江西廣豐縣石人底地區(qū)鈾成礦作用特征及找礦方向

方啟春， 黃 振， 陳 欣， 石 平

(1.核工業(yè)270 研究所，江西 南昌 330200;2.東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 撫州 344000)

橫跨江西和浙江中部的贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶是我國重要的火山巖型鈾成礦帶(劉飛宇等，2009;邵飛等，2012;戴民主，2006)，它孕育了相山、盛源、大洲三個(gè)鈾礦田及芙蓉山、雙橋新路、芳村、鵝公山、馬荃、鮑家及玉華山等多個(gè)鈾礦化集中區(qū)，顯示該帶鈾成礦條件好，鈾資源潛力大①張金帶，戴民主，邵飛，等.2005.華東鈾礦地質(zhì)志(下卷)［R］.北京:中國核工業(yè)地局:356-358.。然而處于贛杭帶中段的廣豐 江山地區(qū)鈾礦找礦工作始終未取得較大突破，石人底礦床是該地區(qū)發(fā)現(xiàn)的3個(gè)礦床其中之一，因此對(duì)石人底地區(qū)的研究具有較重要的意義。本文通過總結(jié)分析前人資料，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，分析認(rèn)為石人底地區(qū)礦化主要受北西向構(gòu)造、燕山晚期淺成侵入體、不整合面以及巖性等聯(lián)合控制，并且探討性提出了幾處鈾成礦有利區(qū)段的找礦方向。

1 成礦地質(zhì)背景

石人底地區(qū)位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊接壤區(qū)，贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶中段與武夷山成礦帶北段交匯部位的廣渡―橫溪中生代火山沉陷盆地中東部?；鹕脚璧赜善监l(xiāng)―廣豐、河源―邵武大斷裂共同控制，區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁，成礦作用強(qiáng)烈。

盆地基底由前震旦系片巖、片麻巖，石炭系砂巖、頁巖、灰?guī)r，二疊系沉積碎屑巖夾煤層和三疊系沉積碎屑巖以及燕山早期花崗巖組成。蓋層為一套中生代巨厚的中、酸性火山碎屑巖、熔巖，其上發(fā)育上白堊統(tǒng)伸展斷陷紅層。盆地構(gòu)造發(fā)育，以北東向、北西向斷裂構(gòu)造為主。巖漿活動(dòng)期次多，以燕山早期最為強(qiáng)烈，燕山晚期主要以脈體活動(dòng)為主，呈北西方向展布，受北西向構(gòu)造控制。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層簡(jiǎn)單(圖1)，主要有上侏羅統(tǒng)鵝湖嶺組第四段第三層(J3e4-3)凝灰熔巖，第四層(J3e4-4)英安流紋巖;下白堊統(tǒng)石溪組下段(K1s1)紫紅色凝灰質(zhì)砂巖、砂礫巖、頁巖，底部普遍有一層硅質(zhì)巖，與下伏地層呈角度不整合接觸;下白堊統(tǒng)石溪組上段火山碎屑巖;上白堊統(tǒng)南雄組紫紅色砂礫巖。地層呈單斜巖層產(chǎn)出，總體走向北西，傾向北東，傾角20° ～50°。

鵝湖嶺組第四段第三層(J3e4-3)凝灰熔巖是工作區(qū)主要的含礦主巖，巖石呈青灰色，不等粒碎斑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。礦物成分以鉀長(zhǎng)石為主，其次為斜長(zhǎng)石、石英、黑云母。斑晶粗大，由鉀長(zhǎng)石(粒徑7 ～13 mm)，斜長(zhǎng)石(粒徑2 ～3 mm)、石英(粒徑2 ～4 mm)組成。長(zhǎng)石斑晶總量約占全巖的35%，石英斑晶含量占7% ～15%。黑云母呈片狀或鱗片狀集合體，常被擠壓彎曲變形，分布不均勻，含量5% ～10%。火山碎屑與熔巖物質(zhì)比約2∶1 ～3∶1?；|(zhì)為隱晶質(zhì)，具顯微包含結(jié)構(gòu)，成分為長(zhǎng)英質(zhì)。該層頂部局部見塊熔巖。凝灰熔巖物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了其具有剛性的機(jī)械物理性質(zhì)，高火山碎屑含量使其更容易發(fā)生蝕變，成為鈾礦化富集的理想場(chǎng)所。

