劉云華, 羅 龍

(四川省核工業(yè)地質局二八一大隊,西昌615000)

322地區(qū)SBZ鈾礦床地質特征及成礦條件分析

劉云華, 羅 龍

(四川省核工業(yè)地質局二八一大隊,西昌615000)

SBZ鈾礦床位于我國重要鈾礦田之一的322地區(qū)花崗巖體外接觸帶。寒武系下統(tǒng)香楠組上段(∈1x3)富含有機質和黃鐵礦的泥質灰?guī)r、含炭硅板巖、結晶灰?guī)r組合層是其主要的賦礦層位,遂川-熱水深斷裂的次級斷裂構造F23號帶控制著該礦床鈾礦體的定位空間,粉紅色碳酸鹽化(方解石化)與鈾礦化關系極為密切。礦體呈似層狀、脈狀、透鏡狀產(chǎn)出,其產(chǎn)狀與地層及控礦斷裂構造產(chǎn)狀基本一致。礦區(qū)內放射性物化探異常明顯,地表伽馬場發(fā)育,出露面積0.24km2,具明顯的富集中心,軸向明顯,并嚴格受F23號斷裂帶組控制;放射性水化學異常暈圈規(guī)模大、暈級完整、形態(tài)規(guī)則,其長軸方向與控礦構造一致,并受其控制。SBZ鈾礦床成礦年齡為54Ma,成礦溫度112℃～250℃,屬中低溫熱液疊加層控改造型。

SBZ鈾礦床 地質特征 成礦條件 322地區(qū)

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SBZ鈾礦床位于湘贛接壤的322地區(qū)。湘核302大隊于上世紀七十年代中期～九十年代初對該礦床進行了系統(tǒng)的地質勘查工作,2006年～2007年該隊又對其邊部開展了找礦工作,落實為一中型富鈾礦床,礦床平均品位為0.335%。為配合新一輪南方硬巖型鈾礦勘查工作,筆者對該礦床的成礦地質特征與成礦條件進行了分析,以期擴大該區(qū)的找礦前景。

1 區(qū)域地質背景

SBZ鈾礦床位于SN向萬洋-諸廣山隆起帶與NW向常德-安仁巖石圈斷裂、NE向遂川-熱水斷裂與近EW向仙鵝塘斷裂交匯部位(黃凈白等, 2005;黃宏業(yè)等,2008)的322礦田,該礦田是我國重要的鈾礦田之一。

區(qū)域上出露地層主要有震旦系、寒武系、奧陶系及白堊系。震旦系與寒武系是一套冒地槽類復理石、碳硅泥巖建造,普遍遭受淺變質作用,富有機質碳板巖、硅板巖、石煤層和灰?guī)r與長石石英砂巖呈互層狀產(chǎn)出,鈾的背景值較高,其豐度為5×10-6～11.48 ×10-6,是形成S BZ鈾礦床的有利鈾源層之一。

受揚子地臺和華夏古陸的陸-陸碰撞影響,印支運動后,該區(qū)形成了多組多向的構造格局(郭令智等,1984,1985;朱鴻等,1991;殷鴻福,1999)。其中,遂川-熱水深斷裂是一條長達300km、總體走向NE30°的斷裂帶,該斷裂東起江西相山大型鈾礦田,經(jīng)湘贛接壤的322地區(qū)向S W直達廣東城口鈾礦田以南。該斷裂帶在322地區(qū)呈左階左行式產(chǎn)出,其次級斷裂也呈NE向展布,構成了礦田的基本構造骨架,礦田內各鈾礦床主要受控于NE向斷裂構成的地塹式斷陷中,并圍繞白堊系盆地分布(圖1)。

區(qū)內海西期、印支期和燕山期均有巖漿活動。多期次的巖漿活動形成了出露面積約4000km2的諸廣山復式巖體;其中加里東期巖性為石英閃長巖和花崗閃長巖,印支期-燕山期巖性主要為黑云母(二云母)二長花崗巖;巖體鈾豐度一般為9×10-6～22×10-6。

