322地区SBZ铀矿床地质特征及成矿条件分析

刘云华, 罗 龙

(四川省核工业地质局二八一大队,西昌615000)

322地区SBZ铀矿床地质特征及成矿条件分析

刘云华, 罗 龙

(四川省核工业地质局二八一大队,西昌615000)

SBZ铀矿床位于我国重要铀矿田之一的322地区花岗岩体外接触带。寒武系下统香楠组上段(∈1x3)富含有机质和黄铁矿的泥质灰岩、含炭硅板岩、结晶灰岩组合层是其主要的赋矿层位,遂川-热水深断裂的次级断裂构造F23号带控制着该矿床铀矿体的定位空间,粉红色碳酸盐化(方解石化)与铀矿化关系极为密切。矿体呈似层状、脉状、透镜状产出,其产状与地层及控矿断裂构造产状基本一致。矿区内放射性物化探异常明显,地表伽马场发育,出露面积0.24km2,具明显的富集中心,轴向明显,并严格受F23号断裂带组控制;放射性水化学异常晕圈规模大、晕级完整、形态规则,其长轴方向与控矿构造一致,并受其控制。SBZ铀矿床成矿年龄为54Ma,成矿温度112℃～250℃,属中低温热液叠加层控改造型。

SBZ铀矿床 地质特征 成矿条件 322地区

L iu Yun-hua,Luo Long.Geological characteristics andm ineralization conditions of the SBZ uran ium deposit in the 322 area[J].Geology and Exploration,2010,46(5):0805-0813.

SBZ铀矿床位于湘赣接壤的322地区。湘核302大队于上世纪七十年代中期～九十年代初对该矿床进行了系统的地质勘查工作,2006年～2007年该队又对其边部开展了找矿工作,落实为一中型富铀矿床,矿床平均品位为0.335%。为配合新一轮南方硬岩型铀矿勘查工作,笔者对该矿床的成矿地质特征与成矿条件进行了分析,以期扩大该区的找矿前景。

1 区域地质背景

SBZ铀矿床位于SN向万洋-诸广山隆起带与NW向常德-安仁岩石圈断裂、NE向遂川-热水断裂与近EW向仙鹅塘断裂交汇部位(黄净白等, 2005;黄宏业等,2008)的322矿田,该矿田是我国重要的铀矿田之一。

区域上出露地层主要有震旦系、寒武系、奥陶系及白垩系。震旦系与寒武系是一套冒地槽类复理石、碳硅泥岩建造,普遍遭受浅变质作用,富有机质碳板岩、硅板岩、石煤层和灰岩与长石石英砂岩呈互层状产出,铀的背景值较高,其丰度为5×10-6～11.48 ×10-6,是形成S BZ铀矿床的有利铀源层之一。

受扬子地台和华夏古陆的陆-陆碰撞影响,印支运动后,该区形成了多组多向的构造格局(郭令智等,1984,1985;朱鸿等,1991;殷鸿福,1999)。其中,遂川-热水深断裂是一条长达300km、总体走向NE30°的断裂带,该断裂东起江西相山大型铀矿田,经湘赣接壤的322地区向S W直达广东城口铀矿田以南。该断裂带在322地区呈左阶左行式产出,其次级断裂也呈NE向展布,构成了矿田的基本构造骨架,矿田内各铀矿床主要受控于NE向断裂构成的地堑式断陷中,并围绕白垩系盆地分布(图1)。

区内海西期、印支期和燕山期均有岩浆活动。多期次的岩浆活动形成了出露面积约4000km2的诸广山复式岩体;其中加里东期岩性为石英闪长岩和花岗闪长岩,印支期-燕山期岩性主要为黑云母(二云母)二长花岗岩;岩体铀丰度一般为9×10-6～22×10-6。

图1 322地区区域地质简图Fig.1 Sketch geologicalmap of the 322 area

2 矿床地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层主要为寒武系下统香楠组(∈1x)和寒武系中统茶园头组(∈2cy);局部为白垩系红色砂砾岩覆盖其上,并呈沉积不整合接触(图2、图3)。

寒武系下统香楠组(∈1x)为一套浅变质碳硅泥岩,总体走向NW300°～320°,倾向NE,倾角55°～ 70°。对比区域岩性特征,矿区内出露中段与上段。

上段(∈1x3)主要为一套灰、硅、泥岩组合层,富含炭质、有机质和黄铁矿,厚约110m;局部可见纹层、薄层状泥质微粒灰岩、含炭硅板岩、结晶灰岩;是本矿床主要赋矿层位。

