陳 擎, 陳云杰, 陳 斌, 張勝龍, 邵恒博, 李 強

(核工業(yè)二○三研究所,陜西 西安 710000)

0 引言

阿木內克山地區(qū)位于柴達木盆地北緣,其屬于歐龍布魯克-烏蘭鈾成礦帶中的布赫特山—果可山鈾成礦亞帶。區(qū)內鈾礦地質工作程度較低,前期工作主要集中在20世紀50—60年代,通過少量的地表調查工作,在區(qū)內發(fā)現(xiàn)了較好的鈾異常點帶,顯示了區(qū)內鈾成礦潛力大。近年來工作區(qū)及鄰區(qū)雖然開展了鈾礦勘查[1-4]、區(qū)域地質[5-7]等相關研究工作,但對阿木內克山鈾礦點開展的研究工作較少。

筆者依托近年來在研究區(qū)內開展的鈾礦地質調查工作,對區(qū)內阿木內克山鈾礦點的鈾礦化特征和控礦因素的開展研究,以期為本區(qū)今后的鈾礦找礦提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于柴達木盆地東北緣,夾持于柴達木陸塊和中祁連陸塊之間[8],大地構造位置屬于全吉地塊(圖1a)。全吉地塊由古元古代結晶基底和南華紀—震旦紀蓋層組成,基底為德令哈雜巖、古元古界達肯大坂群和淺變質的中元古界萬洞溝巖群,蓋層為南華系及以上的地層,包括全吉群及牦牛山組等。

圖1 柴北緣阿木內克山地區(qū)大地構造位置(a)與地質圖(b)

2 鈾礦地質特征

2.1 地質特征

區(qū)內出露的地層主要為第四系(Q)和古元古界達肯大坂群(Pt1D)。達肯大坂群分為上段大理巖組(Pt1Db)和下段混合巖組(Pt1Da),其中Pt1Db巖性主要為灰白色大理巖和初糜棱巖化大理巖等;Pt1Da分四個巖性段,Pt1Da-4為花崗質混合巖夾石英巖透鏡體,Pt1Da-3為云母石英片巖及變砂巖,Pt1Da-2為石英巖、石英云母片巖,Pt1Da-1為角閃石英片巖。區(qū)內達肯大坂群地層鈾含量較高,其中Pt1Da-3中平均w(U)=20.3×10-6、w(Th)=55.4×10-6,是區(qū)內的主要含鈾建造(圖1b)。

研究區(qū)位于祁連山一柴北緣斷裂系,地質構造比較復雜。斷裂構造主要以NW向為主,其次為NEE、NE向。其中NW向F3斷裂構造控制了本區(qū)主要鈾礦化的展布,傾向SW,傾角約55°,構造局部有波狀轉彎、分支復合的特征,鈾礦化主要發(fā)育在產(chǎn)在該構造膨大轉彎的外側2～50 m范圍內。

區(qū)內巖漿活動頻繁,主要以加里東期和華力西期的巖漿活動為主,加里東期巖漿巖為黑云母花崗巖,分布于區(qū)內西南部;華力西期巖漿主要為正長花崗巖,呈NW向條帶狀分布在研究區(qū)東南和西南部。此外,還有分布有晚期的偉晶巖、煌斑巖和閃長玢巖等巖脈,脈體一般寬1～3 m,延伸50～300 m,呈雁列式展布。在阿木內克山鈾礦點中的煌斑巖和偉晶巖中見有鈾異常的存在。

2.2 鈾礦化特征

在阿木內克山鈾礦點地表見有鈾礦體6個,呈透鏡狀(圖2),長度100～350 m,厚1.25～8.45 m,礦體產(chǎn)狀傾向西南,傾角55°～75°,鈾品位為0.051%～0.434%。賦礦巖石為云母石英片巖,其次在煌斑巖和偉晶巖中見有鈾異常的分布。

