“三九”地區(qū)九曲嶺鈾礦床控礦因素及找礦方向探討

王前林， 李 鯤， 屈李鵬

(核工業(yè)二三〇研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

九曲嶺鈾礦床行政區(qū)劃隸屬于湖南省郴州市汝城縣，位于鹿井鈾礦田西南部“三九”地區(qū)(九龍徑、九龍江及九曲嶺簡(jiǎn)稱“三九”地區(qū))。前人在九曲嶺鈾礦床投入了少量工作量，開(kāi)展了鉆探、坑探、槽探等工作，在淺部發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦體，落實(shí)為小型鈾礦床(黃宏業(yè)等，2006)?；诋?dāng)時(shí)找礦思路，以花崗巖外帶型鈾礦為主，認(rèn)為6002、6001號(hào)帶礦體主要在巖體外接觸界面附近，在深部未取得較大突破，找礦工作暫時(shí)停止，工作程度相對(duì)較低。近年來(lái)，“三九”地區(qū)投入了大量的勘查工作，亦取得較好的找礦成果，將周邊的九龍徑小型鈾礦床、九龍江小型鈾礦床均已發(fā)展為中型礦床規(guī)模(王前林等，2017；陳旭等，2016；姜必廣等，2017)，九曲嶺鈾礦床的勘查也有一定的進(jìn)展，但沒(méi)有取得重大突破，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，指導(dǎo)下一步找礦工作。筆者全程參與了近年的勘查工作，結(jié)合現(xiàn)有成果，通過(guò)研究礦床地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)特征及控礦因素，認(rèn)為九曲嶺鈾礦床具有較好的成礦條件，深部及外圍的成礦潛力較大，并指出了下步找礦方向，為勘查部署提供新的思路，為爭(zhēng)取新的找礦突破奠定基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)背景

九曲嶺鈾礦床位于鹿井礦田西南部“三九”地區(qū)(圖1)，揚(yáng)子地臺(tái)與華夏地臺(tái)之間的南華活動(dòng)帶的贛粵湘寒武-奧陶紀(jì)褶皺區(qū)，處于諸廣山巖體由東西向轉(zhuǎn)為南北向之拐彎處, 屬諸廣山鈾成礦帶(丁長(zhǎng)河等，2011)。

圖1 “三九”地區(qū)鈾礦點(diǎn)位置分布圖

1.1 地層

礦床出露地層為寒武系下統(tǒng)淺變質(zhì)沉積巖系，巖性主要以厚層深灰色石英細(xì)砂巖為主，夾少量灰色泥質(zhì)粉砂巖，深灰色板巖和黑色含炭板巖，為主要的含礦圍巖之一?？傮w呈北東方向展布，傾向北西，為單斜巖層。鈾含量為12.8×10-6～13.6×10-6。

1.2 巖漿巖

1.3 斷裂

礦床內(nèi)斷裂分布密集，主要發(fā)育NE、SN及NNW向3組斷裂帶，具有多方向性，成帶出現(xiàn)，以SN、NE向斷裂帶最為發(fā)育，為主要的控(含)礦斷裂(圖2)。

圖2 九曲嶺鈾礦床地質(zhì)略圖

SN向6002號(hào)硅化斷裂帶(F322)：總體走向近SN，傾向W，傾角為70°～87°，出露寬為5～20 m，切穿巖體內(nèi)、外接觸帶。構(gòu)造成分主要以灰白色石英脈、深灰色褐紅色微晶石英、紫黑色螢石脈充填膠結(jié)的硅化碎裂巖或角礫巖(圖3a)，為主要含礦構(gòu)造。

NE向6001號(hào)硅化斷裂帶(F228)：發(fā)育于巖體與淺變質(zhì)巖接觸部位，走向北東30°～50°，傾向SE，傾角55°～65°，寬為1～4 m，往北延伸進(jìn)入變質(zhì)巖，往南進(jìn)入花崗巖后分支現(xiàn)象明顯。構(gòu)造成分主要為白色石英脈，紅褐色微晶石英脈充填膠結(jié)的硅化碎裂巖，局部見(jiàn)紫黑色螢石脈及微脈狀黃鐵礦(圖3b)，為主要含礦構(gòu)造之一。

圖3 九曲嶺鈾礦床6002(a)、6001(b)構(gòu)造坑道內(nèi)照片

NE向6003號(hào)硅化斷裂帶(F226)：走向北東45°～80°，傾向SE，傾角為70°～80°，一般寬為0.5～5.0 m，主要以擠壓破碎帶形式出現(xiàn)，構(gòu)造巖較發(fā)育，硅化較強(qiáng)，中低溫硅質(zhì)脈較發(fā)育。局部充填有少量白色細(xì)晶-微晶石英脈，斷面多呈較光滑舒緩波狀，顯壓扭性特征，為含礦構(gòu)造之一。

