我国在塔里木盆地发现全球最深砂岩工业铀矿化,意义有多大?找铀矿这件事到底有多难?
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谢邀。
大家好,我是一名地质工作者,也是这次找矿项目的负责人。非常荣幸受邀来知乎与大家交流。
先来说说为什么是塔里木盆地。大家都知道,铀资源是十分重要的战略资源,铀资源保障对核强国建设意义重大。大概1995年,我国做出了铀矿勘查战略重心由南方转向北方的决策,将砂岩型铀矿确定为主攻类型。主要原因在于砂岩型铀矿可实现地浸开采,资源规模大、开采成本低,且综合环保效益好,无需开挖矿石。正如大家之前看到的“国铀一号”项目,它就是将溶液注入地下,再将含铀溶液抽出地表加工。
我国砂岩型铀矿找矿的主战场在北方。自上世纪90年代中期以来,我国在北方多个盆地——如伊犁、吐哈、二连、松辽、鄂尔多斯、准噶尔等盆地均取得了显著的找矿成果,发现了一系列大型、特大型铀矿床或大型铀矿产地。新疆作为我国最早实现铀矿突破和工业开发的省区,其后备勘查基地日益面临严重不足的矛盾。塔里木盆地是我国大陆最大的沉积盆地,自90年代中期以来,我们在塔里木盆地断续开展过不少科研和勘查工作,但一直未能取得找矿突破。塔里木能否成为新的资源接续基地,对国家能源安全至关重要。
其实,在项目开始前,业内对能否在塔里木盆地找到铀,有很多的争议。因为这里有几个先天不足:
一是构造条件先天不足。传统的砂岩铀矿成矿模式需要一个稳定的“构造斜坡”。但塔里木盆地周缘构造复杂,经历多期强烈运动,传统找矿层位(如中下侏罗统,恐龙时代沉积的地层)在塔里木盆地构造斜坡极不发育,要么被深埋,要么分布局限、产状陡峭,缺乏理想的成矿构造背景。简单说,没有那个“好用的斜坡”,构造条件不符合传统成矿要求。
二是建造条件先天不足。走进塔里木,映入眼帘的常常是大片喜人的红色地层(红杂色层)。但这红色对我们找铀人来说,却意味着“先天不足”——它代表了干旱的沉积环境,缺乏成矿必需的还原物质。盆地内广泛分布的新近系地层更是“遍地红”,原生灰色砂体不发育,地层还原能力低。按照传统理论,这红层就是“找铀禁区”。
三是面临探测禁区。 塔克拉玛干沙漠占盆地面积60%,是世界第二大流动沙漠,自然环境极其恶劣。这不同于伊犁的秀美、鄂尔多斯或二连的草原、松辽的“鱼米之乡”。在这里,我们的常规技术装备和方法面临严峻挑战。地震波在松软的沙漠里散射严重,难以获取有效信号;极干旱区电磁法也因表层土壤含水份很低,高质量信号获取困难。 石油勘探是“重装部队”,我们的铀矿勘查则面临不同的技术瓶颈,堪称“探测禁区”。
四是没有现成的模式可用。塔里木盆地个头大、内部结构极其复杂,成矿类型有别于国内其他成功的产铀盆地。国内外都没有针对这种特殊盆地的成熟找矿模式可套用。2018年战略研讨会上,"沙海找铀无异于大海捞针"的质疑,反映的就是这种困境。
这么难为什么还要去找?
因为有一个让我们无法放弃的理由——既然地质背景相似的中亚地区能形成百万吨级的铀矿宝藏,为什么一山之隔的塔里木盆地深部就不能?是不是我们的方法不对?
当我们团队沉下心来,重新梳理过去30年的勘探数据时,一个曾被忽视的细节引起了我们的注意:在远离盆地边缘、传统理论认为不可能成矿的“红杂色”地层中,存在一些放射性异常信号。
这个发现像一道微光,点燃了我们——
基于各种研究,我们提出了一个“渗出-渗入复成因型砂岩铀矿区域预测模型”。
简单解释,就是认为深部铀气活动(渗出)携带的还原物质,与浅部含氧含铀水(渗入)在特定地质条件下相互作用,能够在红层中形成铀的富集。这个模型为我们挑战“红层禁区”,向盆地腹地深部500-2000米(我们称之为“第二找矿空间”)的进军提供了理论武器。
思想得到了解放,接下来的事情就是聚拢人才,开干!
