纳米比亚ML121勘查区地质调查评价与铀矿资源量估算

孙远强，范洪海，SIMON Shanyengana，陈金勇，赵敬洋，孙雨鑫，耿瑞瑞

(1.核工业北京地质研究院，北京 100029；2.Dollar-Exploration Procurement & Sourcing Department,Windhoek 999122)

纳米比亚是全球最重要的铀资源国之一，其探明的铀资源储量居全球第四位，非洲首位[1-2]。在铀资源勘查生产开发方面，纳米比亚与我国是战略合作伙伴关系，罗辛(Rössing)铀矿山和湖山(Husab)铀矿山是我国当前在纳米比亚开发的重点对象。为进一步扩大找矿范围，为海外企业提供勘查信息，本文对纳米比亚ML121勘查区的白岗岩型铀矿床进行评价，借助Micromine软件建立了ML121勘查区铀矿床钻孔地质数据库，构建了矿区地表、地下矿体的三维模型以及块体模型；采用地质统计法开展矿体品位插值，利用品位插值结果、矿体三维模型的体积以及矿石体重进行铀矿资源量估算。

1 区域及矿床地质概况

达马拉造山带属于新元古代泛非期构造带(650～550 Ma)，该构造带作为热造山带的一部分，环绕并分割了非洲。达马拉造山带被划分为四个群，由老到新为诺西布群(Nosib Group)、斯瓦科普群(Swakop Group)、奥塔维群(Otavi Group)和纳马群(Nama Group)，每个群都有其特有的沉积环境。另外，达马拉造山带经历了若干构造演化期，始于陆内张裂，经板块分离和板块汇聚，并最终与大陆碰撞[3]。达马拉层序记录的沉积序列包括浅海相碎屑岩和火山岩、泥质沉积物、深海沉积物如Matchless角山岩带，以及表明了下沉盆地环境的Ugab亚群和Khomas亚群浊积岩序列[4]。

根据地层学、构造、变质程度、地质年代学和航磁解译资料，达马拉造山带北东向陆内分支被划分为若干条带[5]。这些条带由北向南分别为北部地体、北带、北部中央带、南部中央带、Okahandja线性带、南带、南部边缘带和南部前陆(图1)[6-7]。各条带被一些主要线形构造分隔开，如断层、线形断裂、变质程度和地层界线等。北带包含了被逆冲断层分开的两个亚带(北部亚带和南部亚带)，两亚带的地层之间无法对比。北带的南部亚带特征为碱性火山岩，向南过渡至深海相沉积岩，强烈变形的低级变质岩以及沿南部边缘侵入的花岗岩；中央带是造山带的高温低压区，以矽线石-堇青石变质集合体以及大量花岗岩侵入和褶皱为特征。

图1 达马拉造山带北东向陆内分支各分带

ML121勘查区处于南部中央带偏北西侧，与罗辛矿床相距100 km，该矿区地层发育在南部中央带的斯瓦科普群，矿区地质简图如图2所示。由图2可知，地表的含铀白岗岩体呈线形，沿北东方向长3 km，宽约900 m，夹在南边的楚斯组(Chuos Formation)和北边的卡里毕比组(Karibib Formation)与卡塞布组(Kuiseb Formation)之间(图3和图4)。但该侵位体的地层位置与罗辛矿床并不相似，而是与一条北东向线形构造带相关，构造带可能促进了岩体的侵入。

图2 ML121勘查区矿床地质简图

中央带以中高级区域变质作用和大量花岗质侵入体为特征。中央带的最古老岩石属于元古界的阿巴比斯杂岩体，其出露在若干背斜构造中。而在本区，楚斯组(Chuos Formation)岩石(石英岩、钙质硅酸岩、含铁石英岩)是最古老的(图3)，且并未发育楚斯组(Chuos Formation)冰碛杂岩。石英岩显示片理并含有少量黄铁矿，其被阿兰德斯大理岩薄层(厚度为30～200 cm)覆盖。红色蚀变花岗岩侵入到阿兰德斯大理岩和楚斯组(Chuos Formation)的接触带。

位于楚斯组(Chuos Formation)之上的卡里毕比组(Karibib Formation)的层序为白至蓝灰色层状大理岩单元，其包含较薄且互层的含石英钙质硅酸岩、黑云母-角闪石片岩、砂屑片岩或石英片岩。矿化白岗岩侵入卡里毕比组(Karibib Formation)，该白岗岩为白色并出露地表，显示为粗粒长英花岗质岩石。在变质沉积岩与白岗岩侵入体接触带上可见明显接触变质效果。卡里毕比组(Karibib Formation)之上是包含黑云母-堇青石-矽线石片岩和石榴石片岩的卡塞布组(Kuiseb Formation)，亦含有大量伟晶岩脉。节理发育的未矿化花岗岩体侵入到卡塞布组(Kuiseb Formation)片岩中(图4)，另有辉绿岩脉在该区域发育。该地区花岗岩被分为两种主要类型，一类是早期均一等粒、细粒到中粒红色至灰色花岗岩，其呈不规则状或片状侵入剪切带中或地层中；另一类是后期的白岗岩，其通常呈伟晶状并且成分不均一。

