“这是一种全新找矿思路,颠覆突破传统砂岩铀成矿理论束缚,大大拓展了中国砂岩铀矿找矿前景,指导和推动砂岩铀矿找矿重大突破。”在10月23日举办的第二届中俄“矿床成因无国界”国际学术交流会上,中核集团首席科学家、核工业北京地质研究院研究员李子颖站在台上分享,台下的中外核地质专家附耳低语、频频点头。
台上台下互动的,正是李子颖与团队建立的原创性理论成果——砂岩型铀矿渗出成矿理论。中外专家对这一原创性理论成果给予高度评价,认为其不仅丰富和发展了铀成矿理论体系,也将对全球砂岩型铀矿的勘查实践产生深远影响,标志着中国在砂岩型铀矿成矿理论研究领域迈入国际领先行列。
砂岩型铀矿渗出成矿理论缘何而出?其指导铀矿找矿具体成效如何?对中国乃至全球核能产业可持续发展有什么意义?李子颖向《中国能源报》记者讲述了创新找矿理论诞生的“来龙去脉”。
■■ “找矿禁区”变为“铀矿宝藏区”
天然铀是重要的能源矿产资源,被称为核能“口粮”。近年来,包括我国在内的全球大多数国家,纷纷将核能置于保障能源安全、促进能源转型的重要位置,天然铀由此成为新一轮核电复兴带动下的全球关键资源。
加快提升我国天然铀产能,夯实铀资源保障基础,首先要找铀矿。铀矿在哪里、能否经济且高效开采,离不开找矿理论指引。
“国际上传统的‘渗入’砂岩铀矿理论认为,砂岩型铀矿是产于富含还原物质的灰色沉积建造中,经氧化还原作用形成,铀主要由无机的大气降水流体氧化溶解岩石中铀并迁移,在含矿层中被还原沉淀成矿,受氧化还原过渡带控制,形成‘卷状’矿体和灰色矿石。”李子颖介绍,该理论一直在全球砂岩铀矿找矿中发挥了重要指导作用。
但我国地质构造复杂,盆地中红色氧化砂岩分布广泛且面积占比高。按照传统理论,红色氧化砂岩因缺乏还原物质,不能还原铀富集成矿,被认为是“找矿禁区”,这也意味着大面积分布的红色砂岩中难找到铀矿。
“如果照搬传统理论,红色砂岩‘难成矿’,或者就是‘无矿区’,可事实真的如此吗?”李子颖其实很早就在实践中发现,红色砂岩中存在铀成矿现象,其特征异于传统砂岩铀矿,如矿体呈多层“板状”,受红杂色砂岩中灰色砂体控制,有红色颜色矿石,“这些很难用传统砂岩矿矿理论解释”。
既然发现问题,那就追究到底。
李子颖针对问题的不同难点、制定多学科研究技术路线,带领团队对典型矿床进行抽丝剥茧的系统研究,并逐一破解,创建了“渗出砂岩铀成矿理论”,即深部具有一定温度和压力的富含有机物的成矿流体,在深部地质动力驱使下沿构造通道渗出至浅表,由于温压、酸碱度等物理化学条件变化,铀络合物分解、沉淀富集成矿,铀来自深部富铀有机质建造,铀迁移是以有机络合物形式,由此揭示了红杂色砂岩铀成矿的全新机理。
这把理论“钥匙”,自此打破传统铀成矿理论的桎梏,让砂岩找铀版图从“灰色”岩石拓展到“红色”,从“盆地边缘”挺进“盆地中间”,从“浅部”迈向“深部”,开辟出全新的铀矿找矿新领域,红色氧化砂岩由此从“找矿禁区”变为“铀矿宝藏区”。
■■ 砂岩铀矿理论实现“领跑”
从灰色砂岩到红色砂岩的找矿新方向,沉睡的铀资源借助创新找矿理论得以盘活。
“理论创新的关键在于,我们创建渗出找矿新模式,确立新铀矿找矿类型,总结深部铀源、构造空间、后生蚀变等找矿标志,指导和推动国内砂岩铀矿勘查实践。”李子颖介绍,在理论指导下,我国铀矿找矿范围由盆缘拓展到盆地内部,由“浅部”拓展到“深部”。“找矿面积成倍大幅拓展,成矿深度由浅表至数千米。”
在向深地找矿不断迈进的过程中,经过理论与实验模拟,依据大量地质事实和地球化学证据,李子颖接续创立热液型铀矿“热点铀成矿”理论,提出热液铀成矿深度可延伸至3000米,将找矿目光引向更大的深部空间。
“基于这一理论,我们在华南地区1550米深度钻获我国迄今最深的热液型工业铀矿,一举刷新70年的找矿深度纪录,极大拓展我国热液型铀矿的找矿空间。”李子颖说。
据《中国能源报》记者了解,本世纪以来,我国北方砂岩型铀矿找矿取得重大突破。2023年我国发布十大铀矿找矿成果显示,国内铀资源预测超过280万吨,其中主要的铀资源就集中在北方砂岩型铀矿。
“砂岩型铀矿理论创新成果不仅筑牢国家核工业资源根基,更被国际同行广泛认可采用、指导找矿实践,推动我国铀矿理论研究实现从‘跟跑’到‘领跑’的跨越。”李子颖透露,乌兹别克斯坦等铀资源大国应用渗出砂岩铀成矿理论开展找矿并取得成效,产生了广泛的国际影响力。

