安徽省無為鈾礦床地質(zhì)特征及控礦因素

【摘 要】介紹了無為鈾礦成礦地質(zhì)特征，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，控制著巖體內(nèi)外帶鈾礦化的分布。分析了鈾礦化控制因素及礦床成因，認(rèn)為巖性、構(gòu)造和斷裂接觸帶是該礦床的主要控制因素，并根據(jù)鉛、硫同位素特征推斷出鈾礦床為中—低溫?zé)嵋撼涮钚外櫟V床。

【關(guān)鍵詞】鈾礦；地質(zhì)特征；控礦因素；礦床成因

1、區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于廬樅火山巖盆地東南緣，黃梅尖巖體外帶侏羅系中統(tǒng)羅嶺組砂巖中。斷裂構(gòu)造和火山構(gòu)造較發(fā)育。區(qū)內(nèi)巖漿巖極為發(fā)育，各種產(chǎn)狀的侵入巖、脈巖、超淺成巖、噴出巖均有出露，侵入巖以燕山晚期中偏堿性的正長巖、石英正長巖為主，次為閃長巖，正長斑巖等①。

1.1地層

本區(qū)地層以中新生界為主。上三迭統(tǒng)、中下侏羅統(tǒng)為一套巨厚的海陸交互相和陸相含煤碎屑巖沉積建造。上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)發(fā)育一套巨厚的中偏堿性火山巖系。

1.2構(gòu)造

廬樅地區(qū)的基本構(gòu)造骨架是由郯廬斷裂和長江構(gòu)造帶內(nèi)的羅河、羅嶺——黃屯、頭陂三條北東向主干斷裂聯(lián)合組成。區(qū)域構(gòu)造形態(tài)是以古生代拗陷為基底，以中生代斷陷盆地和侵入巖為主體，由南西段帚狀構(gòu)造和北東段網(wǎng)狀構(gòu)造體系聯(lián)合組成北東寬，南西窄的楔形構(gòu)造帶（圖1）。

1.2.1斷裂構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主，共發(fā)育500多條大小不等的斷裂構(gòu)造。按其規(guī)模可分為四個級別。一級斷裂為郯廬深斷裂和長江構(gòu)造帶，是本區(qū)控巖、控盆、控礦的主斷裂；二級斷裂是指長幾十公里至百余公里，控制侵入巖帶、火山巖盆地和成礦亞帶的主干斷裂；三級斷裂是指長幾公里至十幾公里（二級斷裂派生的次級斷裂），控制礦田、礦床定位的構(gòu)造；三級斷裂按方位又可分為近東西、北東、近南北、北西向、北北東向斷裂系；四級斷裂是三級斷裂的次級構(gòu)造長幾十至幾百米，是區(qū)內(nèi)主要含礦構(gòu)造。

1.2.2火山構(gòu)造

本區(qū)內(nèi)火山構(gòu)造廣泛發(fā)育在火山巖盆地中，可分為六個級別（類型）：一級為火山構(gòu)造斷洼，二級為破火山口，三級為火山穹隆，四級為線性火山通道，五級為火山口，六級為爆發(fā)角礫巖筒。

2、礦床地質(zhì)特征

2.1地層

礦區(qū)出露的地層巖性較單一，除第四系積殘積層和西北部出露少量侏羅系上統(tǒng)龍門院組火山巖外，主要是一套中侏羅系羅嶺組紅色碎屑巖系。

羅嶺組地層產(chǎn)狀為330o-5o/SW-NW<15o-45o。礦區(qū)受地層影響，巖層走向局部轉(zhuǎn)為NE10o-30o不等。龍門院組分布于礦區(qū)西北部，產(chǎn)狀一般為245o-295o<20o-30o，與羅嶺組為角度不整合接觸。

2.2構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺構(gòu)造不發(fā)育。黃梅尖巖體與羅嶺組砂巖的接觸帶構(gòu)造由西向東貫穿整個8410地區(qū)，控制著巖體內(nèi)外帶鈾礦化的分布。在礦區(qū)范圍內(nèi)，近東西向延伸的兩條規(guī)模最大的斷裂構(gòu)造及他們與巖體接觸帶的夾持，構(gòu)成了8411鈾礦床的基本構(gòu)造骨架。在接觸帶兩側(cè)及這兩條斷裂構(gòu)造的上下盤又發(fā)育了近南北向、北西向、北東向規(guī)模較小的斷裂構(gòu)造及其派生的次一級裂隙構(gòu)造。

