新疆西準(zhǔn)噶爾北金齊地區(qū)斷裂特征及鈾成礦意義

尹 松，文加喜，李振寰，張葉軍，龐 星，楊文龍

(核工業(yè)二一六大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011)

0 引言

西準(zhǔn)噶爾地區(qū)是中亞造山帶的重要組成部分[1-6]，物質(zhì)組成極其豐富，在巴爾雷克山、瑪依力山、哈圖、謝米斯臺(tái)山南緣呈帶狀產(chǎn)出早二疊世—晚石炭世花崗巖及中酸性火山巖[7-16]，分布與之相關(guān)的銅、金、鎢、鉬、鈾、鈹?shù)榷嘟饘俚V產(chǎn)[17-18]，其中鈾礦資源為國(guó)家急需的戰(zhàn)略性資源，主要分布于謝米斯臺(tái)山南坡及北金齊地區(qū)[19-22]，謝米斯臺(tái)山南坡因白楊河鈾鈹?shù)V床儲(chǔ)量較大而研究程度較高，而北金齊地區(qū)礦化分散、研究程度偏低。近年來(lái)的鈾礦資源勘查工作顯示，北金齊地區(qū)鈾礦化雖分布相對(duì)分散，但在不同尺度均與相關(guān)的斷裂構(gòu)造具有密切的空間聯(lián)系。本文以研究區(qū)斷裂構(gòu)造為切入點(diǎn)，根據(jù)斷裂的產(chǎn)狀進(jìn)行分類(lèi)，探討各類(lèi)斷裂構(gòu)造的鈾成礦意義，進(jìn)而為后續(xù)鈾找礦工作提供理論指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于西伯利亞板塊與哈薩克-準(zhǔn)噶爾板塊的交接部位，處于準(zhǔn)噶爾板塊北緣古生代陸緣活動(dòng)帶內(nèi)晚古生代成熟島弧之上，屬雪米斯坦-庫(kù)蘭喀孜干泥盆紀(jì)陸緣火山巖帶，次級(jí)構(gòu)造單元屬扎伊爾火山巖帶(圖1)。

圖1 西準(zhǔn)噶爾地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

2 礦區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)出露地層以中二疊統(tǒng)卡拉崗組(P2k)和中泥盆統(tǒng)庫(kù)魯木迪組(D2k)為主，上二疊統(tǒng)庫(kù)吉爾臺(tái)組(P3kj)和第四系次之。庫(kù)魯木迪組出露于研究區(qū)的南部和東部，巖性為砂礫巖、細(xì)角礫粗砂巖；卡拉崗組出露于研究區(qū)的西部、北部、中部及東部，分五個(gè)巖性段(P2ka-P2ke)，巖性為安山巖、凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r；庫(kù)吉爾臺(tái)組出露于研究區(qū)中—西部，巖性為凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)礫巖；第四系出露于研究區(qū)西北部和北部，巖性為沖洪積物(圖2)。鈾礦化主要賦存于庫(kù)吉爾臺(tái)組第一巖性段(P3kja)和卡拉崗組第四巖性段(P2kb)，少量賦存于卡拉崗組第二巖性段(P2kd)。賦礦巖性主要為凝灰質(zhì)礫巖和晶屑凝灰?guī)r，少量為閃長(zhǎng)玢巖。斷裂以NW向、近EW向、NE向?yàn)橹鳎櫟V化與近EW向的壓扭性斷裂相關(guān)。侵入巖為花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)斑巖、正長(zhǎng)斑巖，鈾礦化與花崗斑巖關(guān)系較為密切。

