湘东丫江桥岩体西接触带铀多金属矿成矿地质条件及找矿前景探讨

熊作胜, 刘 旭, 何春明, 黄中元, 黄绍琼

(湖南省核工业地质局 三零六大队, 湖南 衡阳 421008)

湘东丫江桥岩体西接触带铀多金属矿成矿地质条件及找矿前景探讨

熊作胜, 刘 旭, 何春明, 黄中元, 黄绍琼

(湖南省核工业地质局 三零六大队, 湖南 衡阳 421008)

通过对铀多金属矿成矿地质条件的探讨, 总结了铀成矿基本规律, 包括时控规律、空间分布规律、铀矿化类型及特征和控矿因素. 其中强调指出, 本区构造、地层和岩浆岩接触带三位一体联合控矿, 而断裂构造作用是关键因素. 在此基础上, 进一步分析了找矿前景及找矿方向.

铀多金属矿化; 成矿地质条件; 成矿规律; 矿化类型; 找矿方向; 找矿前景

1 区域地质背景

该区位于华南褶皱系湘桂粤褶皱带东北部, 江南台隆东南缘湘东断隆带内, 川口—明月峰隆起带北段, 丫江桥复式岩体西接触带(图1). 基底冷家溪群为一套深海—半深海相具复理式韵律特征的板岩、岩屑杂砂岩、凝灰质砂岩、浊积岩等组成的浅变质岩系, 局部地段夹有基性—酸性火山岩. 上覆地层中上泥盆统至白垩系多为碎屑岩及碳酸盐岩系. 丫江桥复式岩体侵位于川口—明月峰隆起的核部, 沿断裂带出露大量碱性玄武岩、辉绿岩脉、煌斑岩脉、花岗斑岩脉等. 区域上具备良好的成矿地质条件, 是重要的铀、钼、钨、锡、铜、铅、锌、金等多金属成矿带[1].

2 成矿地质条件

2.1 地层含铀性

区内主要赋矿、含矿地层为佘田桥组、锡矿山组和冷家溪群等地层. 其中佘田桥组岩性以薄层状页岩、泥灰岩、含炭灰岩为主; 锡矿山组主要为白云岩、白云质灰岩夹薄层泥质灰岩, 局部含硅质团块及硅质条带; 冷家溪群下部为砂质板岩与绢云母板岩互层为主, 上部为条带状粉砂质板岩、条带状砂质板岩与粉砂质细砂岩、岩屑杂砂岩, 构成往复式韵律层, 具低密度浊积岩特征.

据严仙岭地面γ总量测量统计, 各层位的铀含量见表1.

表1 测区各地质体γ总量背景值统计表

从表1可以看出, 该区锡矿山组铀含量最高, 其次是第四系铀含量较高, 各地层的浮土铀量也比基岩偏高, 这说明该区风化剥蚀程度较高, 岩石普遍受接触变质及蚀变的影响, 土壤中有机质对铀有一定吸附作用. 从地层的含铀性来看, 锡矿山组含量比较高. 区内地层中暂未发现较好的铀矿化, 铀矿化地段, 大部分分布岩体及接触带部位.

2.2 岩浆岩与矿化关系

矿区出露岩浆岩体主要有丫江桥岩体和南岳冲岩体. 丫江桥岩体侵位于川口—明月峰隆起北段, 是一个多期次侵入的复式花岗岩体, 岩浆活动大致可分为三次, 分别形成主体、补体和酸性—基性岩脉. 主体大路下单元(T3D), 为中粗粒似斑状黑云母二长花岗岩, 锆石年龄为217.7～225Ma, 形成于晚三叠世, 属印支期第二阶段第一次侵入产物, 占岩体总面积的80%. 补体长坪里单元(T3CH), 为中细粒二云母二长花岗岩, 黑云母年龄为207.3～210.5Ma, 属印支期第二阶段第二次侵入, 约占岩体总面积的20%. 第三次为脉岩活动期, 主要为细粒花岗岩脉、花岗斑岩脉、伟晶岩脉、石英斑岩脉及煌斑岩脉、闪长玢岩脉、辉绿岩脉等, 多为燕山晚期的产物.

岩体内的铀多金属矿矿化, 主要发育于构造断裂蚀变岩或构造破碎带中, 其铀矿化特点具华南花岗岩型铀矿化类型诸多共性, 其稀土元素含量亦有一定相似特性(表2, 表3).

