諸廣南長(zhǎng)江鈾礦田油洞斷裂性質(zhì)及其找礦意義研究

劉軍港，李子穎，聶江濤，金念憲，趙宇霆，陶意

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

諸廣南鈾礦田發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)50年代末，已經(jīng)開(kāi)采幾十年，礦田處于諸廣復(fù)式巖體，范圍涉及廣東省、江西省、湖南省，是中國(guó)最重要的熱液型花崗巖鈾礦基地［1］，為我國(guó)天然鈾資源的開(kāi)發(fā)、利用做出了重要貢獻(xiàn)。其中，位于廣東省仁化縣的長(zhǎng)江鈾礦田是最重要的花崗巖型鈾礦田之一，已發(fā)現(xiàn)2個(gè)大型鈾礦床（302、 305）、 1個(gè)中型鈾礦床（308）、 4個(gè)小型鈾礦床和5個(gè)鈾礦點(diǎn)［2］。隨著資源的開(kāi)采，淺表的資源日漸枯竭，找礦工作需要由地表逐漸轉(zhuǎn)向深部，這就需要地學(xué)工作者用新的勘查思路發(fā)現(xiàn)深部的礦床，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)找礦的重大突破。目前已經(jīng)探明的鈾礦床主要受NNW向構(gòu)造帶控制，對(duì)本區(qū)重要含礦-控礦構(gòu)造——油洞斷裂的構(gòu)造性質(zhì)及找礦前景研究仍比較薄弱。筆者在前人研究和勘查工作的基礎(chǔ)上，對(duì)長(zhǎng)江礦田油洞斷裂的特征、性質(zhì)以及對(duì)鈾的控制作用及深部找礦意義進(jìn)行了研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長(zhǎng)江鈾礦田位于諸廣南部巖體中部的仁化縣境內(nèi)，大地構(gòu)造位置上處于閩贛后加里東隆起與湘桂粵海西-印支坳陷結(jié)合部位［3］，受九峰-大余EW向隆起帶、萬(wàn)洋-諸廣SN向隆起帶和萬(wàn)長(zhǎng)山NE向隆起帶的三重控制［2］。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，出露巖石主要有印支期第三階段中粒小斑狀二云母花崗巖 （年齡為（232±4） Ma［4］）、 燕山早期中粒-中粗粒黑云母花崗巖（年齡為（159.8±1.5） Ma［5］）、 中粗粒斑狀黑云母花崗巖（年齡為（157.2±1.7） Ma［5］），其次為印支期第二階段中粗粒斑狀二長(zhǎng)花崗巖、燕山早期細(xì)粒不等粒斑狀黑云母花崗巖（年齡為（161.6±2.1） Ma［5］）和燕山晚期細(xì)粒黑云母花崗巖（年齡為（123.9±1.3）Ma［6］），晚期有輝綠巖（年齡為（110.6±2.0）Ma［7］）、 細(xì)晶巖脈侵入，另外還有堿交代巖。研究區(qū)主要發(fā)育NE、NEE、NNE、NW、NWW、NNW向多組斷裂構(gòu)造，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦床主要發(fā)育于NNW向張扭性構(gòu)造，如棉花坑 （302）、書(shū)樓坵（305）、 長(zhǎng)坑（301）、 水石（308）等； 其次發(fā)育于NNE向構(gòu)造，如蕉坪 （362）、企嶺（363）；另外NWW向油洞斷裂也是本區(qū)的控礦含礦構(gòu)造， 控制了油洞礦床（306）［8］（圖 1）。

圖1 諸廣南長(zhǎng)江鈾礦田地質(zhì)簡(jiǎn)圖 （據(jù)廣東核工業(yè)地質(zhì)局七〇五大隊(duì)）Fig.1 The geological sketch of Changjiang uranium orefeild，South Zhuguang area

