郭 寧, 孫澤軒, 康友純
(1.西昌學院,四川 西昌 615013;2.核工業(yè)280研究所,四川 廣漢 618300)
西南地區(qū)鈾資源勘查突破方向研究
郭 寧1, 孫澤軒2, 康友純2
(1.西昌學院,四川 西昌 615013;2.核工業(yè)280研究所,四川 廣漢 618300)
對我國西南地區(qū)以往鈾礦勘查工作成果與認識進行了總結(jié)論述,展望了今后鈾礦勘查的突破方向。西南地區(qū)鈾資源勘查工作始于1955年,已探明鈾礦床在區(qū)域上形成了五個鈾礦田。根據(jù)區(qū)域鈾成礦特點和控制區(qū)域構(gòu)造單元的級別,結(jié)合鈾礦床、礦(化)點的集中程度等,可劃分為五個成礦帶和四個成礦遠景帶。通過對主要鈾成礦帶內(nèi)鈾礦田(床)區(qū)域成礦地質(zhì)背景、控礦因素、礦化成因等的研究,認為西南地區(qū)鈾成礦地質(zhì)條件有利,下一步鈾資源勘查突破方向是擴大老礦區(qū),開辟新基地。
鈾礦;勘查工作;突破方向;西南地區(qū)
西南地區(qū)包括云、貴、川、渝、藏五省、市、自治區(qū)全境,總面積約235.46×104km2。區(qū)內(nèi)地勢險峻,河谷深切,交通不便,是我國境內(nèi)地質(zhì)工作最為艱苦的地區(qū)之一。該區(qū)鈾礦地質(zhì)工作始于1955年,經(jīng)過鈾礦區(qū)調(diào)、普查、揭露和勘探工作,已發(fā)現(xiàn)有砂巖型、碳硅泥巖型、花崗巖型、磷塊巖型和堿性巖型等五類工業(yè)鈾礦化類型,并提交和控制了一定數(shù)量的鈾資源量。其中,砂巖型鈾資源量占49.0%,碳硅泥巖型鈾資源量占38.3%,二者在礦床數(shù)量和資源量上均居主導地位。以騰沖、臨滄、川北、若爾蓋和黔中五個鈾礦田①中國核工業(yè)地質(zhì)局.2005.西南鈾礦地質(zhì)志[R].為代表,集中分布于云南、四川、貴州省境內(nèi),構(gòu)成了西南地區(qū)鈾資源基地的現(xiàn)有格局。
西南地區(qū)的鈾資源勘察,地臺區(qū)工作程度高,地槽區(qū)較低,現(xiàn)仍有89.58×104km2的地區(qū)待查①;業(yè)已探明的鈾礦床及資源量均是1990s前提交的,且以中小型為主①。1990s以后,鈾礦勘查工作量投入逐年萎縮,鈾礦找礦工作幾乎處于停滯狀態(tài)。由于以前的找礦工作對基礎(chǔ)地質(zhì)研究重視不夠,存在就礦找礦、地表找礦等問題,對主要鈾成礦帶、鈾礦化類型,沒有深入研究其地質(zhì)背景、成礦機理、控礦要素、礦化成因等,以致目前處于方向難把握,勘查基地匱乏的窘境。筆者通過對西南地區(qū)主要鈾成礦帶內(nèi)鈾礦田(床)區(qū)域成礦地質(zhì)背景、控礦因素、礦化成因等的研究,試圖提出區(qū)內(nèi)下一步鈾資源勘查的突破方向,旨在對區(qū)內(nèi)從事鈾礦找礦的同行們有所啟迪。
西南地區(qū)地處特提斯、秦祁昆和濱太平洋三個構(gòu)造域(任紀舜等,1999),橫跨揚子地臺、華南褶皺系、秦嶺褶皺系、巴顏喀拉-松潘褶皺系、喀喇昆侖-三江褶皺系、岡底斯-念青唐古拉褶皺系、喜馬拉雅-雅魯藏布江褶皺系7個一級構(gòu)造單元(程裕祺,1994)。
