一周之內,我國鈾資源勘探開發接連迎來重大進展。
先是7月12日,位于內蒙古鄂爾多斯的“國鈾一號”示范工程生產出第一桶鈾產品。“國鈾一號”是我國規模最大的天然鈾產能項目,建成后不僅將為國家能源安全與核工業發展提供資源保障,也將大幅提升我國天然鈾產業的國際競爭力。在更上游的鈾礦勘查環節,中核集團專家團隊7月18日宣布在新疆塔里木盆地地下1820米發現全球最深的砂巖型工業鈾礦化,刷新了世界砂巖型工業鈾礦化發現最深紀錄。
核工業是國家安全重要基石,而鈾被稱為核工業的“糧食”,鈾資源保障對核強國建設意義重大。鈾礦勘查的目的是探尋和確定具有工業價值的鈾礦床,并評估其資源量和開發利用前景,工業鈾礦化是尋找工業鈾礦床的直接可靠線索。為什么要在塔克拉瑪干沙漠腹地找鈾?這個1820米深處的發現,意義到底是什么?澎湃新聞注意到,中核集團首席科學家、塔里木盆地項目負責人秦明寬近日在知乎平臺作答,詳解在被國際地學界判定為“找鈾禁區”的世界第二大流動沙漠如何突圍。
能不能在塔里木盆地找到鈾,始終是懸在我國核地礦人心頭的未解之謎,業內不乏爭議和質疑。這片位于我國西北的巨型盆地,是我國第一大沉積盆地,面積比鄂爾多斯和松遼兩大產鈾盆地之和還要多出近5萬平方千米。
“自90年代中期以來,我們在塔里木盆地斷續開展過不少科研和勘查工作,但一直未能取得找礦突破。塔里木能否成為新的資源接續基地,對國家能源安全至關重要。”秦明寬介紹,塔里木盆地尋鈾存在幾點“先天不足”,曾歷經多年勘探卻收獲甚微。
這主要表現在:盆地周緣構造復雜,中新生代以來經歷了多期強烈的構造運動,缺乏理想的成礦構造背景;盆地內廣泛分布的新近系地層更是“遍地紅”,原生灰色砂體不發育,地層還原能力低,按照傳統理論這紅層就是“找鈾禁區”;塔克拉瑪干沙漠占盆地面積60%,常規技術裝備和方法面臨嚴峻挑戰;塔里木盆地個頭大、內部結構極其復雜,成礦類型有別于國內其他成功的產鈾盆地,國內外都沒有針對這種特殊盆地的成熟找礦模式可套用。
“2018年戰略研討會上,‘沙海找鈾無異于大海撈針’的質疑,反映的就是這種困境。”他寫道。
但這里,又有一個讓核地礦團隊無法放棄的理由:既然地質背景相似的中亞地區能形成百萬噸級的鈾礦寶藏,為什么一山之隔的塔里木盆地深部就不能?是不是方法不對?
轉機源自一次顛覆性認知。
秦明寬回憶道,當團隊重新梳理過去30年的勘探數據時,一個曾被忽視的細節引起了大家的注意:在遠離盆地邊緣、傳統理論認為不可能成礦的“紅雜色”地層中,存在一些放射性異常信號。基于各種研究,該團隊提出了一個“滲出-滲入復成因型砂巖鈾礦區域預測模型”。
簡單解釋,就是認為深部鈾氣活動(滲出)攜帶的還原物質,與淺部含氧含鈾水(滲入)在特定地質條件下相互作用,能夠在紅層中形成鈾的富集。“這個模型為我們挑戰‘紅層禁區’,向盆地腹地深部500-2000米(我們稱之為‘第二找礦空間’)的進軍提供了理論武器。”
據澎湃新聞了解,如果把500米以淺稱為找鈾礦的第一空間,那么500米至1500米為第二空間。我國鈾礦勘查的深度直到本世紀初大部分在500米以淺,近些年來進入更深更廣的新階段。
2021年,來自地質、物探、化探、遙感、鉆探、人工智能及GIS技術等多學科的30余人攻堅團隊組建,其中半數為擁有博士學位的“80后”、“90后”。
面對塔里木盆地56萬平方公里的廣闊面積,團隊突出重點,選擇了西南部、北部和東北部三片最有潛力的區域作為主攻戰場。在技術上,面對巨厚沙漠覆蓋層的“屏蔽”效應和探測難題,集成創新了“天-空-地-深”三維探測技術體系:“天”,是利用衛星遙感宏觀把握盆地構造格局;“空”,指采用航空物探/遙感技術,獲取更精細的地球物理和地表信息;“地”,是開展地面地質調查、地球物理(物探)、地球化學(化探)工作,采集一手數據;“深”,最終依靠鉆探驗證、測井,一錘定音。同時,首次引入人工智能技術,構建了巨型復合盆地鈾礦找礦智能預測模型。
中核集團官微圖 隨著鉆探查證的不斷推進,深部找礦線索逐漸顯現。
在理論指導下,找鈾團隊構建了區域預測模型,在全盆地范圍內預測了10余片不同級別的成礦遠景區。 對最有希望的一類遠景區,再開展大比例尺的地質、物探、化探、遙感精細探測,進一步縮小靶區范圍,最終對優中選優的靶區實施鉆探查證。“經歷了千難萬難,終于在2024年初冬找到了厚度8米多的工業鈾礦化。”
秦明寬表示,這是國內地質團隊首次在塔里木巨型盆地腹地發現厚大砂巖型工業鈾礦化(體),大大提振了在該盆地尋找大型、特大型地浸砂巖型鈾礦的信心,對我國砂巖鈾礦勘查戰略布局具有重要影響。這也創造了我國工業鈾礦化、全球砂巖型工業鈾礦化發現的最大深度紀錄,對鈾成礦理論創新發展而言,科學意義重大。另外,首次在巨型復雜疑難盆地沙漠覆蓋區的新近系紅層中發現厚大工業鈾礦化,初判其成因為疊出-滲入復成因型,實現了“四新”找礦重大突破。
“實踐證明,即使在傳統理論認為不利的‘紅層’和盆地腹地深部,也能形成有工業價值的鈾礦化。因此,2025年,塔里木鈾礦勘查投入增加到去年的近3倍。”秦明寬認為,這套應對極端復雜環境的“中國方案”,對全球類似地區的鈾礦乃至其他資源勘探,都有重要借鑒價值。
他還表示,這次在塔里木盆地深部空白區的重大發現,證實了其巨大的鈾資源潛力,開辟了新的戰略找礦空間,為后續落實大型鈾礦床乃至新疆新的鈾資源大基地奠定了堅實的科學基礎。它將大幅提升我國在荒漠-沙漠覆蓋區鈾資源勘查的能力和水平,為我國核能事業的穩健發展和能源結構的優化提供資源保障支撐,是服務國家戰略需求的重大成果。
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