纳米比亚欢乐谷铀矿床伽马测井解释与岩（矿）心取样分析铀含量对比研究

赵希刚，朱西养，李胜祥，王金平，丛卫克，张积运

纳米比亚欢乐谷铀矿床伽马测井解释与岩（矿）心取样分析铀含量对比研究

赵希刚1，朱西养2，李胜祥2，王金平2，丛卫克2，张积运2

（1.核工业二〇三研究所，西安 710086；2.中国铀业有限公司，北京 100029）

在纳米比亚欢乐谷白岗岩型铀矿勘探和开发过程中，采用野外钻探取样和实验室测试分析获得铀含量，不但周期长，费用高，而且因为采样段划分不准确得到的铀含量存在误差。通过对比现场伽马测井解释铀含量与岩（矿）心取样分析测试铀含量的结果，根据统计数理学分析，认为伽马测井解释铀含量的结果是准确的，在勘探和开发阶段可以部分取代岩（矿）心取样，不但降低勘查和采矿的成本费用，而且快速获得铀含量解释结果，还可以准确划分矿体边界。该结论可以为后期在纳米比亚欢乐谷的白岗岩型铀矿勘查和开发中伽马测井和铀含量解释代替岩（矿）心取样和分析测试铀含量提供参考和工作技术方法。

伽马测井和解释；岩（矿）心取样和分析测试；白岗岩型铀矿；纳米比亚

纳米比亚达马拉造山带含有丰富的铀资源，已查明的铀资源量近80万吨，铀矿化类型主要为白岗岩型和钙结岩型。纳米比亚境内达马拉造山带西南部，围绕着罗辛穹窿集中产出多个超大型白岗岩型铀矿床，著名的罗辛铀矿以其矿量大、品位低、可露天开采、矿石处理工艺性能较好而闻名于世。其周边还有湖山（Husab）、艾探戈（Etango）和瓦伦西亚（Valencia）等大型铀矿床，找矿前景良好。白岗岩型铀矿含矿主岩为典型的“D”型白岗岩，为高硅酸盐型矿石，铀主要以晶质铀矿和少量沥青铀矿单矿物形式存在，有害组分甚微，酸法浸出总耗酸量低、浸出率较高[1-3]。

纳米比亚白岗岩型铀矿在勘探和采矿过程中，如果是采用岩心钻探，采取的岩（矿）心样品送化验室分析。西方勘探公司一般不详细划分矿心边界，而是根据钻探进尺一米采取一个样品，一半留用，另一半送去实验室进行分析测试。如果采用岩粉钻探，钻探进程中，按进尺直接一米采集一个样品，送化验室分析结果。岩心采样和测试铀含量不但周期长，费用高，而且可能加大或减少矿体厚度，影响资源量计算。采样和测试分析的优点是直接获得铀含量的数据。而野外现场测井数据，经过铀镭平衡系数、射气系数、钍钾影响系数、湿度影响、有效原子序数等修正，解释后可快速获得铀含量。但是前期的各种系数需要进行大量规范有效的工作，才能获得正确的修正系数，为测井数据解释铀含量提供准确的修正参数[4-6]。

1 欢乐谷区域地质概况

研究区位于世界著名的达马拉造山带，是卡拉哈里和刚果两大太古宇克拉通间的元古宇造山带，为世界上最古老的地盾之一，基底为太古宇结晶基底，具有地壳固结早、岩石演化成熟度高、富铀。元古宇末的达马拉造山运动构造活动强烈，不同期次岩浆活动发育，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。达马拉造山带为后期铀成矿可提供丰富的铀源，找矿前景良好。

达马拉运动后该区一直处于构造稳定阶段，早期形成的铀矿得以保存，后期构造运动使铀矿得以叠加富集。

欢乐谷铀矿床处于达马拉造山带西南部次级构造单元中部带南部区和奥卡汗加线形带内，位于北东向奥马鲁鲁断裂和奥克汗加断裂所夹持的区域。地理上位于纳米比亚中西部铀成矿的中心部位，周围有在产罗辛和湖山白岗岩型铀矿、待产的瓦伦西亚白岗岩型铀矿床、兰格汉瑞赤钙结岩型铀矿，以及其他铀矿床和铀矿点。距离海边城市斯瓦科普孟德约65km，交通便利，电力和用水充足。

1.1 地 层

研究区内出露的地层主要为达马拉层序、古、新近纪钙结岩和第四系[3]。区内与白岗岩型铀矿有关的地层主要为可汗组、罗辛组和卡里比组。岩性为大理岩、泥质片岩和片麻岩、云母角闪片岩、混合岩、钙硅质岩、石英岩、变质砾岩等。

