贛西北修水地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦化特征及成礦模式分析

關(guān)顯東，賴 勝,2，張文東，李秉書，蘇 特，王鉑云，裴曉宇，李 彭

(1. 桂林理工大學 地球科學學院，廣西 桂林 541000; 2. 廣州市市政工程設(shè)計研究總院， 廣東 廣州 510000; 3. 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029; 4. 武警黃金第五支隊，陜西 西安 710100)

碳硅泥巖型鈾礦是指主要產(chǎn)于晚震旦世一二疊世的未變質(zhì)或弱變質(zhì)的海相碳酸鹽、硅質(zhì)巖、泥巖及其過渡型巖類建造中鈾礦床，是我國四大鈾礦類型之一[1-2]，相比花崗巖型、火山巖型和砂巖型鈾礦床，碳硅泥巖具有厚度大，富有機質(zhì)、粘土礦物、磷質(zhì)、黃鐵礦等聚鈾劑以及層位穩(wěn)定等優(yōu)勢，能大量富集鈾，其蘊藏量最為豐富[2]，成為鈾礦資源重要潛力來源，而我國近40%碳硅泥巖型鈾礦床分布于湘西—贛西北一帶，且地處該帶上的修水鈾礦化集中區(qū)為我國南方碳硅泥巖型鈾礦集中區(qū)[3]，地表鈾礦化信息較豐富，鈾背景值高，屬于潛力評價成果顯示的遠景區(qū)之一。因此，本文旨在分析總結(jié)修水地區(qū)鈾礦化集中區(qū)礦化特征以及成礦模式，對下一步工作具有重要找礦實踐意義。

1 成礦地質(zhì)背景

修水地區(qū)大地構(gòu)造位置上，地處江南隆褶帶的西段，北與下?lián)P子坳褶帶毗鄰，南與華南褶皺系接壤。地處揚子陸塊，九嶺隆起中段北緣修水—武寧復向斜西部，九嶺隆起帶以北地區(qū)是該礦區(qū)重要的鈾礦化發(fā)育地區(qū)[4-5]。九嶺隆起及其北面相鄰的皖南沉降帶，屬于揚子陸塊褶皺基底上加里東旋回出現(xiàn)的次級構(gòu)造單元；鈾礦床主要分布在這兩個次級構(gòu)造單元相接連的構(gòu)造過渡帶內(nèi)。

區(qū)內(nèi)地層出露分布廣泛，自元古界至新生界均有不同程度發(fā)育[5]。 其中上震旦—下寒武統(tǒng)海相碳硅泥巖含鈾沉積建造為重要找礦層位(見圖1)，前震旦系褶皺基底制約沉積蓋層的發(fā)育，有利的巖相古地理條件控制著震旦—寒武系碳硅泥巖含鈾建造形成[6]。已知大椿礦床、白土礦床、保峰源等主要賦存于下寒武統(tǒng)王音鋪組。區(qū)內(nèi)巖漿活動強烈，巖漿侵入活動主要包括晉寧期、加里東期及燕山期三期，其中以燕山期巖漿侵入活動為主，主要酸性花崗巖基、小巖體群及脈巖產(chǎn)出。巖漿噴出活動主要包括晉寧期、加里東、印支期、燕山期及喜馬拉雅期四期，其中以燕山期巖漿噴出活動為主，主要巖性為安山巖、英安巖 酸性熔巖及凝灰?guī)r。

E 古近系; P-T 二疊系至三疊系; O-S 奧陶系至志留系; ∈2 + 3中、上寒武統(tǒng); Z2上震旦統(tǒng); Z1下震旦統(tǒng); Pt2中元古界雙橋山群; γ52燕山早期花崗巖; γ53燕山晚期花崗巖; 1 實測或推測斷裂; 2 地層界線; 3 鈾礦床; 4 鈾礦點或礦化點

圖1修水地區(qū)礦化集中區(qū)鈾礦地質(zhì)

2 區(qū)域鈾礦化類型

研究區(qū)含鈾碳硅泥巖建造中鈾經(jīng)歷了活化遷移、疊加改造富集、累聚作用等重要的地質(zhì)作用，早震旦世、早寒武世富鈾層碳硅泥巖型鈾礦床的礦產(chǎn)預測類型主要分為沉積—淋積型和沉積—熱液疊加改造型。其中沉積—淋積型以新開塘為典型礦床，而沉積—熱液疊加改造型如保峰源、董坑、大椿、梯沖、坪上、坑口和洞下等中小型礦床，尚未發(fā)現(xiàn)大型礦床。沉積—熱液疊加改造型鈾礦床是該區(qū)域的主攻類型，最具代表性的是修水—寧國預測工作區(qū)西段的保峰源沉積—熱液疊加改造型鈾礦床，為中型碳硅泥巖型鈾礦床。

