河北沽源火山巖型鈾礦床成因探討

楊君，段明，張恩

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河北沽源火山巖型鈾礦床成因探討

楊君1，段明1，張恩2

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局天津地質(zhì)調(diào)查中心，天津 300170；2.核工業(yè)航測遙感中心，河北 石家莊 050000）

河北沽源火山型鈾礦床是大型的鈾礦床，賦礦層位為張家口組三段的潛流紋巖中。通過對(duì)該地區(qū)礦床巖性特征、構(gòu)造特征、蝕變礦物特征、航放特征、航磁特征等進(jìn)行分析，認(rèn)為構(gòu)造和火山為控制成礦的主要因素，火山盆地內(nèi)部主干斷裂帶與其他斷裂和火山機(jī)構(gòu)交切復(fù)合部位形成的構(gòu)造找礦潛力較大。

火山巖型；鈾礦；控礦因素；礦化作用

火山巖型鈾礦儲(chǔ)量占我國已探明儲(chǔ)量的20%，雖然不是主要的工業(yè)類型，但它的成礦環(huán)境和礦床類型豐富，是許多學(xué)者研究的熱點(diǎn)[1-3]。沽源盆地又是我國重要的以火山巖為賦礦主巖的熱液型鈾成礦盆地，發(fā)現(xiàn)了眾多鈾-鉬礦床和礦化點(diǎn)。

1 地質(zhì)背景

工作區(qū)坐落于北東向沽源—多倫火山斷陷盆地群西南端的沽源火山盆地中，位于東西向展布的華北陸塊北緣隆起帶中段與中新生代大興安嶺火山巖帶交切復(fù)合部位。盆地是以EW向崇禮-赤城深斷裂帶、SN向赤城-沽源-哈巴嘎區(qū)域性深斷裂帶和NE向張北斷裂帶為邊界的直立三角形盆地。盆地的基底由新太古界紅旗營子群中淺變質(zhì)巖及混合花崗巖，蓋層由侏羅系陸相中酸性火山巖和白堊—新近系陸相中基性火山巖構(gòu)造層組成[4]。盆地火山建造具多旋回、多韻律火山噴發(fā)巖性組合。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 巖性特征

礦床主要出露張家口組三段中，巖性為流紋巖、流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r等。礦體主體呈群脈狀分布在潛流紋斑巖體內(nèi)部，少數(shù)產(chǎn)在外接觸帶張家口組三段地層中。含礦構(gòu)造是潛流紋斑巖體兩盤扭動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的緩傾角剪切裂隙帶和破碎帶，礦體產(chǎn)狀平緩，大多礦體分布在次流紋斑巖膨脹及巖枝彎曲部位，形態(tài)多呈柱狀、筒狀、脈狀、透鏡狀。上部由浸染狀礦石組成礦體，呈囊狀和透鏡狀等；下部由脈狀礦石組成礦體，呈脈狀等。

上部礦體的浸染狀礦石鈾品位較低，鉬品位較高；礦石礦物主要有膠硫鉬礦、膠黃鐵礦和少量瀝青鈾礦，脈石礦物為紫色螢石和灰色玉髓。下部礦體的脈狀、角礫狀礦石鈾品位較高，鉬達(dá)工業(yè)品位；礦石礦物主要有瀝青鈾礦、輝鉬礦、硫鉬礦、黃鐵礦等，脈石礦物為黑色玉髓和紅色微晶石英、黑色螢石。

礦床范圍內(nèi)粘土化蝕變分布最廣，以水云母化為主，次為高嶺土化、迪開石化、沸石化、綠泥石化和蒙脫石化，反映出礦床強(qiáng)酸性熱液蝕變特征。礦區(qū)熱液蝕變也分布較為廣泛，包括硅化、螢石化、黃鐵礦化和鉀長石化等。近礦圍巖蝕變由礦體向外圍表現(xiàn)為硅化、黃鐵礦螢石化、赤鐵礦綠泥石化、蒙脫石化。

2.2 航磁特征

區(qū)域磁場等值線主體呈北東向，局部為東西向，反映了北東向F45斷裂和早期東西向基底構(gòu)造疊加的地質(zhì)背景。F45斷裂西部多表現(xiàn)為不同磁場區(qū)的分界線，中東部表現(xiàn)為負(fù)磁異常梯度帶。