圖1 322地區(qū)區(qū)域地質簡圖Fig.1 Sketch geologicalmap of the 322 area

2 礦床地質特征

2.1 地層

礦區(qū)內出露地層主要為寒武系下統(tǒng)香楠組(∈1x)和寒武系中統(tǒng)茶園頭組(∈2cy);局部為白堊系紅色砂礫巖覆蓋其上,并呈沉積不整合接觸(圖2、圖3)。

寒武系下統(tǒng)香楠組(∈1x)為一套淺變質碳硅泥巖,總體走向NW300°～320°,傾向NE,傾角55°～ 70°。對比區(qū)域巖性特征,礦區(qū)內出露中段與上段。

上段(∈1x3)主要為一套灰、硅、泥巖組合層,富含炭質、有機質和黃鐵礦,厚約110m;局部可見紋層、薄層狀泥質微粒灰?guī)r、含炭硅板巖、結晶灰?guī)r;是本礦床主要賦礦層位。

中段(∈1x2)為巨厚層狀中細粒含長石石英砂巖夾板巖,厚約226m。

寒武系中統(tǒng)茶園頭組(∈2cy)為一套碎屑巖沉積,從上往下分為兩段,共八層。

圖2 SBZ鈾礦床地質簡圖Fig.2 Sketch geologicalmap of the SBZ uran ium deposit

上段(∈2cy2),分為四層,主要為中細粒變余石英砂巖與水平紋層的粉砂質板巖互層,向上遞變?yōu)橹屑毩Ｗ冇嗍⑸皫r或含硅和硅質板巖,其特點是遞變層理明顯,上部硅質炭質板巖中有鈾礦化;厚大于140m。

下段(∈2cy1),分為四層,主要是巨厚層中細粒變余石英砂巖夾中厚層板巖和泥砂混積層;厚210m～250m。

2.2 巖漿巖

SBZ鈾礦床北部1km處有印支期第二階段中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖細粒少斑狀黑云母花崗巖出露露,西北部1km處見有燕山早期中細粒二云母花崗巖出露它們呈巖株狀或巖枝狀產(chǎn)出,與寒武系呈斷層或侵入接觸。礦床內還出露有少量燕山期的短軸狀煌斑巖脈,在鉆孔中見有花崗斑巖脈。

2.3 構造

礦區(qū)內褶皺和斷層都比較發(fā)育,主要構造形跡呈NW向展布。

2.3.1 褶皺

石期山復式向斜:軸向NW310°～320°,軸面NE傾,長約5km,最寬500m,核部為寒武系中統(tǒng)茶園頭組上段第五大層(∈2cy2-5),兩翼為寒武系下統(tǒng)茶香楠組中段(∈1x2)。

圖3 322地區(qū)SBZ鈾礦床地層柱狀圖Fig.3 Columnar section showing strata of the SBZ uran ium deposit in the 322 area

SBZ倒轉背斜:核部為寒武系下統(tǒng)香楠組中段(∈1x2),軸向NW290°～310°,軸面NE傾,傾角50°～75°,長約3.5km,寬幾十米。SBZ倒轉背斜中次級褶皺發(fā)育,形態(tài)復雜,地層總體走向NW向,傾向NE,陡傾。

