我国砂岩型铀矿理论研究的最新成果：金若时团队《鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿作用》

核能对未来中国社会经济快速发展的作用越来越大。铀资源为核利用的主要原料，我国目前的对外依存度已经超过了60%，这将制约我国核电的发展和能源安全。为进一步摸清铀资源状况，掌握核能资源的战略主动权，近几年世界主要发达国家均在不断地加强铀矿找矿与研究工作。中国、美国、澳大利亚、加拿大等国家先后将铀列为国家的战略资源。砂岩型铀矿已成为当前世界最主要的铀矿生产类型。我国经过30 年的工作，已在砂岩型铀矿找矿、开采技术和理论研究等领域取得了重要进展。

▲ 中国砂岩型铀矿成矿模式

近十年中国地质调查局天津地质调查中心(简称天津地调中心) 组织在中国北方系列中新生代陆相盆地内砂岩型铀矿的调查工作，取得了许多新区、新层位和资源量等方面的重大突破，对铀矿成矿理论的研究也取得了长足的进步。

科技部2015 ~2019 年国家重点基础研究发展计划(973 计划) 的“中国北方巨型砂岩铀成矿带陆相盆地沉积环境与大规模成矿作用” 项目，中国地质调查局2013 ~2014 年的“我国主要盆地煤铀等多矿种综合调查评价” 计划项目、2015 ~ 2021 年的“北方砂岩型铀矿调查工程” 项目，科技部2018 ~ 2020 年“北方砂岩型铀矿能源矿产深部探测技术示范” 专项和2019 ~2023 年国际地球科学计划的“砂岩型铀矿表生流体成矿作用(IGCP-675)” 项目，对鄂尔多斯盆地铀矿成矿理论开展了多方面的研究。《鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿作用》（金若时等著. 北京：科学出版社，2020. 9）是上述系列项目实施过程中，针对鄂尔多斯盆地砂岩型铀成矿作用进行的系统总结。

2012 年以来，金若时团队在牵头承担砂岩型铀矿地质调查项目的同时，组织实施了科技部973 计划、国家重点研发计划深地项目和国际地学计划项目(IGCP675)，由此打开了我国北方中生代盆地新一轮砂岩型铀矿找矿和科研工作同时推进的新局面，并取得了系列原创研究成果。

中国地质调查局北方砂岩型铀矿调查工程在鄂尔多斯盆地北部塔然高勒地区、西部宁东地区、西南部彭阳-红河地区、东南部黄陵地区及中部金鼎地区发现了多个新铀矿产地，为深入开展理论研究提供了大量的新素材。973 计划的“中国北方巨型砂岩铀成矿带陆相盆地沉积环境与大规模成矿作用” 项目在盆地构造演化、沉积环境和铀成矿作用等方面获取了一批新的研究数据，取得了许多最新研究成果和创新性认识，有效推进了鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿理论体系的建立。

该团队在分析含铀岩系地质特征、盆地沉积环境与盆地构造背景的基础上，首次以含铀岩系时空特征为划分原则对沉积盆地进行了分类，为不同类型盆地成矿模型的建立奠定了基础。他们充分利用钻孔和地震资料，获取了铀成矿过程的源-运-储关键地质证据； 运用红-黑岩系对成矿制约的概念中“红色为场、黑色为障” 的观点，很好地解释了砂岩型铀矿成矿的氧化还原的有利条件。采用同位素示踪、流体包裹体、蚀变矿物填图和铀成矿过程模拟等方法，取得了成矿铀源主要来自盆地含矿层、成矿流体主要为地下潜水等创新认识。根据铀赋存状态、铀化学价态、蚀变矿物组合等特征，分析确定了铀矿超常富集机理。这一系列创新性认识，来源于扎实的地质勘查实践，得益于新技术新方法的应用，体现了对科学问题的凝练和理论认识的升华。

