大興安嶺紅山子盆地鈾礦勘查新進展及其找礦意義

祝洪濤， 李繼木， 趙 博， 王常東

(核工業(yè)二四三大隊，內蒙古 赤峰 024000)

紅山子盆地位于內蒙古中部地槽褶皺系的溫都爾廟—翁牛特旗加里東褶皺帶與蘇尼特右旗晚華力西褶皺帶的過渡部位，屬沽源—紅山子鈾成礦帶北東段的一個火山盆地(方錫衍等，2012)。盆地內的鈾礦勘查工作始于1959年航放異常點的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)地面檢查、普查、詳查等工作，在層間滑動斷裂F2和弧形斷裂F1上盤先后發(fā)現(xiàn)了2，3，4，11，12號礦帶和5，7，8，9 號礦帶(馬國祥等，2009)，逐步發(fā)展、擴大成為鈾礦床?！笆晃濉逼陂g，紅山子盆地重新納入規(guī)劃(張金帶等，2011)，2010 ～2012年開啟了新一輪的“攻深、擴圍”補充勘查工作，對基礎地質開展了深入研究。經(jīng)過3年的努力，不僅在原有礦帶的深部和外圍發(fā)現(xiàn)新的礦化富集地段，而且基本查明斷裂構造和礦化特征，理清了賦礦圍巖巖石組合和地質時代，發(fā)現(xiàn)了盆地西側F1斷裂以西存在推覆構造及F0，F(xiàn)4盆緣斷裂構造，并在推覆構造區(qū)和盆緣斷裂上盤揭露到規(guī)模較大的鈾鉬礦化。本文試圖對紅山子盆地鈾礦勘查工作的新進展進行歸納，希望對深入開展沽源—紅山子鈾成礦帶乃至大興安嶺南部地區(qū)的鈾礦勘查有所幫助。

1 盆地特征

紅山子盆地火山巖系不整合于下二疊統(tǒng)大石寨組中-酸性火山巖系或燕山早期花崗巖之上，上覆有新近系中新統(tǒng)漢諾壩組橄欖玄武巖，盆地西部和北東部分別出露有燕山期安山玢巖和花崗斑巖，次火山巖主要侵入基底大石寨組或燕山早期花崗巖，局部侵入火山盆地的火山巖系(圖1)。大石寨組下部為安山-英安質角礫凝灰?guī)r、夾安山巖、凝灰?guī)r，主要分布于盆地西部和東部，南部有零星分布，厚100 ～600 m;上部為流紋質熔結凝灰?guī)r，小面積出露于盆地北部，厚0 ～120 m。燕山早期花崗巖出露于盆地東部和南部，為復式巖體，巖性主要為細粒黑云母花崗巖、堿長花崗巖和鉀長花崗巖，其中黑云母花崗巖主要分布盆地東部和南部，堿長花崗巖小面積出露于盆地南部邊緣接觸部位，鉀長花崗巖以巖株形式產(chǎn)出。盆地火山巖系主要由流紋巖、火山角礫巖和角礫熔巖組成，厚大于100 m。鉆孔資料顯示，底部見有灰黃、灰綠、灰黑色復成分礫巖、砂礫巖、沉凝灰?guī)r、粉砂巖、凝灰質頁巖。流紋巖包括高鉀鈣堿性流紋巖和堿性流紋巖，高鉀鈣堿性流紋巖主要分布于盆地中部，堿性流紋巖主要分布于盆地東南部、局子溝后山一帶(巫建華等，2013;徐勛勝等，2010)。漢諾壩組橄欖玄武巖小面積分布在盆地中部，盆地北部也有零星出露，厚度30 m 左右。

圖1 紅山子盆地地質圖Fig.1 The geological map of Hongshanzi basin

盆地的主要斷裂構造為弧形斷裂F1和層間滑動斷裂F2，以往發(fā)現(xiàn)的鈾礦體均位于F1，F(xiàn)2斷裂上盤的一定范圍內。F1斷裂為北東向弧形斷裂，分布于新民組流紋巖與沉凝灰?guī)r接觸帶，長6 km，寬2～3 m，壓扭性，中南段傾向南東，北段發(fā)生扭轉而傾向北西，傾角上陡下緩，淺部70°左右，深部小于50°;F2斷裂為北東向層間滑動斷裂，上盤為流紋巖，下盤為沉凝灰?guī)r，長約4 km，寬30 ～60 m，總體傾向290°，傾角46 ～70°。