2.3.2 斷層

礦區(qū)內斷裂構造發(fā)育,分為NW和NNE向兩組,其中以與褶皺相伴生的NW向順層斷裂最發(fā)育,規(guī)模最大,斜貫礦區(qū)。NW向代表性斷裂主要有F26、F20號硅化帶、F22、F23、F24等,總體走向NW300°～320°,長達數(shù)千米,出露寬度幾米至幾十米,大部分傾向NE,傾角55°～75°。帶內物質成分主要為圍巖擠壓破碎物,并有硅質充填、交代及其形成的硅質網(wǎng)脈,硅質膠結的角礫巖,鈾成礦期活動明顯,沿斷裂帶有伽馬異常與鈾礦化分布。其中位于SBZ倒轉背斜北東翼寒武系下統(tǒng)香楠組上段(∈1x3)中的F23號帶控制著本礦床絕大部分礦體,F23號帶呈尖滅再現(xiàn)側列式產(chǎn)出,單條長150m～350m不等,延伸達400m以上,寬3m～6m;結構面性質由縱張轉為壓扭性,成礦期為壓性,表現(xiàn)為多期多次活動,帶內可見紫黑色螢石膠結的角礫巖。

2.4 圍巖蝕變

礦區(qū)內發(fā)育著各種蝕變,主要有角巖化、電氣石化、夕卡巖化、硅化、絹云母化、綠泥石化、紫黑色螢石化、黃鐵礦化、碳酸鹽化等。特別是粉紅色碳酸鹽化(方解石化)表現(xiàn)出與鈾礦化更為密切關系,可作為本區(qū)花崗巖體外帶型富鈾礦的一個重要找礦標志。

2.5 鈾礦體特征

SBZ鈾礦床共圈定鈾工業(yè)礦體××個,平均品位為0.335%,其中品位大于0.300%的富礦體××個,占總資源量的76%。礦體呈似層狀、脈狀、透鏡狀產(chǎn)出,礦體產(chǎn)狀與地層及F23號帶的產(chǎn)狀基本一致,走向NW310°、傾向NE40°、傾角45°～70°。

礦體集中成群產(chǎn)出,主礦體明顯,其走向控制長達200m,單工程見礦厚度均大于4m;其它礦體走向長一般40m～80m不等,礦體傾向長往往是其走向長的1.5～2倍,礦體厚度0.22m～4.09m;礦體垂幅400m±,礦體賦存標高-100m～300m,集中富集標高-50m～90m、200m～300m。

這些富礦段均受F23號層間破碎角礫巖帶控制(圖4)。

2.6 礦石特征

礦石礦物主要是瀝青鈾礦,呈不規(guī)則球粒狀、葡萄狀、團塊狀、膠狀和微細脈狀,以浸染狀或膠結物形式產(chǎn)出。

其它金屬礦物主要有粒狀和膠狀、粉末狀黃鐵礦,偶見磁黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等,非金屬礦物主要有螢石、方解石、微晶石英。

礦石結構為交代結構、粒狀結構和包含結構。礦石構造為角礫狀、脈狀、紋狀等。

3 成礦條件分析

3.1 地層巖性條件

礦區(qū)內出露的主要地層寒武系,既是本區(qū)重要的鈾礦源層之一,又是本區(qū)的鈾貯礦層位。本區(qū)寒武系鈾含量高,其豐度值達32×10-6～94×10-6,且以吸附鈾為主,在構造與熱液的作用下,鈾元素極易活化、遷移,為本區(qū)鈾成礦提供重要的礦質來源。從目前了解的情況看,寒武系下統(tǒng)香楠組上段(∈1x3)為本礦床主要控礦層位,其中該段第二大層(∈1x3-2)和第四大層(∈1x3-4)為直接賦礦層位,茶園頭組上段(∈2cy2-3)為次要賦礦層位。

∈1x3-2主要由薄層狀結晶灰?guī)r、泥質灰?guī)r和泥質板巖組成,富含炭、有機質和黃鐵礦。∈1x3-4主要由薄層狀微?；?guī)r、泥質板巖以及它們的過渡巖性組成,微層理發(fā)育,不同巖性呈紋層相互交錯重復出現(xiàn),富含有機質、黃鐵礦。這兩含礦層的頂(∈1x3-5)底板(∈1x3-1)巖層均由泥質板巖組成,巖層比較完整,巖石致密,成分單一,可塑性好,屏蔽條件好;而兩含礦層中間所夾巖層為∈1x3-3剛性強的厚層狀石英砂巖,這樣在構造應力作用下,薄層狀、成分復雜且富含有機質和黃鐵礦的∈1x3-2和∈1x3-4優(yōu)先破碎,從而為礦液運移、礦質沉淀富集提供了沉淀環(huán)境和沉淀空間。

