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TUhjnbcbe - 2022/3/4 18:18:00

一、概述

纳米比亚早在年就在其纳米布沙漠(NamibDesert)发现铀资源,直到20世纪50年代后期才开始大规模的铀矿勘探工作,主要集中在罗辛(Rossing)矿。澳大利亚力拓矿业集团(RioTinto)在该国发现许多铀资源,并于年获得了罗辛矿床的采矿权(伍浩松,)。

纳米比亚铀资源丰富,素有“战略金属储备库”的美誉。截至年底,纳米比亚境内业已查明的规模在t以上、平均品位在0.05%以上的各类型铀矿床共30个,主要集中在埃坦戈省的大西洋沿岸的纳米布沙漠及其周边(达马拉造山带陆内分支中央带)。铀矿床类型主要为侵入岩(白岗岩、伟晶岩)型、表生型(钙结岩型)、砂岩型(层控型)和交代型等(顾大钊等,)。

纳米比亚罗辛(Rossing)铀矿床是世界上著名的白岗岩型铀矿(陈金勇等,)。

纳米比亚湖山白岗岩型铀矿床(HusabUraniumDeposits)是继罗辛铀矿床之后,在纳米比亚发现的又一个世界级特大型铀矿床,是21世纪以来非洲乃至世界铀资源勘查领域新发现的最大铀矿,其资源量和产量均位居世界第3位,在全球占有重要位置(荣建锋等,)。

近年来,在世界著名的罗辛铀矿周边区域发现了湖山、欢乐谷(Gaudeanmus)、瓦伦西亚(Valencia)、戈阿尼孔特斯(Goanikontes)和艾达(Ida)穹窿等一批与白岗岩密切相关的铀矿床(点)(张怀峰等,)。

纳米比亚地理位置图(据互联网资料)

中央带各个穹窿构造、千岁兰断裂及其相关的铀矿床

(陈金勇等,)

达马拉造山带构造域分带及罗辛铀矿位置

(左立波等,)

二、区域地质

纳米比亚大地构造单元可以划分为三大地块,北部为刚果克拉通南部,东南部为卡拉哈里克拉通边缘,西部和中部为达马拉造山带。达马拉造山带为泛非造山带的组成部分(新元古代-早古生代,~Ma),属晚元古代造山带,呈东北方向横穿非洲西南部,为世界上重要铀成矿区之一。

达马拉造山带是卡拉哈里和刚果克拉通碰撞的产物。该造山带在纳米比亚可划分为南北向的海岸分支和北东向的陆内分支,其中,陆内分支又可再划分为北部地体、北带、北部中央带、南部中央带、奥卡汉贾(Okahandja)线性构造带、南带、南部边缘带和南部地体等。各个构造区的边界主要由航磁解译的断裂或线性构造带所确定(陈金勇等,)。

新元古代达马拉造山带宽~km,从大西洋向东北方向延伸,横穿非洲西南部。后来倾伏于古生代以后的卡拉哈里(Kalahari)盆地之下。再向北,它在赞比亚和卢弗里安(Lufilian)构造带连接。该带是南面的卡拉哈里克拉通与北面的刚果克拉通(安哥拉陆块)泛非期俯冲—碰撞形成的NE向造山带。造山带可划分为北带、中央带(陆内带)和南带。中央带北部边界为Otjihorongo逆断层,南界为Okahandja线性构造带。中央带由隆升变沉积岩和侵入岩构成,显示穹隆状背斜构造(一般呈NE-SW向延伸)和向斜构造(顾大钊等,)。

达马拉造山带可以划分为4个主要的NE向的构造域,从北西到南东分别为:1)北部地台,由厚层奥塔维组碳酸盐岩序列组成;2)北部带,由褶皱的向北逆冲的断陷火山岩、沉积岩和相关的侵入体组成;3)中央带,以发育中高级变质岩及大量的侵入岩为特征,被奥马鲁鲁线性构造带分为南北两部分;4)奥卡汉贾线理带,分隔穹窿-盆地模式主导的中部带、南部带及南部边缘带的线性构造相分离;5)南部带,构成南东侵入岩增生楔序列(左立波等,)。

