中国-蒙古边境地区流域沉积物中铀的地球化学调查及矿化前景预测

《Applied Geochemistry》：Geochemical survey of uranium in catchment sediments and prediction of mineralization prospects along the Sino-Mongolian border region

铀矿床分布与成矿预测研究在中蒙边境地区通过1:100万地质填图和10,453个水系沉积物样品分析，揭示了铀地球化学块体分布规律及成矿控制因素，划分21个高铀区（>1000km2）和9个铀地球化学块体，识别5个铀矿勘探靶区，为跨境资源开发提供依据。

　　在亚洲中部的蒙古高原地区，中蒙边境区域是一条重要的金属成矿带，也是全球三大斑岩型铀、金、钼金属成矿带之一。该地区铀资源的分布具有重要的研究价值，但由于缺乏对单元素铀在该区域整体空间分布特征、影响因素及勘探区域的深入研究，特别是蒙古境内，因此本研究通过1:100万比例尺的地球化学填图，对铀资源的分布特征和成矿潜力进行系统分析，以填补这一研究空白。研究团队共采集并分析了10,453个流域沉积样品，这些数据为铀资源的空间分布特征和富集机制提供了清晰的依据。研究结果显示，样品中的铀浓度范围广泛，从0.07 ppm到335.52 ppm，其中位数和平均值分别为2.10 ppm和2.54 ppm。利用地球化学块划分方法，研究人员识别出21个高铀含量区域（>1000 km2），并划定了9个铀地球化学块，其中1个达到了地球化学域的规模（>100,000 km2）。此外，通过综合分析区域地质构造特征、矿化组合、矿化条件及开发潜力，研究团队识别出5个具有显著勘探潜力的铀资源区域。这些区域的识别为未来矿产勘探提供了明确的方向，并为区域矿产资源的开发与利用提供了可靠的地球化学基础。

铀是一种放射性金属，在地球地壳中分布较为稀疏。全球范围内，铀资源的分布虽然相对集中，但并不均匀。主要的铀资源分布于哈萨克斯坦、澳大利亚、纳米比亚、加拿大、乌兹别克斯坦、尼日尔、俄罗斯、中国、乌克兰和印度等地。铀资源在多个领域具有广泛应用，如核能发电、工业制造、医学和环境保护等。在中蒙边境区域，主要的铀矿类型包括花岗岩型、火山型和砂岩型，其中砂岩型铀矿在各种大陆和海洋沉积盆地的碎屑岩中最为广泛分布。砂岩型铀矿主要属于层间氧化带类型，受区域构造特征、沉积相和地下水活动的控制。这类铀矿具有较大的规模（单个矿床的储量通常超过一百万吨），埋藏深度较浅（多在500米以下），适合露天开采。这些特征表明，砂岩型铀矿是全球最重要的铀资源类型之一。然而，其成矿过程具有高度的隐蔽性，地表及浅层地下的地球化学信号往往因后期风化和表生改造作用而减弱。目前，全球范围内砂岩型铀矿的开采占比约为31%，而年产量则占全球的45%。中蒙边境区域的铀资源具有显著的开发潜力，因此对这一区域的铀地球化学异常识别和勘探区域预测成为研究的重点。尽管已有大量关于铀资源分布、应用及地球化学块划分方法的研究（如Xie, 2002; Xie, 2004; Xu, 2019），但识别区域——特别是蒙古境内——仍存在明显的研究空白。现有的方法主要依赖于统计阈值来划分异常，这在区分区域背景与局部、矿化引起的异常方面显得不足。此外，沉积盆地中的多元素干扰尤为显著，因此对复杂沉积盆地环境中砂岩型铀矿的优先勘探区域进行高效准确的界定一直是研究的核心。地球化学块划分方法的出现为这一领域提供了新的思路和技术，使铀资源的勘探更具针对性。

在本研究中，研究团队通过整合地球化学块理论与现代异常检测技术，旨在解决中蒙边境区域（尤其是蒙古境内）砂岩型铀矿地球化学异常识别的难题。具体方法包括将区域地质背景、构造数据与1:100万比例尺的地球化学数据（覆盖130万平方公里，包括10,454个流域沉积样品和69个元素的分析结果）与已知铀矿的地球化学特征相结合，以建立铀地球化学异常的区域判别标志。这一方法将有助于识别高潜力的勘探区域。研究团队期望的成果将填补中蒙边境区域蒙古段铀地球化学勘探研究的知识空白，并为中蒙联合铀资源勘探提供直接支持，同时为复杂沉积盆地环境中砂岩型铀矿的地球化学勘探提供方法指导。

研究区域位于中蒙边境，地理范围涵盖东经86°至120°，北纬41°至50°，具体位于蒙古高原南部及大兴安岭西侧。从蒙古的戈壁阿尔泰到东戈壁省，从中国的西部至东部，整个区域沿国界延伸，覆盖两国领土约100至150公里。研究区域紧邻沙漠地带，其地质条件复杂，矿化特征多样。通过系统采集和分析流域沉积样品，研究人员能够更全面地了解区域内的铀资源分布情况。同时，结合区域地质构造和成矿条件的分析，研究人员可以识别出潜在的铀资源勘探区域，为未来矿产资源的勘探和开发提供科学依据。