但真正需要改革的地方還不止于此，亞洲葡萄酒市場的遼闊，同樣是中國，但香港和內地一線城市和二三四線城市之間的葡萄酒教育需求都不一致，在調整VIA的教育體系中，Sarah也得有意識地將這些因素考量在內。原有老教程中側重對各種意大利本土葡萄品種的起源的介紹，新課程里更偏重于講述意大利品種是如何出現(xiàn)，又如何適應當?shù)丨h(huán)境，并引入了大量地理、歷史、文化，特別是餐飲搭配方面的內容。畢竟Sarah當初從耶魯大學休學半年就是為了跑到意大利學習廚藝，講起課來更是得心應手。更重要的是，這樣的內容調整也得到了VIA的首席科學家Attilio Scienza的支持。

3.2 構造條件

斷裂構造的發(fā)育一是有利于粒間鈾、吸附鈾的活化,二是有利于大氣降水和深部含鈾熱流體對流循環(huán)暢通,三是有利于礦質富集沉淀成礦(陳國達等,1991;曾慶豐,1986;翟裕生等,1993,2002;吳淦國,1998;鄒?？〉?2004;錢建平等,2009,2010)。322鈾礦田受遂川-熱水區(qū)域大斷裂帶的側列區(qū)控制,礦田內各鈾礦床、鈾礦體嚴格受該區(qū)域大斷裂的各級次級構造控制。

該礦區(qū)鈾礦體均產(chǎn)于SBZ倒轉背斜北東翼順層斷裂F23號帶內或其上下盤,限制在F23號帶的長度(2000m±)和深度(斜深400m±)范圍內,垂向與F23號帶的分支復合、膨脹收縮、尖滅再現(xiàn)有關,當F23號帶變緩變厚,礦化亦變厚變富。F23號帶的發(fā)育好壞又與巖性組合層有關,而礦體形態(tài)、規(guī)模、品位與F23號帶發(fā)育程度有關。

3.3 巖漿巖條件

圖4 SBZ鈾礦床760線地質綜合剖面圖Fig.4 Comprehensive profiles along survey line 760 of the SBZ uran ium deposit

該區(qū)花崗巖體具有鈾豐度高(20.4×10-6)且變化范圍大(4×10-6～38×10-6)、釷鈾比值小(Th/U =0.29～1.05)、鈾浸出率高(37%～38.4%)等特征。SBZ鈾礦床產(chǎn)于花崗巖體外接觸帶,北距花崗巖體1km左右,礦床內并見有花崗斑巖和煌斑巖等脈巖,表現(xiàn)出鈾成礦與巖漿活動關系密切。巖漿的侵位,一是使寒武系廣泛遭受熱變質作用,產(chǎn)生電氣石化、角巖化和夕卡巖化,形成新的富含還原物質巖石,更趨脆性化;二是帶來深部礦化劑,活化、富集原巖中的鈾元素;三是為外帶成礦提供含富鈾熱液和巖漿氣液(李耀松等,1982;胡瑞忠等,1994;鄧平等, 2003)?？傊疄殁櫝傻V提供了主要的熱源和礦源。

3.4 放射性物化探條件

3.4.1 伽馬場特征

SBZ鈾礦區(qū)地表伽馬場發(fā)育,出露面積大,具明顯的富集中心,且軸向明顯,嚴格受F23號帶組控制,走向NW310°,面積約0.24km2。異常場出露面積較大,異常曲線出現(xiàn)寬中峰異常,數(shù)學統(tǒng)計表明,變異系數(shù)為24.0,偏離系數(shù)為1.3,峰度系數(shù)為2.74,具有明顯的鈾呈礦特征(圖4、圖5)。

