深埋沙下1820米，我國(guó)科學(xué)家如何完成不可能的任務(wù)

科學(xué)火箭叔

#頭號(hào)創(chuàng)作者激勵(lì)計(jì)劃#

全球最高建筑哈利法塔有162層，如果給它再加蓋200層，倒過(guò)來(lái)，再移動(dòng)到咱們的塔克拉瑪干沙漠中央。那么，位于最頂層的你，就能親手摘到一塊鈾礦石了。此時(shí)你位于地下1820米。

大家好我是火箭叔，你當(dāng)然不可能真的到那個(gè)地方，但是，咱們科學(xué)家的鉆頭到了。我國(guó)專家團(tuán)隊(duì)在新疆塔里木盆地地下1820米發(fā)現(xiàn)全球最深的砂巖型工業(yè)鈾礦化，刷新了世界同類型鈾礦發(fā)現(xiàn)的最深紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)在深地砂巖型鈾資源勘查方面處世界領(lǐng)先水平。

那么，到底什么是砂巖型工業(yè)鈾礦化？在地下1820米找到它到底有何意義？我有幸跟項(xiàng)目中幾位核心科學(xué)家聊了聊，下面我一口氣給你講清楚。

想象一下，地層就像一本地球的歷史書，每一層都記錄著地質(zhì)歷史時(shí)期的氣候、河流與沉積物。當(dāng)古河流在盆地里流淌，砂粒子不斷堆積、下埋，就形成砂巖。在地下的水流不斷帶來(lái)溶解在水中的鈾元素，會(huì)在富含有機(jī)質(zhì)或還原劑的砂巖內(nèi)的空隙里沉淀下來(lái)，久而久之積累到一定數(shù)量，就形成了可以工業(yè)開采的“鈾礦床”。這就是砂巖型鈾礦化——水或流體帶來(lái)鈾，還原劑幫忙抓住鈾，形成礦。

當(dāng)然，除了砂巖型，鈾在地球上還有多種“宿主”姿態(tài)。最常見(jiàn)的是花崗巖型，顧名思義，就是鈾存在于深成巖漿冷卻形成的花崗巖中；火山巖型則是鈾存在于火山噴發(fā)物堆積形成的火山灰和熔巖中；碳硅泥巖型鈾礦化則發(fā)生在富含有機(jī)質(zhì)的海相沉積巖里。這些不同類型的鈾礦，就像不同口味的冰淇淋，各有特色，也各自對(duì)應(yīng)不同的成礦環(huán)境和勘查方法。

此次科研團(tuán)隊(duì)在塔里木盆地地下1820米發(fā)現(xiàn)的厚大砂巖型工業(yè)鈾礦化，不僅震撼了世界，更在成礦理論上劃下了一道新坐標(biāo)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的砂巖型鈾成礦理論，多數(shù)聚焦在一千米以淺的氧化還原過(guò)渡帶，認(rèn)為只有在穩(wěn)定構(gòu)造斜坡帶或盆地邊緣“灰色砂巖層”，含鈾流體才能運(yùn)移并導(dǎo)致其中的鈾元素在砂巖孔隙中沉淀。但新疆項(xiàng)目組在盆地腹地“紅雜色層”——即一個(gè)長(zhǎng)期被視為找礦禁區(qū)——卻找到了8米多厚的工業(yè)鈾礦化。這直接推翻了“盆地腹地紅雜色砂巖無(wú)礦”這一既有觀念，為我們也為全世界的鈾礦資源勘查提供了一種新思路：盆地腹地的紅雜色層看似不可能的找礦“禁區(qū)”，也能形成鈾的富集。

支撐這次突破的核心，正是團(tuán)隊(duì)提出的“滲出- 滲入復(fù)成因區(qū)域預(yù)測(cè)模型”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“滲出”指的是盆地深部的鈾在特定物理化學(xué)條件下逐漸被流體“溶解”帶出；“滲入”則是指來(lái)自盆地蝕源區(qū)的流體攜帶鈾進(jìn)入砂巖層流動(dòng)遷移，在合適的壓力、溫度和還原環(huán)境下，其中的鈾卸載、沉淀富集進(jìn)而形成穩(wěn)定的鈾礦化體。

理論上的突破是一方面，而生產(chǎn)儲(chǔ)備上的意義則更加深遠(yuǎn)。深達(dá)1820米的厚大鈾礦化，可能意味著后續(xù)工業(yè)級(jí)別的可開采資源更為豐富，對(duì)支撐我國(guó)未來(lái)的核能燃料需求提供了一種選擇。

當(dāng)然，找到和開采之間，還隔著幾道重要關(guān)卡。比如，第一步的資源量評(píng)價(jià)：即通過(guò)多孔深鉆和測(cè)井，精確繪制1820米處礦體的三維模型，就像醫(yī)生給病人拍CT要精準(zhǔn)到厘米級(jí)別；第二步是可行性研究，評(píng)估鉆采技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保影響，就好比蓋一座大樓前要做地基承載力計(jì)算；第三步是開采試驗(yàn)，通常會(huì)先做小范圍的原地浸出試驗(yàn)，驗(yàn)證鈾的提取率和工藝流程；最后才是正式投產(chǎn)，這一步不僅要建設(shè)配套設(shè)施，還要做到綠色開發(fā)。這一套下來(lái)，沒(méi)個(gè)一二十年，肯定是搞不定的。

這不禁讓我再次對(duì)這些科學(xué)家肅然起敬——相比起他們有限的生命、有限的青春，地質(zhì)過(guò)程那就是無(wú)限的呀。而他們卻非要用自己的有限去硬剛地球的無(wú)限，只是為了讓我們的生活更加美好?？茖W(xué)家精神，此刻在我心中無(wú)比具象。