圖1 石人底地區(qū)鈾礦地質(zhì)圖Fig.1 The geological sketch map of Shirendi section

1.2 侵入巖

區(qū)內(nèi)侵入巖主要是燕山晚期的淺成侵入體，較早形成的是中酸性巖類，如花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖、石英斑巖、霏細(xì)巖及細(xì)晶巖等，成巖年齡(98.8 ±2.5)Ma(余達(dá)淦等，2001;劉平華等，2007)，較晚的是煌斑巖，見其穿插于花崗斑巖中。其中花崗斑巖規(guī)模較大，主要分布于F1 斷裂的兩側(cè)，呈巖墻、巖枝、巖株?duì)钋秩胗谀胰蹘r中。這些中酸性淺成侵入巖、脈巖與鈾礦體在空間上有密切的關(guān)系。

1.3 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，以斷裂構(gòu)造為主，并有一小型火山通道和隱爆角礫巖筒火山構(gòu)造。

(1)斷裂構(gòu)造。主要有北東、北西、近東西向三組，以北西向?yàn)橹?，與鈾礦化關(guān)系密切的有F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3三條斷裂。

F1斷裂沿北西走向貫穿全區(qū)，斷裂內(nèi)見糜棱巖、角礫巖及硅質(zhì)脈、霏細(xì)斑巖脈、花崗斑巖脈、煌斑巖脈等充填。兩側(cè)擠壓片理發(fā)育，巖石破碎，并見有綠泥石化、水云母化、絹云母化、黃鐵礦化等，斷裂長(zhǎng)大于10 km，寬幾米至58 m，走向330°，傾向北東，傾角57° ～74°。該斷裂經(jīng)歷了多次活動(dòng)，具有先壓后張的性質(zhì)，是區(qū)內(nèi)重要導(dǎo)礦、儲(chǔ)礦構(gòu)造。

F2斷裂分布在礦床南部。走向260° ～280°，傾向南，西部轉(zhuǎn)為北傾，傾角80° ～87°。斷裂表現(xiàn)為破碎帶，長(zhǎng)約1 800 m，寬約20 m，破碎帶內(nèi)見有構(gòu)造角礫巖、構(gòu)造透鏡體，角礫巖成分主要為凝灰熔巖、紅化凝灰熔巖等，膠結(jié)物為凝灰熔巖碎屑、螢石等，斷裂具有壓扭性質(zhì);斷裂兩側(cè)羽狀裂隙發(fā)育，斷裂內(nèi)及南側(cè)的裂隙附近蝕變強(qiáng)烈，主要有綠泥石化、水云母化、螢石化、葉臘石化、絹云母化、硅化及碳酸鹽化等，斷裂北側(cè)的裂隙附近英安流紋巖內(nèi)只要有硅化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等礦后蝕變。202礦點(diǎn)即賦存于該斷裂南側(cè)裂隙中。

F3斷裂分布在礦床北西部，長(zhǎng)1. 3 km，走向330°，傾向南西，傾角62° ～75°。斷裂內(nèi)見角礫巖、紅色玉髓及煌斑巖等。F3斷裂對(duì)201 礦點(diǎn)有控制作用。

(2)火山構(gòu)造。區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)一火山通道相火山構(gòu)造和隱爆角礫巖筒火山構(gòu)造，201 礦點(diǎn)即受此巖筒和F3斷裂共同控制。