西南地區(qū)已探明鈾礦床亦歸屬于特提斯、秦祁昆和濱太平洋三個成礦域。根據(jù)《中國成礦區(qū)帶劃分方案》(徐志剛等,2008),結(jié)合控制區(qū)域構(gòu)造單元的級別、區(qū)域鈾成礦特點及鈾礦床、礦(化)點的集中程度,將成礦地質(zhì)條件有利,已探明鈾資源量豐富、找礦潛力大的成礦地質(zhì)單元劃為鈾成礦帶;將成礦地質(zhì)條件有利,由于工作程度低,目前尚未發(fā)現(xiàn)鈾礦床,但具有較大找礦潛力的成礦地質(zhì)單元劃為鈾成礦遠景帶。據(jù)此可將西南地區(qū)劃分為五個鈾成礦帶和四個鈾成礦遠景帶(表1,圖1)。
表1 西南地區(qū)鈾成礦帶劃分統(tǒng)計一覽表Table 1 Uranium metallogenic belts division of southwest China
圖1 西南地區(qū)鈾成礦帶劃分示意圖Fig.1 Sketch map showing uranium metallogenic belts division of southwest China
川西北鈾成礦帶位于甘孜-松潘褶皺系與秦嶺褶皺系的銜接部位。已探明鈾礦床主要分布于西秦嶺褶皺系的古生界白龍江復(fù)背斜上,若爾蓋礦田是其中的典型代表(圖2)。含礦巖系為下志留統(tǒng)羊長溝組、塔爾組和拉垅組的硅、灰?guī)r段。成礦帶近東西向展布,長100 km,寬5~10 km。元素分析顯示,“酸堿分離”的地球化學界面距地表約200 m深,是多種微量元素的富集地帶(陳友良,2008),主要來源于殼?;旌狭黧w和地幔的富鈾成礦熱液、流體、礦化劑(ΣCO2)沿切殼斷裂上升至壓力突然降低部位,突發(fā)沉淀形成鈾礦床(王正其等,2007;陳友良,2008)。
毛裕年等(1989)測定510和512礦床瀝青鈾礦年齡為90 Ma和60 Ma;金景福等(1994)利用成礦階段產(chǎn)物-石英,通過ESR(電子順磁共振)方法
圖2 若爾蓋鈾礦田地質(zhì)略圖Fig.2 Geologic sketch map of Zoige uranium ore-field
沉積體系分析表明,含礦巖系下志留統(tǒng)為陸棚沉積環(huán)境(陳友良等,2007),沉積環(huán)境在內(nèi)陸棚—外陸棚之間轉(zhuǎn)換,發(fā)育一套板巖、泥質(zhì)粉砂巖、硅-灰?guī)r的巖石韻律組合,為鈾成礦提供了十分有利的巖性組合;含礦巖系的地球化學特征表明,硅質(zhì)巖有深(遠)源熱液參與(陳友良等,2007),原始沉積的灰?guī)r及硅質(zhì)巖經(jīng)過多期構(gòu)造、熱液改造作用后,鈾產(chǎn)生預(yù)富集及活化轉(zhuǎn)移,為后期成礦創(chuàng)造了有利條件。
典型鈾礦床的蝕變礦物組合具垂直分帶規(guī)律。下部發(fā)育碳酸鹽化堿性蝕變帶,中部發(fā)育硅化-碳酸鹽化酸堿共生帶,上部發(fā)育硅化酸帽(陳友良,2008)。
通過與鈾成礦關(guān)系密切的熱液礦物(如石英、黃鐵礦、方解石)進行穩(wěn)定同位素、稀土元素和微量測得510和512礦床鈾成礦年齡為89.75Ma,富鈾礦石Pb-Pb等時線年齡為61.43 Ma②成都理工學院.1994.若爾蓋地區(qū)隱伏富鈾礦床成礦規(guī)律及其找礦預(yù)測準則研究[R].,與毛裕年等(1989)測定結(jié)果一致。由此表明,川西北鈾成礦帶的成礦時代主要集中在90 Ma和60 Ma,這兩個成礦時代正好與該區(qū)發(fā)生在晚白堊世和始新世的地殼拉張運動導致的構(gòu)造-巖漿活動相對應(yīng)。鈾礦化類型為與深部流體作用有關(guān)的碳硅泥巖型。