3 斷裂構(gòu)造特征

經(jīng)過(guò)調(diào)查和研究梳理出了研究區(qū)斷裂構(gòu)造的方向和期次，研究區(qū)主要斷裂有近EW、NE、NW三個(gè)方向；根據(jù)斷裂錯(cuò)斷關(guān)系，斷裂分三期：第一期為NW向斷裂，第二期為近EW向斷裂，第三期為NE向斷裂；NE向規(guī)模最大、錯(cuò)斷了近EW向斷裂(圖2、表1)。根據(jù)斷裂的規(guī)模和錯(cuò)段關(guān)系，研究區(qū)斷裂的級(jí)別劃分為六級(jí)：NE向大斷裂F8、F6為Ⅰ級(jí)；NW向大斷裂F9為Ⅱ級(jí)；近EW向斷裂為F1～F6為Ⅲ級(jí)；近SN向次級(jí)斷裂為Ⅳ級(jí)；NE向次級(jí)斷裂為Ⅴ級(jí)；NW向次級(jí)斷裂為Ⅵ級(jí)。三個(gè)方向的斷裂中，近EW向斷裂及其次級(jí)斷裂最發(fā)育，鈾礦化與該方向斷裂關(guān)系密切，因此對(duì)近EW向斷裂及其次級(jí)斷裂的序次進(jìn)行了劃分：近EW向斷裂為初次斷裂、其近SN向次級(jí)斷裂為二次斷裂、其N(xiāo)E向次級(jí)斷裂為三次斷裂、NW向次級(jí)斷裂為四次斷裂。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

表1 研究區(qū)斷裂構(gòu)造特征

1)NW向斷裂。NW向斷裂以研究區(qū)東部F9、F10斷裂為代表，斷裂長(zhǎng)8～9 km、寬40～50 m；走向NW向，傾向SWW，傾角70°～75°；斷裂帶內(nèi)充填破碎巖、碎裂巖、細(xì)石英脈和細(xì)碳酸鹽脈；斷距10～20 m；性質(zhì)為壓扭性斷裂。

NW向斷裂中莫都諾娃斷裂(F9)規(guī)模最大，F(xiàn)9斷裂自研究區(qū)東南部開(kāi)始，途經(jīng)16號(hào)礦點(diǎn)，向北隱伏于第四系之下，地貌特征表現(xiàn)為負(fù)地形，沿著斷裂帶發(fā)育有河流，斷層兩側(cè)見(jiàn)斷層三角面，斷層面粗糙，部分地段見(jiàn)擦痕。斷裂長(zhǎng)9 km，斷裂帶寬20～40 m，斷裂帶內(nèi)充填破碎巖、碎裂巖、細(xì)石英脈；走向NW向，傾向SWW，傾角65°～75°；斷裂面發(fā)育硅化蝕變；斷距約20 m；性質(zhì)為壓扭性斷裂。

2)近EW向斷裂。該方向的斷裂及其次級(jí)斷裂是三期斷裂中最發(fā)育的，在研究區(qū)北部、中部、南部均有分布，有F1～F5五條斷裂。斷裂長(zhǎng)4～24 km、寬5～100 m；走向EW向，傾向南，傾角66°～69°；斷裂帶內(nèi)充填破碎巖、糜棱巖、碳酸鹽脈、細(xì)石英脈；性質(zhì)為壓性斷裂。研究區(qū)南部饅頭山大斷裂(F5)和北部的拜亭齊斷裂(F2)的近SN向、NE向、NW向次級(jí)斷裂發(fā)育，次級(jí)斷裂產(chǎn)出鈾礦體。

EW向斷裂中饅頭山大斷裂(F5)規(guī)模最大，貫穿整個(gè)研究區(qū)。饅頭山大斷裂自研究區(qū)西側(cè)饅頭山開(kāi)始，經(jīng)9號(hào)礦點(diǎn)到莫都諾娃斷裂一帶；沿?cái)嗔岩?jiàn)斷層三角面、斷層崖以及泉眼。斷裂長(zhǎng)24 km、斷裂帶寬80～120 m，斷裂帶內(nèi)充填破碎巖、糜棱巖、碳酸鹽脈、細(xì)石英脈，破碎巖原巖為晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖，在21號(hào)異常點(diǎn)南側(cè)的該斷裂中碳酸鹽脈寬達(dá)5 m；走向近EW向，傾向南，傾角64°～70°；斷裂中見(jiàn)碳酸鹽化和硅化；性質(zhì)為壓性斷裂。其近SN向的次級(jí)斷裂產(chǎn)出鈾礦體。

3)NE向斷裂。NE向斷裂以研究區(qū)西部F6、中—東部F8斷裂為代表，斷裂長(zhǎng)8～18 km、寬30～150 m；走向NE向，傾向東，傾角73°～80°；斷裂帶內(nèi)充填破碎巖、糜棱巖、細(xì)石英脈和細(xì)碳酸鹽脈；性質(zhì)為壓扭性斷裂。

