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铀矿勘探和地质

DA YID C. FITCH

铀矿勘探一般被认为是一项专门的工作。虽然所使用的一些方法与勘探其他金属、石油和天然气的方法类似，但在寻找铀方面有某些独特的技术和方法。与其他金属不同，铀通常与它的放射性子体核素一起出现，而且它的存在很容易被闪烁计数器检测到。在过去的25年里，许多发达国家的陆地表面已经通过航空和地面闪烁测量进行了彻底的勘探。其中几项努力导致了早期浅层铀矿床的发现。由于这些活动，发现以前不为人知的露头铀矿床的机会越来越渺茫，特别是在美国西部等勘探程度很高的地区。

因此，目前大多数勘探项目的主要目的是寻找没有直接地表表现的隐伏矿床。这样的计划是建立在地质因素的基础上的，包括对矿床大小、形状和品位的工作知识，以及对矿床来源的概念。地质标准是用来选择有利的寄主岩和有利的钻井区域。公司目标、土地可用性、一个地区的地质环境、以及基于矿石导向的现场和钻井数据的持续评估，都会影响整个勘探计划，并平衡多个目标之间的勘探工作。大多数铀矿床是作为潜在寄主岩大范围内的小目标出现的，这是一个大海捞针的提议。它是较难在经济浓度中找到的金属之一。

为了取得成功，一个勘探项目必须从接受高风险的管理开始，并且有毅力将一个项目钻过上千个甚至更多的孔，直到发现一个足够的预算和一个以发现为导向的地质学家团队。

铀矿床类型

已知的铀矿床存在于多种寄主岩石和地质环境中，但重要的矿床通常局限于特定的寄主和环境中。关于铀矿床的分类及其成因，已有大量的文献报道。例如，Moench and Schlee, 1967;纳什，等等。,1981,以及他们广泛的参考书目。 以下是最重要的类型:

砂石型主岩

矿石由富含铀的腐殖质组成，覆盖沙粒，浸透砂岩，使岩石呈现深色。矿床一般形状不规则，伸长，形成明显的趋势。他们可能是表格或交错层理形成卷。许多矿床显示出强烈的同生或近同生沉积的证据。

矿床的例子为科罗拉多高原型，包括新墨西哥州莫里森组矿床;科罗拉多和犹他州的盐洗沉积;钦勒矿床、里斯本谷、纪念碑谷、怀特峡谷、犹他州和亚利桑那州;怀俄明第三纪矿床、怀俄明白垩纪矿床、德克萨斯矿床。

关于好的总结，请参见1980年、1980年a和1980年b。

前寒武纪变质岩

矿石由某些有利的寄主岩中的沥青铀矿、咖啡石和铀配合物组成，通常有18亿年或16亿年的历史。矿床通常由构造或裂缝控制。

例如加拿大萨斯喀彻温省的兔子湖、基湖和克拉夫湖;澳大利亚北领地纳巴勒克和贾比鲁卡;罗克斯比唐斯，南澳大利亚;午夜矿井,华盛顿;科罗拉多的施瓦茨瓦德矿。

另见，1978年。

前寒武纪砾岩

矿石由铀矿与梭子石（有机物）和其他重矿物组成，可能是砂矿精矿。例如加拿大的埃利奥特湖和南非的威特沃特斯兰德。

见普雷托里乌斯，1981

第三纪侵入主岩

矿石由长英质火成岩中的细浸染铀矿物组成。矿床的例子是西南非洲的Rossing和格陵兰岛的 I1imaussag。

其他重要类型的矿床包括含铀褐煤、黑色页岩和碳酸盐岩等主岩，如西澳大利亚（钙质）和托迪托（石灰岩），新墨西哥州的矿床（卡莱尔等，1978年；罗森，1980年；1975年，希林；1961年，斯旺森；1962年，范恩）。

见西米里等人，1977。

地质文献研究和地图编制

根据文献和地图审查、经验和所产生的想法，决定寻找某种或几种类型的矿床，从而选择已知或认为包含所寻找矿床类型的特定寄主岩。然后选择一个感兴趣的区域。根据现有资料来源编制了一份区域地图，显示露头分布情况和已知的主岩范围以及区域内所有已知的铀矿床和矿点。在目标中发生的矿床和事件用粗体的地图符号来标记，以便于查看。如果可以估算出钻井深度，那么在浅层、可开口界限内的区域就会被点出。要使用的映射的规模取决于区域的大小。最初的地图通常是按1:50万、1:25万和1:12.5万的几个比例尺绘制的。这些比例尺的基本地图可以从美国地质调查局、州、省或县的资料中获得。可以追踪目标宿主的地质图通常可从联邦或州来源获得。

美国能源部(US Department of Energy)、美国地质调查局(US Geological Survey)或国际原子能机构(IAEA)和一些外国的联邦政府都提供了一些显示某些地区铀含量的地图。

