江西修水地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦成礦條件分析及找礦預測

李治興，何中波，張字龍，王文全，楊志強，張文東

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

江西修水地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦成礦條件分析及找礦預測

李治興，何中波，張字龍，王文全，楊志強，張文東

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京100029）

在對江西修水地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦前人研究成果綜合分析和開展野外地質(zhì)調(diào)查的基礎上，認為江西修水地區(qū)具有鈾預富集的有利大地構造環(huán)境，沉積相，富鈾建造條件，且熱動力源、紅盆邊緣斷裂溝通效應，礦質(zhì)運移通道和賦存空間條件對后期形成熱液疊加改造碳硅泥巖型鈾礦十分有利，并進行了找礦預測，為下一步開展工作部署提供依據(jù)。

碳硅泥巖型鈾礦；成礦條件；找礦預測；修水

Abstract:Based on comprehensive analysing and summerizing previous research results and preforming field geological survey，metallogenic condition of carbonaceous-siliceous-argillaceous type uranium deposit in Xiushui，Jiangxi province was found favorable for uranium preenrichment in tectonic environment， sedimentary facies， uranium-rich formation， and heat dynamic resource， red basin edge fault connective effect，mineral migration channel and occurrence conditions of space is very favorable for forming hydrothermal superimposed carbonaceous-siliceous-argillaceous type uranium deposit.The prospecting was predicted which will provide the basis for the next step work deployment.

Key words:carbonaceous-siliceous-argillaceous type uranium deposit； metallogenic condition；prospect prediction；Xiushui

碳硅泥巖型鈾礦是我國四大工業(yè)鈾礦床類型之一，前人已做了大量的科研工作［1-6］。新一輪碳硅泥巖型鈾礦資源潛力評價成果顯示，修水—寧國成礦帶為我國重要的碳硅泥巖型鈾成礦帶之一，研究區(qū)處于修水—寧國成礦帶的西段，地表鈾礦化信息較豐富，屬于潛力評價成果顯示的遠景區(qū)之一，筆者擬系統(tǒng)分析研究區(qū)碳硅泥巖型鈾礦成礦條件，初步分析成礦作用，并開展找礦預測，為下一步工作部署提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構造上處于揚子陸塊東南緣，修水—武寧復向斜的西端，區(qū)內(nèi)地層較為齊全，從中元古界到新生界均有不同程度的發(fā)育分布（圖1），可分為3個構造單元層：基底-蓋層-盆地，下部由中元古界薊縣系構成基底，中部由新元古界至上古生界構成蓋層，上部為古近系紅色砂巖、砂礫巖沉積構成斷陷盆地［7］。區(qū)內(nèi)巖漿活動比較強烈，巖漿侵入活動主要集中在九嶺隆起及其周邊附近地帶，以晉寧期和燕山期侵入巖為主，巖性上以花崗巖類和花崗閃長巖類為主。此外，還發(fā)育眾多的中基性巖體和巖脈。區(qū)內(nèi)兩組斷裂構造最為發(fā)育，分別為近東西向和北東向，其中近東西向斷裂構造呈近東西向向斜盆地和坳陷帶及以壓性為主要特征的斷裂構造等表現(xiàn)，受北東向斷裂構造的影響，原本呈東西向展布的斷裂構造發(fā)生了往北東方向的偏轉(zhuǎn)；北東向斷裂構造主體屬于郯廬斷裂和西向分枝構造的組成部分，表現(xiàn)為穿切向斜盆地和坳陷帶且以壓扭性為主要特征。此外，北西向斷裂構造也較發(fā)育，但在規(guī)模上遠不及前兩組斷裂構造，且形成的時間也較晚。

2 鈾礦成礦條件分析

2.1 大地構造環(huán)境

研究區(qū)位于揚子陸塊東南緣陸緣裂陷，該裂陷西起廣西大新，經(jīng)湖南張家界、岳陽、湖北咸寧，過江西九江，安徽寧國至浙江開化，全長約1 200千米，寬十余千米［8-9］。震旦-寒武紀時期，大地構造環(huán)境為陸緣裂陷-深斷裂帶成礦環(huán)境，該成礦環(huán)境為我國黑色巖系非常規(guī)鈾資源最有利的成礦環(huán)境之一［10］，揚子陸塊東南緣由于強烈拉張且伴隨同生斷裂，海水對流循環(huán)和熱液噴溢作用，形成與沉積成巖作用和熱水噴流沉積作用有關由震旦-寒武紀炭質(zhì)板巖、炭質(zhì)硅質(zhì)板巖、炭質(zhì)頁巖和硅質(zhì)巖組成的碳硅泥巖型沉積物。這些沉積物除繼承了中元古界薊縣系基底較豐富的鈾源和吸附了溶解在海水中的鈾外，同時富集海底熱液噴流作用在上升途中萃取沿途地層中的鈾而形成碳硅泥巖含鈾建造，作為重要的鈾源層。