NE向斷裂中瑪依勒大斷裂(F8)規(guī)模最大，斷裂從研究區(qū)南部泥盆系開(kāi)始，向北東隱伏于第四系之下，地貌特征表現(xiàn)為負(fù)地形，沿著斷裂帶發(fā)育有河谷，斷層兩側(cè)見(jiàn)斷層三角面。研究區(qū)內(nèi)斷裂長(zhǎng)18 km，整體長(zhǎng)度120 km，斷裂帶寬100～200 m；斷裂帶內(nèi)充填破碎巖、糜棱巖、細(xì)碳酸鹽脈，碎巖原巖為晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、含角礫晶屑凝灰?guī)r；斷裂走向NE，傾向SE，傾角約80°；斷裂中見(jiàn)碳酸鹽化；性質(zhì)為壓扭性斷裂。

4 鈾礦化特征

研究區(qū)發(fā)現(xiàn)了23處鈾礦產(chǎn)(包括礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)、異常點(diǎn))，鈾礦產(chǎn)以分布于研究區(qū)北部、南部為主，西部次之，中部、東部少量?？傮w來(lái)看，鈾礦化沿近EW向斷裂分布。

4.1 礦體總體特征

研究區(qū)圈連礦體9條(10、16號(hào)礦點(diǎn)各2條，9號(hào)礦點(diǎn)4條，15號(hào)礦點(diǎn)1條)，鈾礦體長(zhǎng)25～160 m、厚度0.50～1.62 m；形態(tài)以透鏡狀為主、條帶狀少量；賦礦巖性主要為凝灰質(zhì)礫巖、晶屑凝灰?guī)r、閃長(zhǎng)玢巖，鈾礦石中見(jiàn)較強(qiáng)—強(qiáng)硅化和較強(qiáng)—強(qiáng)赤鐵礦化，鈾礦化與硅化、赤鐵礦化關(guān)系密切，w(U)=0.050%～0.591%。

4.2 典型礦點(diǎn)礦體特征

10號(hào)礦點(diǎn)礦體特征：10號(hào)礦點(diǎn)圈連了2條鈾礦體(10L1、10L2)、1條鈾礦化體(10K1)，鈾礦體均產(chǎn)于NE向的次級(jí)斷裂中(圖3)。礦體長(zhǎng)25～40 m、厚0.55～0.80 m，延深淺；呈透鏡體狀；見(jiàn)薄膜狀的硅鈣鈾礦(圖4a)，w(U)=0.196%～0.591%，在NE向斷裂與NW向裂隙交匯部位鈾含量增加，NW向裂隙越密集鈾含量越高。礦化產(chǎn)出地段見(jiàn)較強(qiáng)硅化和較強(qiáng)—強(qiáng)的赤鐵礦化(圖4b)。

圖3 10號(hào)礦點(diǎn)地質(zhì)圖(a)與10QJ1剖面圖(b)

圖4 礦點(diǎn)典型照片

9號(hào)礦點(diǎn)礦體特征：從9號(hào)礦點(diǎn)地質(zhì)圖可以觀察到該礦點(diǎn)的構(gòu)造蝕變鈾異常帶完全沿F9-6斷裂產(chǎn)出(圖5a、圖4c)，與鈾礦化關(guān)系最密切的硅化、赤鐵礦化也沿F9-6斷裂發(fā)育，在NNE向裂隙發(fā)育地段硅化、赤鐵礦更強(qiáng)烈(圖5a、圖4d)，鈾含量越高。沿構(gòu)造蝕變鈾異常帶見(jiàn)透鏡狀鈾異常體、鈾礦體，鈾礦體主要產(chǎn)于F9-6斷裂產(chǎn)狀變化地段(TC87至TC65以北80 m之間地段)。9號(hào)礦點(diǎn)圈連了4條鈾礦體(9L3、9L4為盲礦體)，鈾礦體均產(chǎn)于近SN向的斷裂中。礦體長(zhǎng)50～160 m、厚0.50～1.62 m，延深較淺；呈透鏡體狀；見(jiàn)薄膜狀的硅鈣鈾礦，w(U)=0.050%～0.169%。

圖5 9號(hào)礦點(diǎn)地質(zhì)圖和020號(hào)勘查線剖面圖

4.3 礦石特征

研究區(qū)的鈾礦石中礦石礦物以硅鈣鈾礦為主、銅鈾云母少量。黃色硅鈣鈾礦呈星點(diǎn)狀或薄膜狀分布在凝灰質(zhì)礫巖、晶屑凝灰?guī)r、閃長(zhǎng)玢巖的新鮮面或裂隙面。淡黃綠色的銅鈾云母呈細(xì)小鱗片狀分布在巖石表面。礦石具片狀結(jié)構(gòu)、星點(diǎn)狀構(gòu)造或薄膜狀構(gòu)造。