2 油洞斷裂構(gòu)造變形及控礦特征

2.1 宏觀特征

油洞斷裂帶為長(zhǎng)江鈾礦田內(nèi)主斷裂之一，它位于油洞村西至老屋場(chǎng)之間，長(zhǎng)6～7 km，衛(wèi)星圖像特征表現(xiàn)為直線型，地貌上表現(xiàn)為直線狀 “V”形溝谷。油洞斷裂總體走向北西290°～305°， 傾向南西， 傾角 60°～80°， 在與NNW向9號(hào)斷裂帶交匯部位，發(fā)生多段錯(cuò)動(dòng)，產(chǎn)狀變化較大，尤其在交匯部位東側(cè)，見(jiàn)約100 m長(zhǎng)油洞斷裂向北東整體錯(cuò)動(dòng)，斷裂上盤(pán)面產(chǎn)狀為54°∠70°，再向南東段產(chǎn)狀恢復(fù)為油洞斷裂總體產(chǎn)狀。油洞斷裂多處地段見(jiàn)早期充填的中基性脈巖。曹豪杰等［7］采自斷裂北西段鉆孔深部脈巖樣品，鏡下鑒定為輝綠巖，并測(cè)得全巖Ar-Ar坪年齡為（110.6±2.0）Ma。沿?cái)嗔褞С舜罅堪l(fā)育淺層次脆性變形造成的碎裂巖系列，如硅化碎裂巖、角礫巖外，上下盤(pán)兩側(cè)還發(fā)育厚度幾十厘米至幾米不等的深層次韌性變形產(chǎn)生的花崗質(zhì)和輝綠巖質(zhì)糜棱巖，可見(jiàn)花崗巖中侵入的輝綠巖小巖枝與花崗巖一同發(fā)生韌性變形 （圖2a）。根據(jù)石英旋轉(zhuǎn)碎斑可以判斷韌性剪切為右行剪切 （圖2b、c），面理產(chǎn)狀40°∠86°，表明油洞斷裂在輝綠巖侵入后發(fā)生了走向130°的右行韌性剪切作用。

油洞斷裂韌性剪切作用自北西向南東逐漸增強(qiáng)，在北西段表現(xiàn)為韌性剪切帶主要發(fā)育在斷裂的上下盤(pán)附近，寬度0.3～2 m，向斷裂中心逐漸過(guò)渡為脆性構(gòu)造，無(wú)明顯韌性變形。沿構(gòu)造向南東韌性剪切變形逐漸變強(qiáng)，尤其到駝背嶺西部，斷裂帶內(nèi)輝綠巖和上下盤(pán)花崗巖均糜棱巖化，寬度超過(guò)8 m。沿韌性剪切帶面理可見(jiàn)后期充填張性含鈾硅質(zhì)脈，呈絳紅色 （圖2d），糜棱巖破碎為角礫，為含鈾硅質(zhì)網(wǎng)脈膠結(jié)。另外沿?cái)嗔褞Т罅堪l(fā)育淺層次脆性變形造成的碎裂巖系列，如硅化碎裂巖、角礫巖。在油洞韌性剪切作用和含鈾硅質(zhì)脈充填后還發(fā)生脆性剪切作用，切過(guò)含鈾硅化蝕變帶 （圖2e），斷層面傾向多與早期面理面一致，總體以近水平走滑為主，兩側(cè)壓剪解理指示為右行剪切作用 （圖2e）。另外還可見(jiàn)更晚期小規(guī)模的多次擠壓推覆，破壞礦體以及油洞斷裂帶（圖2f）。

構(gòu)造巖的特征表明該斷裂具有多期次活動(dòng)的特征，總體經(jīng)歷了由張→韌性剪切→張→壓→壓性變形的轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為：第1階段油洞斷裂為陡傾角的伸展型正斷層，并伴隨輝綠巖侵入充填；第2階段轉(zhuǎn)為NW-SE向右行韌性剪切，在剪切面兩側(cè)的花崗巖和輝綠巖明顯糜棱巖化；第3階段油洞斷裂韌性剪切帶沿著面理張開(kāi)，充填含鈾硅質(zhì)群脈和蝕變帶；第4階段再次轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚兴郊羟羞\(yùn)動(dòng) （擦痕傾角4°～5°）；第5階段發(fā)生多次小規(guī)模的NE-SW向脆性擠壓推覆，局部形成斷層泥，破壞韌性剪切帶和礦體。