圖2 阿木內克山地區(qū)鈾礦地質圖

2.3 熱液蝕變特征

阿木內克山鈾礦點熱液蝕變十分發(fā)育,主要發(fā)育有鈉長石化、赤鐵礦化、綠泥石化和碳酸鹽化等一套堿交代蝕變組合,鈾礦化與其關系密切。

鈉長石化是與鈾礦化關系最為密切的蝕變,蝕變強度大、分布范圍廣。鈉長石化發(fā)育兩期,早期與針鐵礦緊密共生,鈉長石呈細小短柱狀、糖粒狀,雙晶清晰;晚期鈉長石化呈細脈狀穿插于礦物裂隙中。早期與礦化關系密切,而后者則為礦后產(chǎn)物,且蝕變強度弱;赤鐵礦化使巖石呈鮮紅色,一般紅化蝕變地段大都有異?；虻V化產(chǎn)出,是區(qū)內的主要找礦標志;綠泥石化呈細小鱗片狀均勻分布或呈細脈狀充填與礦物裂隙間,與鈾礦物密切共生,呈綠泥石-鈾礦脈產(chǎn)出;碳酸鹽化在區(qū)內發(fā)育兩期,前期呈結晶粒狀散布于礦物顆粒中間,晚期為脈狀,穿插于早期蝕變巖中。

3 巖石地球化學特征

本次工作采集云母石英片巖(圍巖)75個、弱礦化樣品21個、礦石16個、偉晶巖脈8個、煌斑巖脈8個、花崗閃長巖脈8個、閃長玢巖脈8個。由核工業(yè)二○三研究所分析測試中心進行了主量成分、稀土元素含量測定,采用等離子體質譜儀(ICP-MS)測定,各項分析的精度均能滿足國家標準。

3.1 主量成分特征

云母石英片巖(圍巖、弱礦化、強礦化)和主要脈體主量成分分析結果見表1。圍巖—弱礦化—強礦化,w(Na2O)分別為2.18%、4.60%和7.29%,w(Fe2O3)分別為2.49%、5.60%和5.06%,w(CaO)分別為3.03%、4.16%和4.58%,Na2O、Fe2O3、CaO含量明顯增加,這與礦石中發(fā)育強鈉長石化、赤鐵礦化和碳酸鹽化關系密切;w(SiO2)分別為61.10%、64.65%和58.16%,w(K2O)分別為4.45%、1.10%和1.61%,w(FeO)分別為6.13%、2.89%和1.70%,SiO2、FeO、K2O含量減少。這與西北地區(qū)龍首山堿交代鈾成礦帶的典型堿交代特征一致(陳云杰等,2015)。同時對比主要脈體主量成分特征,煌斑巖和閃長玢巖脈中Fe2O3、CaO含量比較高,可作為還原劑促使U+6還原為U+4沉淀。

表1 巖石主量元素分析結果

3.2 稀土元素特征

與正常云母石英片巖相比,礦石稀土元素總量ΣREE (265.30×10-6)、LREE含量(240.76×10-6)、HREE含量(24.54×10-6)略有增加(表2);LREE/HREE比值在正常云母石英片巖中為9.68、在礦石中為9.81,(La/Yb)N分別為11.48和10.98,δEu分別為0.57和0.54。正常樣和礦石均具有輕稀土元素的相對富集、重稀土元素弱虧損的特點,在球粒隕石標準化稀土元素配分曲線圖上(圖3)呈δEu輕微的負異常右傾配分模式。對礦化巖石、圍巖、偉晶巖、煌斑巖、花崗閃長巖和閃長玢巖稀土數(shù)據(jù)投圖顯示(圖3),均為輕稀土相對富集,曲線形態(tài)為“右傾”型,礦化巖石和圍巖曲線很相近,形態(tài)幾乎一致,偉晶巖和煌斑巖與礦化巖石曲線形態(tài)一致。