4.4 圍巖蝕變

9號(hào)、10號(hào)、15號(hào)、16號(hào)礦點(diǎn)賦礦巖石雖然不同，可是圍巖蝕變的特征很相似。圍巖裂隙面普遍見(jiàn)薄膜狀一般強(qiáng)度褐鐵礦化，圍巖新鮮面見(jiàn)浸染狀一般—較強(qiáng)硅化、細(xì)脈狀一般強(qiáng)度的硅化碳酸鹽化、團(tuán)塊狀或者稀疏浸染狀弱赤鐵礦化。

5 斷裂與鈾礦化關(guān)系探討

5.1 近EW向斷裂提供了導(dǎo)礦空間

研究區(qū)的花崗斑巖脈主要沿NE向的瑪依勒斷裂、EW向的饅頭山斷裂和北金齊斷裂及其次級(jí)斷裂侵入，說(shuō)明瑪依勒斷裂、EW向的饅頭山斷裂和北金齊斷裂為切穿深部地層的深大斷裂，為深部的鈾向上遷移提供了通道，因鈾礦產(chǎn)點(diǎn)均沿近EW向斷裂及其次級(jí)斷裂產(chǎn)出，因此認(rèn)為近EW向斷裂(Ⅲ級(jí)斷裂)為鈾成礦提供了導(dǎo)礦空間。

5.2 近EW向斷裂的次級(jí)斷裂和與之近乎垂直的裂隙提供了配礦和容礦空間

伽瑪總量測(cè)量是找鈾礦最直接有效的物探方法，研究研究區(qū)1∶2.5萬(wàn)伽瑪總量形成的伽瑪總量異常圖發(fā)現(xiàn)：鈾異常(當(dāng)量鈾含量>23×10-6)整體沿EW向斷裂分布，主要沿近EW向斷裂的NE向、SN向、NW向次級(jí)斷裂分布，少部分沿花崗斑巖、閃長(zhǎng)斑巖分布(圖6)。

圖6 研究區(qū)伽瑪總量異常圖

根據(jù)研究區(qū)10號(hào)、9號(hào)這兩個(gè)典型鈾礦點(diǎn)地質(zhì)綜合圖，可以看出鈾礦體分別沿近EW向斷裂的NW向、SN向次級(jí)斷裂產(chǎn)出，在有裂隙與其垂直相交部位鈾礦化增強(qiáng)，而且裂隙越密集鈾的含量越高。綜上所述認(rèn)為，近EW向斷裂的NE向、SN向、NW向次級(jí)斷裂(Ⅳ～Ⅵ級(jí)斷裂)和與之近乎垂直的裂隙提供了配礦和容礦空間。

6 結(jié)論

研究區(qū)主要斷裂有近EW、NE、NW三個(gè)方向，NW向斷裂為第一期，近EW向斷裂為第二期，NE向斷裂為第三期。研究區(qū)斷裂的級(jí)別劃分為六級(jí)：NE向大斷裂F8、F6為Ⅰ級(jí)；NW向大斷裂F9為Ⅱ級(jí)；近EW向斷裂為F1～F6為Ⅲ級(jí)；近SN向次級(jí)斷裂為Ⅳ級(jí)；NE向次級(jí)斷裂為Ⅴ級(jí)；NW向次級(jí)斷裂為Ⅵ級(jí)。

三個(gè)方向的斷裂中，鈾礦化與近EW向斷裂關(guān)系密切。近EW向的北金齊斷裂和饅頭山大斷裂(Ⅲ級(jí))控制區(qū)內(nèi)二疊紀(jì)火山巖及花崗巖巖類(lèi)、鈾礦化的空間展布，為導(dǎo)礦構(gòu)造；近EW向斷裂的近SN向、NE向、NW向次級(jí)斷裂(Ⅳ～Ⅵ級(jí)斷裂)和與之近乎垂直的裂隙為配礦構(gòu)造和容礦構(gòu)造。綜上所述，研究區(qū)下一步的找礦方向是近EW向大斷裂的近SN向、NE向、NW向次級(jí)斷裂。