圖2 油洞斷裂構(gòu)造特征Fig.2 Structural characteristic of Youdong fault

圖3 油洞斷裂內(nèi)巖石變形顯微特征Fig.3 Microscopic characteristics of rock deformation in Youdong fault

2.2 微觀特征

油洞韌性剪切帶內(nèi)花崗質(zhì)初糜棱巖-糜棱巖主要礦物為石英，少量黑云母，長(zhǎng)石多蝕變?yōu)榫G泥石，石英亞顆粒發(fā)育，大小11～29 μm，亞顆粒邊界遷移和重結(jié)晶非常普遍，具有顯著波狀消光。石英亞顆粒多定向排列，形成沿著面理的細(xì)粒石英條帶（圖3a、b），構(gòu)成了剪切C面，石英沿著C軸晶格定向。未糜棱巖化中基性巖偶見(jiàn)自形角閃石和半自形斜長(zhǎng)石 （圖3c），長(zhǎng)石發(fā)生弱的綠泥石化，而糜棱巖化的脈巖中主要礦物為幾乎完全蝕變?yōu)榫G泥石，并發(fā)生明顯韌性變形，強(qiáng)烈定向，構(gòu)成了剪切C面（圖3d、e）。含鈾硅質(zhì)脈在微觀上表現(xiàn)為梳狀石英，沿面理呈張性充填，其內(nèi)赤鐵礦呈浸染狀分布 （圖3f），但鏡下尚未發(fā)現(xiàn)原生鈾礦物。

圖4 油洞斷裂北西段油洞村東礦化點(diǎn)特征Fig.4 Characteristics of the eastern Youdongcun ore occurrence in the northwest part of Youdong fault

圖5 油洞斷裂南東段駝背嶺西礦點(diǎn)特征Fig.5 Characteristics of the westernTuobeiling ore occurrence in the southeast part of Youdong fault

2.3 控礦特征

油洞斷裂是研究區(qū)內(nèi)重要的控礦-含礦構(gòu)造，在其北西段已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油洞礦床（306）達(dá)中型規(guī)模，礦體主要產(chǎn)在油洞斷裂帶及其次級(jí)裂隙。地表評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，油洞斷裂自北西西向南東東段均有不同規(guī)模和強(qiáng)度的鈾礦化。選取兩個(gè)典型礦化-礦點(diǎn)進(jìn)行比較描述，其中北西段油洞村西礦化點(diǎn)為圖1中①示意位置，南東段駝背嶺西礦點(diǎn)為圖1中②示意位置。

北西部油洞村西鈾礦化主要分布于上下盤(pán)兩側(cè)（圖4a、b），形成強(qiáng)堿交代赤鐵礦化硅化蝕變花崗質(zhì)糜棱巖帶，寬度約1 m，產(chǎn)狀220°∠79°，礦化受韌性剪切帶控制，韌性剪切強(qiáng)的部位后期張性充填的含鈾硅質(zhì)脈越發(fā)育，赤鐵礦化蝕變?cè)綇?qiáng)，向構(gòu)造內(nèi)過(guò)渡為弱的脆性變形時(shí)，蝕變明顯變?nèi)?。礦化表現(xiàn)為絳紅色硅質(zhì)群脈或者粗脈，主要沿著韌性剪切面理呈張性充填，鈾含量超過(guò)100×10-6，局部達(dá)工業(yè)品位，總體寬度達(dá)到1.7 m。

在油洞斷裂內(nèi)南東段駝背嶺西發(fā)現(xiàn)新的鈾礦點(diǎn)可見(jiàn)強(qiáng)硅化鈾礦化帶（圖1），寬超過(guò)5 m，出露長(zhǎng)度＞15 m，斷裂內(nèi)充填的脈巖和花崗巖完全糜棱巖化，圍巖花崗巖亦發(fā)生初糜棱巖化礦物拉長(zhǎng)、定向，面理十分發(fā)育。地表出露構(gòu)造內(nèi)見(jiàn)2.8 m暗紅色硅化角礫巖帶 （圖5），角礫成分為基性脈巖質(zhì)糜棱巖（圖5b），硅化呈網(wǎng)脈狀、不規(guī)則粗脈狀，具有典型張性特征 （圖5b）。實(shí)測(cè)γ能譜鈾含量分布見(jiàn)圖5a，在南東側(cè)達(dá)到工業(yè)礦化，寬度超過(guò)1 m，最高值點(diǎn)達(dá)1 400×10-6，沿裂隙可見(jiàn)次生鈾礦物鈣鈾云母（圖5c），其余蝕變帶均大于100×10-6（圖5a）。由此可以看出礦化形成于韌性剪切之后，糜棱巖化越強(qiáng)烈，在成礦期張性構(gòu)造更發(fā)育，對(duì)成礦更有利。