在砂巖中發(fā)育著規(guī)模不等的層間或順層構(gòu)造，使整個礦區(qū)巖石十分破碎，形成了東西向斷裂與接觸帶相夾持的楔形破碎地塊。

2.3圍巖蝕變

礦床內(nèi)圍巖蝕變比較發(fā)育，主要有鈉長石化、粘土化、硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、螢石化等。其中鈉長石化可使砂巖中的鈾活化遷移，并使砂巖孔隙度增大，為鈾成礦提供了有利條件。

3、礦體特征

3.1礦體產(chǎn)狀

研究區(qū)內(nèi)礦體埋藏深，由幾米到500多米。主要礦體埋深在340-440m（-270m~-370m標(biāo)高）左右。從剖面上看，礦化層展布在外帶0-200m范圍內(nèi)，每個礦化層有幾個到幾十個礦體。主要礦化部位礦體重疊堆積，其他部位礦體呈雁列狀或不連續(xù)零星分布。礦體形態(tài)復(fù)雜，除上述的礦體形態(tài)外，還有扁豆?fàn)?、囊狀礦結(jié)構(gòu)等。

礦體按產(chǎn)出形式可分為陡傾角礦體和緩傾角礦體。陡傾角礦體主要出現(xiàn)在近地表和淺部，受接觸帶、斷裂構(gòu)造和含礦裂隙控制，特點是埋藏淺、尖滅快、規(guī)模小、形態(tài)復(fù)雜、礦體質(zhì)量變化大?？刂贫竷A礦脈的含礦裂隙一般寬0.5-5cm，長5-30cm，礦化通常只在構(gòu)造帶內(nèi)，受單條大構(gòu)造控制。

3.2鈾礦石特征

瀝青鈾礦是本區(qū)主要鈾礦物，烏黑色，貝殼狀斷口，強放射性。風(fēng)化后色暗淡，比重硬度降低，過渡為殘余鈾黑。瀝青鈾礦的產(chǎn)出形態(tài)有呈細(xì)小圓球狀，不規(guī)則星散狀，密集侵染狀，單體呈微顯膠粒狀及不規(guī)則狀、致密塊狀。瀝青鈾礦沿早期碳酸鹽、硫化物沉淀，膠狀結(jié)構(gòu)及晚期脫水裂隙常見，其后被方鉛礦、膠黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦等硫化物充填。

3.3鈾的存在形式

鈾基本以兩種形式存在于礦石中，即單鈾礦物和呈離子狀態(tài)被吸附。

（1）鈾礦物

1）瀝青鈾礦物及鈾石：這些鈾礦物在礦心中可見到，常與膠黃鐵礦，紫紅、黑色硅質(zhì)細(xì)脈，碳酸鹽細(xì)脈密切共生，多呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、團塊狀和浸染狀產(chǎn)出，有的以超顯微狀鈾礦物團塊狀和浸染狀分布，這些鈾礦物和其集合體的α——軌跡較密集，并且有中心的放射狀特點。

2）次生鈾礦物：地表可見鈾黑、銅鈾云母、鈣鈾云硅鈣鈾礦等，鈾黑分布在淺部礦石中，其他在巖石裂隙面上。

（2）鈾呈離子狀態(tài)被吸附

在礦石中普遍存在。在赤鐵礦、黃鐵礦、粘土、綠泥石存在的地方，有無中心放射狀的α——軌跡存在。其α——軌跡均呈分散，稀疏狀的單根軌跡出現(xiàn)，這說明鈾呈離子狀態(tài)被以上礦物所吸附。

