廣東省平遠(yuǎn)縣仁差盆地CO2氣與鈾多金屬成礦關(guān)系探討

鄒觀石

摘 要： 在系統(tǒng)研究廣東省平遠(yuǎn)縣仁差盆地鈾多金屬礦地質(zhì)特征，分析了該地區(qū)CO2氣與鈾礦多金屬成礦關(guān)系。筆者認(rèn)為仁差盆地CO2氣既是加速礦源層中分散鈾及多金屬活化的有利溶劑，又是鈾及多金屬由分散到集中運(yùn)移和富集的有利載體，對(duì)熱液中鈾及多金屬的活化、遷移和富集特別有利，可作為找礦主要標(biāo)志。提示了一個(gè)新的鈾多金屬成礦模式—含鈾碳酸水減壓、脫氣富集成礦，為我局開(kāi)辟了一個(gè)新的找礦思路。

關(guān)鍵詞： CO2氣； 仁差盆地； 地質(zhì)特征； CO2氣與鈾多金屬成礦關(guān)系

1. 區(qū)域地質(zhì)概況

仁差盆地位于閩、粵兩省交界處，南起于廣東省平遠(yuǎn)縣仁居真鵝石山礦點(diǎn)，境內(nèi)稱仁差盆地；北部位于福建省武平縣，境內(nèi)稱中山盆地，盆地呈NNE走向，長(zhǎng)約33km，EW寬10km～15km，面積約340km2（廣東省內(nèi)NNE長(zhǎng)16km，EW寬10km～15km，面積約200km2）。區(qū)域地質(zhì)位置在NE向武夷山構(gòu)造—鈾多金屬成礦帶南端，與EW向南嶺構(gòu)造—鈾多金屬成礦帶復(fù)合部位，區(qū)域成礦位置十分有利[1]。

仁差盆地是個(gè)復(fù)式多體火山巖組成的斷陷盆地。盆地山峰呈NNE向，南高北低，最高峰位于盆地南端—尖山，海拔867.8m，盆地北部最低約150m，相對(duì)高差超過(guò)700m。

區(qū)內(nèi)地層由上白堊統(tǒng)（K2）—下第三系（E）的一套火山碎屑巖、紫紅色砂礫巖等組成。盆地西側(cè)以鷓鴣窿斷裂（F1）為界，與燕山期黑云母花崗巖接觸；南側(cè)以鷂子嶂?jǐn)嗔眩‵14）為界，與燕山期黑云母花崗巖、寒武系、泥盆系上統(tǒng)—石炭系下統(tǒng)、侏羅系中統(tǒng)接觸；東側(cè)以豬麻壩斷裂（F12）為界，白堊系上統(tǒng)不整合于燕山黑云母花崗巖和侏羅系中統(tǒng)之上。往北東，盆地隨著鷓鴣窿斷裂延伸至福建省武平中山圩以北，呈北東向展布，長(zhǎng)約40km。上述三條控制盆地邊緣的斷裂，構(gòu)成了仁差斷陷盆地的骨架，開(kāi)拓了后期沉積的空間和巖漿侵入與噴發(fā)的通道。

1.1 地層：

寒武系（∈）：灰綠色變質(zhì)砂巖、千枚狀粉砂巖、千枚巖、絹云母片巖。厚度不詳，零散分布于盆地外東南緣。

泥盆系上統(tǒng)—石炭系下統(tǒng)（D3～C1）：石英砂巖、粉砂巖夾灰黑色粉砂質(zhì)頁(yè)巖，底部為石英質(zhì)砂礫巖。厚度不詳，零散分布于盆地外東南緣。

侏羅系中統(tǒng)（J2）：灰白色中厚層狀中細(xì)粒石英砂巖，夾灰紫色，紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、頁(yè)巖。厚度大于300m，分布于盆地東南邊緣。

白堊系上統(tǒng)（）：分三個(gè)巖性組。

（1）白堊系上統(tǒng)下組（）：紫紅色、磚紅色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥質(zhì)泥巖夾少量細(xì)砂巖，底部為砂巖，底礫巖。不整合在下伏地層和燕山期黑云母花崗巖之上，主要分布在盆地東側(cè)。厚250m～300m。