表2 丫江桥岩体各单元稀土元素含量表

表3 丫江桥岩体各单元部分微量元素含量表

岩体外接触变质晕发育, 且分带明显. 变质带宽1～2km, 形成角岩带、角岩化带、斑点板岩带. 在与上古生界地层的接触带, 因原岩不同, 形成不同的接触变质岩, 有大理岩、矽卡岩等. 这些接触变质带是铀多金属成矿的有利地段, 如东部的大富岭、金管冲铀矿床, 西部的严湖、菊花冲、灯笼桥、南岳冲等铀矿点和严湖铜矿点、白石坡钨钼矿点等.

2.3 构造

2.3.1 构造特征

矿区构造极为发育, 断裂构造规模大, 具长期多次活动和超壳的特点. 区域性断裂醴陵—衡阳—宁远—梧州断裂从研究区北部横穿而过, 东部有老君潭断裂和酒埠江断裂, 构成醴攸断陷盆地. 区内断裂构造发育, 以北部和西部密度大, 并有多期性及控矿等特征. 按构造展布方向大致可分为北东向、北北东向、近南北向和北西向四组. 北东向F1、F2组成地堑断陷构造带, 是区内两条主干构造, 规模均长达数十公里,切穿整个岩体, 向南西收敛, 往北东撒开. 北北东向断裂以F21为代表, 南北向代表性的断裂是F4, 规模均较大, 两条断裂组成纵向地堑断陷构造带, 在其南段与F1、F2近接或交切构成了本区基本构造格局.

主要褶皱有贺家桥—严湖向斜, 属大障—贺家桥向斜西南扬起部位, 由泥盆系构成向斜两翼, 核部为石炭系, 被北东向断裂所切割(图1).

2.3.2 构造与成矿的关系

本区地质特征表明, 构造是本区主要控矿和储矿决定因素, 且各地段构造地质特征各有其特点.

在该区地堑断陷构造带中, 发育有南北向—北东向次级断裂, 为控矿及主要储矿构造, 与大构造联合控制了本区矿床和多数矿(化)点.

该区向斜控制着本区主要铀矿床的分布, 无论在向斜的核部或两翼均有铀矿体产出.

总的来说, 区内F1、F2、F3、F4等大的断裂(带), 控制着铀多金属矿的分布, 北东、北北东、南北、北西向的次级断裂为区内主要容(储)矿构造.

2.4 放射性地球物理、地球化学场特征

2.4.1 放射性地球物理特征

区内相对γ场主要沿构造及接触带分布, 形成了北部成片, 往南沿西接触带面向西凸出的弧形平面分布特征.γ场的长轴方向主要为北东向, 约占50～90%.

花岗岩体的γ值明显高于沉积岩和变质岩, 丫江桥岩体补体略高于主体, 岩体北部与西部γ值明显高于南部与东部. 构造蚀变岩γ值增高. 岩体北部的γ、γ能谱晕具有场晕规模大、场晕值高、分布集中、方向性明显, 各种场晕重合性好等特点. 这些场晕多受构造和接触带控制,γ偏高场范围反映了富铀层体范围, 高场反映了矿化范围, 异常场反映了矿化赋存部位.γ场规模大小, 取决于有利岩性、地层、断裂构造、接触带和变质作用等因素,γ能谱铀晕随晕值增高, 晕的主导方向明显, 铀晕主要分布于F1、F2断裂北部花岗岩区, 沿断裂构造呈北东东向、北北东向和近南北向展布, 在矿区西部, 受岩体接触带及断裂构造联合控制, 铀晕呈北西向展布(区内γ总量和γ能谱相对、含量等值线图略).

2.4.2 地球化学场特征

丫江桥地区共发现水化异常1067个, 其中单铀异常749个, 占总数的70%. 区内共圈铀晕139个, 氡晕45个, 这些铀、氡晕主要分布在岩体北部及西外接触带.

从铀趋势面等值线及剩差等值线看出, 在丫江桥岩体偏西部水中铀趋势面形成“山包”, 向四周逐渐降低, 表明花岗岩体水中铀含量普遍较高, 有利于成矿. 丫江桥岩体西部接触带附近的等值线密, 且向外等值线急剧变稀, 梯度变化较大, 岩体与沉积岩及变质岩间形成“陡坡”, 也表明了岩体水中铀明显高于沉积岩和变质岩. 正剩差高值主要分布在岩体西部接触带, 与趋势“山包”基本重合, 或靠近趋势面等值线密集的一侧, 是较可靠的铀矿化远景地段[1,3](丫江桥地区水中铀趋势剩差等值线图略).