騰沖成礦亞帶位于岡底斯-念青唐古拉褶皺系南緣。該成礦帶東西寬30~50 km,南北長200 km,含礦巖系為新近系上新統(tǒng)芒棒組陸相碎屑巖建造。是我國重要的砂巖型鈾成礦帶之一(圖3)。
圖3 滇西地區(qū)鈾礦地質(zhì)略圖Fig.3 Geological sketch map of uranium in western Yunnan province
已探明鈾礦床主要位于基底斜坡帶,礦床賦存于盆地蓋層新近系芒棒組沖積扇扇體上(朱西養(yǎng)等,2004)。根據(jù)沖積扇沉積特征,芒棒組劃分為三段六層,總厚度大于1000 m。主礦體賦存于礫質(zhì)辮狀河道砂體中的下段第二層與中段第一層,其它河道沉積砂體中也賦存有部分鈾礦體。
層間氧化帶是否發(fā)育是砂巖型鈾礦形成的必要條件(劉林,2007)。鉆探證實,深部芒棒組碎屑巖中經(jīng)歷了具有成礦意義的后生氧化蝕變,發(fā)育潛水氧化帶和潛水層間氧化帶兩種類型。潛水層間氧化帶發(fā)育規(guī)模大,寬度一般1~3 km,厚度可達30~120 m。
潛水層間氧化帶的展布是鈾礦體的控制性因素,致使礦體平面上呈帶狀、剖面上呈板狀或透鏡狀。在基底斜坡帶,鈾礦體賦存于氧化帶前鋒及其上、下翼(圖4A);在盆地斷陷帶,鈾礦體賦存于氧化帶前鋒與上翼(圖4B)(孫澤軒等,2006a;2006b)。
通過瀝青鈾礦鈾-鉛法同位素年齡測定,騰沖鈾成礦亞帶的四個鈾礦床成礦時間集中在0.5~5.0 Ma之間(戴杰敏,1994;蔡煜琦等,2002)。該年齡小于區(qū)內(nèi)主要賦礦層位形成的上限年齡(5.2 Ma)。由此可見,騰沖成礦亞帶砂巖型鈾礦屬于外生后成潛水層間氧化帶砂巖型鈾礦。
川北鈾成礦帶位于揚子地臺四川臺坳之川北臺陷內(nèi)。含礦巖系為上侏羅統(tǒng)蓬來鎮(zhèn)組和下白堊統(tǒng)蒼溪組陸相碎屑巖建造。成礦帶呈東西向展布,長約240 km,寬40~50 km。已探明鈾礦床定位于拗陷盆地邊緣,靠近米倉山-大巴山古陸的前緣。鈾礦體定位于蒼溪組與蓬來鎮(zhèn)組區(qū)域性假整合面上下0~20 m以內(nèi)。蓬來鎮(zhèn)組和蒼溪組屬河流-三角洲沉積體系產(chǎn)物。低彎度河和高彎度河河床滯留沉積砂巖是鈾礦化的主要賦礦巖石。
蒼溪組與蓬來鎮(zhèn)組區(qū)域性假整合面是地下水運移的通道,有利于含鈾含氧地下水的運移并形成層間氧化帶,鈾在氧化-還原過渡帶沉淀富集成礦。研究顯示,氧化-還原過渡帶深灰色含礦砂巖氧化還原電位△Eh=30~60 mV,還原系數(shù)Fe2+/Fe3+=1.56~2.63①;鈾礦化與有機質(zhì)關(guān)系密切,有機質(zhì)含量愈高的地段,鈾礦化愈好。
蒼溪組與蓬來鎮(zhèn)組之間區(qū)域性假整合面形成的年齡為140 Ma,蒼溪組形成的上限年齡為107 Ma,成礦年齡為84 Ma、81 Ma、71 Ma①,礦巖時差23~36 Ma,由此可見,川北成礦帶砂巖型鈾礦屬于外生后成層間氧化帶砂巖型鈾礦。
通過前人數(shù)十年的勘查工作表明,西南地區(qū)具有有利的鈾成礦地質(zhì)背景,圈定了五個鈾成礦帶和四個鈾成礦遠景帶,礦化類型多,潛在鈾資源量大。各鈾成礦帶內(nèi)鈾礦田(床)礦區(qū)及外圍資源量仍有擴大的希望,尚未開展鈾資源戰(zhàn)略選區(qū)的空間廣闊。