（2）白堊上統(tǒng)中組（）：據(jù)巖性及火山噴發(fā)旋回，分為三個(gè)巖性段。

下段（）：以紫紅色流紋質(zhì)火山角礫巖為主，夾凝灰質(zhì)雜砂巖、雜砂質(zhì)礫巖，及少量淺綠色凝灰?guī)r。巖石呈中、厚層狀，可見(jiàn)層理。主要分布在仁差向斜東翼，傾角比較平緩；少數(shù)分布在盆地南端及向斜西翼，傾角較陡，厚約500m。

中段（）：紫紅色流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r—弱熔結(jié)凝灰?guī)r。巖石含大量晶屑及少量酸性熔巖角礫，近底部角礫增多，可達(dá)5%～20%，并逐漸過(guò)渡為火山角礫熔結(jié)凝灰?guī)r。巖石呈塊狀，無(wú)層理。大面積分布于仁差盆地內(nèi)，組成仁差向斜的兩翼。厚約900m。

上段（）：以紫紅色、淺綠色及二者間雜的的流紋質(zhì)火山角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖及凝灰?guī)r為主，夾有紫紅色凝灰質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及淺綠色沉凝灰?guī)r，局部見(jiàn)有集塊巖及熔巖。巖石層理較發(fā)育，產(chǎn)狀亦較為平緩。分布在仁居及差干一帶，組成向斜軸部的一部分。厚400m～450m。

（3）白堊系上統(tǒng)上組（）：主要為紫紅色灰白色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，夾少量灰白色細(xì)砂質(zhì)，中下部夾有一層厚約1m的安山質(zhì)凝灰?guī)r，底部為淺紫紅色凝灰質(zhì)砂礫巖。分布于仁差向斜近軸部一帶。厚大于200m。

次花崗斑巖（）：含稀土次花崗斑巖分布在鷓鴣窿斷裂與鷂子嶂?jǐn)嗔呀徊娌课坏呐璧貎?nèi)側(cè)，呈不規(guī)則狀產(chǎn)于上白堊統(tǒng)中部的流紋質(zhì)凝灰?guī)r類中，為仁居礦區(qū)的成礦母巖。面積約3km2，其展布方向與平面形態(tài)和盆地相似。

第三系下統(tǒng)（E）：以紫紅色、磚紅色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，夾砂礫巖、礫巖，底部為礫巖。粉砂巖、泥巖中普遍含少量礫石。分布在差干北部和上舉西側(cè)。巖層產(chǎn)狀平緩，傾角一般在10°以內(nèi)。與下伏地層呈不整合接觸。厚大于650m。

第四系沖坡積層（QaId）：主要分布在河谷兩側(cè)的沖積階地及少數(shù)水田分布區(qū)的殘坡積物。多為粘土、砂質(zhì)粘土，少數(shù)河流階地上，尚有砂、礫石層。厚度多在5m以內(nèi)，最大厚度為7m多。

1.2 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要以NNE組為主，其次為EW向和NWW向組。盆地東西兩側(cè)兩條NNE向控盆深大斷裂；東側(cè)為豬麻壩斷裂，長(zhǎng)>20km，寬5m～20m，傾向NW，傾角75°～80°，屬?gòu)?fù)化性正斷層。西側(cè)為鷓鴣隆斷裂，長(zhǎng)>100km，寬10m～100m，傾角40°～75°，屬?gòu)?fù)合性正斷層，既是含水帶又是含氣帶（富含CO2）。

褶皺構(gòu)造：盆地內(nèi)的上白堊統(tǒng)至下第三系地層不整合覆蓋于由侏羅系等地層和黑云母花崗巖組成基底的燕山期構(gòu)造層之上，構(gòu)成仁差向斜。仁差向斜為一復(fù)向斜。在東翼的上盤和豬麻壩斷裂西側(cè)各有一個(gè)小向斜；近軸部的仁居附近有三個(gè)呈雁行狀排列的小向斜；差干北西側(cè)，還有另一小向斜等一系列次級(jí)向斜。各小向斜軸向多為NNE，與主向斜軸有一小的交角。主向斜軸為北東向，與主構(gòu)造線方向一致。東翼較緩，傾角一般為10°～15°，西翼稍陡，傾角一般為15°～30°，為一比較開(kāi)闊，兩翼不對(duì)稱的向斜。