2 鈾礦勘查新進展

2.1 火山盆地巖石組合的厘定

長期以來，紅山子盆地的火山巖被分為亞堿性巖和堿性巖兩類。亞堿性巖類表現(xiàn)為一套酸性巖，即流紋質類巖石，包含火山碎屑巖、熔巖、次火山巖等，化學成分總體表現(xiàn)出高鉀或高硅的特點，部分表現(xiàn)出高鈉的特點，曾與同一鈾成礦帶西南段的沽源地區(qū)張家口組第三巖性段對比;堿性巖類以高鉀為主，部分高鈉，具有多斑晶和不含斑晶的兩類，曾被稱為正長斑巖和粗面巖，并與沽源地區(qū)張家口組第二巖性段的主體巖性對比(吳仁貴等，2011)。但新的分析成果表明，紅山子盆地原定的粗面巖和正長斑巖在全堿-硅(TAS)圖解和Zr/TiO2-Nb/Y 分類圖(圖2)均落入堿性流紋巖的區(qū)內，在SiO2-AR 圖解上，全落入堿性-過堿性的區(qū)內，在標準礦物繪制的Q-A-P 圖解(圖3)中也都落在堿性流紋巖區(qū)內。可見，紅山子盆地原定的粗面巖和正長斑巖實屬堿性流紋巖，火山巖組合不是高鉀鈣堿性流紋巖-堿性粗面巖組合，而是高鉀鈣堿性流紋巖-堿性流紋巖組合。

2.2 火山巖地質時代的厘定

張振強(2001a，2001b)曾獲得紅山子盆地火山

圖2 紅山子盆地堿性流紋巖Zr/TiO2-Nb/Y 圖解(數(shù)據(jù)引自武珺，2013)Fig.2 Zr/TiO2-Nb/Y diagram of rhyolite in Hongshanzi basins

可見，堿性流紋巖和流紋巖的年齡在誤差范圍內一致，均屬晚侏羅世早期火山活動的產(chǎn)物，而不是早白堊世早期火山活動的產(chǎn)物。

2.3 盆地西側推覆構造的發(fā)現(xiàn)

本輪鈾的礦勘查中，先在盆地西側F1斷裂以西Ⅱ-37 號勘探線施工的2個鉆孔中，發(fā)現(xiàn)下二疊統(tǒng)大石寨組安山質角礫凝灰?guī)r覆蓋于新民組堿性流紋巖之上(圖4)，在接觸界面上發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的構造破碎帶，暗示這種“老地層”覆于“新地層”之上的現(xiàn)象可能是推覆所致。隨后在這一認識指導下實施的多個鉆孔，證實了推覆構造的存在，而且推覆斷裂面產(chǎn)狀近于水平(圖5)，發(fā)育的范圍(推覆構造區(qū))為長約2.7 km，寬200 ～400 m。研究表明，前人施工的7 號礦帶B 孔，鈾礦化發(fā)育于推覆巖全巖Rb-Sr 等時線年齡為134.7 ～144.7 Ma，落入早白堊世早期的地質時代范圍。因其年齡跨度高達10 Ma，巫建華等(2013)采用目前精度最高的SHRIMP 鋯石U-Pb 測年法對紅山子盆地2個堿性流紋巖和1個流紋巖樣品進行了定年，2個堿性流紋巖樣品的206Pb/238U年齡加權平均值分別為(154.7 ±1.7)Ma(MSWD=0.77)和(156.5 ±1.4)Ma(MSWD=1.16)，流紋巖樣品的206Pb/238U年齡加權平均值為(156.5 ±1.6)Ma(MSWD=1.11)。構造斷裂帶內;本輪施工的A 孔，在推覆構造斷裂帶之下的堿性流紋巖內揭露到累計厚度為50.31 m的7 段工業(yè)鉬礦化，平均品位0.312%，并輝鉬礦化最強的部位伴有3 段鈾異常，揭示了推覆構造對鈾、鉬礦化空間定位的控制作用。