3.4.2 放射性地球化學場特征

伽馬場地段出現(xiàn)與鈾礦體直接有關的愛曼、j、He、210Po、Hg蒸氣、放射性水化異常(圖5),在礦體上方存在與礦體間接相關的Pb、Mo、As、Be、Cr、V、Cu、Zn等多種元素異常,它們沿構造分布,利于沿構造通道從地下擴散到地表,在寒武系淺變質巖系元素含量均勻的背景上顯示某些元素的相對富集,其中Pb、Mo與鈾礦化密切相關。

圖5 SBZ鈾礦床物化探綜合異常圖Fig.5 Composite anomaly map of geophysical and geochem ical exploration in the SBZ uran ium deposit

區(qū)內放射性水文地球化學特征主要表現(xiàn)在如下幾個方面:

(1)放射性水化學異常點出露密度大,分布集中,在不到0.1km2范圍內有26個主要異常點出露。而放射性水化學異常暈圈規(guī)模大、暈級完整、形態(tài)規(guī)則,其長軸方向與控礦構造一致,并受其控制。

(2)放射性水化學異常暈圈出露在礦床南側,二者水平距離為200m～400m不等。礦體賦存在放射性水化學異常暈圈補給區(qū)深部,垂距約為150m～200m。

(3)主要放射性異常水由深部地下水補給,水溫高于年平均氣溫5℃,按地熱增溫率(5℃/100m)推測鈾礦體的最小埋深約在150m處,經(jīng)鉆探證實,它與實際情況基本相符。

(4)放射性水化學異常類型多為鈾氡混合型(鐳未分析),其次為單鈾型。其強度受水文地球化學環(huán)境制約。氧化帶(300m標高以上),鈾礦體水中鈾含量可達1.98×10-4g/l;氧化-還原過渡帶(300m～50m標高),異常水則表現(xiàn)為低-中級異常,其鈾含量為0.6×10-6～2.0×10-6g/l;還原帶(50m標高以下),鈾礦體水中鈾含量為0.6×10-6g/l,為低級異常值。

(5)水中放射性同位素比值:礦體水(ZK1010,見礦1.75m,ω(U)=0.224%),rU=3.19,rTh=1. 12,rRa未做;而異常水rU=1.02～2.08,rTh=0.82～24.5。二者比較,rU(礦)>rU(異常),而rTh(礦)略小于rTh(異常),這是異常水在很大程度上接受非異常水(外來水)補給,使rU降低,rTh增高所致。

(6)放射性水化學成分多元統(tǒng)計分析結果表明,水中鈾與SO42-、Ca2+、Cl-、Mg2+、Rn含量有關,其回歸方程為Y(U)=1.06(SO42-)+0.13(Ca2+)-0.88(Cl-)-0.36(Mg2+)+0.73(Rn)+26.4。因此,水中SO42-、Ca2+含量增高(或Cl-、Mg2+降低)可作為間接找礦標志,當水中SO42->8.6mg/l, Ca2+>25mg/l為可靠的間接找礦標志,當水中4.0 mg/l≤SO42-≤8.6mg/l,8.0 mg/l≤Ca2+≤25mg/l為有效間接找礦標志。

3.5 成礦物理化學條件

研究鈾礦床的成礦年齡,是認識該礦成礦作用、建立成礦模式和指導找礦勘探的重要依據(jù)(王明太等,1999;劉光智,2009)。通過對鈾礦石中鋯石SHR IMP法U-Pb同位素測定SBZ鈾礦床成礦年齡為54Ma,成礦溫度112℃～250℃。成礦期的礦液鹽度為2.39%～3.83%,成礦后的礦液鹽度為0.83%～1.67%,說明在成礦過程中成礦時的礦液鹽度高于成礦后。礦液密度為0.8g/cm3～0.9g/ cm3。