在地球化学块划分方法的应用中，研究团队结合了区域构造特征与铀资源的分布模式，以识别出具有潜在成矿能力的区域。这些区域不仅包括中国境内的一些重要铀矿化区，如新疆的伊犁和内蒙古的额尔古纳，还涵盖了蒙古境内的一些高铀含量区域。通过对这些区域的地球化学特征进行深入研究，研究人员能够更准确地预测铀资源的分布趋势，并为未来的勘探工作提供指导。此外，研究团队还通过统计分析，对区域内的铀浓度进行了系统研究，发现中位数更能反映样品的浓度趋势，且不受异常值的影响。因此，当描述某一元素的地球化学分布时，研究人员通常选择该区域的中位数作为背景值。这一方法为识别铀地球化学异常提供了可靠的依据，并有助于区分区域背景与局部异常。

研究区域的地质构造特征对铀资源的分布具有重要影响。该区域主要位于阿尔泰造山带系统内，其地质背景复杂，构造活动频繁。Li等人（2015）通过对区域地质事件、地球物理数据和地球化学信息的综合分析，将中蒙边境区域划分为12个不同的构造单元。这一划分有助于理解区域内的构造格局，并为铀资源的分布研究提供基础。表2列出了各构造单元中铀浓度的统计结果，显示不同构造单元内的铀浓度存在显著差异。这些差异反映了构造活动对铀资源分布的控制作用，也为识别潜在的铀矿化区提供了依据。

本研究通过整合地球化学块理论与现代异常检测技术，对中蒙边境区域的铀资源进行了系统分析。研究团队采用的地球化学块划分方法，不仅能够识别出高铀含量区域，还能够划分出具有更大规模的地球化学块。这一方法的应用，使研究人员能够更准确地预测铀资源的分布趋势，并为未来的勘探工作提供科学指导。此外，通过综合分析区域地质构造特征、矿化组合、矿化条件及开发潜力，研究团队识别出5个具有显著勘探潜力的铀资源区域。这些区域的识别为未来矿产资源的勘探提供了明确的方向，并为区域矿产资源的开发与利用提供了可靠的地球化学基础。

本研究的成果不仅对中蒙边境区域的铀资源勘探具有重要意义，还为全球范围内铀资源的勘探提供了新的思路和技术。通过系统的地球化学填图，研究人员能够更全面地了解区域内的铀资源分布情况，并为未来的勘探工作提供科学依据。此外，研究团队还对区域内的构造特征和矿化条件进行了深入分析，发现这些因素对铀资源的分布具有重要影响。因此，识别这些因素对于提高铀资源勘探的效率和准确性具有关键作用。

在实际应用中，研究团队发现，尽管已知铀矿的分布具有一定的规律性，但其成矿过程仍然具有高度的复杂性。这使得识别铀地球化学异常成为一项具有挑战性的任务。为了克服这一难题，研究团队采用了多种地球化学方法，包括地球化学块划分、统计分析和元素组合分析等。这些方法的应用，不仅提高了异常识别的准确性，还为未来的勘探工作提供了科学依据。此外，研究团队还对区域内的地质背景进行了深入研究，发现不同构造单元内的铀浓度存在显著差异，这反映了构造活动对铀资源分布的控制作用。

本研究的成果表明，通过系统的地球化学填图和构造分析，可以有效识别出具有高勘探潜力的铀资源区域。这些区域的识别不仅有助于提高铀资源勘探的效率，还能够为未来的矿产资源开发提供科学依据。此外，研究团队还对区域内的矿化条件进行了深入分析，发现这些条件对铀资源的分布具有重要影响。因此，识别这些条件对于提高铀资源勘探的准确性具有关键作用。

在实际应用中，研究团队发现，尽管已知铀矿的分布具有一定的规律性，但其成矿过程仍然具有高度的复杂性。这使得识别铀地球化学异常成为一项具有挑战性的任务。为了克服这一难题，研究团队采用了多种地球化学方法，包括地球化学块划分、统计分析和元素组合分析等。这些方法的应用，不仅提高了异常识别的准确性，还为未来的勘探工作提供了科学依据。此外，研究团队还对区域内的地质背景进行了深入研究，发现不同构造单元内的铀浓度存在显著差异，这反映了构造活动对铀资源分布的控制作用。

本研究的成果表明，通过系统的地球化学填图和构造分析，可以有效识别出具有高勘探潜力的铀资源区域。这些区域的识别不仅有助于提高铀资源勘探的效率，还能够为未来的矿产资源开发提供科学依据。此外，研究团队还对区域内的矿化条件进行了深入分析，发现这些条件对铀资源的分布具有重要影响。因此，识别这些条件对于提高铀资源勘探的准确性具有关键作用。

通过本研究的成果，研究人员能够更全面地了解中蒙边境区域的铀资源分布情况，并为未来的勘探工作提供科学指导。此外，研究团队还对区域内的构造特征和矿化条件进行了深入分析，发现这些因素对铀资源的分布具有重要影响。因此，识别这些因素对于提高铀资源勘探的效率和准确性具有关键作用。本研究的成果不仅对中蒙边境区域的铀资源勘探具有重要意义，还为全球范围内铀资源的勘探提供了新的思路和技术。通过系统的地球化学填图和构造分析，研究人员能够更准确地预测铀资源的分布趋势，并为未来的矿产资源开发提供科学依据。