率遙感分析技術(shù)方法,初步建立了航空高光譜遙感地質(zhì)勘查技術(shù)體系以及用于鉆孔巖心和地面礦物填圖的地面成像光譜技術(shù)方法,總結(jié)了一套航測遙感找礦預(yù)測快速評價體系,研究成果在鈾多金屬礦找礦應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用,并已推廣應(yīng)用到油氣探測領(lǐng)域。
  鉆探工藝技術(shù)方面,研制出了單管、雙管以及三層管取心鉆具、卵礫石層鉆進(jìn)用的專用系列鉆頭以及適應(yīng)不同地層條件的多種取心鉆頭;總結(jié)并制定了涌水地層鉆探工藝技術(shù),建立了專門水文地質(zhì)孔與地浸采鈾工藝鉆孔施工技術(shù),繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)在硬巖鉆探中全面推廣應(yīng)用。上述技術(shù)的突破顯著提高了鉆探生產(chǎn)效率、巖心采取率,較好地解決了涌水地區(qū)鉆探施工等系列技術(shù)難題。
  核地質(zhì)分析測試技術(shù)方面,建立了樣品粉碎、分選和污染控制技術(shù)、礦石樣品分離技術(shù)及激光粒度分析方法,發(fā)展了主量、微量元素分析方法,完善了U-Pb 等同位素測試方法和天然及人工核素分析方法,編制了電子探針分析國家標(biāo)準(zhǔn),核地質(zhì)分析測試技術(shù)進(jìn)一步向“精細(xì)精確、省量省時、微區(qū)原位”的方向發(fā)展。
  儀器研發(fā)方面,自主研制成功激光(熱)電離飛行時間質(zhì)譜儀、全數(shù)字化航空伽瑪能譜儀等系列分析檢測儀器以及適用于復(fù)雜地形條件下的測井系統(tǒng)和適用于3000 米深度的綜合測井儀,實現(xiàn)了核工業(yè)領(lǐng)域從國外購買儀器設(shè)備到自主研制的跨越。
  數(shù)據(jù)集成和處理技術(shù)方面,建立了鈾資源綜合數(shù)字勘查技術(shù)系統(tǒng),自主開發(fā)了“天空地”一體化的高光譜數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)新技術(shù),為區(qū)域成礦預(yù)測和找礦靶區(qū)圈定提供了重要依據(jù)。
  成礦預(yù)測和戰(zhàn)略選區(qū)工作取得新進(jìn)展
  全國鈾礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測方面,通過實施全國鈾礦資源潛力評價,建立了預(yù)測區(qū)圈定、優(yōu)選技術(shù)方法和分類分級原則,完成了鈾成礦預(yù)測區(qū)、最小預(yù)測區(qū)的圈定,全國范圍內(nèi)共優(yōu)選出預(yù)測區(qū)342個。
  在地浸砂巖鈾礦戰(zhàn)略選區(qū)和北方重點盆地成礦預(yù)測方面,在全國范圍內(nèi)開展了新一輪可地浸砂巖鈾礦戰(zhàn)略選區(qū)研究,遴選了一批產(chǎn)鈾盆地和潛在遠(yuǎn)景盆地,系統(tǒng)預(yù)測或圈定了百余片不同尺度、不同級別的成礦遠(yuǎn)景區(qū)和重點找礦靶區(qū),部分遠(yuǎn)景區(qū)或找礦靶區(qū)經(jīng)鉆探工程驗證及后續(xù)勘查,已發(fā)展成為新的大型鈾礦產(chǎn)地,推動了我國大型、特大型砂巖型鈾礦的找礦突破。
  在熱液型鈾礦重點工作區(qū)成礦預(yù)測方面,基于攻深找盲關(guān)鍵技術(shù)的突破和應(yīng)用,在我國南方預(yù)測了一批新的成礦靶區(qū),部分重點成礦靶區(qū)通過了鉆探工程驗證,落實了新的鈾資源,為延長礦產(chǎn)壽命和基地建設(shè)發(fā)揮了作用,取得了顯著的找礦和經(jīng)濟(jì)效益。
  在海外鈾資源預(yù)測評價工作方面,以納米比亞等主要鈾礦化產(chǎn)出區(qū)為研究對象,構(gòu)建了非洲中南部古老地塊鈾資源勘查綜合識別評價體系,優(yōu)選或形成了一套適宜古老陸塊鈾礦找礦的技術(shù)方法組合,并在納米比亞歡樂谷等地區(qū)得到實際應(yīng)用,預(yù)測了成礦靶區(qū),推動了應(yīng)用區(qū)的鈾資源擴(kuò)大突破。
  在中國鈾礦深部科學(xué)探測方面,在相山鈾礦田通過實施“中國鈾礦科學(xué)深部鉆探工程”,對相山鈾礦田三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精細(xì)“掃描”,實現(xiàn)了鈾礦科學(xué)深鉆場址定位關(guān)鍵技術(shù)的突破;創(chuàng)建了巖心礦化蝕變礦物高光譜識別新技術(shù),自主研發(fā)了深井多參數(shù)探測儀并使之在實際找礦中成功應(yīng)用,深孔地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備研發(fā)與應(yīng)用取得重大突破??茖W(xué)深鉆在1500 米以下實現(xiàn)了多處鉛鋅金銅多金屬礦化發(fā)現(xiàn),表明相山火山盆地深部鈾多金屬找礦遠(yuǎn)景和潛力巨大,拓展了我國火山巖型鈾多金屬礦的深部找礦空間。(作者系核工業(yè)北京地質(zhì)研究院院長)

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