达马拉造山带地质图(Benetal.,)

在该区域,沿着刚果(Congo)克拉通和卡普瓦尔(Kaapvaal)克拉通边缘发生的裂谷期后碰撞及相关的地壳缩短作用,在碰撞带造成强烈等斜褶皱,以及相关的对古元古代到中元古代阿巴比斯(Abbabis)变质杂岩体的古老片麻岩的剥露和成穹作用(荣建锋等,)。

纳米比亚已发现的所有白岗岩铀矿床、矿点、矿化点全部发育于中央带。欢乐谷地区、罗辛、湖山、瓦伦西亚等矿床均位于达玛拉造山带的南部中央带。这一地带的显著特征是发育定向拉长以基底为核的穹窿、大量花岗岩和连续沉积的变沉积岩(高角闪岩相至麻粒岩相)(陈金勇等,)。南部中央带以发育大量花岗岩和发生高温低压变质作用(高角闪岩相至麻粒岩相)为显著特征(陈金勇等,)。

纳米比亚铀矿床、铀矿点分布图

(顾大钊等,)

1—第四系;2—白垩系玄武岩;3—侏罗系辉绿岩;4—石炭系—三叠系泥岩、砂岩;5—达马拉造山带花岗岩;6—新元古界Nama群页岩、砂岩、灰岩;7—新元古界Kuiseb组片岩、石英岩;8—新元古界下Swakop群片岩、石英岩、大理岩、硅钙岩;9—新元古界Tsumeb亚群白云岩、灰岩;10—新元古界Gariep群白云岩、页岩、石英岩;11—构造前花岗岩;12—Fransfontein花岗岩、花岗闪长岩;13—古元古代片麻岩、花岗岩;14—古元古代流纹岩、玄武岩;15—Hohewarte片麻岩、花岗岩;16—花岗闪长岩、淡色花岗岩;17—橄榄岩、苏长岩、正长岩;18—层控型铀矿;19—伟晶岩型铀矿;20—侵入岩型铀矿;21—钙结岩型铀矿;22—城镇

纳米比亚达马拉造山带白岗岩型铀矿具有以下特征:1)基底隆起周边控制铀矿床的分布;2)地层产状和岩性变异部位控制铀矿床定位;3)大理岩层是铀矿床产出的有利层位;4)D型白岗岩脉(高硅酸盐型矿石类型)发育直接控制铀矿化的产出。围绕罗辛穹隆集中分布多个超大型铀矿床,罗辛铀矿床以其矿量大、品位低、露天开采成本低、矿石加工工艺简单而闻名于世(赵希刚等,)。

达马拉造山带罗辛地区地层简表(赵希刚等,)

纳米比亚达马拉造山带的铀矿床分布示意图

(赵希刚等,)

1—达马拉变质岩隆起;2—前达马拉变质岩隆起;3—白岗岩型铀矿床;4—钙结岩型铀矿床;5—线性构造带;6—水系;7—地名

航空放射性测量是铀矿最直接的找矿方法,根据航空放射性异常特征可以缩小找矿靶区。目前发现,研究区内几个大型铀矿床均位于能谱测量的高铀含量区。元古宙末的达马拉造山运动使构造活动强烈,不同期次岩浆活动发育;岩石以富钾质的花岗岩、混合花岗岩、深变质岩为主,能谱测量铀含量(平均值39.44×10-6)与地壳克拉克值相比明显偏高,为铀含量偏高地区。这为后期铀成矿提供了丰富的铀源,找矿前景良好(赵希刚等,)。