斷裂構(gòu)造分為三組，NE—NNE組、EW組和NW—NWW組。

（1）NE～NNE組

鷓鴣窿斷裂（F1）：區(qū)域性斷裂，走向NE，傾向SE，傾角55°～75°。延伸大于25km。沿?cái)嗔殉霈F(xiàn)寬數(shù)米至百余米的硅化構(gòu)造角礫巖帶，顯示大型壓性構(gòu)造的特征，后期轉(zhuǎn)化為張性，具正斷層性質(zhì)。與其性質(zhì)相似的斷裂還有F2、F4、F6、F7和F9。這些斷裂走向較F1略偏北，多為NNE向，傾角較大，一般為70°～80°。均為向盆地內(nèi)傾斜的正斷層。以上斷裂均分布在仁差向斜西翼。

豬麻壩斷裂（F12）：為控制仁差盆地的主要斷裂之一，走向NE，傾向NW，傾角70°～80°，延長(zhǎng)大于10km。斷裂帶內(nèi)有石英斑巖充填。與其性質(zhì)相似的斷裂還有F3、F5、F11及F13等，這些斷裂均為向盆地內(nèi)傾斜的正斷層，多分布在仁差向斜的東翼。

（2）EW組

鷂子嶂?jǐn)嗔眩‵14）：走向近EW，傾向SW，傾角45°～60°，為逆斷層，延伸大于13km，為控制仁差盆地南界的主斷裂。其形成時(shí)間較早，常被北東向斷層切割。沿?cái)嗔褞в写位◢彴邘r充填。位于麻樓北側(cè)的次花崗斑巖風(fēng)化殼，稀土含量較高，局部構(gòu)成工為業(yè)礦體。

黃畬斷裂帶（F15）：分布在盆地外，位于礦區(qū)西部黃畬一帶，與F1斷裂近垂直接觸。走向NW，傾向SW，傾角60°左右，延伸出圖幅，長(zhǎng)大于4km，寬0.8m～3.2m。由石英脈和硅化碎裂花崗巖組成。

（3）NW～NWW組

盆地內(nèi)除上述斷裂外，尚有兩組晚期斷裂，NW組及NWW組。這兩組斷裂多為正斷層，規(guī)模較小，延伸多在5km以外，NW組發(fā)育較晚，常切割NE組斷裂。NWW組發(fā)育較晚，切割所有其他斷層。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，除大面積的火山巖外，盆地兩側(cè)均為燕山早期的黑云母花崗巖（）。東側(cè)為葫蘆崗巖體，西側(cè)為南橋巖體。此外，還有各種不同期的脈巖。

南橋巖體：分布在鷓鴣窿斷裂（F1）西側(cè)與次花崗斑巖呈斷裂接觸。為一大巖基，面積大于1000km2。以局部具似斑狀結(jié)構(gòu)的中粗粒黑云母花崗巖為主體，間雜有同源異相的花崗閃長(zhǎng)巖（）、石英二長(zhǎng)巖（）、二長(zhǎng)花崗巖（）、正長(zhǎng)巖（（）及稍晚的細(xì)粒黑云母花崗巖（）。局部見(jiàn)混合巖化花崗巖（Mb）。在東部近斷裂帶常見(jiàn)硅化及片理化，局部成為糜棱巖化花崗巖。

葫蘆崗巖體：為一巖基，面積大于800km2。具巨斑狀結(jié)構(gòu)的中粗粒黑云母花崗巖（）和細(xì)粒黑云母花崗巖（），區(qū)內(nèi)僅為巖體西側(cè)局部。

盆地內(nèi)或沿?cái)嗔褞Ъ捌鋬蓚?cè)發(fā)育著多期各種脈巖。豬麻壩斷裂和F9斷裂帶內(nèi)，見(jiàn)有燕山晚期的球粒斑巖（）和石英斑巖（）；鷓鴣窿斷裂帶內(nèi)及其兩側(cè)和赤雞坳一帶的次花崗巖及流紋質(zhì)凝灰?guī)r中，見(jiàn)有喜山早期的輝綠巖（）、閃長(zhǎng)巖（）和晚期的細(xì)晶花崗巖（）。這些脈巖明顯受主干斷裂及其次級(jí)構(gòu)造控制，分布在斷裂帶及附近。