圖3 紅山子盆地堿性流紋巖Q-A-P 分類圖解(數(shù)據(jù)引自武珺，2013)Fig.3 Q-A-P diagram of rhyolite |in Hongshanzi basin

2.4 盆緣斷裂構造的確認

圖4 紅山子盆地Ⅱ-37 號勘探線剖面圖Fig.4 The exploration lineⅡ-37 in Hongshanzi basin

以往資料顯示盆地的構造主要為F1，F(xiàn)2斷裂，二者大致成環(huán)狀。本次通過開展高精度磁測和可控源音頻大地電磁測深兩種物探方法，在F1以西，F(xiàn)2以東分別解釋出F0，F(xiàn)4斷裂(圖6)。兩種物探方法的吻合度較高，尤其是多條相距0.5 ～1.0 km的可控源音頻大地電磁剖面對于F0，F(xiàn)4斷裂的顯示也較為明顯與相似，其中F0斷裂經(jīng)施工ZKⅡ-37-7 號鉆孔，在F1以西揭露到厚約50 m 的構造破碎帶，位于構造破碎帶內的巖心見有大量軸夾角約20°的擦痕，指示該構造破碎帶的傾角約為70°，由孔內反推至地表，該斷裂構造所在位置、產(chǎn)狀與多種物探方法綜合解釋出的F0斷裂吻合;而F4斷裂亦通過施工局子溝地段ZKⅣ-04-06 號鉆孔得到了驗證。F0，F(xiàn)4斷裂的確認，使得紅山子盆地的實際范圍明顯擴大，而已發(fā)現(xiàn)較富大鈾鉬礦化的推覆構造區(qū)即位于F0斷裂上盤，有工業(yè)鈾鉬礦化的局子溝地段位于F4斷裂上盤，表明F0，F(xiàn)4斷裂與F1，F(xiàn)2斷裂一樣具有控礦作用，為盆地的外圍找礦工作提供了更大的有利空間。

2.5 堿交代礦化類型的進一步確認

以往的研究表明紅山子盆地的礦化類型為堿交代-紅化型(馬國祥等，2009;陳東歡等，2011)。本次通過鉆探揭露，在盆地西部F1斷裂上盤5，7號等礦帶揭露到了多個工業(yè)鈾礦體，如5 號礦帶C孔在41. 05 ～46. 55 m 見視厚度5. 50 m、品位0.179%的工業(yè)鈾礦化，D 孔在54.65 ～60.15 m 見視厚度5. 50 m、品位0. 119% 的工業(yè)鈾礦化(圖7a);7 號礦帶E 孔在121.85 ～123.25 m 與176.20～178. 30 m 見兩段工業(yè)鈾礦化，視厚度分別為1.40 m、2. 10 m(圖7b)，品位分別為0. 249%、0.052%，礦化均產(chǎn)于鈉長石化堿性流紋巖的赤鐵礦化(紅化)蝕變帶內，與2，3，4 號礦帶內所見礦化的熱液蝕變類型一致，這一發(fā)現(xiàn)進一步確認了紅山盆地的礦化類型為堿交代-紅化型。

3 找礦意義

紅山子盆地的鈾礦勘查的進展，對大興安嶺南部開展鈾礦找礦工作具有重要的指導意義，具體體現(xiàn)在以下4個方面:

圖5 紅山子盆地西部推覆構造區(qū)縱向剖面圖Fig.5 Longitudinal profile of nappe structure in western Hongshanzi basin

圖6 紅山子盆地巖體—構造分布略圖Fig.6 Distribution map of Rock mass-Structure in Hongshanzi basin