區(qū)域鈾礦床的圍巖蝕變主要有碳酸鹽化、硅化、赤鐵礦化及黃鐵礦化。其中硅化(石英細脈填充)、碳酸鹽化(粉紅及紅色方解石脈填充)、黃鐵礦化及其共生的赤鐵礦化屬于近礦圍巖蝕變，對找礦具有重要的指導意義。

3 區(qū)域鈾礦成礦特征

修水地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床呈東西分帶分布規(guī)律，鈾礦床多分布于工作區(qū)的西部地區(qū)岳陽、修水一帶，而在東部地區(qū)只發(fā)現(xiàn)了碳硅泥巖型鈾礦點及鈾礦化異常，并未發(fā)現(xiàn)鈾礦床。

3.1 時空分布特征

鈾礦床及礦點集中分布在九嶺隆起北緣，由新元古界—早古生界及白堊—古近系組成的斷陷構(gòu)造邊緣。該斷陷兩側(cè)為元古界隆起，中心為白堊—古近系，兩翼為新元古界—早古生界，形似一個北東東走向的向斜構(gòu)造。斷陷邊界由近東西向、北東向和北西向斷裂聯(lián)合圈閉，并被多條北北東向斷裂切割。斷陷兩側(cè)附近前震旦系基底中有不同規(guī)模的燕山期花崗巖侵入體廣泛分布。該區(qū)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明，曾發(fā)生過6次鈾成礦作用，該礦床富鈾礦石以存在較多的鈾礦物(瀝青鈾礦、次生鈾礦物等)而區(qū)別于一般礦石(鈾主要成吸附態(tài))。富鈾礦石多為多次累聚成礦的產(chǎn)物。

前人研究表明修水地區(qū)確定形成6次鈾成礦期：147 Ma、108～112 Ma、65 Ma、45～53 Ma、24～31 Ma、1.5～9.7 Ma。其中24～31 Ma為瀝青鈾礦形成期，且為該區(qū)主成礦期，同時表現(xiàn)出后期改造疊加條件對碳硅泥巖型鈾礦形成的重要影響。

3.2 層控性特征

修水地區(qū)鈾礦點及礦床層控現(xiàn)象明顯。新元古界震旦系—早古生界寒武系的各個地層單位中均具鈾礦化，但達到工業(yè)鈾礦化均主要產(chǎn)于下震旦統(tǒng)陡山沱組、上震旦統(tǒng)燈影組及下寒武統(tǒng)王音鋪組和觀音堂組中，由此可見該區(qū)鈾礦層控現(xiàn)象之明顯。

此外，該區(qū)碳硅泥巖型鈾礦的層控特征，其層位具有自西向東，自南向北逐漸變新趨勢?？氐V層位中含礦主巖巖性呈以下特征：①含礦主巖具有摻雜過渡性，為不同沉積環(huán)境過渡中形成的巖類；②含礦主巖一般分布在由不同巖性組成的互層、夾層、透鏡體地層結(jié)構(gòu)中；③含礦主巖有較強的聚鈾性，區(qū)域類比后發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)的含礦主巖鈾含量高出區(qū)域上同種巖石鈾含量數(shù)十倍。碳硅泥巖型鈾礦化發(fā)育的地段大多在沉積—成巖過程中有明顯的鈾預富集作用的含礦層位。

該區(qū)鈾礦化主要賦存于王音鋪組和陡山沱組中。王音鋪組一、二段以炭質(zhì)泥巖為主(二段含大量磷結(jié)核)，夾含炭白云巖、泥灰?guī)r及石煤層，部分鈾礦體賦存于該層位中。第三段炭質(zhì)泥巖是本區(qū)最重要的產(chǎn)鈾層位。第四段炭質(zhì)泥巖與含炭硅質(zhì)巖互層以及觀音堂組下部炭質(zhì)泥巖也是本區(qū)重要產(chǎn)鈾層位。

陡沱山組在該區(qū)由中厚層白云巖至薄層狀含硅泥白云巖、白云質(zhì)泥巖及炭質(zhì)泥巖的兩個沉積韻律組成，屬頻繁震蕩背景下含泥硅碎屑沉積與化學沉積摻雜過渡的沉積產(chǎn)物。鈾礦化即產(chǎn)于巖層厚度變化、脆柔巖性交替、巖石成分迥異的部位，主要產(chǎn)在中部富含黃鐵礦的白云質(zhì)泥巖及含硅泥白云巖。