查克勞福特H2O的P-T圖,求得的成礦壓力為2×108～3×108Pa,CO2濃度法求得的成礦壓力為4.75×108Pa。

礦床類型屬花崗巖外帶層間破碎角礫巖帶微晶石英-黃鐵礦-瀝青鈾礦脈型疊加紫黑色螢石型(黃鐵礦)-碳酸鹽-瀝青鈾礦脈型。

根據(jù)以上特征,礦床成因屬中低溫熱液疊加層控改造型。

4 結論

(1)有利的巖性組合層位,既是礦源之一,它的富含有機質和黃鐵礦灰、硅、泥復雜巖性組合層又給外來礦液的沉淀富集提供了極為有利的地球化學環(huán)境。含礦層位上下盤的泥質板巖、塊狀硅質板巖和石英砂巖層,又起到了良好的屏蔽作用,使含礦熱水溶液不易散失,有利于鈾礦化富集。

(2)富礦地段處于不同巖性、巖相過渡部位,軟硬巖層相間產(chǎn)出,有利于產(chǎn)生層間破碎,進而發(fā)展成為具有一定規(guī)模的控(含)礦斷裂構造。控礦構造的多次活動,既為礦液的運移提供熱動力條件,又為含鈾熱液運移與鈾礦質堆積成礦提供了有利空間。

(3)印支-燕山期富鈾花崗巖漿的侵位,不僅對寒武系進行了熱改造作用,而且也帶來了深部熱、水、氣和豐富的成礦物質。

(4)該礦床成礦年齡為54Ma,主要賦礦層位是寒武系下統(tǒng)香楠組上段(∈1x3),礦巖時差大,那么可以認為本區(qū)自加里東運動以來,經(jīng)歷了多次構造運動和熱事件作用,成礦物質得到充分的活化、分異、富集,為本區(qū)富鈾礦床的形成創(chuàng)造了極為有利的條件。從含礦構造特征來看,成礦是較封閉的環(huán)境中進行的,因而保礦條件好。

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Geological Characteristics andM ineralization Conditions of the SBZ Uran ium Deposit in the 322 Area

L IU Yun-hua,LUO Long (B rigade281,Geological Bureau of Nuclear Industry of Sichuan Province,Xichang 615000)

The SBZ uranium deposit lies in the outside contact zone ofLujing granite.Argillaceous limestone carboncaceous-siliceous slate and crystalline limestone,rich in organic matter and sedimentary pyrite of the upper Xiangnan Group of Cambrian is one of primary hosting rock beds.Many orebodies of the SBZ uranium depositwere controlled by F23,the secondary faultof themajor Suichuan-Reshui fault zone.Pink carbonatization is closely related with the uranium mineralization.Uranium orebodies are of layer-like,vein or lenticular,with occurrence almost same as the strata.There existobvious anomalies of geochemical exploration and the ground gamma-ray field with an exposed area of 0.24km2and an obvious enrichment center in the SBZ uranium deposit,which has an distinct axis controlled by structure F23.Moreover,radiohydrological anomalies of the SBZ uranium deposit are of great scale,complete,and regular,ofwhich the long axis is consistentwith the ore-controlling structure.The uranium ore-for ming age of the SBZ uranium deposit is 54Ma,with ore-forming temperature 112℃～250℃,and the genesis belonging to the mesothermal-epither mal hydrothermal superimposed transformation type.

SBZ uranium deposit,geological characteristics,uranium mineralization,322 area

book=9,ebook=639

P619.14

A

0459-5331(2010)05-0805-09

2010-03-07;

2010-08-04;[責任編輯]鄭 杰。

中國核工業(yè)地質局鈾礦大基地項目(編號:200650)資助。

劉云華(1963年-),男,1984年畢業(yè)于核工業(yè)部地質學校,工程師,現(xiàn)從事固體礦產(chǎn)地質勘查與管理工作,E-mail: lyh6321@126.com。