三、矿床地质

侵入岩型铀矿床是非洲重要的铀矿类型之一,矿体主要赋存在新元古代深成侵入岩,可进一步划分为白岗岩型、花岗岩型、碱性岩型、伟晶岩型、脉岩型等亚类型,矿化集中在白岗岩中,矿体呈脉状、透镜状;矿石结构多为晶粒状,浸染状、交代残余状、脉状和细脉状;矿石矿物主要包括晶质铀矿、钍铀矿、铀石、铀钍石、沥青铀矿等;矿床规模大,U3O8品位较高。典型矿床如纳米比亚的罗辛(Rossing)铀矿床和胡萨布(Husab)铀矿床(陈秀法等,)。

纳米比亚白岗岩型铀矿,是世界著名的侵入岩型铀矿,例如罗辛、湖山、欢乐谷、瓦伦西亚等矿床,铀矿物主要包括晶质铀矿、铀石、钍铀矿、沥青铀矿、钛铀矿和硅钙铀矿等(陈金勇等,)。

罗辛地区地质简图(左立波等,)

1.罗辛(Rossing)铀矿床

罗辛铀矿是世界上规模巨大、开采时间最长的露天开采铀矿床之一,矿床位于纳米布沙漠中,在斯瓦科普蒙德北东约60km处(左立波等,)。该区位于纳米比亚中西部,距首都温得和克(Windhoek)约km,是世界上最大白岗岩型铀矿床。该矿床目前为世界天然铀资源主要提供者之一,生产铀矿约占世界年产量的7%。迄今为止,矿区范围内已知铀资源量为t,矿石平均品位为0.03%~0.04%。在过去的38年中,这座露天铀矿开采出t铀(张晓康等,)。

铀矿化主要见于可汗组和罗辛组地层中。泛非期造山运动期间该地区发生强烈的左行挤压塑性变形,形成规模较大的NE向韧性剪切带和穹窿构造。造山作用过程中伴随有花岗岩体的侵入(大部分年龄在Ma左右),造山作用后,该区基本上处于比较稳定的构造环境,造山期后富铀的岩浆热液在有利的构造部位形成富集型铀矿床。与铀矿床有关的岩体主要是白岗岩(张晓康等,)。

罗辛铀矿床构造位置示意图及罗辛矿区地质图

(张晓康等,)

罗辛矿区0号勘探线剖面图(张晓康等,)

2.湖山铀矿

湖山铀矿位于纳米比亚中西部的纳米布沙漠地区,距海滨城市斯瓦科普蒙德约60。目前已掌握铀资源量近30万吨U3O8,为全球第二大单金属铀矿床(荣建锋等,)。湖山铀矿最浅埋深约30米,目前正处于试开采剥离上部盖层阶段(崔敏利等,)。湖山铀矿床是中广核集团中广核铀业发展有限公司完全持有的特大型海外铀资源开发项目(荣建锋等,)。

纳米比亚达马拉造山带的南部中央带产出大量铀矿床,提供全世界约7%的铀矿资源。湖山铀矿床位于罗辛矿床南部5~7km处,是纳米比亚境内发现的又一世界级伟晶岩型铀矿床(*冉笑等)。

湖山铀矿床属于白岗岩型铀矿,矿体主要发育在罗辛组和可汗组地层中,其成矿地质特征在很多方面与罗辛矿相似。白岗岩型矿床易于在可汗组和罗辛组之间的层间接触带形成,与罗辛组底部大理岩层的分布紧密相关,成矿对地层岩性有明显的的选择性。湖山铀矿床主矿体厚3~m,平均厚度18~23m,矿化深度50~m,Zone1~5沿南北方向延伸约8km。湖山白岗岩型铀矿床形成于达玛拉造山期后,随着岩浆结晶分异的进行使铀逐渐富集,形成的含矿白岗岩浆沿着断裂、片理、片麻理等构造软弱部位进入张性空间形成白岗岩型铀矿床(荣建锋等,)。