3 討論

油洞韌性剪切帶宏觀和顯微特征表明，油洞斷裂韌性剪切作用發(fā)生于基性脈巖侵入（（110.6±2.0）Ma［7］）之后， 鈾礦化（70～68 Ma［9］）之前，即晚中生代。根據(jù)區(qū)域?qū)Ρ?，油洞斷裂帶可能與南雄韌性剪切帶形成于同一時(shí)間（白云母 Ar-Ar坪年齡為（94.6±0.4）Ma［10］），形成于古太平洋板塊俯沖和陸內(nèi)伸展的背景下［11］。以往研究認(rèn)為，大陸上部地殼呈脆性變形，下部地殼呈韌性變形，而在中地殼存在一個(gè)脆-韌性轉(zhuǎn)換帶，因此韌性剪切帶多發(fā)生于10 km以下［12-13］。微觀特征顯示油洞韌性剪切帶內(nèi)糜棱巖類(lèi)巖石中動(dòng)態(tài)重結(jié)晶和邊界遷移礦物主要為石英，推測(cè)韌性剪切變形的溫度為280～350℃［14］； 韌性剪切帶內(nèi)巖石中出現(xiàn)的各種動(dòng)態(tài)性構(gòu)造變形，如殘斑的壓扁和旋轉(zhuǎn)等，S-C組構(gòu)及各種各樣的顯微變形現(xiàn)象，暗示油洞韌性剪切帶形成于10 km以下的中地殼范圍［15］。此外，已有研究表明，韌性剪切帶中從變形到強(qiáng)變形地段，動(dòng)態(tài)重結(jié)晶礦物粒度明顯減小，這是韌性變形過(guò)程中應(yīng)力逐漸集中的結(jié)果［16］。油洞韌性剪切帶的原始巖石為花崗巖和輝綠巖，二者物理性質(zhì)存在明顯差異，這導(dǎo)致了動(dòng)態(tài)重結(jié)晶礦物組合的差異，但是由于二者分布于同一構(gòu)造帶，因此可以采用花崗質(zhì)初糜棱巖-糜棱巖中出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)重結(jié)晶的石英顆粒對(duì)韌性剪切帶形成時(shí)的差壓力條件進(jìn)行大致估算。估算方法采用公式σ＝kD-μ（其中σ為差應(yīng)力值，D為動(dòng)態(tài)重結(jié)晶礦物的粒度，k、μ為實(shí)驗(yàn)常數(shù)，常用值為k＝603， μ＝0.68［17］）測(cè)量了 50 個(gè)動(dòng)態(tài)重結(jié)晶顆粒 （圖3a），大小范圍為11～28 μm，平均值為 19 μm， 計(jì)算壓力為 62.6～118.1 MPa，平均值為81.4 MPa。