擴大老礦區(qū)就是要加快推進各鈾成礦帶內(nèi)鈾礦田(床)、礦區(qū)及外圍區(qū)域地質(zhì)評價步伐,對重點地段的鈾資源開展預(yù)查和普查,縮小靶區(qū),確立勘查基地,擴大鈾資源量。鈾資源量擴大包括以下三個方面:
(1)重新評價已有的鈾礦點(帶)。由于川西北成礦帶若爾蓋鈾礦田內(nèi)大多數(shù)為盲礦床,不能以地表礦化顯示程度、礦化規(guī)模來簡單地判斷其找礦前景,而應(yīng)根據(jù)深部流體的成礦作用機理,尋找其地表判據(jù),來重新認識和評價已有的鈾礦點(帶)。通過重新認識和評價已有的鈾礦點(帶),有可能發(fā)現(xiàn)新的鈾礦床(體)。
(2)大力加強深部找礦。近年來的研究和探索表明,川西北成礦帶若爾蓋鈾礦田內(nèi)大多數(shù)礦體僅控制在250~300 m左右的深度范圍內(nèi),而多數(shù)礦床的埋深在500 m以上,如510礦埋深達700 m,512礦埋深更是達800 m以上;騰沖成礦亞帶和臨滄成礦亞帶內(nèi)砂巖型鈾礦的勘探深度多在300 m以內(nèi)。因此,在老礦區(qū)加強深部控制,找礦突破的前景十分廣闊。
(3)在已圈定的各成礦帶內(nèi)尋找新的鈾礦化類型。川西北鈾成礦帶若爾蓋鈾礦田內(nèi)郎木寺至貢巴一帶,進一步加強對已發(fā)現(xiàn)鈾礦點(帶)的分析研究,可能找到火山巖型鈾礦床。騰沖成礦亞帶和臨滄成礦亞帶新生代盆地蝕源區(qū)勐連、臨滄花崗巖體重砂中見瀝青鈾礦、鈾黑,其蝕源區(qū)花崗巖型鈾礦化值得探索。騰沖成礦亞帶梁河盆地新近系變粒巖礫石鈾含量在0.02%~0.05%之間,有的礫石本身就是鈾礦石。由此可見,其蝕源區(qū)中元古界高黎貢山群中產(chǎn)于變粒巖中的鈾礦化找礦前景良好。
開辟新基地就是要加強成礦遠景帶內(nèi)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究,開展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查,篩選一批成礦地質(zhì)條件有利地區(qū),力爭發(fā)現(xiàn)新的鈾資源礦產(chǎn)地。
3.2.1 康滇地軸成礦遠景帶
康滇地軸是揚子地臺西部邊緣重要的構(gòu)造活動帶,亦是中國重要的多金屬成礦帶之一。鈾礦化類型多樣,有火山巖型、花崗巖型、砂巖型、堿性巖型、碳硅泥巖型、混合巖型和磷塊巖型等。
地軸南段的江川-建水地區(qū),地殼相對穩(wěn)定,廣泛發(fā)育中新元古界不整合面,鈾礦富集與不整合面關(guān)系密切(郭葆墀等,1997;薛鈞月等,2009)。貫通性斷裂帶切穿中上元古界不整合面,典型鈾礦點定位于斷裂帶上,鈾礦體主要賦存于斷裂帶內(nèi)碎裂巖及其兩側(cè)5~10 m范圍內(nèi)。鈾礦體的展布形態(tài),平面上位于斷裂構(gòu)造轉(zhuǎn)彎部位;剖面上,位于斷裂構(gòu)造的膨脹部位。鈾礦化類型應(yīng)屬于與澄江砂巖有關(guān)的熱液改造砂巖型。切穿中上元古界不整合面的貫通性斷裂構(gòu)造蝕變帶應(yīng)是下一步的找礦方向(孫澤軒等,2009)。
地軸中段的米易-元謀地區(qū),該區(qū)巖漿活動頻繁,結(jié)晶基底大規(guī)模出露,鈾礦化類型屬于混合-交代巖型。2009~2010年,在云南省牟定1101地區(qū)及四川攀枝花大田505地區(qū)鉆探驗證發(fā)現(xiàn)工業(yè)鈾礦孔5個,顯示了良好的找礦前景,具有混合-交代巖帶的雜巖-花崗巖體應(yīng)是今后的找礦方向。