在最初的地图汇编期间进行了广泛的文献研究，以绘制该地区已知的所有铀矿点。在某些情况下，事件可能是从联邦或州出版物的清单中绘制的。美国能源部(Department of Energy)保存着按县排列的初步侦察报告的公开档案，这些报告描述了所调查的事件。美国大部分地区的空中闪烁和地球化学数据是由美国能源部几年前进行的国家铀资源评估项目提供的。关于铀矿位置的其他数据来源有《地质学杂志》出版物、《侦察报告》、油井博弈，在某些情况下，还有在国家机构存档的油井样本记录。

随着地图编纂工作的进行，继续搜索关于区域内矿床和矿点地质描述的所有现有数据以及主岩的地质资料。对所发生的情况，用对地质学的描述足以对他们的好感度进行初步排名。根据这一阶段产生的数据，选择有利的领域进行实地研究。

地质领域的研究

在对有利区域进行实地评价之前和期间，努力考察与所寻求目标相似的作业矿井和已知矿床的地质情况。特别注意主岩矿化的地质特征、蚀变和矿体的几何特征。对矿石的每次观察都要考虑到以下问题：矿石是如何形成的？为什么在这里？在贫瘠的土地上不存在与矿石有关的晕轮特征是什么?在将矿床起源的概念应用于新矿床的发现时，重要的是要记住多种有效假设的概念。随着新的事实的积累，也有必要修改这个假设。美国砂岩型铀矿床成因理论的年代学发展的一个例子是由芬奇（1967年）发表。应该努力尽快发展一个准确的起源概念。与发现了矿藏的地质学家讨论这些想法非常有帮助。

然后在上述研究的基础上开发矿石指南，这些不同类型的矿体从一般到具体不等。几乎所有铀矿共有的矿石指南有：

1. 一种已被证实的主岩的存在。
2. 异常铀矿化（在一些宿主岩石中，背景可能有两倍大；其他宿主岩石可能需要背景20倍）。
3. 面积相对于矿化趋势的位置，如果有的话。

此外，铀矿床的习性是，它们通常倾向于成簇出现，呈拉长状，并倾向于形成明显的趋势。

熟悉地质环境和从上述工作中获得的经验可用于评价研究区的有利程度。通常，对一个潜在区域的实地检查是分阶段进行的。第一个阶段是对该地区最重要的事件和露头进行简短的侦察。手持式闪烁计（贝利和查德斯，1977）通常用于估计以前绘制的矿化点周围的矿化程度和程度，以及探测新的矿化点。这些会立即被检查并绘制在工作地图上。对低至两倍背景的异常现象的关注是谨慎的。绘制了寄主岩的蚀变区以及寄主的边界。

航空闪烁测量（贝利和查德斯，1977）通常是在这个阶段进行的，它可以检测出露头沉积物(如果有的话)，或浅层覆盖下隐藏的沉积物的表面表现。地质学家指导空中工作，通常以观察员的身份飞行，以确保所选择的航线是正确的。选择飞行模式以平行并彻底覆盖潜在寄主岩的露头。网格模式通常只在特定寄主岩石未知的地区使用。在良好的安全措施允许的范围内，地面以上的高度应尽可能低，因为辐射随距离平方的倒数而减少。飞行高度一般在离地15到76米(50到250英尺)之间。根据地形选择飞机或直升机。可以购买或租用手持或机载闪烁设备。区分铀、钍或钾辐射的光谱仪是常用的，特别是在经常含有钍的变质岩或花岗质寄主岩地区。机载设备通常用于条形图、数字打印输出或计算机磁带数据存储。

在使用前和使用中校准闪烁计数器(Nininger, 1954)是一个很好的做法。有些仪器配有内部校准装置和调节旋钮。另一些则使用外部放射源和校准旋钮。此外，从已知品位的矿石中提取手工样品，对不同品位矿化的仪器响应进行粗略估计，也是一种良好的实践。大型露头矿化受质量效应的影响，品位难以估计。为此，面部扫描仪附件可用于几个闪烁和盖革计数器（ (Key et aI.1982年）。

地球化学技术已在许多铀矿勘探项目中得到应用（达尔阿格里奥，1973年；德沃托，1978年；Grimbert，1972年）。这些技术包括沉积物、河流沉积物、河流水和地下水的铀分析。河流和地下水中铀异常的结果通常很难解释。水中的大部分铀可能来自不经济的扩散源。此外，地下水的组成通常决定了溶液中铀的含量。

另一项技术是氡射气测量法，它包括测量土壤气体中的氡浓度，一般在可能有利的地区以网格模式测量。如果使用这种技术，通常应用于特定的钻探目标区域，而不是区域勘探。一种方法（米勒和奥斯特勒，1973年）是用一根一米长的钢管钻入地下。土壤气体被从管道中抽到一个带有银激活的硫化锌分析仪的阿尔法计数器中。样品的放射性可以以每秒数量计，并将数据绘制在样品图上。该区域的背景值必须每天确定几次，因为气压条件将影响氡的散发。 另一种氡技术使用的是阿尔法敏感膜，它被放置在一个塑料杯中，浅孔约0.6至0.9米(2至3英尺)深（弗莱舍等人，1980年）。这种杯子通常会放置两到三周，然后恢复并冲洗胶片。然后计算胶片上的阿尔法轨迹。阿尔法胶片法可以从一家服务公司获得，该公司提供胶片和杯子，对胶片进行处理，并付费提供结果。贝利和查德斯给出了氡方法的一个很好的总结（1977年a）。

