貴州省某地區(qū)砂巖型鈾礦礦床特征和成礦作用分析

廖俊凱，陶挺攀

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局核資源地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽(yáng) 550005）

1 地質(zhì)背景及構(gòu)造演化

區(qū)域構(gòu)造上屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱畢節(jié)孤形構(gòu)造區(qū)，大致位于中生代的川中前陸盆地。該地區(qū)早古生代坳陷，晚古生界發(fā)育，層位齊全（缺失志留系）。到志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動(dòng)（加里東運(yùn)動(dòng)Ⅲ幕）后，才全部轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的大陸性地殼。泥盆紀(jì)～晚三疊世中期轉(zhuǎn)入了拉張沉陷構(gòu)造發(fā)展階段，同時(shí)開(kāi)始海侵。二疊紀(jì)至中三疊世，沉積了以碳酸鹽巖為主的海相地層。侏羅紀(jì)形成大型內(nèi)陸坳陷湖盆。燕山晚期的褶皺運(yùn)動(dòng)及喜山期的抬升，形成了現(xiàn)今地表構(gòu)造形式。

本區(qū)侏羅-白堊系的褶皺都很微弱，地層傾角一般不超過(guò)10°。在晚三疊世晚期到晚白堊世期間，一直處于大型內(nèi)陸盆地環(huán)境，沉積了厚數(shù)百米的上三疊統(tǒng)二橋組和侏羅系自流井群底部綦江段的含煤組合，以及綦江段以上至上白堊統(tǒng)后數(shù)千米的紅層組合，他們是疊置于海相沉積物之上的濱太平洋活動(dòng)帶的陸相盆地堆積物。以東西向褶皺為主。以象鼻場(chǎng)向斜的規(guī)模最大，省內(nèi)已見(jiàn)延長(zhǎng)50km，向西伸入四川。其北面的旺隆背斜和雞公嶺向斜，以及南面的鳳凰山向斜等的規(guī)模皆小[1]。次有北西向褶皺，以延伸進(jìn)30km的官渡背斜規(guī)模較大，旁側(cè)伴生一些同向次級(jí)褶皺。在元厚場(chǎng)西南面尚有一束北北西的褶皺，延伸長(zhǎng)度均小于30km，該地段還出現(xiàn)幾條北東、北西和北北東向的小型正斷層。由此可見(jiàn)，該區(qū)的褶皺作用不強(qiáng)烈，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，可能與四川地塊基地的剛性強(qiáng)度較大有關(guān)。

2 礦床特征

工作區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，巖層呈單斜產(chǎn)出，地層近南-北向展布，傾角10°～16°。其鈾礦化類(lèi)型根據(jù)《貴州省鈾礦地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告》為機(jī)械沉積—復(fù)合成因型。鈾礦化層形態(tài)較為簡(jiǎn)單，總體呈大透鏡體狀、似層狀產(chǎn)于中侏羅統(tǒng)遂寧組（J2sn）。含礦巖性主要為砂巖、礫巖、含礫砂巖，與有機(jī)質(zhì)、炭化木、硅化木、黃鐵礦關(guān)系密切，其中的鈾主要呈吸附狀存在。地表露頭受浮土影響及流水作用，連續(xù)性較差、品位較低[2]。

2.1 放射性地球物理場(chǎng)特征

圖1 工作區(qū)γ總量等值線圖

γ總量特征：工作區(qū)總量本底值為0.002%～0.003%，遂寧組底部地層中總量測(cè)量值為0.012%～0.148%。以此為找礦其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，尋找遂寧組底部氧化還原過(guò)渡帶的鈾礦化帶。異常暈形態(tài)為長(zhǎng)條狀展布。

伽馬場(chǎng)暈形態(tài)為長(zhǎng)條狀，長(zhǎng)軸方向與地層方向一致。能譜測(cè)量、伽馬測(cè)量異常暈明顯，在空間上較為重疊，相互支持印證。區(qū)域γ場(chǎng)暈分布主要受地層、巖性控制。該背斜異常場(chǎng)、γ場(chǎng)、相對(duì)場(chǎng)暈主要在桑木場(chǎng)背斜北西翼，受侏羅系遂寧組底部長(zhǎng)石石英砂巖、礫巖所控制。結(jié)合地質(zhì)填圖結(jié)果和地面γ總量面積測(cè)量結(jié)果，異常帶呈現(xiàn)不連續(xù)條帶狀，主要原因是該地區(qū)浮土覆蓋較厚、植被茂盛，阻隔了放射性粒子逸散到地表，富鈾礦層未出露區(qū)域未測(cè)量到異常值[3]。