區(qū)域大多數(shù)鈾鉬礦床及礦點(diǎn)Δ磁異常值在±50～±100 nT之間，多數(shù)處于磁場梯度變化帶上，反映了區(qū)域深大斷裂控制鈾鉬成礦的特征；部分處于狹窄帶狀和不規(guī)則小片狀磁場顯著減弱或相對(duì)減弱區(qū)，反映了中小型斷裂破碎帶及潛火山巖對(duì)鈾成礦的控制特征。多期次多序級(jí)的斷裂致使巖石破碎會(huì)導(dǎo)致磁性的明顯降低，晚期沿?cái)嗔延腥醮判缘拿}巖或小巖體的侵入，就會(huì)出現(xiàn)狹窄帶狀和不規(guī)則小片狀的弱磁場特征。

2.3 航放異常

為增強(qiáng)航放弱異常信息，采用活性鈾（dUi）對(duì)異常信息進(jìn)行提取?；钚遭櫤扛咧禃灧植济黠@受北東向斷裂帶及火山強(qiáng)烈活動(dòng)帶的控制，而與張家口組的層位、巖相以及潛火山巖體的巖性沒有明顯的關(guān)系。高值暈主要分布于F45斷裂帶南東盤中生代火山活動(dòng)，在中部三片暈區(qū)分別是張麻井、韓慶壩和大官廠三個(gè)破火山構(gòu)造區(qū)。鈾鉬礦床和多數(shù)鈾礦化點(diǎn)分布于高值暈內(nèi)，顯示出活性鈾高值暈是指示鈾成礦有利的重要信息。

3 礦床成因討論

3.1 鈾源層與礦化作用

古元古代富鈾的鉀質(zhì)混合巖發(fā)育區(qū)，是鈾成礦的基礎(chǔ)鈾源條件，上侏羅統(tǒng)張家口組三段殼源重熔型富鈾流紋巖系是鈾成礦的直接鈾源層（體）。工作區(qū)巖石主要元素平均含量如表1所示，鈾含量明顯增高，約為地殼豐度的3～8倍，次流紋斑巖體鈾含量最高，達(dá)23×10-6.

表1 巖石主要元素平均含量

地層代號(hào)巖石名稱元素含量 / ×10-6 UThK/（%）MoCuPbZnVHg/×10-9 J3z3-8流紋巖7.225.04.6100.01.462.916.33.4116.0 J3z3-7角礫熔巖4.125.84.1100.02.487.518.83.9258.4 J3z3-6凝灰?guī)r4.218.32.9100.02.179.137.24.21011.7 J3z3-5細(xì)紋狀流紋巖18.322.25.3140.04.667.321.74.41595.3 J3z3-4角礫凝灰?guī)r4.936.73.9100.03.021.750.04.2281.0 J3z3-3鉀質(zhì)流紋巖8.721.05.2100.01.970.719.45.9264.2 J3z3-2流紋巖12.230.84.0105.02.477.831.13.42181.9 J3z3-1凝灰?guī)r15.926.16.3106.04.430.021.13.1629.0 J3z2粗面巖15.012.9 150.0 45.0 97.1 Cλπ次流紋斑巖23.023.1 2 38015.912.575.5 932.4 地殼元素豐度1.75.81.71.363129414080

3.2 地層的控礦作用

鈾礦化與張家口組三段地層關(guān)系密切。張家口組三段為一套厚度大、韻律多的火山巖層，特別是在火山活動(dòng)中心部位形成了多期多階段的火山—淺成的多位多相疊加體，總體為一套滲透性和機(jī)械物理性質(zhì)相差懸殊的火山巖地層，這種酸性火山巖和火山碎屑巖的相間出現(xiàn)，導(dǎo)致了蓋層中存在多個(gè)構(gòu)造界面和巖相組合界面，其往往是機(jī)械物理性質(zhì)、地球化學(xué)性質(zhì)變異的部位，也是鈾礦床定位的有利部位。