4、礦床控制因素

4.1巖性的控制作用分析

巖石中的中粗粒或含礫長英質(zhì)砂巖結(jié)構(gòu)不均勻，性脆，易碎，微裂隙發(fā)育，孔隙度大于5%，溶液易滲透。層內(nèi)存在著侵蝕間斷面，層間破碎和不同產(chǎn)狀的裂隙十分發(fā)育；尤其是靠近陡傾斷裂構(gòu)造處，順層破碎規(guī)模大，層內(nèi)裂隙頻率高。這些條件有利于礦液的滲透、運移，給礦液的富集、沉淀提供了有利空間。

層內(nèi)含多量的黃鐵礦和少量的有機炭，在近巖枝和斷裂處圍巖強烈蝕變產(chǎn)生了綠泥石、水云母和黃鐵礦等新礦物，形成還原環(huán)境，易于鈾元素的富集沉淀。

4.2構(gòu)造的控制作用分析

熱液鈾礦床礦液運移、沉淀的首要條件應(yīng)有構(gòu)造存在，礦床內(nèi)不同方向、性質(zhì)的構(gòu)造十分發(fā)育，這給礦液的運移、礦的富集提供了通道和場所。

在礦床范圍內(nèi)，巖體接觸帶與斷裂所組成的雙斷裂夾持區(qū)控制著礦床的空間定位，夾持區(qū)巖石蝕變強烈，脈體發(fā)育，是深部礦液匯聚、運移的通道和儲礦場所。

在雙斷裂夾持區(qū)內(nèi)和構(gòu)造上下盤，次級斷裂、裂隙和裂隙帶，層間破碎及順層構(gòu)造十分發(fā)育，當(dāng)這些構(gòu)造切穿有利巖性時，往往形成鈾礦化，次級構(gòu)造是主要含礦構(gòu)造。

4.3巖體的控制作用分析

由于巖體的侵入和構(gòu)造活動，圍巖產(chǎn)生物理、化學(xué)成分的改變，使巖石發(fā)生破碎、蝕變，礦化的好壞與蝕變的強度一致，強蝕變區(qū)也是工業(yè)礦體的主要分布區(qū)。

巖體接觸帶既是一個熱液循環(huán)系統(tǒng)，又是上升的巖漿殘余熱液與大氣降水的交匯帶。在巖體的內(nèi)傾的緩傾地段，接觸帶變異出現(xiàn)臺階和凹兜，使巖漿期后的熱力效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)得到了充分發(fā)揮。在巖性構(gòu)造條件具備且物理化學(xué)環(huán)境適宜的情況下，有利于鈾礦化的形成。

5、礦床成因分析

5.1研究區(qū)內(nèi)黃梅尖巖體是成巖母礦

（1）巖體演化過程導(dǎo)致鈾含量相對集中

黃梅尖巖體是多階段侵入的復(fù)式巖體，分期相對明顯，從早到晚巖漿源由弱堿性向偏酸性演化，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分不斷提高、集中，鈾含量不斷提高，巖體平均鈾含量為地殼中平均鈾含量的2.1倍，可視為成巖母礦。

根據(jù)本區(qū)鈾、釷含量及遷移特征，黃梅尖巖體失去較多的鈾，鈾遷移量為-1.9PPm，釷遷移量為1.7PPm，可作為鈾源體，為成礦提供部分鈾源。

（2）巖漿演化與成礦作用的連續(xù)性

區(qū)域燕山晚期的的巖漿活動，經(jīng)歷了噴發(fā)、噴溢和侵入，補給巖體為115-119百萬年，鈾成礦時間為66.6-130百萬年，在時間上表現(xiàn)有連續(xù)性。整個廬樅盆地巖漿演化過程物質(zhì)成分表現(xiàn)繼承性，成巖成礦的時間具有連續(xù)性，足以說明巖漿來自于深部同一巖漿源，區(qū)內(nèi)鈾主要來自上述巖漿期后熱液。

（3）通過鉛同位素特征分析，根據(jù)瀝青鈾礦等時線法計算的截距值，即鉛初始值（206Pb/204Pb=16.85±0.96）接近正常值，表明鈾可能來源于深部正常巖漿[1]。