2021年,我们组建了30多人的科研团队,成员包括来自地质、物探、化探、遥感、钻探、人工智能及GIS技术等多学科专业人才。另外,面对塔里木盆地56万平方公里的广阔面积,我们突出重点,选择了西南部、北部和东北部三片最有潜力的区域作为主攻战场。
在技术上,面对巨厚沙漠覆盖层的“屏蔽”效应和探测难题,我们则集成创新了“天-空-地-深”三维探测技术体系:
“天”:利用卫星遥感宏观把握盆地构造格局。
“空”:采用航空物探/遥感技术,获取更精细的地球物理和地表信息。
“地”:开展地面地质调查、地球物理(物探)、地球化学(化探)工作,采集一手数据。
“深”:最终依靠钻探验证、测井,一锤定音。
同时,我们也首次引入人工智能技术,构建了巨型复合盆地铀矿找矿智能预测模型。在重点区域,我们对多种技术方法组合进行了大量实验,摸索出在沙漠软、松、干特殊环境下最优的数据采集方案,目标是构建一套荒漠-沙漠覆盖区砂岩型铀矿高效探测技术体系。
在理论指导下,我们构建了区域预测模型,在全盆地范围内预测了10余片不同级别的成矿远景区。 对最有希望的一类远景区,再开展大比例尺的地质、物探、化探、遥感精细探测,进一步缩小靶区范围,最终对优中选优的靶区实施钻探查证。这就是我们科技找矿的逻辑链条。
具体的找矿过程我就不多赘述了,总之,我们团队实在是经历了千难万难,终于在2024年初冬找到了厚度8米多的工业铀矿化。
这个1820米深处的发现,意义到底是什么?
首先是我们首次在塔里木巨型盆地腹地发现厚大砂岩型工业铀矿化(体),大大提振了我们在该盆地寻找大型、特大型地浸砂岩型铀矿的信心,对我国砂岩铀矿勘查战略布局具重要影响。
这也创造了我国工业铀矿化、全球砂岩型工业铀矿化发现的最大深度纪录,对铀成矿理论创新发展有深远影响,科学意义重大。
另外,我们首次在巨型复杂疑难盆地沙漠覆盖区的新近系红层中发现厚大工业铀矿化,初判其成因为叠出-渗入复成因型,实现了“四新”找矿重大突破。
这次发现彻底打破了传统砂岩型铀矿成矿理论的束缚,用实践证明,即使在传统理论认为不利的“红层”和盆地腹地深部,也能形成有工业价值的铀矿化。因此,2025年,塔里木铀矿勘查投入增加到去年的近3倍。
最后,为沙漠“禁区”等复杂环境寻找铀矿积累了宝贵的技术基础和实战经验,对类似地区有借鉴意义。前文提到的“天-空-地-深”三维探测技术体系,特别是针对荒漠-沙漠覆盖区建立的高效探测技术体系,成功克服了“探测禁区”的难题,标志着我国在深地砂岩型铀资源勘查领域已处于世界领先水平。
这套应对极端复杂环境的“中国方案”,对全球类似地区的铀矿乃至其他资源勘探,都有重要借鉴价值。
铀是核能工业的“粮食”。这次在塔里木盆地深部空白区的重大发现,证实了其巨大的铀资源潜力,开辟了新的战略找矿空间,为后续落实大型铀矿床乃至新疆新的铀资源大基地奠定了坚实的科学基础。它将大幅提升我国在荒漠-沙漠覆盖区铀资源勘查的能力和水平,为我国核能事业的稳健发展和能源结构的优化提供资源保障支撑,是服务国家战略需求的重大成果。
回顾这4年多的攻关历程,从最初的忐忑质疑,到理论模型的艰难构建,从技术方法的集成创新,到沙漠腹地的生死考验,再到1820米深处的成功突破,每一步都走得不容易。我们经历了无数次的论证研讨,甚至拍桌子红脸,但所有的付出,在发现的那一刻都变得无比值得。团队里的年轻人,像郭强、刘念、肖菁、许强等,他们代表了新一代核地质人,有着以身许国、敢为人先的担当。
去年中秋,我在塔里木,望着浩瀚沙海,曾写下几句感怀的打油诗,姑且发出来,与诸君共勉:
七律 南疆行
塔盆浩瀚漫无边,龙年初秋战难关。
滚滚车轮征大漠,跑点察面燕泉山。
茫茫尘雾罩四野,盆内盆外两重天。
遥知昆仑天蓝蓝,沙漠探铀何惧难!