图4 红色细粒花岗岩体侵入卡塞布组(Kuiseb Formation)地层

ML121勘查区内地层南倾，倾角较陡，为60°～88°，走向大体为北东。出露地表的含铀白岗岩体走向平行于千岁兰断裂带(北东走向)，北东向构造带控制了含铀白岗岩侵入体的产状。已知露头均出露在千岁兰断裂附近或西部；与露头相关的穹窿的主要褶皱轴线走向与该断裂平行，而非与中央带的北东走向平行。NEX[8]根据野外露头、岩石接触关系和岩石学特征将纳米比亚西部地区白岗岩划分为A、B、C、D、E、F六种类型。颜色从白色、浅粉色至红色发育，多见中粗粒结构，常发育布丁构造(表1)。ML121勘查区白岗岩属于B型白岗岩和D型白岗岩，地表多见长条状电气石出露。

表1 纳米比亚西部地区六类白岗岩特征

2 地质调查和放射性测量

在ML121勘查区，从东北向西南分别取1070E、1120E、1220E和1310E等4条代表性剖面开展地质剖面实测和地面伽玛能谱剖面测量(图2)，共测得153个γ能谱数据，B型白岗岩的地面γ值最高可达443.59 ppm，D型白岗岩最高值也可达256.86 ppm。同时，对钻探工作进行了详细的查证，包括钻孔的布置、矿化规模、矿化品位以及对岩芯、岩粉进行放射性测量等，其中测井数据高达800～900 ppm(图5)。通过对4条剖面的系统观察和能谱测量，对矿区内的地质现象、控矿因素和矿化情况有了整体认识。

图5 白岗岩岩芯放射性查证

剖面1310E出露的岩性包括卡塞布组(Kuiseb Formation)的黑云母片岩、卡里毕比组(Karibib Formation)的大理岩、伟晶岩(图6)、D型白岗岩、少量C型白岗岩、B型白岗岩(图7)及辉绿岩脉(图8)，黑云母片岩的产状为147°∠88°。剖面接露的各类岩性的U和Th的野外现场测量数据详见表2。通过观察图6～图8可以看出，B型白岗岩也发生了铀矿化现象(图9)，而对于D型白岗岩及其破碎带，蚀变越强烈，矿化品位越高，表明了后期流体对矿化白岗岩具有一定的叠加改造作用，同时，岩性为白岗岩型铀矿的控矿因素之一。

图6 花岗伟晶岩

图7 含石榴子石的B型白岗岩

图8 辉绿岩脉

表2 ML121勘查区1310E剖面U和Th测量值

图9 1310E剖面地质剖面图和U、Th、K放射性曲线图

本次调查研究共采集了22个样品、9个岩粉、6个岩芯和7个地表样品。其中，9个岩粉样采于3个钻孔，用于核实各个钻孔的矿化品位；分析岩芯用于判断矿石中主元素、微量元素的含量及钻孔的矿化品位；地表样品用于判断地表的铀矿化程度。通过对ML121勘查区重点矿段的取样分析结果可知，钻孔Rc3的U品位为129～163 ppm，对应测井解释U为108～180 ppm；Rc8的U品位为37～131 ppm，对应测井解释U为105～557 ppm；Rc28的U品位为104～128 ppm，对应测井解释U为129～480 ppm。由此可见，Rc3矿化品位数据吻合得较好，数据可信度高；Rc28的测井数据略高，但也基本一致，因此，数据较为可信，而Rc8的测井数据明显高于分析结果，而且测井数据显示该钻孔均为矿化段，可见Rc8的测井品位可能过高，矿化厚度过厚。地表矿石的U矿化品位为95～170 ppm，也具有较高的矿化现象。同时，对矿石的其他主元素、微量元素进行分析，部分Th含量较高，可达到322 ppm，其他元素含量基本在克拉克值范围内。

ML121勘查区的B型白岗岩和D型白岗岩具有较好的铀矿化现象，在地表中，B型白岗岩放射性值最高可达443 ppm，D型白岗岩最高值也可达256 ppm，可见次生铀矿物。从岩芯的系统观察分析可知，深部白岗岩同样也发生铀矿化现象，品位可高达800～900 ppm，具有一定规模的成矿远景。而且经过初步研究，铀矿化主要受地层、岩性、构造、脉岩和后期热液叠加控制。

3 铀矿资源量估算

3.1 钻孔数据库

本次调查研究收集到ML121勘查区44个钻孔的数据资料，大部分钻孔在该勘查区西南段，少部分钻孔在该勘查区东北段，钻孔平均深度143.6 m。44个钻孔分布在18条勘探线上，勘探线间距不等，最小间距40 m，最大间距400 m。钻孔测斜倾角为43°～90°、测斜方位为0°～360°。ML121勘查区钻孔揭露的铀矿化平均品位254 ppm，最高品位2 179 ppm，最低品位80 ppm。矿化埋深自20～210 m均有发育，矿化高值中心区主要集中在勘查区南西侧，埋深约160 m左右。