该团队以控制盆地构造运动演化为主线，通过地层接触关系、裂变径迹热年代学和富铀矿物的测试等方面的研究，关联了构造事件与成矿事件，揭示了沉积盆地形成演化与铀成矿机制的内在联系，提炼了主要控矿要素，建立了鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀矿跌宕成矿模型。该模型开启了砂岩铀成矿理论认识的新思路，为新区新层位的铀矿找矿突破提供了理论支撑。

上述创新成果，丰富和发展了鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿理论，指导了区域找矿工作，为中国北方陆相盆地砂岩型铀成矿理论做出了实质性贡献。这项成果是“产学研用”团队密切合作、协同创新的结果，是广大铀矿地质工作者辛勤劳动的结晶，也是金若时同志带领团队大胆探索调查-科研一体化之路，实现鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿找矿和理论创新双突破的成功范例。

《鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿作用》代表了我国砂岩型铀矿理论研究的最新成果，同时也标志着我国在该领域的研究达到了世界前沿水平。此外，该团队具有老中青组合的人才梯队，培养了一大批青年科学家。在此希望和祝福该团队，百尺竿头更进一步，实现人才和科技成果的双丰收。

中国科学院院士

2020 年6 月1 日

《鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿作用》(本书) 是在承接了上部专著《鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿地质背景》(详见“”）的基础上，对鄂尔多斯盆地砂岩铀矿成矿特征、成矿规律、成矿机制、成矿模型及其找矿方法等的系统研讨。本书重点剖析了陆相盆地含铀岩系沉积环境对成矿的制约、表生流体作用下铀的超常富集机理、煤等有机质对铀成矿的影响、构造作用对铀成矿的制约等关键科学问题。在此基础上，以盆地为单元来认识铀矿形成的沉积环境；以矿集区为单元来分析铀矿的成矿规律；以典型矿床剖析为着力点，提炼流体-岩石相互作用成矿的控矿要素。分析了铀矿形成的“源”、“运”、“储” 过程，探索了铀矿形成机理，揭示了中国北方砂岩型矿形成铀的超常富集机制。

▲ 鄂尔多斯盆地形成演化与铀成矿过程示意图

全书共九章，分别从国内外研究现状、铀成矿沉积环境、典型矿床特征、成矿的源-运-储过程、构造改造对铀成矿的制约、成矿模型及找矿技术方法等方面展开了详细讨论。

• 第一章介绍了全球砂岩型铀矿资源研究状况、砂岩型铀矿的全球分布情况及砂岩型铀矿的主要类型；系统分析了全球和我国典型砂岩型铀矿特征。

• 第二章以鄂尔多斯盆地中生代以来的沉积环境为主要研究内容，在《鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿地质背景》的基础上概述了鄂尔多斯盆地中生代以来与铀成矿有关的沉积特征；着重分析盆地沉积地层垂向分带特征、颜色分带特征、蚀变矿物分带特征，提出了含铀岩系的红-黑耦合特征及岩石颜色的模式地层层序；通过地球化学、古生物特征等分析，建立了鄂尔多斯盆地中生代以来的古环境演化体系。

• 第三章继承了上部专著矿床基本特征的描述，针对鄂尔多斯盆地四个砂岩型铀矿矿集区和两个矿化集中区的铀矿特征进行了概述。

▲ 鄂尔多斯盆地南部洛河组野外露头照片及彭阳铀矿区含铀岩系简化地层柱状图

第四章至第六章分别从源-运-储的不同阶段分析了砂岩型铀成矿过程。

• 第四章通过重砂及碎屑锆石年代学着重分析了鄂尔多斯北缘和西缘主要含矿层的物源，通过区域铀元素分布及含矿层铀含量分析，探讨了鄂尔多斯盆地主要铀源，进而指出了影响成矿物质来源的主要因素。

• 第五章主要分析成矿物质的运移过程，依托于不同成矿区内流体包裹体的分析和蚀变矿物岩心光谱扫描特征，并结合地球化学分析，探讨了主要成矿流体的特征，结合示踪流体运移轨迹，进一步分析了鄂尔多斯北缘典型矿床内现代地下水特征，探讨了铀成矿流体的水文地球化学条件及水中铀的存在形式。