2.2 礦體形態(tài)產(chǎn)狀特征

區(qū)內(nèi)侏羅系遂寧組灰色中粒長(zhǎng)石石英砂巖、粉砂巖夾泥巖，傾向266°～305°，傾角10°～16°，可見(jiàn)炭化木碎屑，存在鈾異常，厚0.2m～1.2m，eU含量為0.002%～0.042%。礦化層頂板為不含炭化木碎屑的長(zhǎng)石石英砂巖，底板為灰綠色鈣質(zhì)泥巖。礦化層沿遂寧組底部氧化還原過(guò)渡帶向南北向延伸，南至大灣頭、北北東經(jīng)吊角頭長(zhǎng)約1.85km，受BT-1、BT-2、BT-3、BT-4、BT-5、BT-6、C-C'控制。

2.3 礦床類(lèi)型

工作區(qū)鈾礦化體大致可分為以下兩種類(lèi)型：①內(nèi)碎屑灰?guī)r型：會(huì)黑色砂質(zhì)內(nèi)碎屑灰?guī)r，巖石主要由內(nèi)碎屑、陸源碎屑、炭質(zhì)硅質(zhì)植物碎片（硅化木）等被方解石、少量粘土膠結(jié)而成。內(nèi)碎屑呈橢圓狀、不規(guī)則圓狀，粒度0.3mm～3mm以上不等，多為他形粒狀—微晶級(jí)方解石組成。陸源碎屑包括石英、長(zhǎng)石、巖屑等，粒度0.02mm～0.4mm不等，為次棱角狀，不規(guī)則分布。產(chǎn)于遂寧組（J2sn）底部，與上沙溪廟組（J2s）的分界處，規(guī)模不大；②砂巖型：灰、深灰色薄層中細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖，巖石系石英、巖屑、長(zhǎng)石等陸源碎屑、方解石質(zhì)內(nèi)碎屑被方解石、泥質(zhì)等膠結(jié)而成。碎屑多呈次角狀，粒度多在0.06mm～0.25mm間，分選好，屬于孔隙式—基底膠結(jié)，顆粒—基質(zhì)支撐。長(zhǎng)石主要為斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石。巖屑有泥質(zhì)巖屑、硅質(zhì)巖屑、玄武巖巖屑。部分泥質(zhì)巖屑和方解石質(zhì)內(nèi)碎屑粒度可達(dá)2mm以上，偶見(jiàn)白云質(zhì)內(nèi)碎屑，方解石質(zhì)內(nèi)碎屑多由泥—微晶方解石組成。白云母、黑云母、綠泥石呈條片狀，粒度0.1mm～0.6mm不等，常定向分布，形成層紋狀構(gòu)造。重礦物如鋯石等呈渾圓狀，粒度0.03mm～0.1mm。炭質(zhì)植物碎片粒度0.4mm～10mm不等，多為長(zhǎng)條狀順層分布。

2.4 鈾礦化特征

鈾礦化主要呈吸附狀態(tài)，未見(jiàn)原生鈾礦物，僅見(jiàn)次生鈣鈾云母及銅鈾云母、砷釩鈾礦；伴生有磁黃鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦。碎屑非金屬礦物有石英、各種長(zhǎng)石、綠泥石、輝石、白云母、黑云母、絹云母、電氣石、黝簾石、剛玉、柘榴子石、磷灰石等；并見(jiàn)有瀝青、炭化木、硅化木。礦石結(jié)構(gòu)多為細(xì)砂結(jié)構(gòu)、細(xì)-中砂結(jié)構(gòu)、內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造多為塊狀構(gòu)造、層紋狀構(gòu)造。

3 成礦、控礦因素

3.1 成礦條件

區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的大地構(gòu)造背景和適當(dāng)?shù)臉?gòu)造升降作用，導(dǎo)致工作區(qū)形成寬闊的斜坡帶，這有利于形成局部和區(qū)域的層間氧化帶，利于鈾的富集。