表2 巖石稀土元素分析結果

圖3 巖石球粒隕石標準化稀土元素配分曲線圖

3.3 鈾礦存在形式

本次巖礦鑒定及電子探針分析測試樣品選取的是云母石英片巖,測試工作在東華理工大學核資源與環(huán)境國家重點實驗室完成,分析精度均能達到國家標準。

前人報道礦石阿木內克山鈾礦點中鈾礦物主要為瀝青鈾礦,以獨立和吸附的形式存在[6],當時使用顯微鏡在偏光鏡下鑒定,主要依據(jù)鈾礦物的形態(tài)鑒定。云母石英片巖中鈾礦石受構造影響,基本都發(fā)生了變形、變質,主要表現(xiàn)在礦物的破碎細?；?、片狀礦物定向排列(圖4a、4b)。

圖4 阿木內克山地區(qū)鈾礦石特征圖

本次礦石樣品中未見到瀝青鈾礦,通過顯微鏡下觀察和電子探針測試分析,表明阿木內克山鈾礦點中鈾以氧化物的形式存在,主要為鈦鈾礦,鈦鐵鈾礦次之(圖4c、4d、表3)。

表3 鈾礦物電子探針分析結果

鈦鈾礦:呈自形—半自形細小板柱狀晶形,集合體呈散染粒狀、團塊狀,具有高UO2及TiO2、幾乎不含ThO2的特征,w(UO2)為44.79%～69.92%、w(TiO2)為14.49%～26.56%,含有少量的SiO2(1.46%～8.48%)、Al2O3(0.09%～2.57%)、CaO(2.75%～4.19%)、MgO (0.01%～0.43%)、FeO (2.03%～7.66%)、PbO (0.23%～1.25%)等雜質。

鈰鈾鈦鐵礦:呈半自形板柱狀晶體,集合體呈散染狀,具有高UO2、TiO2和FeO、低ThO2的特征,w(UO2)為14.24%～52.27%,w(TiO2)為15.02%～44.84%,w(FeO)為10.05%～25.99%,含有少量的SiO2(4.17%～16.54%)、Al2O3(0.45%～7.38%)、CaO(1.88%～5.03%)、MgO(0.07%～0.25%)、PbO(0.26%～6.00%)等雜質。另外含量少量稀土元素,以輕稀土為主,ΣREE含量為0.57%～2.64%。

阿木內克山鈾礦點中的鈦鈾礦和鈰鈾鈦鐵礦與區(qū)內F3破碎帶中煌斑巖脈關系密切,煌斑巖和鈾礦化均產(chǎn)在構造帶及次級裂隙中,且煌斑巖中鈾含量較高 (平均40.4×10-6)。其鋯石U-Pb同位素年齡為 135～133 Ma,屬于青藏高原北部全吉地塊早白堊世幔源巖漿[7],與青藏高原北部SN向拉張背景下沿深大斷裂發(fā)生的巖石圈地幔局部部分熔融相關。本次發(fā)現(xiàn)的鈾礦物高鈦的原因與圍巖中大量黑云母發(fā)生綠泥石化有關,黑云母蝕變?yōu)榫G泥石時,釋放出大量的Ti進入流體,進而與鈾結合形成鈦鈾礦。

4 控礦因素分析

4.1 構造

阿木內克山鈾礦點發(fā)育一組NW向斷裂,其中鈾礦化主要產(chǎn)在F3構造下盤50 m范圍內,位于F3構造破碎帶膨脹、彎曲部位。F4、F5、F6斷裂構造是F3的羽狀次級斷裂,向東南與F3斷裂分支復合,這些次級斷裂直接控制著鈾礦化和堿交代蝕變巖的展布。

4.2 熱液蝕變

阿木內克山鈾礦點近礦圍巖蝕變主要發(fā)育有一套鈉長石化、赤鐵礦化、綠泥石化及碳酸鹽化堿交代蝕變,堿交代蝕變帶控制了區(qū)內鈾礦化的分布。該期蝕變與加里東晚期在西北地區(qū)廣泛發(fā)育的一起堿交代蝕變可能屬于同一期產(chǎn)物[9-11]。