3.3 構(gòu)造控礦特征

研究區(qū)鈾礦床發(fā)育受構(gòu)造作用控制明顯，區(qū)域性深大斷裂帶控制含鈾沉積建造、巖漿活動的分布，是深部熱液上升通道和成礦有利位置[7]。贛西北地區(qū)褶皺作用較弱，以低角度開闊向斜為主；斷裂構(gòu)造較發(fā)育，鈾礦空間定位與含礦層的斷裂有直接關(guān)系。本區(qū)鈾礦化主要受3種斷裂控制，分別為層間斷裂、切層斷裂和順層及切層裂隙密集帶。

層間斷裂為與褶皺伴生的一組斷裂，與地層產(chǎn)狀一致。該組斷裂控制的礦化，多為貧礦；與切層斷裂裂隙共生地段，形成較大破碎空間常有富的鈾礦體分布。切層斷裂指高角度切割下寒武統(tǒng)或上震旦統(tǒng)含礦主巖層的斷裂構(gòu)造，本區(qū)最主要的切層控礦斷裂為北北東向—北東向斷裂，其次有北西向和近南北向斷裂。切層控礦斷裂傾角60(°)～88(°)，對富礦定位有控制作用。順層和切層裂隙密集帶實際上分別為層間斷裂和切層斷裂的另一種表現(xiàn)形式，具類似的控礦意義。

綜上所述，該預測工作區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床在層控基礎(chǔ)上，受斷裂控制作用明顯，其作用主要在于為成礦作用提供所需通道和空間，故此斷裂控礦特征往往沒有定性的固定模式，在疏通性好的破碎空間中，如多組方向斷裂的交匯處、交切地段、斷裂沿走向或傾向的膨脹部位、沿傾向產(chǎn)狀變化地段，均可能賦存較好的礦化體，這同其它金屬礦產(chǎn)的構(gòu)造控礦現(xiàn)象具有類似作用意義[8-9]。

3.4 儲礦構(gòu)造特征

本區(qū)鈾礦化的控礦構(gòu)造及儲礦構(gòu)造(賦存有礦化的構(gòu)造)主要是斷裂構(gòu)造。儲礦斷裂構(gòu)造常是控礦斷裂構(gòu)造局部組成部分或與之有聯(lián)系的低級別斷裂構(gòu)造。與鈾礦化關(guān)系密切的褶皺構(gòu)造部位是背、向斜的傾伏端、上翹端以及與褶皺同序次的層間構(gòu)造遭后期構(gòu)造活動強烈改造而發(fā)育成層間斷裂破碎帶的部位。本區(qū)儲礦構(gòu)造主要是層間斷裂、切層斷裂及它們的組合。

3.4.1 層間儲礦斷裂構(gòu)造

該區(qū)層間儲礦斷裂構(gòu)造是該區(qū)震旦系—寒武系碳硅泥巖中重要的鈾儲礦構(gòu)造。區(qū)內(nèi)層間構(gòu)造主要發(fā)育于：陡山沱組各巖性段內(nèi)、王音鋪組內(nèi)各巖性段間。鈾礦化主要賦存于王音鋪組內(nèi)(特別是三巖性段內(nèi))、陡山沱組中上部及觀音堂組下部的層間構(gòu)造破碎帶中。

1)陡山沱組內(nèi)層間構(gòu)造破碎帶

蕫坑地區(qū)陡山沱組內(nèi)層間構(gòu)造破碎帶第四巖性段內(nèi)含硅質(zhì)白云巖、含云泥巖內(nèi)的層間構(gòu)造帶是鈾礦床最主要的儲鈾層間構(gòu)造，保峰源西段陡山沱組上部層間構(gòu)造帶是礦床重要儲鈾層間構(gòu)造帶。

2)王音鋪組及觀音堂組內(nèi)層間構(gòu)造破碎帶

王音鋪組及觀音堂組下部層間構(gòu)造帶在區(qū)內(nèi)發(fā)育普遍，是區(qū)內(nèi)重要的儲鈾構(gòu)造。王音鋪組一、二、三、四巖性段內(nèi)及之間的層間構(gòu)造是區(qū)內(nèi)重要的儲鈾構(gòu)造；特別是三巖性段內(nèi)的層間構(gòu)造是區(qū)內(nèi)重要的儲鈾構(gòu)造，位于東巷至東津—保峰源—任家鋪等地的2個鈾礦床及多個鈾礦點的主要鈾礦體均受該層間構(gòu)造所控制。王音鋪組頂部及觀音堂組下部層間構(gòu)造帶則控制著大椿—溪口向斜內(nèi)鈾礦床中鈾礦體的產(chǎn)出。