3 铀多金属矿成矿规律

3.1 时控规律

通过数十年地质工作发现, 该区断裂构造、赋矿地层、多期次岩体侵位(印支期至燕山晚期)、较为强烈的蚀变和明显的区域性铀多金属矿化特征等因素, 都显示本地区具备良好的铀多金属成矿地质条件.据综合资料, 本区铀矿成矿温度多在130～200℃之间, 成矿年龄主要在47～75Ma之间[1,4]. 且童航寿、杜乐天、刘丛强等多位专家对华南区的铀成矿相关研究亦表明: 本“区域热液铀矿形成于晚中生代—古近纪(K-E)的地壳拉张期. 区内各类型热液铀矿床在成矿时代、温压条件、矿物组合及热液蚀变等方面有一定的共同特征”[5], 亦进一步佐证了本区铀矿化的时控特点和主要成因类型.

3.2 空间分布规律

该区处于各种地球物理场的变异部位, 地壳活动、变化频繁, 深断裂和大的断裂构造夹持或穿越, 活动强烈, 具阶段性特点. 宏观上不仅易引发壳——幔物质的交流[6], 也为诱发多期次岩浆活动提供了先决条件, 同时也是形成多金属、非金属等矿床的有利场所. 尤其铀多金属矿化与这种多变、应力相对集中、易突变的地球物理场密切相关.

因此, 区内铀矿化的空间分布, 主要受区域性断裂构造控制. 容、储矿机制多为北东向、北东东向、北西向或近南北向的各次级断裂构造. 中晚泥盆系和冷家溪群等地层具有良好的赋矿性和储矿性. 丫江桥岩体良好的赋矿性和燕山晚期花岗斑岩等脉体的热液活动、热液蚀变与铀矿化时空关系密切.

3.3 铀多金属矿化类型及特征

3.3.1 铀矿化类型

依据以含矿主岩为主, 兼顾成矿作用和矿床产出特征的原则分类, 区内铀矿化类型与南方大型铀矿床基本相似, 主要有花岗岩外带型、碎裂蚀变岩型和硅质脉型. 其中金管冲(大型)铀矿床、菊花冲铀矿点(床)、灯笼桥铀矿(化)点等, 主要属花岗岩外带型; 严仙岭(近中型)、严湖(中小型)和紫龙(小型)铀矿床和其他铀矿化点, 多属于碎裂蚀变岩型.

从成矿机理的角度看, 本区铀矿化类型属于中低温热液型为主的复合成因类型.

3.3.2 铀矿化特征

区内已发现铀矿床三个、矿点三个、矿化点14个. 铀矿化明显受断裂构造、地层岩性及岩体接触界面三位一体控制. 主要的铀矿体与花岗斑岩等脉体时空关系密切, 矿体多赋存于花岗斑岩等脉体的下盘,且靠近花岗斑岩体等脉体的矿体厚度大, 远离则厚度变小、尖灭. 在成岩、成矿时代上也极为接近.

铀矿体多呈短柱状、透镜状, 常成群分布, 多为盲矿体, 长10～360m, 斜深10～300m, 平均厚度2.06m(0.13～24.68m). 矿石品位以外带型最富, 平均品位＞0.1%, 最高品位5.436%; 花岗碎裂蚀变岩型品位较低, 平均品位0.058～0.192%, 最高2.2%. 矿化赋存标高目前为-100～665m, 垂幅140～400m, 埋深50～500m.

矿石类型按含矿主岩分有角岩型、花岗岩型、泥灰岩—灰岩型、钙质砂岩和泥岩型. 按矿物共生组合分有沥青铀矿—方解石型、沥青铀矿—绿泥石型、沥青铀矿—微晶石英型、沥青铀矿—紫黑色萤石型及沥青铀矿—多金属硫化物型等. 矿石矿物主要有沥青铀矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、辉铜矿及铀的次生矿物, 另见少量黄铜矿、毒砂、白铁矿等. 脉石矿物主要有石英、方解石、萤石、绿泥石等.

铀的存在形式主要有独立铀矿物(常呈胶状、葡萄状、球粒状), 超显微粒状和吸附状等.

成矿温度一般130～200℃, 成矿年龄多为47～75Ma[1].

