白面石矿田贯入玄武岩与铀成矿作用研究

董昕昱，陈欣，陶尔侃

（核工业二七〇研究所，江西 南昌 330200）

白面石矿田位于江西省赣州市，经前人勘查已探明白面石等5 个铀矿床，是中国南方重要的铀资源基地。前人研究发现白面石铀矿田中铀矿化与双峰式火山岩和后期的次火山岩及岩脉有紧密的时空关系［1-8］，贯入玄武岩亦属于其中的一部分。但前人往往将贯入玄武岩和第一层玄武岩归为一类进行研究，未单独研究其和铀成矿的关系。本文以贯入玄武岩为切入点，通过野外地质调查和已有地质资料的整理分析，研究白面石矿田铀成矿与贯入玄武岩之间的关系，揭示研究区铀矿化的富集规律，以期为白面石矿田铀矿找矿工作提供一定的借鉴。

1 区域地质概况

白面石矿田位于南岭铀-多金属成矿带东端［9］，盆地长约10 km，宽约4 km，经风化剥蚀，仅残留22 km2（图1）。

盆地基底为白面石岩基，属印支期花岗岩［10］，该岩体岩性较均一，相变不明显，分异作用较差，侵入于浅变质岩中，略呈北西-南东向展布，主体为中细粒二云母花岗岩。岩石具有高硅、高铝等特征，属于铝饱和及钙碱性花岗岩［10］，具有丰富的铀物质，为矿田的成矿提供丰富的铀源［10-11］。

盖层为一套中侏罗统陆相双峰式火山岩建造［12］，底部为花岗质砂岩和第一层砂岩；中部为玄武岩夹薄层砂岩（靠下部）和流纹质凝灰岩（靠上部），玄武岩由5 次喷溢形成，年龄约为173 Ma［13］；顶部为流纹斑岩覆盖，年龄约为165 Ma［13］。其中花岗质砂岩、第一层砂岩及贯入玄武岩为该矿田的主要含矿层位。花岗质砂岩主要由长石、石英和少量云母组成，花岗砂状结构，不具层理，一般厚3～5 m，盖于在花岗岩之上，由基底花岗岩风化而来［14］；第一层砂岩不整合沉积于花岗质砂岩之上，又被第一层或第二层玄武岩不整合复盖，呈层状产出，最厚可达40 m，最薄几十厘米以至尖灭，平均厚约10 m，主要由含砾巨粗粒长石砂岩、粗中粒长石石英砂岩组成，具有碳质细砂岩、粉砂岩、砂页岩等夹层，为河流-湖沼相产物［14］；贯入玄武岩主要以顺层贯入于砂岩中，具相变现象，顶底板为拉斑玄武岩，中央相为拉辉玄武岩。

图1 白面石矿田地质略图Fig.1 Geological map of Baimainshi ore field

东西向、北北东向和密集的北西向构造组成了白面石矿田的基本构造格架（图1），其矿田内以北西向构造为的主，多以石英斑岩及辉绿岩脉产出，为拉张环境形成［15］。此外在矿田内还发育不同程度的层间破碎带，主要产于贯入玄武岩与第一层砂岩接触带以及第一层砂岩内。

2 贯入玄武岩

2.1 形态特征

矿田内贯入玄武岩，除地表以少数脉岩形式出露在盆地受剥蚀的边缘，主要沿地层走向贯入于砂岩中，通常将砂岩分为上、下两部分（图2）。有的地段第一层砂岩被三、四层贯入玄武岩所分割，有的地段直接贯入于第三层砂岩中，呈层状、似层状、透镜状和不规则的分枝状。贯入玄武岩的活动程度及形成的厚度，在矿田内各矿床及矿床各地段都存在着差异，从几十厘米到五、六十米，一般厚度为5～20 m，大体呈北西向展布。从切穿关系初步判断贯入玄武岩分多次贯入不同层位的砂岩中，为多次岩浆活动的产物。

图2 白面石地区勘探线剖面图Fig.2 Layout of exploration lines of the Baimianshi ore field

2.2 岩石学特征

从前人钻孔中采集到的样品显示贯入玄武岩呈为灰绿色、深灰绿色，风化后呈灰黄色、棕红色，具斑状结构和杏仁构造（图3a）。斑晶（25%）为斜长石和辉石，长石斑晶呈板状，通常为1～2 m，辉石为黑绿色，粒状体，粒径一般为0.5～1 mm；基质（75%）为间粒结构，主要由细长的斜长石（0.15～0.3 mm）和辉石（0.05～0.1 mm）组成。岩石中辉石大都发育碳酸盐化、绿泥石化（图3b、c）。杏仁体呈园状、椭圆状，大小不规则状，多集中于顶、底板，常常在底板可见压扁的椭球杏仁体具方向性排列，内部填充了石英、方解石、绿泥石（图3d）。

