內(nèi)蒙古鈾礦大基地建設(shè)正在如火如荼進(jìn)行，基地建成后將成為我國(guó)核工業(yè)最重要的“糧倉(cāng)”。殊不知，2000年前，鄂爾多斯盆地和二連盆地鈾礦資源潛力前景并不明朗。我國(guó)鈾礦界為何對(duì)上述兩個(gè)盆地砂巖型鈾成礦條件的認(rèn)識(shí)發(fā)生根本性改變？談及這一切，不得不提到鄂爾多斯盆地和二連盆地鈾礦勘查與開(kāi)發(fā)的科技創(chuàng)新與重大突破。
自2000年核地質(zhì)隊(duì)伍屬地化改革以來(lái)，核工業(yè)二○八大隊(duì)按照中國(guó)核工業(yè)地質(zhì)局制定的“主攻北方地浸砂巖型鈾礦，兼顧南方硬巖型鈾礦”的鈾資源勘查戰(zhàn)略，經(jīng)過(guò)十多年不懈努力，在鄂爾多斯盆地和二連盆地取得了砂巖型鈾礦的科技創(chuàng)新成果，進(jìn)一步豐富了水成鈾礦理論，指導(dǎo)上述兩個(gè)盆地取得我國(guó)鈾礦找礦史上的重大突破，發(fā)現(xiàn)了一批超大型、特大型、大型和中型砂巖鈾礦床。同時(shí)，核工業(yè)北京化工冶金研究院和中核內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司開(kāi)展地浸開(kāi)采試驗(yàn)，效果顯著。上述成果的取得，重塑了我國(guó)鈾資源勘查與開(kāi)發(fā)格局，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和重要的鈾資源戰(zhàn)略意義。
鄂爾多斯盆地：打破傳統(tǒng)水成鈾礦理論
上世紀(jì)90年代初，前人主要以前蘇聯(lián)地質(zhì)學(xué)家在中亞地區(qū)提出的“區(qū)域?qū)娱g氧化帶型”成礦理論為指導(dǎo)，以“次造山帶”、“滲入型盆地”、“黃色或紅色與灰色巖石過(guò)渡部位—過(guò)渡帶”為主要找礦標(biāo)志，開(kāi)展了砂巖型鈾礦研究預(yù)測(cè)與找礦工作。但是，上述水成鈾礦理論和找礦標(biāo)志的提出是在一定的鈾成礦構(gòu)造背景、古水文地質(zhì)環(huán)境和巖石地球化學(xué)環(huán)境等條件下建立起來(lái)的，對(duì)含礦層同沉積和沉積后構(gòu)造演化、古水動(dòng)力環(huán)境演化、后期還原改造作用等分析研究尚未深入，具有很大的局限性，束縛了找礦思路，所以鄂爾多斯盆地沒(méi)有取得突破性找礦成果。
從2000年開(kāi)始，為了尋找“區(qū)域?qū)娱g氧化帶型”地浸砂巖鈾礦床，核工業(yè)二○八大隊(duì)再次選定鄂爾多斯盆地作為研究對(duì)象，在廣泛收集前人地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，重新進(jìn)行了科學(xué)研究與預(yù)測(cè)工作，在深入分析鄂爾多斯盆地沉積構(gòu)造背景及演化規(guī)律的基礎(chǔ)上，與中亞地區(qū)中卡茲庫(kù)姆、阿穆達(dá)林以及美國(guó)得克薩斯、克羅拉多等產(chǎn)鈾盆地的成礦地質(zhì)條件進(jìn)行了充分對(duì)比，認(rèn)為鄂爾多斯盆地沉積構(gòu)造背景及演化等砂巖型鈾成礦地質(zhì)條件與國(guó)外產(chǎn)鈾盆地有著明顯的不同，“次造山帶”、“滲入型盆地”、“黃色或紅色與灰色巖石過(guò)渡部位—過(guò)渡帶”等主要找礦標(biāo)志在鄂爾多斯盆地并不適用。結(jié)合鄂爾多斯盆地自身的特殊性，核工業(yè)二○八大隊(duì)創(chuàng)新性提出了“盆地具有利于鈾成礦的大型單斜構(gòu)造及其相對(duì)穩(wěn)定的繼承性構(gòu)造演化”、“砂巖型鈾礦不一定均受次造山帶的控制” 、“盆地在地臺(tái)階段（侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)）具有一個(gè)完整的地下水補(bǔ)、逕、排系統(tǒng)，具有利于形成層間氧化帶及鈾礦床的古水動(dòng)力環(huán)境”、“灰綠色砂巖可作為含油、煤盆地砂巖型鈾成礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)新的巖石地球化學(xué)標(biāo)志，灰色與灰綠色砂巖的接觸部位是鈾富集的最有利部位”等適用于鄂爾多斯盆地及我國(guó)其他中新生代沉積盆地砂巖型鈾礦的找礦標(biāo)志，進(jìn)一步總結(jié)了盆地“古層間氧化帶型”的新鈾成礦模式。