3.4.2 切層儲礦斷裂

研究區(qū)鈾礦化切層儲礦構(gòu)造主要有NNE向、近SN向、NE向及NEE向構(gòu)造，目前尚未發(fā)現(xiàn)NW向儲鈾構(gòu)造帶。

1)北北東向及近南北向斷裂

該組斷裂構(gòu)造不僅是區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造，而且是區(qū)內(nèi)重要的控礦儲礦斷裂。北北東向及近南北向斷裂控制蕫坑鈾礦床的展布，其次級構(gòu)造帶中賦存有相對較富的鈾礦體。

2)北東向斷裂

北東向斷裂在本區(qū)甚為發(fā)育，部分鈾礦化產(chǎn)于該組斷裂中。

3.4.3 層間斷裂及切層斷裂組合

本區(qū)鈾礦化的賦存部位主要在層間構(gòu)造復合有切層構(gòu)造的部位及其近鄰部位。

3.5 鈾礦化與斷陷紅盆相關(guān)聯(lián)特征

后期構(gòu)造改造有利于鈾礦化的發(fā)育[5]，燕山—喜馬拉雅亞旋回期，斷塊隆起與斷陷邊界部位，有利于疊加改造成礦作用的形成；中—新生代時期，巖漿和熱液活動較強又頻繁的區(qū)段也有利于鈾礦化的發(fā)育；新生代古近紀和新近紀殘留紅盆附近地段也是碳硅泥巖型鈾礦化發(fā)育的重要地段。區(qū)內(nèi)保峰源、董坑、大椿、梯沖、坪上、坑口和洞下等礦床均產(chǎn)于紅盆邊緣附近或紅盆邊緣斷裂附近，該區(qū)鈾礦(化)點、異常點大多也產(chǎn)于紅盆邊緣附近，紅盆邊緣斷裂溝通深部含礦熱液，紅盆邊緣斷裂的溝通效應(yīng)為形成熱液疊加改造性鈾礦床、礦(化)點提供條件。

4 成礦模式

研究區(qū)燕山期以來的巖漿侵位、火山噴發(fā)、次火山作用等構(gòu)造熱液、火山熱液和地下熱水的作用為后期熱液疊加改造提供熱源條件。中—新生代時期，巖漿和熱液活動較強又頻繁的區(qū)段也有利于鈾礦化的發(fā)育。區(qū)內(nèi)大椿鈾礦床、保峰源鈾礦床、董坑鈾礦床、坪上鈾礦床、洞下鈾礦床等與燕山期花崗巖的距離均在為1～8 km范圍內(nèi)，大多數(shù)其它鈾礦化點、異常點與燕山期花崗巖株、花崗巖基的距離主要在1～10 km范圍內(nèi)，認為燕山期花崗巖基、小巖體群及脈巖為形成本地區(qū)的熱液疊加改造型鈾礦床提供了熱動力源。該區(qū)燕山期巖漿熱液與鈾礦化具有必然的成生聯(lián)系特征。

通過對該區(qū)域成礦條件、成礦規(guī)律、控礦特征等詳細分析，綜合認為，構(gòu)建如下該區(qū)鈾成礦模式(見圖2)，有望取得進一步的突破。

1 古近紀斷陷紅盆；2 早寒武系含鈾碳硅泥巖建造；3 早震旦系世含鈾硅質(zhì)巖建造；4 早震旦系碳酸鹽巖建造；5 早南華系硐門組；6 新元古界雙橋山群；7 燕山期花崗巖；8 斷層；9 地層界線；10 層間破碎帶；11 鈾礦體；12 地下熱液流動方向；13 大氣降水

圖2修水碳硅泥巖型鈾礦成礦模式

5 結(jié) 論

研究區(qū)深斷裂比較發(fā)育，在每一個構(gòu)造階段都有很長活躍期，對于成礦較為有利。印支期構(gòu)造活動性較明顯，燕山期活動最為強烈，控制了斷陷盆地的形成及深部巖漿活動，主要賦礦層位王音鋪組和陡山沱組形成富鈾碳硅泥巖建造。此外研究區(qū)燕山期花崗巖廣泛分布，北東向斷裂非常發(fā)育，他們對區(qū)域巖漿巖體和鈾礦體的分布具有控制作用，是形成熱液疊加改造碳硅泥巖型鈾礦床的有利條件。