地軸北段小相嶺地區(qū),下震旦統(tǒng)蘇雄組流紋巖大量出露,通過地面調(diào)查和鉆探,已發(fā)現(xiàn)大量鈾礦(化)點,應(yīng)重點研究鈾礦(化)點與火山機構(gòu)、斷裂構(gòu)造之間的相互關(guān)系,斷裂帶圍巖的蝕變類型和規(guī)模等,該區(qū)是尋找火山巖型鈾礦的有利地區(qū)。
3.2.2 昌臺-稻城成礦遠景帶
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料,格聶復(fù)式花崗巖體(以下簡稱格聶巖體)伽瑪強度一般為80伽瑪左右;在巖體中部或外圍發(fā)育的溫泉中,伽瑪強度大于1000伽瑪?shù)挠?個,200~800伽瑪?shù)挠?個;自然重砂、人工重砂樣品中不同程度地發(fā)現(xiàn)有瀝青鈾礦、鈾釷石、釷石等重礦物。2010年,核工業(yè)280研究所在區(qū)內(nèi)開展了鈾資源潛力評價工作,在格聶巖體北部發(fā)現(xiàn)有大于0.05%的花崗巖型鈾礦化體,通過進一步工作,有可能找到花崗巖型鈾礦體。
3.2.3 岡底斯、昌都鈾成礦遠景帶
西藏地區(qū)鈾礦地質(zhì)工作程度極低。2005年以來,核工業(yè)280研究所在岡底斯-昌都55×104km2范圍內(nèi)開展了鈾資源潛力調(diào)查,現(xiàn)有資料表明,區(qū)內(nèi)具備形成火山巖型和花崗巖型鈾礦的地質(zhì)成礦條件。預(yù)測遠景區(qū)6片,其中一級遠景區(qū)3片,二級遠景區(qū)3片,確立了岡底斯、昌都兩個鈾成礦遠景帶。特別是昌都成礦遠景帶左貢縣美玉鄉(xiāng)境內(nèi)的根多鈾礦點,由五個礦化段組成,鈾礦化帶長大于4 km,品位富(最高品位是最低工業(yè)品位的10倍以上),初步估算334級別鈾資源量豐富。通過進一步工作,根多鈾礦點有望發(fā)展成為中型以上規(guī)模的鈾礦床。
通過對西南地區(qū)主要鈾成礦帶內(nèi)鈾礦田(床)區(qū)域成礦地質(zhì)背景、控礦因素、礦化成因等的研究,筆者認為,西南地區(qū)鈾成礦地質(zhì)條件有利,下一步鈾資源勘查突破方向是,擴大老礦區(qū),開辟新基地。一方面,要加快推進各鈾成礦帶內(nèi)鈾礦田(床)礦區(qū)及外圍區(qū)域評價步伐,對重點地段的鈾資源開展預(yù)查和普查,縮小靶區(qū),確立勘查基地,擴大鈾資源量;另一方面,要加強成礦遠景帶內(nèi)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究,開展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查,篩選一批成礦地質(zhì)條件有利地區(qū),力爭發(fā)現(xiàn)新的鈾資源礦產(chǎn)地。
圖4 龍川江盆地鈾礦床勘探線剖面示意圖(據(jù)孫澤軒等,2006)Fig.4 Sketch map showing uranium deposit prospecting profile of Longchuanjiang basin
蔡煜琦,李滿根.2002.滇西龍川江盆地中南部砂巖型鈾礦成礦特征及成因探討[J].華東地質(zhì)學院學報,25(2):124-127.