中段(∈1x2)为巨厚层状中细粒含长石石英砂岩夹板岩,厚约226m。

寒武系中统茶园头组(∈2cy)为一套碎屑岩沉积,从上往下分为两段,共八层。

图2 SBZ铀矿床地质简图Fig.2 Sketch geologicalmap of the SBZ uran ium deposit

上段(∈2cy2),分为四层,主要为中细粒变余石英砂岩与水平纹层的粉砂质板岩互层,向上递变为中细粒变余石英砂岩或含硅和硅质板岩,其特点是递变层理明显,上部硅质炭质板岩中有铀矿化;厚大于140m。

下段(∈2cy1),分为四层,主要是巨厚层中细粒变余石英砂岩夹中厚层板岩和泥砂混积层;厚210m～250m。

2.2 岩浆岩

SBZ铀矿床北部1km处有印支期第二阶段中粗粒似斑状黑云母二长花岗岩细粒少斑状黑云母花岗岩出露露,西北部1km处见有燕山早期中细粒二云母花岗岩出露它们呈岩株状或岩枝状产出,与寒武系呈断层或侵入接触。矿床内还出露有少量燕山期的短轴状煌斑岩脉,在钻孔中见有花岗斑岩脉。

2.3 构造

矿区内褶皱和断层都比较发育,主要构造形迹呈NW向展布。

2.3.1 褶皱

石期山复式向斜:轴向NW310°～320°,轴面NE倾,长约5km,最宽500m,核部为寒武系中统茶园头组上段第五大层(∈2cy2-5),两翼为寒武系下统茶香楠组中段(∈1x2)。

图3 322地区SBZ铀矿床地层柱状图Fig.3 Columnar section showing strata of the SBZ uran ium deposit in the 322 area

SBZ倒转背斜:核部为寒武系下统香楠组中段(∈1x2),轴向NW290°～310°,轴面NE倾,倾角50°～75°,长约3.5km,宽几十米。SBZ倒转背斜中次级褶皱发育,形态复杂,地层总体走向NW向,倾向NE,陡倾。

2.3.2 断层

矿区内断裂构造发育,分为NW和NNE向两组,其中以与褶皱相伴生的NW向顺层断裂最发育,规模最大,斜贯矿区。NW向代表性断裂主要有F26、F20号硅化带、F22、F23、F24等,总体走向NW300°～320°,长达数千米,出露宽度几米至几十米,大部分倾向NE,倾角55°～75°。带内物质成分主要为围岩挤压破碎物,并有硅质充填、交代及其形成的硅质网脉,硅质胶结的角砾岩,铀成矿期活动明显,沿断裂带有伽马异常与铀矿化分布。其中位于SBZ倒转背斜北东翼寒武系下统香楠组上段(∈1x3)中的F23号带控制着本矿床绝大部分矿体,F23号带呈尖灭再现侧列式产出,单条长150m～350m不等,延伸达400m以上,宽3m～6m;结构面性质由纵张转为压扭性,成矿期为压性,表现为多期多次活动,带内可见紫黑色萤石胶结的角砾岩。

2.4 围岩蚀变

矿区内发育着各种蚀变,主要有角岩化、电气石化、夕卡岩化、硅化、绢云母化、绿泥石化、紫黑色萤石化、黄铁矿化、碳酸盐化等。特别是粉红色碳酸盐化(方解石化)表现出与铀矿化更为密切关系,可作为本区花岗岩体外带型富铀矿的一个重要找矿标志。

2.5 铀矿体特征

SBZ铀矿床共圈定铀工业矿体××个,平均品位为0.335%,其中品位大于0.300%的富矿体××个,占总资源量的76%。矿体呈似层状、脉状、透镜状产出,矿体产状与地层及F23号带的产状基本一致,走向NW310°、倾向NE40°、倾角45°～70°。

矿体集中成群产出,主矿体明显,其走向控制长达200m,单工程见矿厚度均大于4m;其它矿体走向长一般40m～80m不等,矿体倾向长往往是其走向长的1.5～2倍,矿体厚度0.22m～4.09m;矿体垂幅400m±,矿体赋存标高-100m～300m,集中富集标高-50m～90m、200m～300m。

这些富矿段均受F23号层间破碎角砾岩带控制(图4)。

2.6 矿石特征

矿石矿物主要是沥青铀矿,呈不规则球粒状、葡萄状、团块状、胶状和微细脉状,以浸染状或胶结物形式产出。

其它金属矿物主要有粒状和胶状、粉末状黄铁矿,偶见磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿等,非金属矿物主要有萤石、方解石、微晶石英。

矿石结构为交代结构、粒状结构和包含结构。矿石构造为角砾状、脉状、纹状等。

3 成矿条件分析

3.1 地层岩性条件

矿区内出露的主要地层寒武系,既是本区重要的铀矿源层之一,又是本区的铀贮矿层位。本区寒武系铀含量高,其丰度值达32×10-6～94×10-6,且以吸附铀为主,在构造与热液的作用下,铀元素极易活化、迁移,为本区铀成矿提供重要的矿质来源。从目前了解的情况看,寒武系下统香楠组上段(∈1x3)为本矿床主要控矿层位,其中该段第二大层(∈1x3-2)和第四大层(∈1x3-4)为直接赋矿层位,茶园头组上段(∈2cy2-3)为次要赋矿层位。