• 第六章研究了铀矿物富集沉淀机制，通过铀矿物、黄铁矿、钛铁矿等特征蚀变矿物分析，深入探讨了铀矿物赋存特征及其与相关有机质的联系。

▲ 砂岩型铀矿含矿砂岩中钛铁矿蚀变及对铀沉淀富集的机理

• 第七章深入分析了鄂尔多斯盆地中生代以来构造演化及11 次重要的构造事件，探讨了有利于铀成矿的构造样式及断裂构造与矿体形态的关系。

• 第八章建立了鄂尔多斯盆地北缘砂岩型铀成矿模型，以中国盆地类型划分为基础，探讨不同类型盆地与砂岩型铀矿的联系，剖析了成矿流体的动力源，提出了“脉动循环” 成矿机理。模型涉及构造运动、成矿背景、成矿作用、成矿机理、找矿预测等几个重要方面，深化了砂岩铀矿研究的理论体系。

• 第九章综合鄂尔多斯盆地找矿发现及理论研究，提出了一套科学找矿方法系统。

▲ 煤铀兼探油铀兼探数据筛查图

在专著依托的973 计划项目执行过程中，中国科学院莫宣学、侯增谦和成秋明等院士、中国工程院毛景文院士及中国地质调查局相关领导对项目的运行给予悉心的指导和帮助。973 计划项目跟踪专家赵振华、丁悌平、马福臣等专家对于项目的运行、关键科学问题的剖析、重大科学成果的凝练等给予了具体指导。本书是973 计划项目成果的集成和凝练，是项目全体参与人员辛勤工作的智慧结晶。

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿研究过程中得到了科技部、自然资源部科技司、天津市科技局、中国地质调查局、成都理工大学、东华理工大学、中国核科技信息与经济研究院、核工业北京地质研究院、吉林大学、中国地质大学(武汉)、核工业二〇八大队、西北大学等单位和科研院校的大力支持和协作。中国煤炭地质局、内蒙古自治区国土资源厅对项目实施给予了大量的帮助。中国地质调查局天津地质调查中心实验测试实验室、中国地质调查局铀矿地质重点实验室、核工业北京地质研究院测试中心、西北大学大陆动力学国家重点实验室、中国地质大学(武汉) 地质过程与矿产资源国家重点实验室、中国地质科学院国家地质实验测试中心等单位承担了项目样品测试工作。

金若时

2020 年4 月20 日于天津

本文摘编自《鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿作用》（金若时等著. 北京：科学出版社，2020. 9）一书“前言”“序”，有删减，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-065955-2

本书以鄂尔多斯盆地为研究对象，以盆地为整体单元来认识砂岩型铀矿形成的沉积环境；以矿集区为单元来分析铀矿的成矿规律；以典型矿床剖析为着力点，提炼流体-岩石相互作用成矿的控矿要素。分析铀矿形成的“源”、“运”、“储” 过程，探索铀矿形成机理，揭示中国北方砂岩型铀矿形成铀的超常富集机制。本书提出了“虹吸潟湖” 原理和“循环脉动” 机制，以及受盆地跌宕运动控制的砂岩型铀成矿模型，即跌宕成矿模型。

作者相关著作

《鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿成矿地质背景》

金若时等著. 北京：科学出版社，2019. 9

ISBN 978-7-03-062247-1

本书主要分析研究了中国北方古生代末期古亚洲洋闭合后，中生代时期大陆内山盆形成过程中，盆地内沉积物质形成及时空演化为砂岩型铀矿成矿而提供的铀成矿有利环境条件。通过对比研究大量铀、煤、油钻孔等实际资料，以沉积盆地为单元，充分运用地质原理及测试分析，研究了盆地的基础地质、地球物理、地球化学、遥感影像特征，并用以恢复认知沉积环境条件变化所带来的有利成铀地质背景。

（本文编辑：刘四旦）

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