NE向6004號(hào)硅化斷裂帶(F229)：走向北東45°～50°，傾向SE，傾角為50°～70°，一般寬為2～4 m，構(gòu)造巖主要為硅化碎裂砂巖，充填白色、雜色微晶石英脈，為含礦構(gòu)造之一。

斷裂帶均具有多期活動(dòng)特征，構(gòu)造巖破碎程度高，厚度大，普遍發(fā)育有角礫巖、碎斑巖、碎粒巖，部分地段還有糜棱巖，多期次蝕變作用往往形成以硅化為主的蝕變斷裂帶。

1.4 圍巖蝕變

礦床內(nèi)熱液活動(dòng)頻繁，圍巖蝕變總的特點(diǎn)是種類(lèi)多、分布廣，具多期、多階段的特點(diǎn)?？傮w上可分為3期：礦前期主要發(fā)育硅化、水云母化、綠泥石化；成礦期脈體活動(dòng)包括紅色微晶石英脈、雜色微晶石英脈、紫黑色螢石脈，主要發(fā)育硅化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、螢石化、鉀長(zhǎng)石化；成礦后期主要發(fā)育碳酸鹽化、高嶺土化。多期或多種蝕變疊加，礦化更富(黃宏業(yè)等，2008；黃迪等，2017)，如圖4，多期次脈體活動(dòng)和多種蝕變疊加，鈾品位能達(dá)到1%以上。

圖4 九曲嶺鈾礦床鈾礦石照片

2 鈾礦化地質(zhì)特征

2.1 礦體空間分布及規(guī)模、形態(tài)

礦體在巖體內(nèi)、外帶均有分布，大部分礦體賦存在6002、6001號(hào)帶，少數(shù)賦存于6003、6004號(hào)帶。既賦存于含礦構(gòu)造帶本身，又賦存于上下盤(pán)的次級(jí)帶中。其中6002號(hào)帶礦體產(chǎn)于主帶及上盤(pán)次級(jí)NE向?qū)娱g破碎帶中(圖5)，6001號(hào)帶礦體位于主帶內(nèi)。礦體賦存標(biāo)高集中分布在400～700 m，主礦體在500～600 m。礦體多以透鏡體狀、脈狀呈群帶產(chǎn)出(孫岳等，2020；耿瑞瑞，2021)。

圖5 九曲嶺鈾礦床a號(hào)勘探線地質(zhì)剖面圖

2.2 鈾礦化類(lèi)型

根據(jù)礦化產(chǎn)出部位、共生組合及成礦特征分為兩大類(lèi)，4種礦化類(lèi)型。

(1)花崗巖外接觸帶型，可分為：①鈾-螢石-黃鐵礦-微晶石英層間破碎帶型；②鈾-螢石-黃鐵礦-微晶石英型。

(2)花崗巖內(nèi)接觸帶型，可分為：①鈾-螢石-黃鐵礦-微晶石英花崗巖型；②鈾-黃鐵礦-微晶石英型。含礦脈體常呈細(xì)脈狀產(chǎn)出。由于組成脈體礦物的種類(lèi)和含量、雜質(zhì)成分、黃鐵礦被氧化程度不同及鈾放射性所引起脈體顏色變化頻繁。如花崗巖內(nèi)帶中，含礦脈體以灰-灰黑色微晶石英-螢石-黃鐵礦脈為主，花崗巖外帶以紅-紅褐色微晶石英-黃鐵礦-螢石脈為主，含礦脈體種類(lèi)愈多，膠結(jié)穿插關(guān)系愈復(fù)雜，礦化愈富集。從成礦脈體和礦物之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，方解石交代紫黑色螢石，紫黑色螢石交代細(xì)脈狀黃鐵礦，微晶石英脈穿切紫黑色螢石和黃鐵礦細(xì)脈，而紫黑色螢石脈又穿切黃鐵礦-微晶石英脈(圖6)，說(shuō)明成礦作用具多期次特點(diǎn)(1)黃宏業(yè)，王均燦，陳培榮，等，2002.湖南汝城縣九曲嶺地區(qū)花崗巖外帶型鈾資源前景評(píng)價(jià)[R].。

圖6 九曲嶺鈾礦床PD4礦石素描圖

2.3 礦石物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石物質(zhì)成分簡(jiǎn)單。金屬礦物為瀝青鈾礦、黃鐵礦、赤鐵礦；脈石礦物為石英、玉髓、螢石、方解石。其中，瀝青鈾礦呈細(xì)脈狀、腎狀、葡萄狀、浸染狀產(chǎn)于炭質(zhì)板巖、含炭砂巖裂隙，或硅化破碎帶內(nèi)，常與褐紅色、灰黑色玉髓，紫黑色螢石及膠狀黃鐵礦共生(圖4、圖7)。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，以膠狀、球狀、交代結(jié)構(gòu)為主，呈脈狀、網(wǎng)脈狀、角礫狀、浸染狀、晶溶構(gòu)造。