围岩蚀变主要有云英岩化、硅化、绢云母化、水云母化、绿泥石化、赤铁矿化、黄铁矿化、碳酸盐化、萤石化等. 其中与铀矿化关系密切的有云英岩化、水云母化、赤铁矿化, 称“三化带”控矿[1,3,4].

矿区铀、镭平衡系数规律主要表现为: 地表或近地表(氧化带)铀镭平衡破坏较严重, 多偏镭, 往深部总趋势偏铀, 局部地段有一定变化.

3.3.3 多金属矿化特征

区内除铀矿外, 尚有钨、钼、铜、铅、锌、金、砷、银等矿化, 其中钨钼矿化主要出露于白石坡、菊花冲、明月峰等地段. 如在白石坡地段, 钨钼矿化主要受北西向断裂控制, 为破碎带石英脉型辉钼矿、黑钨矿、白钨矿, 伴生有少量黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿和毒砂, 脉内电气石发育, 围岩主要为冷家溪群坪原组浅变质粉砂质板岩及砂质板岩, 其中一老硐中有11条钼钨矿脉, 最大的一条矿脉长约50～200m, 宽0.6m, 品位1.034%. 经一钻孔深部揭露, 见一层较好的钼工业矿, 厚度1.34m, 品位0.140%,另见三层钨矿化, 平均厚度1.61m, 平均品位0.076%, 伴生的金亦达到综合利用经济价值.

铜矿化主要出露于严湖、亲家湾等地段, 主要受北西向和北东向断裂控制, 热液活动、脉体和赋矿围岩是其成矿重要因素.

金砷矿化主要出露于芭蕉冲、曾家山—白石坡等地段, 主要受北西向断裂控制, 北东向断裂亦有一定影响, 其中芭蕉冲矿区两个钻孔见工业矿段, 初步显示金矿化向深部有变富的趋势.

铅、锌矿化区域上主要出露于双源、烂泥湖、邹家屋和黄土坡等地段[1].

3.4 控矿因素

3.4.1 铀矿化控矿因素

本区铀矿化明显受断裂构造、地层岩性及岩体接触界面三位一体联合控制, 其核心控矿因素为断裂构造. 其中矿体的形态、产状, 严格受断裂构造的变形特征控制. 在构造的膨大、转折部位及与北东向、北西向等断裂构造复合部位, 铀矿化最富.

在铀矿体的产出部位及附近可见沿构造的交叉复合部位, 有花岗斑岩脉及具深源物质的基性、中基性岩脉出露, 虽然目前尚未查明它们与铀成矿的直接联系, 但这种与铀成矿时差较小的热液脉体活动, 作为热源、矿源对铀的活化迁移富集无疑起着重要的作用.

区内热液蚀变组合带对铀矿体的形成和铀矿石品位的贫富有密切关系.

3.4.2 多金属控矿因素

从区域成矿规律的对比和统计研究来看, 本区多金属矿化特点是多方面的, 控矿因素亦是多方面的.根据1:5万区域物化探成果图和整装勘查区内各矿区地质、物化探成果的实际特点, 其主要表现在: ① 多个矿区多金属土壤地球化学元素晕具有规模较大、晕值较高、分布集中、方向性明显、套合性好的特点, 主要呈北北东、北西向展布, 少量为近东西向或近南北向展布, 与该区主要控矿断裂构造带展布方向基本一致, 主要应为多期次热液活动的产物. ②结合以往的土壤地球化学测量成果, 区内及邻区土壤样中铅、锌、钨、砷、金、银、铜、钼、铀等多种元素的变异系数均比其它元素值高, 说明这些元素离散性大, 具多母体来源. ③多个地段多金属矿化地质特点亦说明断裂构造是控矿关键因素. 因此, 本区多金属矿化主要控矿因素是断裂构造, 同时亦与热液活动和各地质体——地层与岩体的多金属含量背景值等因素关系密切.

3.5 成矿作用

本区铀、多金属矿成矿作用的主要特点, 是以热液充填交代成矿作用为主、以氧化淋积—次生富集成矿作用为辅, 同时又有区域动力变质成矿作用等不同成矿作用的的参与和影响[7～10].