2. 仁差盆地CO2氣的分布與賦存條件

仁差盆地CO2氣主要分布在盆地北部礦區(qū)，其分布由土窩里—神背—羅車呈EW向展布。其次是鹿子坑斷裂被差干河和下舉河切割一帶；盆地西部鷓鴣隆斷裂和盆地南部礦床ZK-701深部鉆孔揭穿后也見(jiàn)氣水混合物噴出地表。CO2氣的分布范圍廣。

仁差盆地富含的CO2氣主要是以氣水混合物的形式賦存在不整合面、噴發(fā)間斷面、層間破碎帶和構(gòu)造裂隙、孔隙中，多沿構(gòu)造裂隙、孔隙在低洼處以氣泉形式逸出地表。埋藏在深部的CO2氣一旦被鉆孔揭穿可以不同的形式噴出地表，如ZK-1可以高達(dá)27.67m的氣水混合物可以長(zhǎng)期自噴；ZK-262、ZK-118等呈有規(guī)律的間歇性自噴。據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)和定深取樣測(cè)定，氣體成分中75%～90%為CO2氣，氣比水多，綠色火山碎屑巖中的氣水比最高可達(dá)8.5，氣流量和氣水比隨埋深增加而增大。壓縮性大、滲透性強(qiáng)的CO2氣可沿破碎帶和構(gòu)造裂隙在各巖層中運(yùn)移，雖然在空間分布上各有差異，但是互通一體的，均來(lái)自于深部。

3. 仁差盆地CO2氣與鈾多金屬成礦關(guān)系

（1）仁差盆地富含的CO2氣是經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代演化、更新后的綜合產(chǎn)物，其主要來(lái)源于幔源巖漿去氣作用。CO2氣溶解于水形成碳酸水，水中游離CO2氣含量最高可達(dá)1108.80毫克/升，平均為505.48毫克/升，富含CO2氣的地下水在徑流過(guò)程中，它既是加速礦源層中分散鈾及多金屬活化的有利溶劑，又是鈾及多金屬由分散到集中運(yùn)移和富集的有利載體，對(duì)熱液中鈾及多金屬的活化、遷移和富集特別有利，可作為找礦主要標(biāo)志。

（2）CO2氣在金成礦過(guò)程中的作用主要表現(xiàn)為：①在地幔熔融和富集交代過(guò)程中可以形成富金和CO2的巖漿，進(jìn)一步在巖漿去氣過(guò)程中金可以氣相形式隨CO2氣排出，形成富CO2氣的含金流體[2]；②CO2氣能使礦源層中金活化并轉(zhuǎn)化為溶解金；③在成礦流體遷移中，CO2氣不僅可以攜帶金，而且是使金保持溶解狀態(tài)的緩沖劑；④在成礦有利的地球化學(xué)環(huán)境和地質(zhì)條件，CO2氣在溶液中含量變化是金沉淀富集的重要因素?？梢?jiàn)，CO2氣在金的成礦過(guò)程中起到極為重要的作用，并可作為其找礦標(biāo)志。

4. 仁差盆地CO2氣與鈾多金屬成礦關(guān)系的探討成果

（1）首次揭示了一個(gè)火山巖型鈾礦床地下碳酸水的分布規(guī)律，以及鈾在此溶液中的存在，遷移形式和富集條件。

（2）提示了一個(gè)新的鈾多金屬成礦模式—含鈾碳酸水減壓、脫氣富集成礦，為我局開(kāi)辟了一個(gè)新的找礦思路。

（3）預(yù)測(cè)了新的成礦有利地段。CO2氣與金成礦的關(guān)系，目前國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者正在研究和探討，并取得了豐碩的成果，發(fā)表了不少論文，奠定了豐富的理論基礎(chǔ)，開(kāi)辟了新的找礦思路

（4）仁差盆地****礦床有優(yōu)越的成礦地質(zhì)大環(huán)境，有礦源和熱液富集的場(chǎng)所，有豐富的CO2氣和礦源資源，找礦空間大，有望在其深部火山巖及基底找到更好的鈾多金屬礦。

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