圖1 江西修水地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch of Xiushui，Jiangxi

2.2 沉積相

研究區(qū)主要賦礦層位有南沱組、陡山沱組、燈影組、王音鋪組和觀音堂組。晚南華世在地殼緩慢沉降的背景下，海水入侵，經(jīng)由近岸冰川湖盆相（南沱組）—陸表臺溝淺海潮坪相 （陡山沱組）—淺-半深水陸表臺溝相（燈影組）—陸表臺溝淺海斜坡-半深海盆地相（王音鋪組），形成董坑、白土、保峰源和大椿等眾多局部坳陷相（圖2）。這些局部坳陷屬于半封閉還原性質(zhì)，沉積環(huán)境比較平靜，有利于形成鈾預富集的碳硅泥巖建造的巖性系列組合，富含黃鐵礦和有機質(zhì)有利于后期鈾元素的進一步富集而成為良好場所（地球化學障），使該區(qū)的碳硅泥巖在沉積-成巖過程中就發(fā)生了鈾的預富集，且局部達到低品位鈾礦化［11-12］。

2.3 富鈾建造

圖2 江西修水地區(qū)晚南華世-早寒武世巖相古地理略圖 （據(jù)張待時等，1993，有修改）Fig.2 Lithofacies paleogeography sketch of Late Nanhua Epoch-Early Cambrian Epoch in Xiushui，Jiangxi（Modified after ZHANG Daishi， 1993）

修水—武寧復向斜包括修水復向斜和大椿—武寧向斜，其中修水復向斜由三個次級向斜呈雁列式展布構成，這三個次級向斜從西到東分別依次為董坑—東港向斜、東津—杭口向斜、竹坪—廟嶺向斜。研究區(qū)主要涵蓋修水復向斜中的董坑—東港向斜、東津—杭口向斜和大椿—武寧向斜西端轉(zhuǎn)折端。主要賦礦層位為南華系、震旦系和寒武系的南沱組、陡山沱組、燈影組、王音鋪組和觀音堂組，分布于其上述向斜的兩翼。上述賦礦地層鈾釷含量、釷鈾比值及與大陸上地殼元素豐度富集系數(shù)見表1，其中王音鋪組鈾富集系數(shù)最高，達到24.39，其次為觀音堂組，鈾富集系數(shù)為7.59，這可能與王音鋪組和觀音堂組后期經(jīng)受熱水沉積作用有關，其Th/U比值小于1。另外南沱組、陡山沱組和燈影組賦礦層位鈾富集系數(shù)也均大于1，表明有較好的預富集。因此研究區(qū)富鈾建造廣泛分布且富集系數(shù)較高，有利于后期形成熱液疊加改造型鈾礦床。

表1 修水地區(qū)震旦-寒武系鈾釷含量及鈾富集系數(shù)表Table 1 U，Th contents and U-enrich coefficient of Sinian-Cambrian System in Xiushui，Jiangxi

2.4 熱動力源

巖漿侵位、次火山作用和火山噴發(fā)等伴隨的熱液作用在一定時期內(nèi)改變了地熱的平衡，為鈾元素的活化遷移創(chuàng)造了條件，并進而遷移富集，形成熱液疊加改造碳硅泥巖型鈾礦床［6］。工作區(qū)已發(fā)現(xiàn)的董坑、保峰源中型碳硅泥巖型鈾礦床、洞下小型鈾礦床與燕山期花崗巖的距離分別依次為1～5 km，5～8 km，3～5 km （表2），其中保峰源鈾礦床成礦年齡147.2 Ma與燕山早期幕阜山巖體形成有關，鈾成礦年齡112.1、107.9 Ma與燕山晚期幕阜山巖體內(nèi)補體的侵入活動時間相近，總之保峰源鈾礦床上述3個年齡數(shù)據(jù)與燕山期花崗巖年齡較為一致，初步認為燕山期花崗巖基、小巖體群及脈巖為保峰源鈾礦床的形成提供了熱動力源。而董坑地區(qū)東部、保峰源西部雖然未發(fā)現(xiàn)鈾礦床，但均產(chǎn)有眾多的鈾礦點、礦化點、異常點，且距離上述鈾（礦）化點、異常點1～10 km均發(fā)育燕山期花崗巖株、花崗巖基、小巖體群及脈巖，因此推測研究區(qū)燕山期花崗巖為形成熱液疊加改造型鈾礦床提供了熱動力源，且燕山期花崗巖在研究區(qū)廣泛分布，熱動力源條件十分有利。