1.2 岩浆岩

区内岩浆岩发育。达马拉造山带中部带以侵入岩发育为特征，其侵入出露面积约为75 000 km2。其中96%为花岗岩，另外4%为少量钙碱性辉长岩和花岗闪长岩类。侵入岩主要为前达马拉期和达马拉期两大期。前达马拉期侵入岩主要有阿巴比斯（Abbabis）杂岩体中片麻状花岗岩和眼球状片麻岩。以北东向延伸的岩株产出。这类岩石与一些放射性异常相伴，铀含量一般在3×10-6～20×10-6，岩石出露区与航空放射性异常的分布区吻合。

侵入到达马拉带造山带变质沉积岩中的花岗岩可划分为5个时代。含铀与非含铀花岗岩的含铀性表现出显著的差异性。矿化白岗岩（侵位于可汗组和罗辛组的穹窿、岩脉、交织岩脉）铀含量为38×10-6～1120×10-6，达马拉期后侵入活动较弱，见有一些粗玄岩和细晶岩沿断裂分布。区内变质作用主要发生在达马拉期。达马拉层序岩石遭受的区域变质作用，多数岩石达到角闪岩相变质作用(估计温度峰值550～645 ℃，压力2.6～3.4 kbar)。沿侵入岩与围岩接触地方可以见接触交代作用，此外区内沿可汗河两侧见一些韧性剪切带中岩脉动力变质岩。

1.3 构 造

研究区正好处于纳米比亚铀成矿区的中心部位，该区主要区域构造线方向为北东向，一系列的北东向褶被和断层发育。含铀花岗岩（白岗岩）和古、新近纪古冲沟体系也主要为北东向分布。显示的构造形式是穹-褶式，许多花岗岩的定位与穹隆相伴，并见环形构造。岩石中各种片理、片麻理和节理发育。区内可识别出多期褶皱，最早期褶皱为北西向，后期的褶皱方向为北东向。

千岁兰断裂是区域南部中心构造带和南部构造带分界线，控制着含铀花岗岩体的就位。

沿可汗河两侧约2 km范围内，存在北东向罗辛韧性剪切带，除分布在韧性剪切带内穹窿周边才发现铀异常，位于韧性剪切带外的穹窿周边未见较好铀矿化。

1.4 矿化和蚀变

区内铀矿化类型为白岗岩型和钙结岩型，其中白岗岩型铀成矿年龄为508±2 Ma，基本与白岗岩脉形成同期，成因属于岩浆成因。

白岗岩型铀矿床赋矿岩石为D型花岗岩，颜色为灰白色，粒度大，石英为烟灰色，单铀型矿床，铀成矿作用以岩浆结晶分异作用为主。铀矿物以晶体较大晶形较好的晶质铀矿为主，其它原生铀矿物和含铀矿物是铀钍矿、铀石、铀钍石、钛铀矿，皆以副矿物的形式存在于D型花岗岩脉中。在地表及近地表见沥青铀矿和硅钙铀矿，主要是由晶质铀矿等原生铀矿物演变而成[3]。

矿化蚀变主要有硅化、高岭石化、伊利石化、硅化和黄铁矿化。硅化、伊利石化是矿化蚀变，蚀变叠加地段是富矿部位。

2 岩心取样与伽马测井对比分析

2.1 岩心取样方法

根据测井解释含量结果和地面物探编录结果，对比岩心岩性和回次，按中国规范（中华人民共和国核行业标准EJ/T 611-2005《测井规范》对确定的含矿段岩心划分样段采集。对品位大于 0.005%U的典型矿层，根据不同品位，按≤0.005%、0.005%～0.010%、0.01%～0.030%、0.03%～0.05%、＞0.05%等级分别取样，采样长度在0.2～1.0 m之间（表1），一半送检，另一半保留。为了有效的控制矿体边界，矿体边界样品长度为10～20 cm。

2.2 伽马测井解释和岩心分析测试铀含量结果对比

野外现场测井严格按照测井上述规范执行。测井仪器在工作前于计量站进行了校准和标定。工作期间按规范进行短期和长期稳定性测量。为了对比测井解释和取样测试的铀含量，测井进行了重复测量和检查测量。并对实测数据进行了有效性分析，符合测井规范要求。

在纳米比亚欢乐谷铀矿床勘查过程中，选取5个不同矿段、不同深度、不同品位的钻孔，进行取样测试和测井铀含量对比试验（表1，图1）。将伽马测井和解释铀含量曲线与岩（矿）心取样分析测试铀含量曲线画在一起进行结果对比研究，做出对比图（图2、3）。

将取样分析测试的铀品位和米百分数作为真值（L），伽马测井解释铀品位（铀含量）和米百分数与岩（矿）心取样分析铀品位（铀含量）和米百分数之差作为绝对误差（△）计算相对误差（）。

计算公式：=△/L×100%

式中：—实际相对误差，单位%；△—绝对误差，单位铀含量或米百分数；L—真值，单位铀含量或米百分数。

对表1内岩心取样测试获得米百分数和测井解释得到的米百分数相对误差进行了正态分布检验。样数: 43；平均值: -4.42；均方差: 24.45；变异系数 : -5.53；检验1 : -0.41；检验2 : 0.84；偏度: -0.14；峰度: 3.53。检验参与统计的相对误差数据位于±1.96内，说明数据符合正态分布。