∈1x3-2主要由薄层状结晶灰岩、泥质灰岩和泥质板岩组成,富含炭、有机质和黄铁矿。∈1x3-4主要由薄层状微粒灰岩、泥质板岩以及它们的过渡岩性组成,微层理发育,不同岩性呈纹层相互交错重复出现,富含有机质、黄铁矿。这两含矿层的顶(∈1x3-5)底板(∈1x3-1)岩层均由泥质板岩组成,岩层比较完整,岩石致密,成分单一,可塑性好,屏蔽条件好;而两含矿层中间所夹岩层为∈1x3-3刚性强的厚层状石英砂岩,这样在构造应力作用下,薄层状、成分复杂且富含有机质和黄铁矿的∈1x3-2和∈1x3-4优先破碎,从而为矿液运移、矿质沉淀富集提供了沉淀环境和沉淀空间。

但真正需要改革的地方还不止于此，亚洲葡萄酒市场的辽阔，同样是中国，但香港和内地一线城市和二三四线城市之间的葡萄酒教育需求都不一致，在调整VIA的教育体系中，Sarah也得有意识地将这些因素考量在内。原有老教程中侧重对各种意大利本土葡萄品种的起源的介绍，新课程里更偏重于讲述意大利品种是如何出现，又如何适应当地环境，并引入了大量地理、历史、文化，特别是餐饮搭配方面的内容。毕竟Sarah当初从耶鲁大学休学半年就是为了跑到意大利学习厨艺，讲起课来更是得心应手。更重要的是，这样的内容调整也得到了VIA的首席科学家Attilio Scienza的支持。

3.2 构造条件

断裂构造的发育一是有利于粒间铀、吸附铀的活化,二是有利于大气降水和深部含铀热流体对流循环畅通,三是有利于矿质富集沉淀成矿(陈国达等,1991;曾庆丰,1986;翟裕生等,1993,2002;吴淦国,1998;邹海俊等,2004;钱建平等,2009,2010)。322铀矿田受遂川-热水区域大断裂带的侧列区控制,矿田内各铀矿床、铀矿体严格受该区域大断裂的各级次级构造控制。

该矿区铀矿体均产于SBZ倒转背斜北东翼顺层断裂F23号带内或其上下盘,限制在F23号带的长度(2000m±)和深度(斜深400m±)范围内,垂向与F23号带的分支复合、膨胀收缩、尖灭再现有关,当F23号带变缓变厚,矿化亦变厚变富。F23号带的发育好坏又与岩性组合层有关,而矿体形态、规模、品位与F23号带发育程度有关。

3.3 岩浆岩条件

图4 SBZ铀矿床760线地质综合剖面图Fig.4 Comprehensive profiles along survey line 760 of the SBZ uran ium deposit

该区花岗岩体具有铀丰度高(20.4×10-6)且变化范围大(4×10-6～38×10-6)、钍铀比值小(Th/U =0.29～1.05)、铀浸出率高(37%～38.4%)等特征。SBZ铀矿床产于花岗岩体外接触带,北距花岗岩体1km左右,矿床内并见有花岗斑岩和煌斑岩等脉岩,表现出铀成矿与岩浆活动关系密切。岩浆的侵位,一是使寒武系广泛遭受热变质作用,产生电气石化、角岩化和夕卡岩化,形成新的富含还原物质岩石,更趋脆性化;二是带来深部矿化剂,活化、富集原岩中的铀元素;三是为外带成矿提供含富铀热液和岩浆气液(李耀松等,1982;胡瑞忠等,1994;邓平等, 2003)。总之为铀成矿提供了主要的热源和矿源。

3.4 放射性物化探条件

3.4.1 伽马场特征

SBZ铀矿区地表伽马场发育,出露面积大,具明显的富集中心,且轴向明显,严格受F23号带组控制,走向NW310°,面积约0.24km2。异常场出露面积较大,异常曲线出现宽中峰异常,数学统计表明,变异系数为24.0,偏离系数为1.3,峰度系数为2.74,具有明显的铀呈矿特征(图4、图5)。

3.4.2 放射性地球化学场特征

伽马场地段出现与铀矿体直接有关的爱曼、j、He、210Po、Hg蒸气、放射性水化异常(图5),在矿体上方存在与矿体间接相关的Pb、Mo、As、Be、Cr、V、Cu、Zn等多种元素异常,它们沿构造分布,利于沿构造通道从地下扩散到地表,在寒武系浅变质岩系元素含量均匀的背景上显示某些元素的相对富集,其中Pb、Mo与铀矿化密切相关。