2.5 紅盆邊緣斷裂溝通效應

修水地區(qū)鈾礦床、礦點集中分布在九嶺隆起北緣，由新元古界-古生界及白堊-古近系組成的斷陷構造邊緣（表3）。該斷陷中心為白堊-古近系，兩翼為新元古-古生界，形似一個北東東走向的向斜構造。斷陷邊界由近東西向、北東向和北西向斷裂聯(lián)合圈閉，并被多條北東向斷裂切割。產(chǎn)在上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)碳硅泥巖中的幾個鈾礦床成礦年齡測試（表2）表明，研究區(qū)鈾礦形成時期都在燕山期至喜山期，其中燕山期鈾成礦作用與燕山期花崗巖有關，喜山期鈾成礦作用根據(jù)前人關于碳硅泥巖型鈾礦床的形成與 “紅盆”關系的論述［6，14］， 推測研究區(qū)喜山期鈾礦化作用與“紅盆”的關系是非常密切的，是多期次熱液疊加改造的產(chǎn)物。

表2 江西修水地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床與花崗巖的時空關系Table 2 The spatiotemporal relationship between carbonaceous-siliceous-argillaceous type uranium deposit and granite in Xiushui，Jiangxi

該區(qū)大椿、董坑、白土鈾礦床產(chǎn)于紅盆邊緣附近，紅盆發(fā)育于深大斷裂附近，且紅盆發(fā)育期正是本區(qū)強烈斷塊活動期，因此發(fā)育深大斷裂的紅盆不僅為溝通成礦熱液的上升提供了運移通道有利于構造熱液活動，而且其構造有利于含鈾地下水的運移，加上紅盆所標志的當時的干熱古氣候有利于鈾源層鈾的氧化，活化遷移并在有利地段內(nèi)聚集。因此研究區(qū)具有形成熱液疊加改造型鈾礦床的紅盆邊緣斷裂溝通效應條件。

表3 江西修水地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床與紅盆邊緣斷裂溝通效應條件Table 3 Connective effect conditions between carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type uranium deposit and the fault at the margin of red basin in Xiushui，Jiangxi

2.6 礦質(zhì)運移通道和賦存空間

江西修水地區(qū)北東向斷裂極其發(fā)育，碳硅泥巖型鈾礦床空間分布主要受北東向區(qū)域性斷裂董坑—大椿斷裂、程坊—保峰源斷裂控制，這些斷裂溝通了燕山期花崗巖和中元古界，并且分別以大角度切割了董坑—東港向斜、東津—杭口向斜、大椿—武寧向斜西端轉(zhuǎn)折端兩翼含鈾地層南沱組、陡山沱組、燈影組、王音鋪組和觀音堂組，在北東向區(qū)域性切層斷裂與富鈾層內(nèi)層間破碎帶相交切部位具有形成熱液疊加改造型鈾礦床的有利條件，是形成富鈾礦的有利地段。具有形成熱液疊加改造型鈾礦床的礦質(zhì)運移通道和賦存空間條件。

3 成礦作用及找礦預測

通過上述鈾礦成礦條件分析，研究區(qū)具有有利的鈾成礦地質(zhì)條件和較好的找礦前景，并且研究區(qū)鈾成礦作用是多種成礦作用疊加的結果，既有原始沉積-成巖時期的預富集形成低品位鈾礦化，也有燕山期和（或）喜山期熱液改造作用的疊加，少數(shù)還有近代淋積作用的疊加。根據(jù)成礦條件分析以及多種鈾成礦作用發(fā)育情況，對研究區(qū)進行了找礦預測。