4.3 巖性

阿木內克山鈾礦點中含鈾建造以混合巖化為特征,混合巖在分布上無一定層位,變化大,但巖性有一定選擇性,云母片巖類易于形成混合巖化巖石。鈾礦化對巖性有明顯的選擇性,較好的礦化多產(chǎn)在云母石英片巖和變砂巖中或這些巖性中脈巖附近,這些巖石為剛性易破碎,給礦液流通和沉淀提供良好的通道和場所,同時這些巖石原巖鈾豐度較高,在混合巖化過程中使原巖中的鈾活化轉移,發(fā)生再分配,在有利地段富集,后期的熱液活動使之再次集中形成礦化。

4.4 脈巖

阿木內克山鈾礦化點中較好礦化空間上多與偉晶巖、煌斑巖、閃長玢巖及安山玢巖脈等有密切關系,它們的稀土曲線特征基本已知。它們在空間上的產(chǎn)出反映了巖漿是沿F3上盤次級羽狀裂隙貫入的,并在活動貫入過程中帶來一定的含礦熱液,為后期鈾的富集起到了很好的作用。尤其是煌斑巖脈與鈾成礦關系密切,一方面可能是煌斑巖富含角閃石、云母等礦物,這些礦物中所含 Fe+2,作為化學障還原劑促使成礦流體中的 U+6還原為 U+4沉淀。另一方面,煌斑巖、閃長玢巖及安山玢巖是斑狀結構,說明它們的巖漿在侵位這些裂隙時發(fā)生了氣-液分離并析出流體,其理論依據(jù)是,斑晶與基質是不同世代的產(chǎn)物,斑晶形成于侵位前的富水緩慢結晶環(huán)境,而細粒的基質則是因為巖漿侵位時發(fā)生了氣-液分離,析出流體后導致巖漿水壓降低,進而巖漿的液相線-固相線上升而快速結晶形成細粒結構[12-13]。顯然,這些巖漿氣-液分離析出的流體可以在F3上盤次級羽狀裂隙及其圍巖中進行熱循環(huán)并萃取圍巖的鈾,最后又隨著溫度的降低在這些次級羽狀裂隙中富集成礦。

5 成礦潛力分析

區(qū)內多期次、多階段構造巖漿熱液作用為后期鈾元素遷移、富集提供了物源、載體、通道、能量和空間;區(qū)內含鈾建造十分發(fā)育,且?guī)r石中蝕變廣泛發(fā)育,有利于鈾聚集成礦;圍巖蝕變作為熱液活動過程中液固相互交代作用的產(chǎn)物,圍巖蝕變與鈾元素的遷移和沉淀關系密切。區(qū)內與鈾礦化關系密切的蝕變主要為一套堿交代蝕變,蝕變帶廣泛發(fā)育,為后期成礦提供了良好的圍巖條件;同時區(qū)內晚期的巖漿活動為后期鈾礦化富集提供了良好的基礎。綜上所述,研究區(qū)具有較好的熱液型鈾成礦條件和較大的找礦潛力,通過進一步工作有望落實新的礦產(chǎn)地。

6 結論

(1)阿木內克山鈾礦點中鈾礦體賦存在古元古代達肯大板群下巖組混合巖組三段的云母石英片巖中,鈾礦化和堿交代蝕變巖的展布嚴格受F3斷裂羽狀次級斷裂控制,并在空間上與偉晶巖、煌斑巖、閃長玢巖及安山玢等巖脈較密切,同時鈾礦化與鈉長石化、紅化、綠泥石化和碳酸鹽化等這一套堿交代熱液蝕變關系密切。

(2)鈾礦點至少存在兩期鈾礦化,前人報道為瀝青鈾礦,本次發(fā)現(xiàn)鈾礦物以鈦鈾礦為主,其次為鈦鐵鈾礦,鈾礦物呈自形-半自形細小板柱狀晶形,集合體呈散染粒狀、團塊狀,具有高 UO2及TiO2、幾乎不含 ThO2的特征。

(3)阿木內克山地區(qū)構造、巖漿巖、地層及熱液蝕變條件均較好,區(qū)內鈾成礦潛力大,通過進一步工作有望落實新的礦產(chǎn)地。