工作區(qū)中西部屬四川盆地邊緣地球化學(xué)（場(chǎng)）區(qū)，東部屬黔北隆起地球化學(xué)（場(chǎng)）區(qū)。四川盆地南部邊緣平緩開(kāi)闊褶皺區(qū)為前陸盆地，地層主要出露上三疊統(tǒng)至上白堊統(tǒng)的陸相紅色碎屑地層。構(gòu)造變形微弱。褶皺呈東西向，一般橫彎頂薄，開(kāi)闊舒緩、規(guī)模較小。斷裂構(gòu)造不發(fā)育。黔北隆起地球化學(xué)（場(chǎng)）區(qū)出露地層主要為中元古界至中生界，缺失泥盆系和大部分石炭系，隸屬川鄂湘黔巨型前陸褶皺帶的組成部分，侏羅山式褶皺發(fā)育。

工作區(qū)內(nèi)的異常帶屬于侏羅系中晚期形成，侏羅系中晚期陸相區(qū)的范圍明顯擴(kuò)大。與貴州晚侏羅系巖相古地理圖對(duì)比可知，工作區(qū)屬于泥巖與砂巖相，巖相發(fā)育有較大規(guī)模的砂體，陸相的河道砂體、海相的濱海-淺海砂體對(duì)于砂巖型鈾礦富集最為有利，在沉積相變處往往形成富礦帶。

3.2 控礦因素

區(qū)內(nèi)鈾礦化體受地層建造控制，控礦地層為侏羅系遂寧組，賦礦巖層為長(zhǎng)石石英砂巖和礫巖。礦化層底板通常為不透水的泥巖，含氧地下水在不透水的底板之上沿透水性較好的淺色砂巖滲透運(yùn)移，與砂巖中的還原劑發(fā)生反應(yīng)，隨著氧化作用的逐漸減弱，且含氧水中含鈾，則鈾在氧化還原界面附近富集，鈾礦體在橫剖面上常呈現(xiàn)為向地下水流動(dòng)方向突出的新月形。

4 富集規(guī)律及找礦標(biāo)志

4.1 富集規(guī)律

鈾的富集與有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦關(guān)系密切，均呈正相關(guān)，尤其是含炭有機(jī)物，在成礦過(guò)程中，不僅充當(dāng)了還原劑，還充當(dāng)了吸附劑。

蓄水構(gòu)造和滯水構(gòu)造的存在是地下水成礦的必要條件，其中河道相砂體及礫巖透鏡體，特別是河床低洼、拐彎或分支匯合處的砂礫巖透鏡體，河道相砂巖、礫巖與河漫相泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖的過(guò)渡帶等都屬于蓄水構(gòu)造和滯水構(gòu)造的形式之一。工作區(qū)屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆與四川臺(tái)坳邊緣地帶，在中生代三疊紀(jì)之前屬于海相沉積，之后侏羅紀(jì)開(kāi)始為陸相沉積，根據(jù)資料顯示以及實(shí)地工作觀察，異常區(qū)屬于河相沉積（辨狀河沉積），其滿(mǎn)足地下水成礦的必要條件。

含氧地下水沿透水性較好的淺色砂巖滲透運(yùn)移，其中的還原劑，如黃鐵礦、有機(jī)質(zhì)等受到氧化。在氧化過(guò)程中，水的氧化還原電位（Eh值）由于氧的消耗而降低，黃鐵礦變?yōu)楹骤F礦、針鐵礦等。隨著氧化作用的逐漸減弱，在深處氧被完全消耗掉，巖石不在受到氧化。如果下滲的含氧水中含鈾，則鈾將在氧化還原界面附近沉淀富集成礦。鈾礦體在橫剖面上常呈現(xiàn)為向地下水流動(dòng)方向突出的新月形。

4.2 找礦標(biāo)志

當(dāng)含鈾巖層具斜層理砂礫巖、或巖石組合復(fù)雜、富含黃鐵礦和黑色有機(jī)質(zhì)，層內(nèi)有沖刷槽，局部有赤鐵礦化（紅化）等特征時(shí)，可作為找礦標(biāo)志。