3.1 已知礦床的深部和外圍

由于工作程度和前人在成礦機理方面的認識（沉積-成巖作用和淋積成礦作用為本區(qū)鈾礦床主導成礦機理認識），前人找礦主要以下寒武統(tǒng)王音鋪組為主，如大椿、白土和洞下等碳硅泥巖型鈾礦床鉆孔揭露深度只揭穿了王音鋪組，未在南華系和震旦系開展工作，但是近年來核工業(yè)二七〇研究所和江西核工業(yè)二六七大隊對董坑和保峰源鈾礦床深部和外圍開展了勘查工作，勘查成果顯示，董坑和保峰源鈾礦床的深部和外圍南華系和震旦系南沱組、陡山沱組、燈影組見到了工業(yè)鈾礦體，并且董坑鈾礦床中陡山沱組鈾礦工業(yè)資源量占全區(qū)資源量的83%，為董坑鈾礦床的最主要賦礦層位，另外董坑鈾礦床的外圍姜坑地區(qū)和郭家坪地區(qū)也有數(shù)個鉆孔見到了工業(yè)鈾礦體，并且含礦地層總體往北西呈階梯狀向深部延伸，部分工業(yè)鈾礦體深度大于600 m［12-13，15-16］。 結合上述成礦條件和成礦作用分析，認為研究區(qū)鈾礦化是多期多種作用疊加的結果，并且熱液疊加改造作用是形成該區(qū)鈾礦床的主導作用，熱液疊加改造型鈾礦床是該區(qū)主要找礦類型，而且南華系和震旦系具有較大找礦潛力，因此根據(jù)上述分析和最新勘查成果，認為已知礦床的深部和外圍是該區(qū)有利找礦地段和鈾資源量擴大主要方向。

3.2 北東向區(qū)域性切層斷裂與含鈾地層交叉復合部位

根據(jù)對研究區(qū)鈾成礦條件分析，結合部分鈾成礦年齡數(shù)據(jù)，認為燕山期花崗巖與鈾成礦有密切關系，燕山期花崗巖為該區(qū)形成熱液疊加改造型鈾礦床提供了熱動力源，而北東向區(qū)域性斷裂溝通燕山期花崗巖和中元古界，具有形成熱液疊加改造型鈾礦床的良好條件。研究區(qū)北東向區(qū)域性切層斷裂與董坑—東港向斜，東津—杭口向斜和大椿—武寧向斜西端轉(zhuǎn)折部位含鈾地層交叉復合部位如果發(fā)育層間破碎帶或垂直密集裂隙帶，將為鈾礦床形成提供較好的賦礦空間。因此沿區(qū)域性北東向構造斷裂分布的鈾礦床、鈾礦（化）點、異常點應該重新評價。查明交叉復合部位是否發(fā)育層間破碎帶和垂直密集裂隙帶的次級構造，進一步分析鈾礦找礦潛力。

3.3 紅盆覆蓋區(qū)南華系-寒武系與深大斷裂發(fā)育區(qū)

根據(jù)鈾成礦條件分析結合近年來勘查成果，認為發(fā)育深大斷裂的紅盆覆蓋下的南華系-寒武系為重要找礦層位。深大斷裂不僅為構造熱液，而且為含鈾地下水的運移提供了通道，加上紅盆所處的干熱古氣候有利于鈾的氧化、活化遷移和富集，此外紅盆可以作為含礦層南華系-寒武系的保礦層，有利于鈾礦床的形成。

4 結論

1）研究區(qū)成礦條件較為有利，大地構造環(huán)境屬于陸緣裂陷-深斷裂帶成礦環(huán)境，該成礦環(huán)境為我國黑色巖系非常規(guī)鈾資源最有利的成礦環(huán)境之一，主要賦礦層位南沱組、陡山沱組、燈影組、王音鋪組和觀音堂組在晚南華世-早寒武世形成眾多局部坳陷相，形成富鈾碳硅泥巖建造，與大陸上地殼豐度相比，鈾富集系數(shù)均大于1，其中王音鋪組鈾富集系數(shù)最高達24.39。此外研究區(qū)燕山期花崗巖廣泛分布，紅盆邊緣斷裂發(fā)育，北東向區(qū)域性斷裂溝通了燕山期花崗巖和基底中元古界以及旁側(cè)發(fā)育次級構造斷裂帶，具有形成熱液疊加改造碳硅泥巖型鈾礦床的有利條件，找礦潛力較大。

2）已有礦床的深部和外圍、北東向區(qū)域性切層斷裂與董坑—東港、東津—杭口和大椿—武寧向斜富鈾層內(nèi)層間破碎帶相交切部位以及發(fā)育深大斷裂的紅盆覆蓋下的南華系-寒武系可作為該區(qū)找礦遠景區(qū)。

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Analysis on ore-forming conditions and prospecting prediction for carbonaceous-siliceous-argillaceous type uranium deposit in Xiushui，Jiangxi

LI Zhixing， HE Zhongbo， ZHANG Zilong， WANG Wenquan，YANG Zhiqiang，ZHANG Wendong
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

P619.14

A

1672-0636（2017）03-0125-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2017.03.001

全國碳硅泥巖型鈾礦資源潛力評價項目 （編號：1212010633008）和中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查項目 （編號：DD2016013620）聯(lián)合資助。

2017-03-22

李治興（1985— ），男，陜西榆林人，工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)和礦床地球化學研究。E-mail：lzx1122@126.com