陳友良,侯明才,朱西養(yǎng),等.2007.若爾蓋鈾礦田含礦巖系的巖石特征及成因探討[J].成都理工大學學報(自然科學版),34(5):69-74.
陳友良.2008.若爾蓋地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床成礦流體成因和成礦模式研究[D].成都理工大學博士學位論文.
程裕祺.1994.中國區(qū)域地質(zhì)概論[M].北京:地質(zhì)出版社.
戴杰敏.1994.滇西砂巖型鈾礦的斷裂-熱水成因特征.地球化學[J],23(增刊):76-83.
郭葆墀,錢法榮,蔡煜琦,等.1997.康滇地軸中南段鈾成礦條件及遠景分析[J].鈾礦地質(zhì),13(4):202-208.
劉林.2007.潮水盆地層間氧化帶砂巖型鈾礦成礦前景分析[J].東華理工學院學報,30(3):201-205.
毛裕年,閔永明.1989.西秦嶺硅灰泥巖型鈾礦[M].北京:地質(zhì)出版社.
任紀舜,王作勛,陳丙蔚,等.1999.從全球看中國大地構(gòu)造——中國及鄰區(qū)大地構(gòu)造圖簡要說明[M].北京:地質(zhì)出版社.
孫澤軒,陳洪德,陳勇,等.2006a.潛水層間氧化帶砂巖型鈾礦特征與成礦模式——以滇西地區(qū)山間盆地為例.礦床地質(zhì)[J],25(2):191-198.
孫澤軒,陳洪德,吳英,等.2006b.滇西新生代盆地與砂巖型鈾礦成礦[J].地質(zhì)論評,52(4):494-500.
孫澤軒,吳英,解波,等.2009.江川-建水地區(qū)中上元古界鈾礦化特征及其控礦因素[J].鈾礦地質(zhì),25(5):257-262.
王正其,李子穎.2007.幔源鈾成礦作用探討[J].地質(zhì)論評,53(5):608-615.
薛鈞月,李巨初,王紅軍.2009.康滇地軸南段江川盆地澄江砂巖微量元素地球化學特征及其地質(zhì)意義[J].東華理工大學學報(自然科學版),32(1):45-51.
徐志剛,陳毓川,王登紅,等.2008.中國成礦區(qū)帶劃分方案[M].北京:地質(zhì)出版社.
朱西養(yǎng),孫澤軒,陳洪德,等.2004.滇西龍川江盆地沉積體系特征與砂巖型鈾礦成礦[J].成都理工大學學報(自然科學版),31(3):267-272.
Breakthrough Direction of Prospecting Uranium Resources in Southwest China
GUO Ning1, SUN Ze-xuan2, KANG You-chun2
(1.Xichang College,Xichang,SC 615013,China;2.Research Institute No.280,CNNC,Guanghan,SC 618300,China)
Previous studies of uranium resources in southwest china are summarized and analyzed.The breakthrough direction for future prospecting uranium resources is proposed.The uranium resources prospecting in southwest China is started in 1955.The five uranium ore fields are proved.The study area is divided into five metallogenic belts and four prospecting belts combing the regional uranium characteristics,grade of the regional tectonic,concentrative degree of uranium deposit and mineralization.Results show geological condition of uranium mineralization in southwest China is feasible from regional metallogenic background and mineralization factors.The future work is to extend old mining area and open new base.
uranium deposits;prospecting;breakthrough direction;southwest China
P619.14
A
1674-3504(2012)01-023-07
郭寧,孫澤軒,康友純.2012.西南地區(qū)鈾資源勘查突破方向研究[J].東華理工大學學報:自然科學版,35(1):23-29.
Guo ning,Sun ze-xuan,Kang you-chun.2012.Breakthrough direction of prospecting uranium resources in southwest China[J].Journal of East China Institute of Technology(Natural Science Edition),35(1):23-29.
10.3969/j.issn.1674-3504.2012.01.004
2011-08-23 責任編輯:張國慶
國家自然科學基金支助項目(若爾蓋地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床垂直分帶規(guī)律研究)(41072064)
郭 寧(1966—),男,本科,副教授,主要從事基礎(chǔ)地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)科研與教學工作。E-mail:18981561978@189.cn