上述研究成果的提出，打破了“黃色或紅色氧化帶控礦”、“次造山帶控礦” 、“滲入型盆地控礦”和“卷型鈾礦床” 等傳統(tǒng)的水成鈾礦理論，并以此為指導(dǎo)，在鄂爾多斯盆地北部圈定了東勝—杭錦旗一帶長(zhǎng)達(dá)100多公里的古層間氧化帶前鋒線，劃定了皂火壕、納嶺溝、柴登壕和烏力圭廟（大營(yíng)）等遠(yuǎn)景區(qū)，首選埋藏最淺的皂火壕地區(qū)為重點(diǎn)突破區(qū)，按照“由東向西、由淺至深、有序投入、循序漸進(jìn)”的施工原則，依次發(fā)現(xiàn)了皂火壕特大型、柴登壕大型、納嶺溝特大型、大營(yíng)超大型和磁窯堡中型等“古層間氧化帶型”砂巖鈾礦床，取得了我國(guó)鈾礦找礦史上的首個(gè)重大突破。
鄂爾多斯盆地鈾礦科技創(chuàng)新與突破獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)防科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、全國(guó)十大地質(zhì)找礦成果2項(xiàng)、全國(guó)十大地質(zhì)科技進(jìn)展1項(xiàng)和全國(guó)優(yōu)秀地質(zhì)找礦項(xiàng)目1項(xiàng)等榮譽(yù)。
二連盆地：創(chuàng)新性提出“古河谷型”砂巖鈾礦成礦模式
上世紀(jì)90年代初，核工業(yè)二○八大隊(duì)同樣以“層間氧化帶型”砂巖鈾成礦理論為指導(dǎo)，以大間距、大剖面鉆探工程為主要找礦手段，按照“黃色或紅色與灰色巖石過(guò)渡部位—過(guò)渡帶”為主要找礦標(biāo)志，開(kāi)展了“層間氧化帶型”砂巖鈾礦的找礦工作，并發(fā)現(xiàn)了努和廷鈾礦床。
但是，在這一期間人們對(duì)努和廷礦床成因及二連盆地找礦思路還沒(méi)有形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，包括：“雙向物源、雙向匯水、雙向成礦”、“古潛水氧化、后層間氧化雙重成因成礦”、“油氣作用與表生改造” 、“同生沉積后生改造”、“層間氧化帶型” 、“潛水—層間氧化帶加油氣還原地球化學(xué)壘成礦”、“就油找礦”、“古河道—沖洪積扇（群）找礦”等觀點(diǎn)，但均不能很好解釋努和廷鈾礦床的成因。加之努和廷礦床地浸開(kāi)采試驗(yàn)不成功，同時(shí)受當(dāng)時(shí)地勘投入急劇下降等因素的影響，1997—2003年，二連盆地及努和廷礦床的勘查工作幾乎中斷。本世紀(jì)初，隨著對(duì)二連盆地鈾成礦條件研究的進(jìn)一步深入，核工業(yè)二○八大隊(duì)對(duì)砂巖型鈾成礦的構(gòu)造—地層學(xué)、多幕裂陷作用下沉積充填演化史進(jìn)行了系統(tǒng)的科學(xué)研究，認(rèn)為二連盆地為夾持于隆起間的“碎盆群”，這既不同于中亞地臺(tái)上的大型盆地，也不同于美國(guó)科羅拉多高原上的山間盆地，更不同于我國(guó)伊犁、松遼和鄂爾多斯等中新生代沉積盆地，斷拗轉(zhuǎn)換為古河谷形成和大規(guī)模骨架砂體發(fā)育的有利構(gòu)造背景，后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)促進(jìn)了含氧含鈾水的滲入作用。
跳出“層間氧化帶型”的固有找礦模式，核工業(yè)二○八大隊(duì)轉(zhuǎn)變了二連盆地的找礦思路，在盆地中東部圈定出了一條長(zhǎng)達(dá)100多公里的早白堊晚期古河谷，創(chuàng)新性提出了二連盆地“古河谷型”砂巖鈾礦的成礦模式，“古河谷型”砂巖鈾礦成為二連盆地重點(diǎn)找礦類型，至今發(fā)現(xiàn)了巴彥烏拉大型、賽漢高畢中型古河谷砂巖鈾礦床及哈達(dá)圖等一系列砂巖鈾礦產(chǎn)地，取得了我國(guó)鈾礦找礦史上的又一個(gè)重大突破。