有利的地图

随着侦察工作的进展，所有重要数据都以适当的比例绘制在区域地图上。要绘制的数据按重要性顺序包括：（1）铀矿化等级和eU3O8百分比或放射性铀出现在背景的倍数，(2)地图的母岩或结构是否适用，和（3）地图的程度根据蚀变和矿化有利区域。只有用这种方法才能得到一幅区域图，才能识别出任何重要的模式。地图上的区域可以分为有利区、半有利区和不利区，也可以给出一个数值上的有利度排名。在某些地质环境中，可以对每一种已开发的矿石导向器进行数值评价，对最重要的导向器赋予最大的权重，并得出每个数据点的总数。从这些数据中，我们可以勾画出一幅最受欢迎的地图。

因为几乎总是有来自其他勘探集团的竞争，为了获得土地和产生钻探目标，一般要尽快完成实地研究。一个人在前进之前永远不可能知道一个领域的所有答案。在大多数成功的勘探项目中，决策都是用最好的数据做出的，尽管这些数据往往是不完整的。

土地征用

一旦选定了有利的地区，并决定向前推进，就必须取得探矿权、采矿权和使用权。在实际工作中，往往在实地研究之前就已确定，在有利的经济条件下，有合理的期望在有关地区获得土地。铀矿勘探通常需要大量的土地，因为在发现矿藏之前是不可能预测其具体位置的。土地需求范围从涉及26至52平方公里(10至20平方英里)的小型项目到包含260平方公里(100平方英里)或更多的大型项目。

采办费用和年度持有费用是必须在整个勘探预算内平衡的重要因素。从未来生产中支付给所有人的使用费或其他利息是影响后来开采的任何矿床经济效益的一个重要因素。

矿物所有权因地区而异。例如，在美国西部，有大片的公共领域可能涉及矿业索赔。有一些专业的测量公司提供确定土地状况和适当地立桩和记录采矿索赔要求的服务，并收取费用。在许多情况下，个人或公司自己完成这项工作。有关索赔标桩的规定摘要可从美国土地管理局(US Bureau of Land Management)和个别的国家地质勘探局(state geological surveyor Bureau of mines)获得。在树木覆盖的粗糙地区，平均约0.08平方公里(20英亩)的索赔和记录费用从30美元/索赔到150美元/索赔或更多不等。持有索偿书须每年进行最少100美元的索赔评估工作。他人持有的矿业债权，可以按照协商后的条款租赁。私人土地可根据与矿主谈判的采矿租约条款取得。采矿租约的条款一般规定从生产中支付特许权使用费、每年租赁租金或预付最低特许权使用费，在某些情况下还规定每年的工作要求。生产权利金被认为是最重要的项目之一，因为它影响到生产成本，并能产生或打破存款。铀矿使用费一般在矿石开采总值的1%至5%之间。每年的租金或最低版税(如果有的话)可能从每英亩50美分到5美元甚至更多不等。

其他国家的土地征用依赖于当地的法律法规。在某些情况下，可以取得勘探和采矿特许权，或与政府或私人集团成立合资企业。本出版物第2章第11节详细讨论了与铀矿勘探和采矿有关的土地问题。贝利和查德斯(1977年，第4章和第5章)以典型的租赁协议为例，对美国采矿法和租赁程序进行了出色的回顾。钻井程序

一旦选定了有利的区域并获得了土地，就会制定钻井计划并实施。钻井通常分三个阶段进行。

1. 在第一个阶段，为了划定有利的地面和获得地质信息，需要在很大的间隔上钻孔。对于含砂岩的铀目标，孔之间的间隔可以是800到1600米(0.5到1英里)。前寒武纪变质岩或矿脉寄主的初始间距可能更近，在那里已经绘制了更具体的目标区域。
2. 在第二阶段，根据第一阶段的结果，在较有利的区域以较近的间隔钻孔，以达到铀矿化的相交目的。对于砂岩靶体，孔间距可为300至900米(1000至3000英尺)，对于变质岩靶体或脉靶体，孔间距可更近。有些程序在前两个阶段使用网格模式进行钻井。但是，如果目标是随机定位的，则首选随机钻取模式。
3. 在第三阶段，矿化区内的孔洞紧密间隔，以拦截矿级铀矿化。一旦发现,四个等距孔钻来抵消发现孔(图1),以及由此产生的矿洞再次抵消(图2)。弥补钻探的目的是获得一组相邻尽可能大的矿洞,接壤非矿洞的边缘(图3)。贫瘠或略矿化孔不偏移。这种方法被认为是确定钻前无法预测的

   资料编号：[4992]