4 找矿前景探讨

4.1 找矿方向

本区铀矿化找矿方向主要可从以下几个方面着手: (1) 地段方面, 今后找矿重点, 主要应放在灯笼桥—南岳冲、白石坡—曾家山、严湖—盆民冲—瓦屋场、菊花冲等丫江桥岩体西接触带及附近区域, 同时亦包括进一步扩大金管冲矿床的外围, 紫龙矿床的北部等地段; (2) 部位和标志方面, 该区的铀、多金属矿化主要受构造控制, 不同规模、期次活动的北东向和北西向等断裂构造发育地段, 断裂交叉、复合或膨大、转折部位, 是本地区的主要找矿标志. 其次, 热液蚀变、岩脉、接触蚀变带等因素, 包括放射性物探和化探指示数据及图示范围, 亦是较为重要的找矿部位和标志; (3) 矿种类型, 本区主要金属矿种有铀、钼、钨、铜、砷、金、银、铅、锌等, 非金属矿种主要有煤矿和钾长石、玄武岩、石灰岩等石材与建筑材料. 其中铀矿勘查是重点, 多金属矿和非金属矿是近期突破与发展的关键.

4.2 找矿前景分析

对于找矿前景, 第一, 要在工作思路上突破. 据目前实际找矿成果和勘查工作程度显示, 本区铀矿勘查和金银、铅锌、砷钨钼铜等矿的找矿前景, 有望进一步综合思考、局部突破和整体拓展, 尤其根据国内外矿业形势和国家铀矿政策的调整与侧重, 特别是与生态环境保护、地质灾害防治和文化产业的发展等方面密切关系[11,12], 因此, 建议本区铀矿勘查先放一放, 多在多金属矿和非金属矿(如“攸县兰村矿区深部煤炭详查”项目成功突破一样)上投资(可辅助性兼顾铀矿, 且可在科研课题等专题研究上做文章), 下功夫,等这些方面有较大突破后, 反过来再适时勘查铀矿, 应是一条比较实际的矿产勘查与发展之路. 第二, 在勘查落实方面的建议: (1) 灯笼桥—南岳冲地段, 区内伽玛异常场、异常点带发育, 且亦发现一个多金属钼工业矿孔, 它们均受构造控制明显, 具有较好的铀矿和多金属矿找矿潜力; (2) 白石坡—曾家山等地段,新发现钨钼金银砷矿等矿化较好, 值得进一步进行多金属矿产勘查; (3) 严湖、盆民冲、瓦屋场等地段因植被覆盖较厚, 部分地段矿化较清楚, 部分地段矿化不明, 有待进一步工作; (4)菊花冲地段深部揭露不足,需进一步验证; (5)扩大金管冲矿床的外围, 紫龙矿床的北部, 芭蕉冲金矿东部及龙潭乡—南岳冲, 黄公庙—南岳庙—双江桥, 平阳庙—周家冲, 银子山—池塘湾等地段勘查, 进一步对该区铀矿和多金属成矿进行远景预测和专题及综合评价.

5 结语

综上所述, 本区铀多金属矿具有良好的成矿地质条件, 其成矿基本规律, 进一步揭示了成矿、控矿的本质特征; 同时在此基础上, 通过对找矿方向和找矿前景分析, 该区铀、多金属矿从地表向深部仍有较大延伸, 且部分地段, 尤其矿区北部、岩体西接触带及附近区域, 有变富甚至可能潜藏有大的富矿体的趋势.

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Metallogenic Xiangdong Ya Jiangqiao Rock Uranium Polymetallic Ore and Discussion on the Geological
Conditions and Prospecting Potential

XIONG Zuo-sheng, LIU Xu, HE Chun-ming, HUANG Zhong-yuan, HUANG Shao-qiong
(Geological Bureau of Hunan Province Nuclear Industry Brigade 306, Hengyang 421008, China)

This paper discusses the ore-forming geological conditions of uranium polymetallic ore, summarizes the basic rules of uranium metallogenesis, control rules, including the time space distribution, type and characteristics of uranium mineralization and ore controlling factors. It indicated that, the tectonic, stratum and magmatite belt joint contact three-in-one ore controlling, and the fracture tectonic action is the key factor. On this basis, further analyzes the prospecting and prospecting direction.

uranium polymetallic mineralization; the metallogenic geological conditions; metallogenic regularity; the mineralization type; prospecting direction; prospecting potential

P619.14

A

1672-5298(2015)02-0074-07

2015-05-12

熊作胜(1966− ), 男, 河南柘城人, 湖南省核工业地质局三零六大队工程师. 主要研究方向: 地质勘查