但是，輝綠巖的韌性變形條件為1.0 Gpa以上，800～1 000℃［18］， 這與計(jì)算出的油洞斷裂發(fā)生韌性剪切的物理?xiàng)l件相差甚遠(yuǎn)，而油洞斷裂特征表明，輝綠巖也發(fā)生了明顯糜棱巖化，這顯然存在矛盾。近幾年來(lái)，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)韌性變形也可在淺于10 km的深度發(fā)育［19-22］，這可能主要與水或者流體的加入有關(guān)［23］，微量的結(jié)構(gòu)水對(duì)石英、長(zhǎng)石、長(zhǎng)石-輝石組合和花崗巖流變具有明顯的弱化作用，體現(xiàn)在隨著水含量的增加，樣品的蠕變速率增加，礦物晶體內(nèi)部微量水不僅促進(jìn)了礦物位錯(cuò)遷移和恢復(fù)作用，而且加速了晶體邊界遷移［24］。已有研究發(fā)現(xiàn)在發(fā)育于花崗質(zhì)巖石中的韌性剪切帶中的石英和長(zhǎng)石以及變形了的長(zhǎng)英質(zhì)低級(jí)變質(zhì)巖中名義上的無(wú)水礦物中有結(jié)構(gòu)水的存在［19］，表明礦物中微量的結(jié)構(gòu)水對(duì)巖石變形弱化和剪切帶的形成具有重要作用。換言之，微量結(jié)構(gòu)水對(duì)變形的相互作用導(dǎo)致巖石從脆性向韌性變形轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了韌性剪切帶的發(fā)育，尤其在相對(duì)較低溫的條件下（＜300℃），水的參與會(huì)使顆粒發(fā)生高角度的遷移，從而利于重結(jié)晶顆粒的形成［25-27］，因此水或者流體的參與可以明顯促進(jìn)巖石韌性變形的發(fā)生。另外流體的參與會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)石、輝石等礦物發(fā)生明顯綠泥石化，研究表明綠泥石發(fā)生韌性變形的溫度和壓力低于石英［28］。因此輝綠巖的糜棱巖化可能與流體參與下巖石和礦物的弱化作用以及礦物發(fā)生綠泥石化有關(guān)，這與宏觀和鏡下觀察結(jié)果一致（圖4d、e）?？傊?，流體或者水的參與明顯促進(jìn)了油洞韌性剪切作用的形成。

從油洞韌性剪切帶與鈾成礦-控礦機(jī)理分析，韌性剪切作用可以使礦物和巖石產(chǎn)生極高的位錯(cuò)密度，形成的面理為構(gòu)造薄弱面，增強(qiáng)了巖石的滲透能力，且在區(qū)域成礦作用發(fā)生時(shí)，更容易張開(kāi)、破碎，成為鈾礦含礦流體的遷移通道和鈾礦的賦存空間，形成較大規(guī)模的工業(yè)礦體。同時(shí)由于韌性剪切帶空間上產(chǎn)狀穩(wěn)定，且向深部延深較大，對(duì)于深部鈾找礦具有重大意義。該思路已經(jīng)在金礦的深部找礦中取得重大進(jìn)展［29-31］，因此對(duì)于長(zhǎng)江礦田油洞斷裂南東段韌性剪切作用最強(qiáng)的地段是進(jìn)一步找礦的重要方向，該認(rèn)識(shí)也從駝背嶺西礦點(diǎn)的最新評(píng)價(jià)結(jié)果中得到了證實(shí)。

4 結(jié)論

1）油洞斷裂總體經(jīng)歷了張（輝綠巖侵位）—右行韌性剪切—張 （含鈾硅質(zhì)脈充填）—右行脆性剪切—擠壓推覆等多期活動(dòng)，斷裂內(nèi)花崗巖和輝綠巖均發(fā)生糜棱巖化，含鈾硅質(zhì)脈沿著韌性變形面理呈張性充填，韌性變形和礦化自北西向南東逐漸增強(qiáng)。

2）油洞斷裂韌性剪切作用形成于110～70 Ma，發(fā)生于基性脈巖侵入之后，鈾礦化之前，其形成時(shí)的溫度為250～350℃，深度超過(guò) 10 km，形成差壓力為 62.6～118.1 MPa，平均值為81.4 MPa。流體或水的參與可能促進(jìn)了巖石尤其是輝綠巖韌性變形作用的發(fā)生。

3）韌性剪切作用可以破壞巖石的結(jié)構(gòu)完整性，容易在成礦期張開(kāi)、破碎，成為含礦流體的遷移通道和鈾礦的賦存空間，形成較大規(guī)模的工業(yè)礦體，同時(shí)韌性剪切帶空間上產(chǎn)狀穩(wěn)定，向深部延深較大，對(duì)于深部找礦具有重大意義，長(zhǎng)江礦田油洞斷裂南東段韌性剪切作用最強(qiáng)的地段是進(jìn)一步找礦的重要方向。