圖7 九曲嶺鈾礦床鈾礦石背散射照片

3 鈾礦形成過(guò)程

九曲嶺鈾礦床鈾礦的形成，經(jīng)過(guò)了一系列巖漿-構(gòu)造-熱液活動(dòng)。研究認(rèn)為，寒武系基底含鈾豐度高，由于印支-燕山早期NE向斷裂走滑剪切作用導(dǎo)致寒武系重熔，形成了富鈾的印支-燕山期花崗巖體(羅森森，2020；張國(guó)全等，2007)，完成鈾的初始富集。進(jìn)入燕山晚期，地殼伸展減薄，深源物質(zhì)上涌，同時(shí)帶來(lái)大量礦化劑及含F(xiàn)-揮發(fā)份(杜樂(lè)天，2001)，斷裂進(jìn)一步發(fā)展，促使南北向斷裂的生成和擴(kuò)展，在拉張作用下，含礦熱液活動(dòng)不斷從鈾源層萃取活化鈾，加之大氣降水混合，形成含鈾溶液(李先福等，1999)。在開(kāi)放的環(huán)境中，因釋壓、降溫作用，含鈾溶液運(yùn)移至斷裂如6002號(hào)帶及上盤(pán)層間破碎帶變異部位遇黃鐵礦等還原劑時(shí)富集、沉淀成礦。在不同的地質(zhì)體中形成花崗巖內(nèi)、外帶型礦化(圖8)。

圖8 九曲嶺鈾礦床鈾成礦過(guò)程簡(jiǎn)圖

4 控礦因素及找礦方向

4.1 控礦因素

4.1.1 斷裂帶控礦

經(jīng)地表調(diào)查、淺部坑探和深部鉆探揭露，研究認(rèn)為鈾礦體受SN向6002、NE向6001號(hào)斷裂帶控制較明顯，或直接賦存在斷裂帶內(nèi)，或產(chǎn)于上下盤(pán)次級(jí)硅化破碎帶內(nèi)。主要礦體產(chǎn)于6002號(hào)帶上盤(pán)順層擠壓破碎帶或復(fù)合夾持部位的密集裂隙群中，屬花崗巖外接觸帶礦化(圖9)。6001號(hào)帶礦體主要產(chǎn)于斷裂帶內(nèi)，且在花崗巖深部發(fā)育高品位礦體(圖10)，屬花崗巖內(nèi)接觸帶礦化。

圖9 九曲嶺鈾礦床b號(hào)勘探線地質(zhì)剖面圖

主斷裂基本沿花崗巖與變質(zhì)巖接觸界面展布，分析認(rèn)為斷裂帶控制了燕山期巖漿活動(dòng)，即在印支期形成了南北向及其配套構(gòu)造的基本斷裂格架。大規(guī)模主體巖漿活動(dòng)，在繼承、改造原有構(gòu)造的基礎(chǔ)上，使早期斷裂復(fù)活、張開(kāi)、擴(kuò)大，伴隨硅質(zhì)熱液活動(dòng)，沿?cái)嗔堰M(jìn)行充填交代，并以硅質(zhì)交代為主，形成主要硅化巖石。后期構(gòu)造及中-低溫?zé)嵋夯顒?dòng)，進(jìn)一步在花崗巖體深部或與淺變質(zhì)地層接觸界面和內(nèi)、外帶原生節(jié)理、裂隙控制，多在硅化帶、接觸界面附近等薄弱地段形成鈾礦化。

4.1.2 接觸界面控礦

鈾礦化都分布于巖體內(nèi)、外接觸界面附近，離接觸界面一般不超過(guò)200 m。6002號(hào)帶控制的主要鈾礦化基本由北往南傾伏，與變質(zhì)基底界面基本一致，鈾礦化受接觸界面控制。研究也表明，接觸帶地層的U含量(28.70×10-6)明顯高于構(gòu)造附近地層的U含量(8.15×10-6)，說(shuō)明接觸帶地層比非接觸帶地層更易成礦(石威科等，2020)。接觸界面作為一種特殊的構(gòu)造類(lèi)型，是由巖漿、地層、熱液蝕變等諸因素聯(lián)合作用下形成的特殊構(gòu)造帶(劉惠華，2014)，是巖層最復(fù)雜的部分，也是構(gòu)造應(yīng)力易于集中釋放的構(gòu)造薄弱部位，且自變質(zhì)作用發(fā)育，尤其當(dāng)斷裂切割巖體接觸帶時(shí)，巖石更為破碎，有利于后期熱液的活動(dòng)和成礦作用的進(jìn)行(張金帶等，2005)。