白岗岩易于侵入Nosib群罗辛组和可汗组地层中,为6种,其中D型、E型是主要的含矿白岗岩,构造断裂和穹窿的转折部位是有利的成矿位置(荣建锋等,)。该矿位于达马拉造山带中央带的条带状白岗岩体内,铀矿化与岩浆侵入作用及后期构造岩浆活化作用有关。

含铀白岗岩的矿物成分主要为石英、微斜长石和微斜条纹长石,黑云母和萤石含量较少,以花岗伟晶结构为主。矿石中铀矿物和含铀矿物主要有晶质铀矿、铌钛铀矿及其他六价铀的矿物。伴生矿物有独居石、错石、磷灰石、檐石,*铁矿、*铜矿、赤铁矿和萤石等。成因上,该矿床的主要矿石矿物晶质铀矿,属于岩浆结晶分异作用的产物,其次,热液叠加致富和近地表次生富集铀矿体也成为矿床重要组成部分(崔敏利等,)。

铀的来源与基底阿巴比斯杂岩体有关,杂岩体在后期热液作用和变质过程中促使U活化迁移,从而为后期白岗岩铀矿的富集提供了丰富的来源(李*等,)。

湖山项目鸟瞰全景图(据互联网资料)

年全球十大铀矿产量(吨)(来自互联网)

3.欢乐谷铀矿床

欢乐谷地区位于达玛拉造山带内,该造山带是新元古代泛非活动体系的一部分。欢乐谷地区主要由新元古代达玛拉层序和前达玛拉基底阿巴比斯(Abbabis)变质杂岩体组成。欢乐谷地区白岗岩型铀矿的铀矿物主要包括晶质铀矿、钍铀矿、钛铀矿、铀钍石、铀石、沥青铀矿和硅钙铀矿等,以岩浆结晶分异作用形成晶质铀矿等原生铀矿物为主,其成矿年龄约为±3Ma(陈金勇等,)。

主要赋矿围岩为D类白岗岩,形成年龄为±5.5Ma。矿体呈脉状、网脉状、似层状等,宽约0.1~m不等,呈北东向展布,主要侵入于卡里毕比组大理岩与卡塞布组片麻岩,以及罗辛组大理岩与可汗组片麻岩或楚斯组中。

欢乐谷地区大致经历三期铀矿化作用:首先是由原始岩浆结晶分异作用形成的,该期为主成矿期,铀矿物主要是晶质铀矿;再则为岩浆期后的热液叠加改造作用产生的,代表性铀矿物主要是沥青铀矿和脉状铀石;最后是表生氧化作用形成的硅钙铀矿等。本区白岗岩型铀矿是原始岩浆的结晶分异作用、后期热液的叠加改造作用及表生氧化作用的综合产物(陈金勇等,)。

欢乐谷地区白岗岩型铀矿主要产于NNE向的韧性剪切带、褶皱的拐弯处、穹窿边缘及构造变异(转折、膨大)部位,千岁兰区域性断裂为铀的活化迁移提供了通道。只有D、E型白岗岩为矿化白岗岩。矿化白岗岩是由于D3构造变形及穹窿的形成后,导致早期未发生熔体抽离的富铀基底在深部重熔而形成,而无矿化的白岗岩和塞勒姆(Salem)型花岗岩均形成于D3期间或之前,且物质来源也不同。矿化白岗岩一般呈脉状、网脉状侵入于罗辛组和可汗组、卡里毕比组和卡塞布组,岩浆在侵入到罗辛组或卡里毕比组时,与大理岩发生脱碳反应,使成矿流体中CO2含量增加,导致岩浆更易沸腾,有利于铀的沉淀。后期流体对铀成矿具有叠加改造作用,它主要发生在断裂破碎带处,并使已矿化白岗岩发生强烈蚀变,矿化品位明显增高(范洪海等,)。

纳米比亚欢乐谷地区地质简图和铀矿床及铀异常点分布(陈金勇等,)

本文据(李江海,,能源地质学讲义)修改补充

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