(1)高鉀鈣堿性流紋巖-堿性流紋巖組合是有利于鈾成礦的一個新的火山巖組合。沽源-紅山子鈾成礦帶南段的張麻井大型鈾鉬礦床和大官廠小型鈾鉬礦床賦存在沽源盆地高鉀鈣堿性流紋巖-堿性粗面巖組合中(吳仁貴等，2011)，這一特征使鈾礦地質工作者注意到了高鉀鈣堿性流紋巖-堿性粗面巖組合在鈾成礦中的重要性，并在紅山子鈾礦的勘查中將紅山子盆地的火山巖歸于高鉀鈣堿性流紋巖-堿性粗面巖組合。通過本輪的鈾礦勘查，將紅山子盆地原定的堿性粗面巖厘定為堿性流紋巖，證實紅山子盆地的火山巖屬高鉀鈣堿性流紋巖-堿性流紋巖組合，這為大興安嶺南部地區(qū)開展鈾礦勘查工作指明了一個新的有利的賦礦巖石組合。

(2)晚侏羅世早期長英質火山巖是鈾礦勘查的一個新層位。沽源-紅山子鈾成礦帶南段的張麻井大型鈾鉬礦床和大官廠小型鈾鉬礦床賦存在沽源盆地早白堊世早期張家口組火山巖之中(吳仁貴等，2011)，這一特征使鈾礦地質工作者注意到了早白堊世早期火山巖在鈾礦勘查中的重要性，并在紅山子盆地的鈾礦勘查中長期將盆地的火山巖歸入可與張家口組對比的滿克頭鄂博組。本輪鈾礦勘查通過高精度SHRIMP 鋯石U-Pb 定年法將紅山子盆地的火山巖厘定為晚侏羅世早期，證實紅山子盆地的火山巖屬新民組，這為大興安嶺南部地區(qū)開展鈾礦勘查工作指明了一個新的有利的賦礦層位。

(3)推覆構造是鈾礦勘查中值得重視的構造類型。沽源-紅山子鈾成礦帶南段的張麻井大型鈾鉬礦床和大官廠小型鈾鉬礦床主要賦存在流紋斑巖與張家口組第三段接觸帶附近的隱爆角礫巖中(沈光銀，2008;朱鳳麗，2012)，這一特征使鈾礦地質工作者注意了隱爆作用在該成礦帶鈾成礦中的作用。本輪鈾礦勘查中在紅山子盆地西側發(fā)現(xiàn)的推覆構造，對鈾礦的定位具有明顯的控制作用，這為大興安嶺南部地區(qū)開展鈾礦勘查工作提出了一個值得重視的構造類型。

圖7 紅山子盆地5 號礦帶Ⅱ-4 號勘探線(a)和7 號礦帶Ⅱ-25 號勘探線(b)剖面圖Fig.7 The exploration lineⅡ-4(a)andⅡ-25 (b)in metallogenic belt 5、7 in Hongshanzi basin

(4)斷裂構造分析是鈾礦勘查中需要抓住的主線。以往在紅山子盆地發(fā)現(xiàn)的鈾礦床、礦點均受NE 向環(huán)形斷裂構造F1，F(xiàn)2控制，F(xiàn)1，F(xiàn)2斷裂的次級構造為容礦構造(馬國祥等，2009)，本輪鈾礦勘查在紅山子盆地發(fā)現(xiàn)的F0，F(xiàn)4盆緣斷裂構造的上盤均揭露到工業(yè)鈾鉬礦化，這對紅山子盆地的外圍及大興安嶺南部找礦具有重要的啟發(fā)和指導意義。

(5)堿交代型鈾礦是鈾礦勘查中不可忽視的類型。目前關于沽源-紅山子鈾成礦帶內火山巖型鈾礦的蝕變規(guī)律研究認為一般都是上酸下堿，紅山子盆地因抬升剝蝕程度較大，火山巖層薄，目前在該盆地內發(fā)現(xiàn)的成礦期熱液蝕變都是堿交代蝕變，表明上部的酸性蝕變已經(jīng)被剝蝕，故在區(qū)域上可對其他盆地地表及淺部酸性蝕變之下的堿交代蝕變進行深部探索。

致謝 在項目的實施過程中，東華理工大學余達淦教授、吳仁貴教授和核工業(yè)二四三大隊于文斌研究員級高工、于振清研究員級高工、姜山研究員級高工給予了實際指導; 在本文的撰寫過程中，東華理工大學巫建華教授從選題和內容選擇上給予了具體指導，并對全文進行了仔細審閱和修改，在此一并感謝。

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