隨著我國(guó)核電建設(shè)加快發(fā)展，鈾資源需求急劇增加，核工業(yè)二○八大隊(duì)轉(zhuǎn)變了努和廷鈾礦床的評(píng)價(jià)思路，在2006—2011年開(kāi)展了新一輪的礦床及外圍評(píng)價(jià)工作，落實(shí)成為我國(guó)第一個(gè)超大型鈾礦床，認(rèn)為該礦床與砂巖型鈾礦床的成礦機(jī)理存在巨大差異，創(chuàng)新性提出了“湖泛事件控制了鈾礦床的形成”、 “鈾礦體的形成受控于湖泊擴(kuò)張?bào)w系域的湖泛事件，每次湖泛事件的中晚期鈾富集成礦，最大湖泛事件形成了主礦體”、 “富有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦暗色泥巖控制了鈾礦的分布空間”等認(rèn)識(shí)，建立了“同沉積泥巖型”努和廷礦床的鈾成礦模式。上述創(chuàng)新性認(rèn)識(shí)的提出，有效指導(dǎo)了努和廷礦床鈾資源規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大和外圍礦產(chǎn)地的發(fā)現(xiàn)，展示了二連盆地鈾成礦的多樣性，進(jìn)一步拓展了二連盆地的找礦領(lǐng)域。
上述二連盆地鈾礦勘查科技創(chuàng)新與突破獲國(guó)防科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、全國(guó)十大地質(zhì)找礦成果2項(xiàng)、中核集團(tuán)公司科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
鈾資源開(kāi)發(fā)：CO2+O2激活“呆礦”
為了將一批超大型、特大型和大型砂巖鈾礦床盡快轉(zhuǎn)化為有效資源，中核集團(tuán)加快了鈾資源開(kāi)發(fā)步伐，將鄂爾多斯盆地和二連盆地確立為我國(guó)重要的鈾資源開(kāi)發(fā)基地，已取得很好的階段性成果。
鄂爾多斯盆地含礦層碳酸鹽含量較高，采用國(guó)際上傳統(tǒng)的酸法浸出容易形成“CaSH2”造成管道堵塞，所以必須尋求新的地浸工藝方法進(jìn)行開(kāi)采。2012年，核工業(yè)北京化工冶金研究院和中核內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司首選納嶺溝鈾礦床開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)地浸試驗(yàn)及礦床經(jīng)濟(jì)預(yù)可行性研究，相繼突破了5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括：①厚含礦含水層浸出液流向控制技術(shù)；②堿性地層快速形成中性浸出環(huán)境技術(shù)；③強(qiáng)還原地層氧化劑分段浸出技術(shù)；④地下水靜水位埋深大的浸出液提升技術(shù)；⑤中性浸出變塔吸附淋洗工藝技術(shù)，取得了“CO2+O2”浸出工藝的突破性成果，豐富了CO2+O2中性地浸采鈾基礎(chǔ)理論，為開(kāi)發(fā)鄂爾多斯盆地厚含礦含水層、高碳酸鹽、強(qiáng)還原性地層砂巖型鈾礦床提供了技術(shù)保障。中核集團(tuán)計(jì)劃在“十三五”期間，采用“CO2+O2”的浸出工藝，將納嶺溝鈾礦床建設(shè)成為千噸級(jí)現(xiàn)代化地浸鈾礦山。大營(yíng)鈾礦床與納嶺溝鈾礦床相鄰，核工業(yè)北京化工冶金研究院開(kāi)展了該礦床礦石的實(shí)驗(yàn)室注浸試驗(yàn)研究，認(rèn)為同樣采用CO2+O2工藝能夠?qū)崿F(xiàn)鈾的浸出。皂火壕鈾礦床礦體埋藏淺，核工業(yè)北京化工冶金研究院開(kāi)展了常規(guī)采冶試驗(yàn)，已完成了礦石浸出試驗(yàn)與成建井試驗(yàn)，浸出率達(dá)90%以上，達(dá)到了滿意的浸出效果，鈾礦石的浸出工藝在技術(shù)上可行，常規(guī)開(kāi)采成建井也是可行的。
2010年，核工業(yè)北京化工冶金研究院和中核內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司在二連盆地首選巴彥烏拉鈾礦床，開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)地浸試驗(yàn)及礦床經(jīng)濟(jì)預(yù)可行性研究。由于該礦床含礦層滲透系數(shù)大，確定采用酸法地浸開(kāi)采方式，取得了良好的試驗(yàn)效果。中核集團(tuán)計(jì)劃在“十三五”期間，采用酸法浸出工藝，將巴彥烏拉鈾礦床建設(shè)成為又一座現(xiàn)代化地浸鈾礦山。努和廷鈾礦床礦體埋深淺（20—80米），概略評(píng)價(jià)其適用常規(guī)開(kāi)采，正在開(kāi)展常規(guī)開(kāi)采室內(nèi)浸出工藝條件試驗(yàn)。
“納嶺溝特大型砂巖鈾礦床詳查與CO2+O2地浸采鈾技術(shù)創(chuàng)新”獲2014年度全國(guó)十大地質(zhì)科技進(jìn)展。
(責(zé)任編輯：羅伯特)
