白面石礦田貫入玄武巖與鈾成礦作用研究

董昕昱，陳欣，陶爾侃

（核工業(yè)二七〇研究所，江西 南昌 330200）

白面石礦田位于江西省贛州市，經(jīng)前人勘查已探明白面石等5 個鈾礦床，是中國南方重要的鈾資源基地。前人研究發(fā)現(xiàn)白面石鈾礦田中鈾礦化與雙峰式火山巖和后期的次火山巖及巖脈有緊密的時空關(guān)系［1-8］，貫入玄武巖亦屬于其中的一部分。但前人往往將貫入玄武巖和第一層玄武巖歸為一類進(jìn)行研究，未單獨(dú)研究其和鈾成礦的關(guān)系。本文以貫入玄武巖為切入點(diǎn)，通過野外地質(zhì)調(diào)查和已有地質(zhì)資料的整理分析，研究白面石礦田鈾成礦與貫入玄武巖之間的關(guān)系，揭示研究區(qū)鈾礦化的富集規(guī)律，以期為白面石礦田鈾礦找礦工作提供一定的借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

白面石礦田位于南嶺鈾-多金屬成礦帶東端［9］，盆地長約10 km，寬約4 km，經(jīng)風(fēng)化剝蝕，僅殘留22 km2（圖1）。

盆地基底為白面石巖基，屬印支期花崗巖［10］，該巖體巖性較均一，相變不明顯，分異作用較差，侵入于淺變質(zhì)巖中，略呈北西-南東向展布，主體為中細(xì)粒二云母花崗巖。巖石具有高硅、高鋁等特征，屬于鋁飽和及鈣堿性花崗巖［10］，具有豐富的鈾物質(zhì)，為礦田的成礦提供豐富的鈾源［10-11］。

蓋層為一套中侏羅統(tǒng)陸相雙峰式火山巖建造［12］，底部為花崗質(zhì)砂巖和第一層砂巖；中部為玄武巖夾薄層砂巖（靠下部）和流紋質(zhì)凝灰?guī)r（靠上部），玄武巖由5 次噴溢形成，年齡約為173 Ma［13］；頂部為流紋斑巖覆蓋，年齡約為165 Ma［13］。其中花崗質(zhì)砂巖、第一層砂巖及貫入玄武巖為該礦田的主要含礦層位?；◢徺|(zhì)砂巖主要由長石、石英和少量云母組成，花崗砂狀結(jié)構(gòu)，不具層理，一般厚3～5 m，蓋于在花崗巖之上，由基底花崗巖風(fēng)化而來［14］；第一層砂巖不整合沉積于花崗質(zhì)砂巖之上，又被第一層或第二層玄武巖不整合復(fù)蓋，呈層狀產(chǎn)出，最厚可達(dá)40 m，最薄幾十厘米以至尖滅，平均厚約10 m，主要由含礫巨粗粒長石砂巖、粗中粒長石石英砂巖組成，具有碳質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖、砂頁巖等夾層，為河流-湖沼相產(chǎn)物［14］；貫入玄武巖主要以順層貫入于砂巖中，具相變現(xiàn)象，頂?shù)装鍨槔咝鋷r，中央相為拉輝玄武巖。

圖1 白面石礦田地質(zhì)略圖Fig.1 Geological map of Baimainshi ore field

東西向、北北東向和密集的北西向構(gòu)造組成了白面石礦田的基本構(gòu)造格架（圖1），其礦田內(nèi)以北西向構(gòu)造為的主，多以石英斑巖及輝綠巖脈產(chǎn)出，為拉張環(huán)境形成［15］。此外在礦田內(nèi)還發(fā)育不同程度的層間破碎帶，主要產(chǎn)于貫入玄武巖與第一層砂巖接觸帶以及第一層砂巖內(nèi)。

2 貫入玄武巖

2.1 形態(tài)特征

礦田內(nèi)貫入玄武巖，除地表以少數(shù)脈巖形式出露在盆地受剝蝕的邊緣，主要沿地層走向貫入于砂巖中，通常將砂巖分為上、下兩部分（圖2）。有的地段第一層砂巖被三、四層貫入玄武巖所分割，有的地段直接貫入于第三層砂巖中，呈層狀、似層狀、透鏡狀和不規(guī)則的分枝狀。貫入玄武巖的活動程度及形成的厚度，在礦田內(nèi)各礦床及礦床各地段都存在著差異，從幾十厘米到五、六十米，一般厚度為5～20 m，大體呈北西向展布。從切穿關(guān)系初步判斷貫入玄武巖分多次貫入不同層位的砂巖中，為多次巖漿活動的產(chǎn)物。

圖2 白面石地區(qū)勘探線剖面圖Fig.2 Layout of exploration lines of the Baimianshi ore field

2.2 巖石學(xué)特征

從前人鉆孔中采集到的樣品顯示貫入玄武巖呈為灰綠色、深灰綠色，風(fēng)化后呈灰黃色、棕紅色，具斑狀結(jié)構(gòu)和杏仁構(gòu)造（圖3a）。斑晶（25%）為斜長石和輝石，長石斑晶呈板狀，通常為1～2 m，輝石為黑綠色，粒狀體，粒徑一般為0.5～1 mm；基質(zhì)（75%）為間粒結(jié)構(gòu)，主要由細(xì)長的斜長石（0.15～0.3 mm）和輝石（0.05～0.1 mm）組成。巖石中輝石大都發(fā)育碳酸鹽化、綠泥石化（圖3b、c）。杏仁體呈園狀、橢圓狀，大小不規(guī)則狀，多集中于頂、底板，常常在底板可見壓扁的橢球杏仁體具方向性排列，內(nèi)部填充了石英、方解石、綠泥石（圖3d）。