3.3 區(qū)域性斷裂構(gòu)造與火山機(jī)構(gòu)的控礦作用

成礦受區(qū)域性斷裂構(gòu)造控制，導(dǎo)通深部成礦流體，有利于火山熱液成礦，因此也是影響工作區(qū)成礦的主要因素。特別是中生代火山巖漿活動(dòng)和火山盆地的區(qū)域性斷裂，在晚侏羅之后持續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)而且活動(dòng)期次頻繁，并對(duì)沿?cái)嗔逊植嫉幕鹕綆r及其潛火山巖具有強(qiáng)烈的改造作用。這類區(qū)域性斷裂多是貫通基底的深、大斷裂帶，具有長期活動(dòng)的特點(diǎn)，一般切割殼層巖石與深礦構(gòu)造。區(qū)域性F45斷裂的次級(jí)斷裂與其他不同方向的斷裂交匯部位控制著工作區(qū)礦床（點(diǎn)）的產(chǎn)出。鈾礦化則產(chǎn)于次級(jí)斷裂派生的構(gòu)造裂隙帶或火山塌陷產(chǎn)生的層間滑動(dòng)斷裂中。與火山機(jī)構(gòu)形成相伴隨的火山構(gòu)造（潛火山型破火山口、火山塌陷洼地、環(huán)狀與放射狀斷裂帶），是控制火山巖漿活動(dòng)晚期潛火山巖侵位以及成礦熱水活動(dòng)的重要通道和匯聚場所，利于含礦流體遷移、析出成礦。

3.4 潛流紋巖體與礦化作用

鈾礦化與張家口組三段地層關(guān)系密切。張家口組三段為一套厚度大、韻律多的火山巖層，與成礦相關(guān)的潛火山巖體主要是晚侏羅世晚期的潛流紋巖。潛流紋巖是張家口組火山噴發(fā)旋回末期階段的產(chǎn)物，與噴出巖為同源不同時(shí)，具有一定的時(shí)差。潛火山巖體對(duì)成礦的控制作用可以歸納為“三層結(jié)構(gòu)”的控礦模式，即深部隱伏巖基（巖漿房）是礦質(zhì)、熱能和熱水主要供給源，中部構(gòu)造—巖漿柱是巖漿和熱流體上升的通道，上部為含礦柱或蝕變礦化暈[5]。潛火山巖體代表深部匯集成礦有利的熱流體和熱源體，是該區(qū)中生代火山巖型鈾鉬成礦的重要因素之一。

3.5 熱液蝕變與礦化作用

火山期后廣泛發(fā)育的熱液蝕變是鈾成礦的重要條件，對(duì)鈾的遷移富集和構(gòu)造圈閉具有重要意義，尤其是中低溫?zé)嵋何g變與鈾礦化關(guān)系密切。按蝕變與礦化特征、成礦年齡，本區(qū)可分為兩期：①礦前期。蝕變中高溫硅化和水云母化是區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的前提性蝕變，是本區(qū)重要的找礦標(biāo)志；②成礦期蝕變。為中低溫?zé)嵋何g變，類型有水云母化、硅化、螢石化、綠泥石化、赤鐵礦化等，兩期蝕變疊加控制著富礦體的形成。

4 結(jié)論

工作區(qū)礦體賦存于張家口組三段的隱爆角礫巖中，巖性為流紋巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等。構(gòu)造和火山為控制成礦的主要因素，火山盆地內(nèi)部主干斷裂帶與其他斷裂和火山機(jī)構(gòu)交切復(fù)合部位形成的構(gòu)造找礦潛力較大。

［1］巫建華，武珺，祝洪濤，等.大興安嶺紅山子盆地火山巖系巖石地層對(duì)比［J］.高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，2013，19（3）：472-483．

［2］劉學(xué)武，王勝權(quán)，樊秉鴻.河北沽源460鈾鉬礦床成因探討［J］.地質(zhì)找礦論叢，2010，25（1）：36-42.

［3］張金帶，李子穎，蔡煜琦，等.全國鈾礦資源潛力評(píng)價(jià)工作進(jìn)展與主要成果［J］.鈾礦地質(zhì)，2012，28（6）：321-326．

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［5］盧輝雄，李名松，王永軍，等.沽源小廠地區(qū)鈾成礦條件分析及遠(yuǎn)景預(yù)測［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2014（539）：33-36.

2095－6835（2019）02－0104－02

P619.14

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.02.104

楊君（1984—），女，研究方向?yàn)槌练e學(xué)、鈾礦地質(zhì)學(xué)。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