5.2典型的熱液礦化特征

（1）礦化沿接觸帶分布，礦體嚴(yán)格受構(gòu)造、巖性及巖體控制，而近接觸帶礦體有跨層現(xiàn)象（由砂巖延伸到正長巖）。

（2）較典型的熱液礦物、元素組合

鈾礦物以瀝青為主，伴生金屬礦物有黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅輝鉬礦、黃銅礦等，脈石礦物有微晶石英、鐵白云石、螢石等，顯示熱液礦物的組合特征。

（3）礦化可分為三期八個階段，礦化脈體按一定先后次序穿插、迭加，反映了熱液活動的階段性和脈動性。

（4）具有中——低溫的近礦圍巖蝕變特征，主要有水云母化、紅化、黃鐵礦化及碳酸鹽化，脈體礦物粒度小，結(jié)晶程度差，膠狀結(jié)構(gòu)常見。

（5）瀝青鈾礦參數(shù)及硫同位素組成。

礦區(qū)瀝青鈾礦含氧系數(shù)為2.212-2.284，晶胞系數(shù)為5.436±0.006~5.420±0.003，同標(biāo)準(zhǔn)脈狀熱液鈾礦床（晶胞參數(shù)5.44-5.41）和華南中低熱液鈾礦床相近似（含氧系數(shù)為2.37-2.70，晶胞系數(shù)為5.401-5.418），比較起來本礦區(qū)含氧系數(shù)較小，晶胞系數(shù)偏大，可能與礦床形成較深、溫度偏高有關(guān)[2]。

表1黃鐵礦中硫同位素分析表

序號樣號巖性δ34S‰32S/34S序號樣號巖性δ34S‰32S/34S

1K-0-1細(xì)砂巖7.8 22.048 11Ⅱ-4礦石19.4 21.796

2K-1-2粗砂巖10.3 21.993 12Ⅵ-58-0礦石20.3 21.777

3K-61粗砂巖0.5 22.209 13Ⅵ-58-E1礦石13.2 21.930

4K-78礦石2.2 22.171 14Ⅵ-58-F2礦石18.2 21.823

5K-84富礦石2.7 22.160 15Ⅴ-55-132礦石19.4 21.796

6K-93黑色角巖10.7 21.985 16Ⅴ-55-134礦石20.5 21.774

7K-125圍巖13.0 21.935 17混合樣圍巖9.8 22.003

8Ⅰ-2礦石6.6 22.073 1818A圍巖0.2 22.217

9Ⅱ-2礦石-2.3 21.796 1919A圍巖5.4 22.101

10Ⅱ-6礦石5.8 22.092 20

從表中看出，黃鐵礦的δ34S變化較大：一般礦石中δ34S的變化范圍為0.5‰~10.3‰；礦石中δ34S的變化范圍為-2.3‰~20.5‰。有地殼硫的加入，熱變質(zhì)砂巖δ34S的含量在0.2‰-10.7‰之間，接近隕石硫，成礦期黃鐵礦δ34S含量在2.3‰-6.6‰之間。32S/34S變化值在22.217-21.930之間，說明研究區(qū)內(nèi)鈾礦是熱液成因。

6、結(jié)語

安徽省無為鈾礦床的鈾礦化主要控制因素為巖性、構(gòu)造和巖體接觸帶等，其表現(xiàn)形式為聯(lián)合控礦。鈾礦主要產(chǎn)于石英正長巖體的內(nèi)外帶，以外帶為主。研究區(qū)內(nèi)石英正長巖屬于黃梅尖巖體北緣的一部分，巖性為燕山晚期第一侵入階段第二次侵入過渡相中粒石英正長巖。黃梅尖巖體與羅嶺組砂巖的接觸帶構(gòu)造由西向東貫穿整個礦區(qū)，控制著巖體內(nèi)外帶鈾礦化的分布。根據(jù)鉛、硫同位素特征推斷鈾礦床為中—低溫?zé)嵋撼涮钚外櫟V床。參考文獻(xiàn)

[1]石少華，胡瑞忠等.2010.桂北沙子江鈾礦床成礦年代學(xué)研究:瀝青油礦U-Pb同位素年齡及其地質(zhì)意義[J].地質(zhì)學(xué)報，84(8):1175-1182.

[2]余達(dá)淦等.2005.鈾資源地質(zhì)學(xué)[M]. 哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社.