2 鈾成礦地質(zhì)特征

工作區(qū)有202 礦床和275 礦化點(diǎn)、501 礦化點(diǎn)以及I-40 礦化點(diǎn)。202 礦床由201、202 礦點(diǎn)組成。

(1)201 礦點(diǎn)。該礦點(diǎn)位于F1斷裂與F3斷裂交匯部位，受F3斷裂和隱爆角礫巖控制。主礦體產(chǎn)于F3斷裂上、下盤，石溪組底部不整合面之下上侏羅統(tǒng)鵝湖嶺組第四段第三層(J3e4-3)凝灰熔巖隱爆角礫巖中(圖2)。該礦點(diǎn)共有6 層工業(yè)礦，9個(gè)礦體。礦體產(chǎn)狀平緩，走向與F3斷裂近于平行，傾向南西，傾角32°左右。礦體呈似層狀、透鏡狀或扁豆?fàn)睿话汩L(zhǎng)20 ～47 m，最長(zhǎng)82 m;厚一般為1.07 ～1.82 m，最厚2.39 m;品位一般為0.050%～0.082%，最高0.204%;礦體埋深0 ～62 m。礦前期面式蝕變主要有水云母化，近礦蝕變主要有赤鐵礦化、綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化、螢石化和碳酸鹽化等。

(2)202 礦點(diǎn)。202 礦點(diǎn)位于F1斷裂與F2斷裂夾持部位，受F2斷裂構(gòu)造控制，在F1與F2夾持部位的“人”字型復(fù)合部位礦化最好，沿?cái)嗔严驏|礦化變差至尖滅。礦體產(chǎn)于F2斷裂下盤的凝灰熔巖中(圖3)，在F1斷裂上下盤花崗斑巖外接觸帶也揭見鈾礦體(圖4)，花崗斑巖與鈾礦體在空間上關(guān)系密切。礦體產(chǎn)狀與F2斷裂基本一致，走向近東西，地表傾向南，深部?jī)A向北，傾角78° ～89°，礦體呈脈狀、透鏡狀，沿走向長(zhǎng)一般31 ～145 m，厚0.85 ～1.52 m，品位0.051% ～0.160%。礦體僅見于斷裂下盤(南盤)，且礦體由于后期構(gòu)造活動(dòng)破壞，礦石角礫構(gòu)成斷裂中部分構(gòu)造角礫。礦前期面式蝕變主要有水云母化，近礦蝕變主要有赤鐵礦化、硅化、螢石化、絹云母化和碳酸鹽化等。

(3)275、501、I-40 礦化點(diǎn)。275、501 礦化點(diǎn)位于F1斷裂和北東向斷裂交匯部位，礦化受北東向斷裂控制，I-40 礦化點(diǎn)與202 礦點(diǎn)類似，嚴(yán)格受北西向斷裂控制，礦化賦存于斷裂下盤破碎帶中(南西盤)。蝕變與202 礦點(diǎn)類似。

圖2 201 礦點(diǎn)地質(zhì)剖面簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological profile map of the 201 deposit

圖3 202 礦點(diǎn)勘探線剖面圖Fig.3 Geological section along exploratory line of the 202 deposit

3 控礦因素分析

(1)晚白堊紀(jì)紅盆形成期的伸展拉張大地構(gòu)造背景是鈾成礦的重要控制因素。燕山晚期，太平洋板塊俯沖帶向東南方向遷移，研究區(qū)由強(qiáng)烈擠壓變?yōu)槔瓘?余達(dá)淦等，2001)，在此環(huán)境下形成一系列呈北西展布的斷陷紅盆，強(qiáng)烈的拉張構(gòu)造活動(dòng)背景為深部含礦熱液上升、匯聚和沉淀創(chuàng)造了條件，是鈾礦形成的重要控制因素。