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秦明宽 - 167 个点赞 👍
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鹧鸪天 - 72 个点赞 👍
新闻报道果然又没有抓住重点。
这次发现的重点,不是在地下1820米发现了可供工业开采的铀矿,
而是这次发现,验证了新的砂岩铀矿成矿理论,
依据这个理论,我国可以“批量复制”找矿成果,为我国找到更多深部矿藏。
砂岩是一种内部有很多孔隙的岩石,在这些孔隙内部,可能存在其他矿石,或者是石油天然气。
这里面的矿石,就包括铀矿石,那砂岩里面的铀是从哪里来的?
传统理论认为,铀原本存在于大块岩石之中,水侵蚀岩石,带走了铀,
之后带着水的铀向砂岩中渗透,铀留在了砂岩中。
按照这个理论,铀是自上而下进入砂岩的,
想要找砂岩中的铀,就不需要去太深的地方,因为水带着铀不可能下到那么深。
而我国很多科学家认为,砂岩中的铀,不是从上向下进入砂岩的,
而是砂岩深部的岩石之中,本来就含有铀,因为地质作用,渗出到砂岩之中。
这个理论,被称为“渗出成矿理论”。
按照这个理论,铀是自下而上进入砂岩的,那我们找铀矿,就可以去很深的地方找。
这次成功发现深部铀矿,无疑证明了这个理论的正确。
注意:上面对于砂岩铀矿成矿理论的叙述,只是粗略的描述,有不准确的地方,
实际理论非常复杂,有大量地质现象作为证据,大家感兴趣可以查阅相关专著。
在中核集团为这次成功找矿写的新闻稿中,我们也发现了对“渗出成矿”作用的提及,
新闻稿中提到了“渗出成矿理论”,不过并没有把它作为重点。
有趣的是,新闻稿中还特别提到了勘探队员们的英勇事迹:
虽然说野外勘探工作确实非常艰苦,也经常会遇到一些危险,勘探队员非常伟大,值得我们尊敬,
但是,新闻稿中这样的写法,还是显得太“八股文”了一些,
如果你常看这类新闻稿,你就会有一种扑面而来的似曾相识感。
接下来谈一谈铀矿发现之后的事情,
我们想要开采这里铀矿的话,传统方法是开掘矿山挖掘,
但是这样做成本很高,现在一般会用原地浸出法,
我们把二氧化碳的水溶液打到含有铀的底层之中,铀会生产碳酸盐,
我们再把溶液抽取上来,之后用溶剂萃取法,就能获取高纯度的铀,
注意这里说的高纯度,指的是排除铀之外的杂质,
铀本身还是铀238和铀235的混合体,千万不要和浓缩铀工艺搞混。
在使用溶剂萃取法的时候,又能用到一级大宗师徐光宪为分离提纯稀土而搞出的串级萃取理论。
不过,按照我国目前的发展态势,应该是不会开发这里的铀矿的,
因为我国目前的找矿工作,还是着眼于战略储备,能买别人的矿,还是要买别人的矿。
而且我国第四代钠冷快堆也在飞速发展,以后可以增殖生产核燃料,对铀矿的需求会进一步降低。
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寒风 - 0 个点赞 👍
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海底大鲨鱼