图5 SBZ铀矿床物化探综合异常图Fig.5 Composite anomaly map of geophysical and geochem ical exploration in the SBZ uran ium deposit

区内放射性水文地球化学特征主要表现在如下几个方面:

(1)放射性水化学异常点出露密度大,分布集中,在不到0.1km2范围内有26个主要异常点出露。而放射性水化学异常晕圈规模大、晕级完整、形态规则,其长轴方向与控矿构造一致,并受其控制。

(2)放射性水化学异常晕圈出露在矿床南侧,二者水平距离为200m～400m不等。矿体赋存在放射性水化学异常晕圈补给区深部,垂距约为150m～200m。

(3)主要放射性异常水由深部地下水补给,水温高于年平均气温5℃,按地热增温率(5℃/100m)推测铀矿体的最小埋深约在150m处,经钻探证实,它与实际情况基本相符。

(4)放射性水化学异常类型多为铀氡混合型(镭未分析),其次为单铀型。其强度受水文地球化学环境制约。氧化带(300m标高以上),铀矿体水中铀含量可达1.98×10-4g/l;氧化-还原过渡带(300m～50m标高),异常水则表现为低-中级异常,其铀含量为0.6×10-6～2.0×10-6g/l;还原带(50m标高以下),铀矿体水中铀含量为0.6×10-6g/l,为低级异常值。

(5)水中放射性同位素比值:矿体水(ZK1010,见矿1.75m,ω(U)=0.224%),rU=3.19,rTh=1. 12,rRa未做;而异常水rU=1.02～2.08,rTh=0.82～24.5。二者比较,rU(矿)>rU(异常),而rTh(矿)略小于rTh(异常),这是异常水在很大程度上接受非异常水(外来水)补给,使rU降低,rTh增高所致。

(6)放射性水化学成分多元统计分析结果表明,水中铀与SO42-、Ca2+、Cl-、Mg2+、Rn含量有关,其回归方程为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)可作为间接找矿标志,当水中SO42->8.6mg/l, Ca2+>25mg/l为可靠的间接找矿标志,当水中4.0 mg/l≤SO42-≤8.6mg/l,8.0 mg/l≤Ca2+≤25mg/l为有效间接找矿标志。

3.5 成矿物理化学条件

研究铀矿床的成矿年龄,是认识该矿成矿作用、建立成矿模式和指导找矿勘探的重要依据(王明太等,1999;刘光智,2009)。通过对铀矿石中锆石SHR IMP法U-Pb同位素测定SBZ铀矿床成矿年龄为54Ma,成矿温度112℃～250℃。成矿期的矿液盐度为2.39%～3.83%,成矿后的矿液盐度为0.83%～1.67%,说明在成矿过程中成矿时的矿液盐度高于成矿后。矿液密度为0.8g/cm3～0.9g/ cm3。

查克劳福特H2O的P-T图,求得的成矿压力为2×108～3×108Pa,CO2浓度法求得的成矿压力为4.75×108Pa。

矿床类型属花岗岩外带层间破碎角砾岩带微晶石英-黄铁矿-沥青铀矿脉型叠加紫黑色萤石型(黄铁矿)-碳酸盐-沥青铀矿脉型。

根据以上特征,矿床成因属中低温热液叠加层控改造型。

4 结论

(1)有利的岩性组合层位,既是矿源之一,它的富含有机质和黄铁矿灰、硅、泥复杂岩性组合层又给外来矿液的沉淀富集提供了极为有利的地球化学环境。含矿层位上下盘的泥质板岩、块状硅质板岩和石英砂岩层,又起到了良好的屏蔽作用,使含矿热水溶液不易散失,有利于铀矿化富集。

(2)富矿地段处于不同岩性、岩相过渡部位,软硬岩层相间产出,有利于产生层间破碎,进而发展成为具有一定规模的控(含)矿断裂构造。控矿构造的多次活动,既为矿液的运移提供热动力条件,又为含铀热液运移与铀矿质堆积成矿提供了有利空间。

(3)印支-燕山期富铀花岗岩浆的侵位,不仅对寒武系进行了热改造作用,而且也带来了深部热、水、气和丰富的成矿物质。

(4)该矿床成矿年龄为54Ma,主要赋矿层位是寒武系下统香楠组上段(∈1x3),矿岩时差大,那么可以认为本区自加里东运动以来,经历了多次构造运动和热事件作用,成矿物质得到充分的活化、分异、富集,为本区富铀矿床的形成创造了极为有利的条件。从含矿构造特征来看,成矿是较封闭的环境中进行的,因而保矿条件好。

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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;[责任编辑]郑 杰。

中国核工业地质局铀矿大基地项目(编号:200650)资助。

刘云华(1963年-),男,1984年毕业于核工业部地质学校,工程师,现从事固体矿产地质勘查与管理工作,E-mail: lyh6321@126.com。