圖3 貫入玄武巖野外及顯微特征Fig.3 Field and microscopic photos of basalt penetration

此外，從化學(xué)分析結(jié)果來看正常玄武巖與貫入玄武巖存在一定差異（表1），玄武巖的SiO2、Na2O及全鐵（Fe2O3＋FeO）含量明顯高于貫入玄武巖，而玄武巖的Al2O3、CaO含量明顯低于貫入玄武巖。貫入玄武巖中Al2O3含量明顯增加，表明這類巖石都經(jīng)歷了強(qiáng)烈的交代，形成了大量的黏土礦物；但全鐵含量減少很多，可能是交代作用中含鐵礦物解離，F(xiàn)eO 帶出的緣故。

表1 白面石玄武巖化學(xué)成分分析結(jié)果表（wB/%）［16］Table 1 Chemical composition analysis results of Baimianshi basalt

綜上所述，貫入玄武巖在形成過程中帶來大量熱量，遭受了強(qiáng)烈的交代作用，形成了大量的黏土礦物，同時在成礦過程中吸附了大量的鈾物質(zhì)，形成工業(yè)富集。

2.3 與鈾成礦關(guān)系

從白面石礦田賦礦巖性看，貫入玄武巖是除第一層砂巖外最主要的賦存部位（表2），且產(chǎn)于貫入玄武巖中的鈾礦化是礦田最主要的富礦類型。

表2 白面石礦田內(nèi)礦化賦存巖性占比/%統(tǒng)計(jì)表［17］Table 2 Lithology statistics of mineralization occurrence in Baimianshi ore field

這主要是由于貫入玄武巖的底板與第一層砂巖的交界面處常形成數(shù)厘米寬的片理化玄武巖帶（圖4），強(qiáng)烈的交代作用已使其變成了綠泥石片巖［10］。兩種不同巖性接觸帶的滲透率差異是鈾成礦作用的重要條件，該層間構(gòu)造帶為含鈾地下水的運(yùn)移和富集提供了通道和場所。而且這種片理化褪色條帶狀貫入玄武巖在巖石顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、蝕變特征、物質(zhì)成分、礦物形態(tài)等方面與無礦貫入玄武巖有明顯的區(qū)別（表3），為本礦田尋找富礦的重要標(biāo)志。

貫入玄武巖控制的鈾礦化，礦化均在玄武巖和砂巖的接觸帶或靠近接觸帶的貫入玄武巖附近，遠(yuǎn)離第一層砂巖礦化明顯變差。礦化產(chǎn)狀和規(guī)模有以下4 種：產(chǎn)于玄武巖和砂巖界面附近層間滑動帶的緩傾角礦化，一般延伸較長，中等厚度和品位，成層狀、似層狀產(chǎn)出（圖4）；產(chǎn)于層間滑動帶兩側(cè)次級緩傾角裂隙內(nèi)的脈狀礦化，礦體延伸不長，成透鏡狀，串珠狀和薄層狀，似層狀（圖4）；產(chǎn)于層間滑動帶兩側(cè)次級陡傾角裂隙內(nèi)的礦化，礦體規(guī)模一般較小，延伸不遠(yuǎn)厚度薄，品位高（圖5）；產(chǎn)于兩組裂隙交匯處的礦化，一般礦化規(guī)模較小，品位較高，礦化形態(tài)較復(fù)雜（圖6）。

表3 白面石礦田內(nèi)礦化與無礦貫入玄武巖對比表Table 3 Comparison of mineralized and non-mineralized basalt in Baimianshi ore field

圖4 貫入玄武巖與砂巖接觸帶處層間破碎帶Fig.4 Interlayer fracture zone at the contact zone between basalt and sandstone

圖5 層間滑動帶兩側(cè)次級陡傾角裂隙內(nèi)的礦化Fig.5 Mineralization controlled by secondary steep dip fractures on both sides of interlayer sliding zone

圖6 兩組裂隙交匯處的礦化Fig.6 Mineralization controlled by two groups of intersection fractures

3 結(jié)論

眾多事實(shí)表明，在白面石礦田內(nèi)貫入玄武巖與鈾成礦作用關(guān)系密切，對鈾礦化富集有明顯控制作用，主要得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識：

1）貫入玄武巖為為多次巖漿活動的產(chǎn)物，為鈾礦化的富集帶來多次的熱源。

2）貫入玄武巖貫入第一層砂巖形成的層間滑動帶及次級裂隙，是導(dǎo)礦和儲礦的有利場所。

3）片理化褪色條帶狀貫入玄武巖為白面石礦田重要找礦標(biāo)志。

因此，在未來工作中應(yīng)著重注意白面石盆地內(nèi)貫入玄武巖密集分布地段，這些地段是成富礦的有利部位。