图3 贯入玄武岩野外及显微特征Fig.3 Field and microscopic photos of basalt penetration

此外，从化学分析结果来看正常玄武岩与贯入玄武岩存在一定差异（表1），玄武岩的SiO2、Na2O及全铁（Fe2O3＋FeO）含量明显高于贯入玄武岩，而玄武岩的Al2O3、CaO含量明显低于贯入玄武岩。贯入玄武岩中Al2O3含量明显增加，表明这类岩石都经历了强烈的交代，形成了大量的黏土矿物；但全铁含量减少很多，可能是交代作用中含铁矿物解离，FeO 带出的缘故。

表1 白面石玄武岩化学成分分析结果表（wB/%）［16］Table 1 Chemical composition analysis results of Baimianshi basalt

综上所述，贯入玄武岩在形成过程中带来大量热量，遭受了强烈的交代作用，形成了大量的黏土矿物，同时在成矿过程中吸附了大量的铀物质，形成工业富集。

2.3 与铀成矿关系

从白面石矿田赋矿岩性看，贯入玄武岩是除第一层砂岩外最主要的赋存部位（表2），且产于贯入玄武岩中的铀矿化是矿田最主要的富矿类型。

表2 白面石矿田内矿化赋存岩性占比/%统计表［17］Table 2 Lithology statistics of mineralization occurrence in Baimianshi ore field

这主要是由于贯入玄武岩的底板与第一层砂岩的交界面处常形成数厘米宽的片理化玄武岩带（图4），强烈的交代作用已使其变成了绿泥石片岩［10］。两种不同岩性接触带的渗透率差异是铀成矿作用的重要条件，该层间构造带为含铀地下水的运移和富集提供了通道和场所。而且这种片理化褪色条带状贯入玄武岩在岩石颜色、结构构造、蚀变特征、物质成分、矿物形态等方面与无矿贯入玄武岩有明显的区别（表3），为本矿田寻找富矿的重要标志。

贯入玄武岩控制的铀矿化，矿化均在玄武岩和砂岩的接触带或靠近接触带的贯入玄武岩附近，远离第一层砂岩矿化明显变差。矿化产状和规模有以下4 种：产于玄武岩和砂岩界面附近层间滑动带的缓倾角矿化，一般延伸较长，中等厚度和品位，成层状、似层状产出（图4）；产于层间滑动带两侧次级缓倾角裂隙内的脉状矿化，矿体延伸不长，成透镜状，串珠状和薄层状，似层状（图4）；产于层间滑动带两侧次级陡倾角裂隙内的矿化，矿体规模一般较小，延伸不远厚度薄，品位高（图5）；产于两组裂隙交汇处的矿化，一般矿化规模较小，品位较高，矿化形态较复杂（图6）。

表3 白面石矿田内矿化与无矿贯入玄武岩对比表Table 3 Comparison of mineralized and non-mineralized basalt in Baimianshi ore field

图4 贯入玄武岩与砂岩接触带处层间破碎带Fig.4 Interlayer fracture zone at the contact zone between basalt and sandstone

图5 层间滑动带两侧次级陡倾角裂隙内的矿化Fig.5 Mineralization controlled by secondary steep dip fractures on both sides of interlayer sliding zone

图6 两组裂隙交汇处的矿化Fig.6 Mineralization controlled by two groups of intersection fractures

3 结论

众多事实表明，在白面石矿田内贯入玄武岩与铀成矿作用关系密切，对铀矿化富集有明显控制作用，主要得出以下几点认识：

1）贯入玄武岩为为多次岩浆活动的产物，为铀矿化的富集带来多次的热源。

2）贯入玄武岩贯入第一层砂岩形成的层间滑动带及次级裂隙，是导矿和储矿的有利场所。

3）片理化褪色条带状贯入玄武岩为白面石矿田重要找矿标志。

因此，在未来工作中应着重注意白面石盆地内贯入玄武岩密集分布地段，这些地段是成富矿的有利部位。