4.1.3 有利巖性組合控礦

寒武系鈾含量較高，平均達(dá)12.8×10-6～13.6×10-6，易于預(yù)富集鈾、釷等放射性元素及多種成礦金屬元素，形成鈾源層或礦源層(石威科等，2020)，為成礦提供了豐富的鈾源條件。地層中板巖、粉砂巖、泥巖及組成的薄互層對(duì)鈾礦化有明顯控制作用，互層組在應(yīng)力作用下易碎、易產(chǎn)生大量孔洞，提供了賦礦空間，且含有大量炭質(zhì)、黃鐵礦、綠泥石等，提供了良好的地球化學(xué)屏障，有利于鈾元素富集、沉淀。

4.2 找礦方向

研究認(rèn)為礦床鈾源條件豐富，具有有利的含礦構(gòu)造，熱液流體活動(dòng)頻繁，圍巖蝕變發(fā)育，不同巖性的巖體內(nèi)、外接觸界面亦為成礦提供了較好的成礦環(huán)境，具備了較好的成礦地質(zhì)條件。在礦床淺部花崗巖外接觸帶揭露到較好的工業(yè)礦體，尤其是民采坑道中發(fā)現(xiàn)了高品位的富礦石，進(jìn)一步說(shuō)明成礦作用較強(qiáng)。為進(jìn)一步擴(kuò)大礦床規(guī)模，提出以下找礦工作建議：

(1)調(diào)整找礦思路。突破前人僅尋找花崗巖外帶型鈾礦的思路，在加強(qiáng)6002號(hào)帶及上盤(pán)層間破碎帶揭露的同時(shí)，重點(diǎn)探索花崗巖內(nèi)帶型鈾礦，加強(qiáng)深部的勘查力度，分析總結(jié)“三九”地區(qū)的成礦特征。結(jié)合“三九”地區(qū)主要礦床的成礦標(biāo)高(圖11)，認(rèn)為九曲嶺鈾礦床深部400 m標(biāo)高以下仍有較大的找礦空間，要深挖花崗巖內(nèi)帶(深部)的成礦潛力，也是后續(xù)找礦突破的重要方向。

圖11 “三九”地區(qū)礦床主要成礦標(biāo)高示意圖

(2)重視NE向構(gòu)造的成礦潛力。前人把找礦重心放在近SN向構(gòu)造，已揭露的礦體大部分在SN向6002號(hào)帶內(nèi)，結(jié)合NE向6001、6003、6004號(hào)構(gòu)造帶及周邊木洞、石壁窩礦點(diǎn)(均為NE向含礦構(gòu)造)的成礦特征(圖12)，下步應(yīng)重點(diǎn)探索NE向構(gòu)造深部的成礦潛力，擴(kuò)大找礦空間。尤其是6002號(hào)帶上盤(pán)的NE向?qū)娱g破碎帶，往往能形成高品位礦體。

圖12 九曲嶺-木洞地段構(gòu)造示意圖

(3)加大礦床外圍探索力度。進(jìn)一步對(duì)外圍進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查、資料分析研究，礦床外圍礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)發(fā)育，以礦化線索較明朗的、深部成礦潛力較大的牛頭尾、木洞、石壁窩礦點(diǎn)為突破口，進(jìn)行深部勘查，有望落實(shí)為中型鈾礦床，對(duì)擴(kuò)大“三九”地區(qū)的資源潛力具有重要意義。

5 結(jié)論

九曲嶺鈾礦床礦體分布明顯，在巖體內(nèi)、外帶均有分布，具有鈾-螢石-黃鐵礦-微晶石英層間破碎帶型、鈾-螢石-黃鐵礦-微晶石英型、鈾-螢石-黃鐵礦-微晶石英花崗巖型、鈾-黃鐵礦-微晶石英型4種礦化類(lèi)型，主要受主斷裂及旁側(cè)次級(jí)斷裂、巖體內(nèi)、外接觸界面和有利巖性組合“三重”控制。九曲嶺鈾礦床具有優(yōu)越的地質(zhì)背景和有利的地層、巖體、構(gòu)造等成礦地質(zhì)條件，成礦潛力較好。下步應(yīng)調(diào)整找礦思路和找礦方向，圍繞礦化富集中心，加強(qiáng)6002號(hào)帶及上盤(pán)層間破碎帶揭露的同時(shí)，重點(diǎn)探索花崗巖內(nèi)帶型鈾礦，加強(qiáng)深部的勘查力度，尤其是400 m標(biāo)高以下仍有較大的找礦空間；應(yīng)重視NE向6001、6003、6004號(hào)構(gòu)造帶的成礦潛力，兼顧礦床外圍礦化線索較明朗的、深部成礦潛力較大的木洞、石壁窩礦點(diǎn)的探索，這對(duì)擴(kuò)大礦床及“三九”地區(qū)的資源潛力具有重要意義。