(2)北西向F1斷裂構(gòu)造是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)礦和儲(chǔ)礦構(gòu)造。F1斷裂經(jīng)歷了多次活動(dòng)，具有先壓后張的性質(zhì)，形成的破碎蝕變帶寬度大;沿?cái)嗔逊植蓟虺涮钣醒嗌酵砥诘臏\成中酸性、基性侵入體，是熱液導(dǎo)通和礦液運(yùn)移的重要通道。

該地區(qū)礦床、礦化點(diǎn)在空間位置上分布在F1斷裂附近，直接或間接受F1斷裂控制或其旁側(cè)次級(jí)斷裂控制，202、201 礦點(diǎn)在遠(yuǎn)離F1斷裂方向礦化變差、尖滅。202 礦點(diǎn)“人”字形構(gòu)造附近勘探剖面中礦體直接產(chǎn)于F1斷裂上下盤花崗斑巖體外接觸帶(圖4)。

圖4 202 礦點(diǎn)勘探線剖面圖Fig.4 Geological section along exploratory line of the 202 deposit

(3)燕山晚期淺成侵入體對(duì)鈾礦化具有控制作用。202 礦點(diǎn)靠近F1斷裂構(gòu)造附近礦體直接產(chǎn)于F1斷裂上下盤花崗斑巖體外接觸帶(圖4)，或產(chǎn)于離侵入體不遠(yuǎn)的賦礦有利空間中。另外，201 礦點(diǎn)隱爆巖筒礦體產(chǎn)出部位見大量細(xì)脈狀煌斑巖、正長(zhǎng)斑巖，它們與礦化的關(guān)系非常密切。工作區(qū)燕山晚期侵入體形成于晚白堊世紅盆期間伸展構(gòu)造背景下，主要有花崗斑巖、煌斑巖、輝綠巖等，成巖年齡(98.8 ±2.5)Ma，這個(gè)時(shí)間段落入燕山晚期華南大規(guī)模鈾成礦作用爆發(fā)時(shí)期，且與石人底礦床鈾成礦年齡值(90 ～120 Ma)相近①。巖漿侵入活動(dòng)從深部帶來大量的還原性超臨界氣體(幔汁)，這種還原性超臨界氣體具有很強(qiáng)的萃取圍巖中礦質(zhì)的能力(杜樂天等，1996)，萃取礦質(zhì)的同時(shí)使巖石發(fā)生強(qiáng)烈蝕變，使巖石中鈾元素更容易遷出、運(yùn)移，且在物化場(chǎng)改變時(shí)，蝕變后的巖石也是賦礦的有利巖性。

綜上所述，鈾礦體與淺成侵入體在時(shí)空尺度上聯(lián)系緊密，因此，燕山晚期侵入巖體與鈾成礦的關(guān)系十分密切，它對(duì)鈾成礦具有較強(qiáng)的控制作用。

(4)鈾礦化受不整合界面控制。鈾礦化都賦存于K1s1不整合界面之下的上侏羅統(tǒng)鵝湖嶺組頂部。下白堊統(tǒng)石溪組下段(K1s1)底部發(fā)育有一層含炭頁巖、凝灰質(zhì)粉砂巖以及硅質(zhì)巖，該層在礦液上升時(shí)起屏蔽作用，形成地球化學(xué)障，環(huán)境改變可能促成礦質(zhì)沉淀，形成礦體。另外，當(dāng)熱液在該屏蔽層下聚集，達(dá)到一定壓力或應(yīng)力場(chǎng)改變時(shí)易于產(chǎn)生隱爆作用，形成隱爆角礫巖，為鈾成礦提供良好的儲(chǔ)礦空間。因此該地區(qū)不整合面對(duì)鈾成礦具有一定的控制作用。