3.2 矿体解译

根据我国硬岩铀矿工业指标划分原则，300 ppm以上为边界品位、500 ppm以上为最低工业品位，结合纳米比亚罗辛地区铀矿露天开采实际情况，以120 ppm为边界品位、1 m最小可采厚度和0.7 m夹石剔除厚度为原则，圈出ML121勘查区矿化体范围，按照确定的矿体圈定原则，提取同一条勘探线的全部钻孔，把120 ppm以上的品位矿化段用直线连接，矿体边缘无勘探工程控制时矿体轮廓线平推相邻钻孔间距的1/2。按照上述操作依次完成18条勘探线剖面图的矿体轮廓线解译，共解译出矿体线65条。

相邻工程间矿体的连结，是在单工程圈定的基础上，以矿体空间分布规律、控矿条件为主导因素，重点考虑矿体产出位置及三维空间关系进行圈定，遵循地质规律的自然趋势，创建线框，依次把同一矿体的解译线面状化，创建ML121勘查区全部矿体的三维实体模型，分别构建了4个主矿体的实体模型(图10(a)，矿体形态呈条带状延伸，走向北东56°左右，与勘查区内北东向延伸的白岗岩岩体相关。

图10 ML121勘查区矿体三维模型图

3.3 品位插值及验证

ML121勘查区剖面间距不等，最小间距为20 m，剖面上钻孔最小间距40 m，取样区间1 m，在三维环境下对矿体进行观察，选择空块的划分尺寸为10 m×10 m×10 m(东×北×高程)；次级分块尺寸为5 m×5 m×5 m(东×北×高程)，次级分块的划分能够确保矿体边缘或减薄部位不会出现漏矿现象。ML121勘查区的空块模型共创建128 575个分块。

品位估算时选择已建立的空块体模型作为边界，避免矿体以外不满足工业指标的样品参与估算；在插值参数选择时，当待估块周围样品数多于设定的最大样品数时，椭球体自动收缩，直至满足最大样品数的要求；当待估块周围的样品数少于设定的最小样品数时，椭球体自动放大到上述计算得到的最大半径，以满足最小样品数的要求；对不满足基本搜索椭球体条件的空块体模型，通过改变搜索椭球的基本半径实现不同位置块模型的插值，直到使所有的空块都能估算出铀品位值为至。

ML121勘查区勘探线最小间距约为20 m，第一次搜索半径40 m，最多参与估算样品个数为6个，最少样品个数为4个。此次估算的资源量类型为探明的资源量，地质可靠程度为探明的资源量(表3)，由于并未对ML121勘查区开展概略性技术经济评价，缺少对其经济价值的合理判断，因此整体上对ML121铀矿资源量类型定为推断的资源量。

表3 ML121勘查区资源量类型划分与搜索椭球体参数

利用距离反比法，经过三次估值后，可以实现ML121勘查内所有矿体的品位插值(图10(b))。利用模型剖面观察的方式对品位估值模型进行验证是判断品位插值是否合理的基本方法之一。经过剖面上钻孔分析和品位估值模型之间的对比，在150～200 ppm、200～300 ppm和大于300 ppm区间的钻孔数据和品位估值模型之间的对应关系良好。

3.4 资源量估算

资源量估算采用澳大利亚的MicroMine三维矿业软件，依据JORC 2012规范，选择距离幂次反比法(Inverse Distance Method)，其单元块的品位插值公式见式(1)。

(1)

式中：xb为待估块品块；xi为落入影响范围的第i个样品的品位；di为第i个样品到单元块中心的距离。本次估算中m取值为2。

利用距离幂次反比加权法估算的推断资源量：矿石总量约为75 000 000 t，矿床铀平均品位约为283 ppm，U3O8金属量约为20 000 t。

4 结 论

通过笔者在野外现场调查和室内数据综合处理，对纳米比亚ML121勘查区的地质成矿特征和资源量潜力进行总结，如下所述。

1)ML121勘查区在2.7 km2范围内的铀矿化以B型白岗岩和D型白岗岩铀成矿为主，该类型矿石由地表至地下100 m深度铀矿化品位逐步升高。

2)矿体三维模型形态揭露了ML121勘查区的铀矿化在北东走向连续性较好，在勘查区南西侧沿倾向延伸较深。

3)借助MicroMine软件，利用地质统计法对ML121勘查区的铀矿体开展了品位插值和资源量估算，估算类型为推断的铀资源量，估算结果为矿石总量约75 000 000 t，矿床铀平均品位约283 ppm，U3O8金属量约20 000 t。

通过地表取样调查、地面能谱测量和钻孔揭露ML121勘查区成矿潜力较大，勘查程度接近我国普查到详查的过渡阶段，深部资源量可靠性需要钻探工程进一步查明。