将取样分析得到铀含量和测井解释的铀含量进行相关分析（图1），相关系数R进行显著性检验，2=0.714 1，=0.845，绝对值大于0.8，表明取样测试得到铀含量和测井解释的铀含量高度相关。将取样分析得到铀含量和测井解释的铀含量进行回归分析，回归方程为=0.934 9。

表1 欢乐谷铀矿床伽马测井与岩心取样分析铀含量结果对比表

备注：1—测井解释铀含量的厚度为0.1 m，表中测井解释铀含量对照岩心样长度加权平均法计算；2—测井解释铀含量为经过钍元素影响修正后得到的结果。

图1 欢乐谷铀矿床岩心取样分析铀含量和测井解释铀含量相关分析图

从图上宏观看到矿段伽马测井解释铀品位（铀含量）与岩（矿）心取样分析铀品位（铀含量）的曲线吻合相对较好。

图2 欢乐谷铀矿床ZKH11-11钻孔取样分析铀含量和测井解释铀含量结果对比图

图3 欢乐谷铀矿床ZKH0-17钻孔取样分析铀含量和测井解释铀含量结果对比图

2.3 误差分析

统计上述5个矿段伽马测井解释铀品位（铀含量）与岩（矿）心取样分析铀品位（铀含量）和米百分数，根据数理学进行了统计分析，两者的米百分数的相对误差见表2。从表中可知：参与统计矿层的总厚度为32.47 m，测井解释铀米百分数和矿石取样测试铀米百分数结果对比的系统误差为0.9～1.0。说明测井方法和解释结果是正确的。5个矿段的铀米百分数（m·%）相对误差小于±10%，整体相对误差为3.92%。

表2 欢乐谷铀矿床伽马测井与岩心取样分析铀含量结果对比误差统计表

3 结 论

1）采样段划分和测井解释矿段是合适的。测井孔口0 m位置确定是准确的，而且标定的电缆深度是可靠的。本次取样就是根据岩性物探编录和测井解释深度曲线，结合回次和岩性综合划分的样段。

2）本次选取测井数据解释的修正参数是合适的。一是钻孔结构采用的孔径、套管厚度和泥浆密度修正系数是合适的；二是前期研究了铀镭平衡系数、射气系数、湿度、钍钾含量影响系数，矿石有效原子序数等各种系数，按规范要求，除对钍影响修正外，其他参数不需要修正，说明选取的钍修正系数是正确的。

3）采用的野外测井工作方法是可行的。伽马测井解释铀含量与矿心取样测试铀含量的对比结果，认为现场测井解释铀含量是有效的。该方法在白岗岩型铀矿勘探后期和开发阶段，可以部分代替现场取样和后期实验室分析测试铀含量。建议在纳米比亚开展白岗岩型铀矿勘查后期和开采阶段时，特别是在矿坑采矿阶段，采用伽马测井代替岩（矿）心取样和后续样品测试，不但节约费用，而且快速取得钻孔铀含量，为勘探阶段资源量估算，开发阶段的矿坑爆破、矿石开挖、矿石运输和堆放、矿石破碎等提供基础数据。

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Comparative study on uranium content of Happy Valley uranium deposit between gamma logging interpretation and rock (ore) core sample analysis in Namibia

ZHAO Xigang1，ZHU Xiyang2，LI Shengxiang2，WANG Jinping2，CONG Weike2，ZHANG Jiyun2

(1. No. 203 Institute of Nuclear Industry, CNNC, Xi'an 710086, China; 2. China National Uranium Corporation Limited, Beijing 100029, China)

In the process of exploration and development of the alaskite-type uranium deposit in Happy Valley, Namibia, using field drilling sampling and laboratory test analysis to obtain uranium content, not only has a long period and high cost, but also has errors due to inaccurate division of sampling section. By comparing the results of on-site gamma logging interpretation of uranium content and rock (ore) core sampling analysis and testing of uranium content, according to statistical and mathematical analysis, it is considered that the results of gamma logging interpretation of uranium content are accurate and can partially replace rock (ore) core sampling in the stage of exploration and development, which not only reduces the cost of exploration and mining, but also can quickly obtain the interpretation results of uranium content, and also can be used for reference in order to accurately divide the ore body boundary. This conclusion can provide a reference and technical method for gamma logging and uranium content interpretation to replace core sampling and analysis of uranium content in the exploration and development of alaskite-type uranium deposit in Happy Valley, Namibia.

gamma logging and interpretation; core sampling and analysis; uranium content of alaskite-type uranium deposit; Namibia

P619.14；P631

A

1672-0636 (2021) 03-0358-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2021.03.009

2020-11-30

赵希刚（1963— ），男，陕西蓝田人，博士，高级工程师（研究员级），主要从事地球物理探测和信息技术研究。E-mail: zhaoxg418@126.com