(5)鵝湖嶺組第四段第三層凝灰熔巖對(duì)鈾礦的控制作用。石人底地區(qū)鈾礦體100%產(chǎn)于凝灰熔巖中，這和巖石本身的性質(zhì)有關(guān)。凝灰熔巖分類屬于熔巖與凝灰?guī)r過渡類型，熔巖膠結(jié)作用形成的含火山碎屑的火山巖，火山碎屑和熔巖物質(zhì)比約2∶1 ～3∶1，基質(zhì)為隱晶質(zhì)。凝灰熔巖不均一的物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了其具有剛性易碎的機(jī)械物理性質(zhì)，高火山碎屑含量使其更容易發(fā)生蝕變，成為鈾礦化富集的理想場(chǎng)所。礦質(zhì)的富集對(duì)地層具有很強(qiáng)的選擇性。

4 找礦方向探討

(1)202 礦點(diǎn)找礦方向。202 礦點(diǎn)礦體產(chǎn)于F2斷裂下盤，F(xiàn)2斷裂后期活動(dòng)具正斷層性質(zhì)，對(duì)礦體產(chǎn)生了破壞作用，導(dǎo)致礦體被錯(cuò)開(圖3)，目前揭露到的只是礦體的一部分。因此需查清F2斷裂構(gòu)造空間形態(tài)，厘定斷層斷距，尋找被斷層錯(cuò)開的礦體，擴(kuò)大202 礦點(diǎn)規(guī)模;另外，由于受當(dāng)時(shí)勘探技術(shù)條件限制，礦體沿?cái)嗔严蛏畈垦由觳]有得到很好的控制，因此需加大勘探深度，探索深部鈾礦體。

(2)202 礦點(diǎn)至501 礦化點(diǎn)區(qū)段找礦方向。202 礦點(diǎn)至501 礦化點(diǎn)一線沿F1斷裂分布有花崗斑巖、大量中酸性、基性脈體，多組斷裂在此范圍交叉復(fù)合，沿F1斷裂蝕變發(fā)育，熱液活動(dòng)強(qiáng)烈。該地段剝蝕程度低，保礦條件好。下一步應(yīng)從已有的礦化點(diǎn)或地質(zhì)條件較好的地段入手，積極探索501 礦化點(diǎn)201礦點(diǎn)202 礦化點(diǎn)之間緊靠F1斷裂一側(cè)，產(chǎn)于F1斷裂上盤破碎帶、裂隙帶控制的鈾礦化。

(3)275 至I-40 礦化點(diǎn)區(qū)段找礦方向。275 礦化點(diǎn)位于F1斷裂與北東向斷裂交匯部位，從現(xiàn)有的礦化信息入手，分析F1斷裂以及隱伏淺成侵入體對(duì)鈾礦的控制作用。I-40 礦化點(diǎn)具有202 礦點(diǎn)相類似的鈾成礦地質(zhì)條件，應(yīng)尋找受構(gòu)造破碎帶控制的鈾礦化，仔細(xì)研究構(gòu)造活動(dòng)對(duì)鈾礦體的影響以及深部隱伏的淺成侵入體對(duì)礦化的控制作用。

5 結(jié)論

區(qū)內(nèi)鈾礦化主要形成在紅盆形成期的伸展構(gòu)造背景下，受北西向F1斷裂構(gòu)造，燕山晚期淺成侵入體，不整合界面，鵝湖嶺組凝灰熔巖聯(lián)合控制。其中F1斷裂構(gòu)造為熱液的運(yùn)移及鈾的富集提供了良好的場(chǎng)所，是區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)礦容礦構(gòu)造;燕山晚期的巖漿侵入活動(dòng)從深部帶來的超臨界流體萃取圍巖中的礦質(zhì)并使鈾發(fā)生活化，遷移，因此燕山晚期侵入巖體對(duì)鈾成礦也有一定的控制作用;礦體的定位和形態(tài)也一定程度上受不整合面控制，同時(shí)在礦液上升時(shí)起屏蔽作用，形成地球化學(xué)障;由于成礦元素的富集對(duì)地層有很強(qiáng)的選擇性，而凝灰熔巖具有剛性易碎的物理性質(zhì)，并且含大量火山碎屑，易于發(fā)生蝕變，也為鈾礦化提供了理想場(chǎng)所。

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