在自然科学,尤其是在生物学中,“先有鸡”还是“先有蛋”——这是一个让人百思不得其解的古老谜题,也成为人类不断地去探索并讨论生命与宇宙的起源及其世界的本质的动力之一,更是一个哲学命题。科学界就将自然界中这种看似“风马牛不相及”但又相互依存的现象比喻为“鸡与蛋”的关系,吸引着一代又一代的学者们探讨。
自20世纪80年代以来,中国北方一些中生代—新生代盆地的铀矿勘查工作取得了较快的进展和重要成果,如在伊犁、吐鲁番—哈密、鄂尔多斯、二连和松辽等盆地相继发现了砂岩型铀矿床。这些产铀盆地多为油气、煤等有机矿藏丰富的沉积盆地。学者们对此现象感到困惑——究竟是石油“吸附”了铀元素,还是铀“富集”了石油?这也成为一个吸引了大量石油科技人员研究的新课题。
勘探者们最先在辽河油田和松辽盆地开鲁坳陷的某些油井中发现了铀含量异常,从而由点及面开展了铀矿勘探,发现了钱家店铀矿床。鄂尔多斯盆地大营超大型砂岩型铀矿床的发现则是以煤炭勘探的资料为基础。地质工作者们提出了包括“铀—煤兼探”“铀—油兼探”在内的多种能源矿藏(产)协同勘探的找矿新思路。
世界范围内超过80%的产铀盆地兼有油气、煤产出,多种能源矿产同盆成藏已被广泛认同。在全球范围内,西起里海、东止于我国松辽盆地长达6000千米的中亚—东亚成矿带,在特定的地质背景影响下,有机—无机矿产(藏)广泛富集产出。北纬30°附近的中亚—东亚成矿带是世界上油气、煤资源的主要产出区域之一,同时也蕴含丰富的铀矿资源。在该成矿带内,能源盆地内铀的成矿类型主要为外生铀矿床,尤其是可地浸砂岩型铀矿床。
我国北方产铀盆地形态各异,大小不一。大型/超大型产铀盆地有鄂尔多斯、松辽等盆地,中小型产铀盆地有二连、伊犁、吐哈等盆地。此外,在塔里木、准噶尔、柴达木、海拉尔等盆地铀矿勘探前景良好。
在这些产铀/已发现铀异常信息的盆地中,鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地及塔里木盆地都是大型/超大型含油气盆地,二连、吐哈及海拉尔等盆地也有油气产出,而伊犁盆地发现了油气显示。我国煤炭资源储量是世界之最,北方盆地蕴含丰富的煤炭资源,产煤盆地(尤其是西北的盆地)也多见铀资源产出。
油气、煤、铀因各自成矿(藏)机理不同,在平面上矿产(藏)产出的位置也有各自的特点。砂岩型铀矿多表现出近源成矿的特点。我国鄂尔多斯盆地产出的铀矿床分布在盆地周缘,二连盆地巴彦乌拉铀矿位于巴彦宝力格隆起带附近。但也有例外,著名的钱家店铀矿床产出在松辽盆地开鲁坳陷内的隆起附近。伊犁盆地南缘铀矿聚集区及邻近区域已探明十余个大—中型煤矿,但至今仍未发现具有工业价值的油气田存在,仅在一些地区查找到油气信息。
二连盆地同时发现了丰富的油、煤及铀矿资源。盆内东北部煤炭资源广泛发育,其他区域零星分布。铀矿床(点)在巴彦宝力格隆起带附近集中发育,而铀矿床在盆地长轴的中轴线附近集中产出。二连盆地巴彦乌拉铀矿床与芒来煤矿、努和廷铀矿床与吉格森油田相邻。鄂尔多斯盆地天然气主要分布在盆地的北部(上古生界)和中部(下古生界),油田主要分布在盆地南部,煤炭广泛分布,铀产出于盆地周缘。松辽盆地钱家店铀矿区及其附近类似于伊犁盆地南缘,仅发现油气信息。
砂岩型铀矿具有渐进成矿的特点,聚集成矿需要比较漫长的时间。构造事件之后,相对稳定的构造环境,由温暖潮湿向干旱转变的古气候有利于铀的缓慢富集沉淀。此时,油气运聚可能致使深部的油气藏消耗,甚至使深部的古油藏消耗殆尽或在浅部形成新的油气藏。
我国大陆具有地质构造活动频繁、盆地后期改造作用强烈的特点。含铀流体经历的成矿过程是漫长的,该过程可能伴随着多期次地质事件的发生。盆地后期差异性抬升导致的结果是多方面的,如促使早期富集的铀再次运移、聚集,形成次生铀矿床或叠加复合形成新的铀矿床,使铀矿具有成矿年龄多期次、多层含矿的特点,同时还可促使油气、深部热液作用于铀的成矿,因此,砂岩型铀矿的成矿作用更加复杂化。
中国北方多数砂岩型铀矿床的成矿与油气、煤有关,而且地质科技人员已经探明了众多的此类矿产资源。有理论认为,铀可以大量存在于生物体内,而生物体形成的有机质是形成石油的基本物质,当然自然界中复杂的化学反应也是不可缺少的重要因素,这也可以为寻找更多的铀矿和石油提供理论依据。
在松辽盆地北部,著名的产油区大庆长垣和西部斜坡区深部和浅部大量产出油气,同时发现在该区域大量油气井中存在铀异常,但仅有为数不多的井达到高铀异常,未能形成具有工业意义的铀矿体,且铀矿化砂体处于还原环境中。在内蒙古二连盆地努和廷铀矿床位于油气田的上部和边部,可能是两者的埋深差距较大,储存在深部的油气藏难以对浅部的含铀砂体提供大量的油气还原介质,铀得以富集成矿。
铀是一种极为稀有的放射性金属元素,在地壳中的平均含量仅为百万分之二,其形成可工业利用矿床的概率比其他金属元素要小得多。铀矿有土状、粉末状,也有块状、钟乳状、肾状等。有些土状的铀矿被称为铀黑,而块状的则称为沥青铀矿。土状的铀矿没有光泽,块状的则具有沥青光泽。铀矿石是具有放射性的危险矿物,除了可以提取铀用于核工业外,还可以从中提取到镭和其他稀土元素。