黔中斷裂帶特征及其與鈾礦成礦作用探討

張小強(qiáng)，趙亞云，衛(wèi)永華，張維乾，黃凱平，鄭懋榮

(1.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)，貴州 貴陽(yáng) 550005；2.西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì)，西藏 拉薩 850000)

1 序言

黔中斷裂西起于納雍縣附近，向東經(jīng)開(kāi)陽(yáng)、施秉、鎮(zhèn)遠(yuǎn)、玉屏，走向近EW，西端與埡都-紫云斷裂交合，總長(zhǎng)約400 km(圖1b)。

自上世紀(jì)50年代至近年來(lái)，貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)(下文簡(jiǎn)稱(chēng)我隊(duì))在黔中地區(qū)開(kāi)展了大量鈾礦地質(zhì)勘查工作，尤其是沿黔中斷裂帶開(kāi)展了1∶5萬(wàn)放射性普查、鈾資源調(diào)查評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)性工作，同時(shí)在斷裂帶白馬洞504、玉屏大龍7046等鈾礦(床)點(diǎn)開(kāi)展了大量的工作，積累了豐富的鈾礦地質(zhì)資料。沿?cái)嗔褞Ъ芭詡?cè)，共發(fā)現(xiàn)鈾礦床1個(gè)、鈾礦(化)點(diǎn)25個(gè)和多處異常點(diǎn)(帶)。但對(duì)斷裂帶鈾成礦研究工作主要集中在白馬洞504鈾礦區(qū)，主要針對(duì)鈾成礦地質(zhì)背景、地球化學(xué)特征和礦床成因進(jìn)行研究(陳露明，1990；金有中等，2005；張成江等，2009和2011；宋昊等，2011和2013；倪師軍等，2012；黃凱平等，2011和2016；張維乾等，2011；張小強(qiáng)等，2017)，認(rèn)為鈾成礦與構(gòu)造關(guān)系密切，是該地區(qū)鈾成礦的關(guān)鍵，下一步找礦突破的關(guān)鍵在于對(duì)構(gòu)造的研究。

20世紀(jì)在黔中地區(qū)鈾礦地質(zhì)勘查工作中，由于受?chē)?guó)外黑色頁(yè)巖型鈾礦床成礦理念的影響，鈾礦勘查工作者將產(chǎn)于黑色巖系中的鈾礦床都?xì)w結(jié)為碳硅泥巖型鈾礦床，對(duì)其成礦作用主要定位于原始沉積-表生淋積改造的認(rèn)識(shí)上(倪師軍等，2012)，造成在21世紀(jì)的今天，黔中地區(qū)鈾礦勘查中出現(xiàn)了“只見(jiàn)星星，不見(jiàn)月亮”的困境。

本文是筆者在對(duì)前人資料的綜合分析整理基礎(chǔ)上，結(jié)合近幾年鈾礦地質(zhì)勘查成果，轉(zhuǎn)變思路，運(yùn)用現(xiàn)代熱液成礦和大陸動(dòng)力學(xué)演化與成礦理論，分析黔中斷裂特征，探討斷裂與鈾成礦關(guān)系，歸納控礦因素，為下一步找礦勘查提供參考依據(jù)。

2 斷裂帶活動(dòng)演化歷史

(1)黔中斷裂在早古生代之前已存在，它控制了鎮(zhèn)遠(yuǎn)、甕安、息烽等地區(qū)震旦系、寒武系沉積，震旦系陡山沱組至燈影組、清虛洞組、婁山關(guān)群等地層在斷裂兩側(cè)沉積厚度變化較大(圖2a、b、c)。

(2)志留紀(jì)末期，發(fā)生廣西運(yùn)動(dòng)，黔中地區(qū)地層缺失明顯，使泥盆系、石炭系地層直接超覆與早古生代地層之上(圖2f)，同時(shí)黔中隆起達(dá)到鼎盛時(shí)期(圖3c)，是區(qū)內(nèi)較強(qiáng)烈的一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使該斷裂帶產(chǎn)生了強(qiáng)烈的正滑和右行走滑，且控制了奧陶至石炭系地層沉積，斷裂以北缺失中-上奧陶十字鋪組至志留系、泥盆系全部、石炭系大部地層。其中斷裂北齊家壩地區(qū)缺失奧陶系中-上統(tǒng)十字鋪組，斷裂南十字鋪組厚56 m，與上覆志留系翁向群地層呈假整合接觸(圖2d)；斷層北余慶蘇羊地段翁向群厚282 m，與上覆二疊系陽(yáng)新統(tǒng)梁山組地層呈假整合接觸，斷裂南新寨地段厚459 m，與泥盆系上統(tǒng)望城坡組假整合接觸(圖2e)；石炭系在斷裂北息烽天合寺地區(qū)僅出露九架爐組地層(厚9 m)，直接超覆與寒武系婁山關(guān)組之上，假整合與二疊系陽(yáng)新統(tǒng)梁山組之下，在斷裂南修文縣小山壩地區(qū)缺失黃龍組(圖2f)。

(3)中二疊紀(jì)至晚二疊紀(jì)，受海西-印支運(yùn)動(dòng)作用，近EW向黔中斷裂、NW向紫云-埡都斷裂等進(jìn)一步受到強(qiáng)烈活動(dòng)(圖3e)，峨眉山地幔熱柱隆升，玄武巖漿沿?cái)嗔焉仙?，發(fā)生大規(guī)模陸上火山噴發(fā)，形成大面積玄武巖，主要噴發(fā)有3個(gè)時(shí)期，早期以強(qiáng)爆發(fā)溢出為主，中期為持續(xù)的寧?kù)o噴溢，晚期為弱噴發(fā)和溢出的混合噴發(fā)。早期與晚期含U氣、溶液流體沿黔中斷裂上升，在局部形成白馬洞鈾汞鉬礦床及斷裂帶兩側(cè)811、1208等鈾礦點(diǎn)初步富集。

(4)侏羅紀(jì)末期-白堊紀(jì)早期，貴州地殼受到強(qiáng)烈燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，地殼隆升，地層強(qiáng)烈擠壓和沖斷，形成侏羅山式褶皺帶(圖3f)。黔中斷裂進(jìn)一步復(fù)活，發(fā)生右行扭動(dòng)，斷裂帶上下盤(pán)形成次級(jí)交褶、斷層及多層次層間滑脫構(gòu)造體系，含礦熱液沿?cái)嗔褞仙貏e是構(gòu)造與熱點(diǎn)復(fù)合部位，形成鈾礦體，如白馬洞鈾汞鉬礦床、大龍7046鈾礦點(diǎn)等。

(5)古近紀(jì)以來(lái)，受喜山運(yùn)動(dòng)影響，黔中以大面積間歇性隆升為主，并伴生斷裂和褶皺活動(dòng)，沿先期形成的斷裂構(gòu)造進(jìn)一步復(fù)合重接。黔中斷裂進(jìn)一步復(fù)合，發(fā)生右行扭動(dòng)，在構(gòu)造與熱點(diǎn)復(fù)合部位深部含U熱液流體沿?cái)嗔焉仙?，在局部層間破碎帶次級(jí)斷裂中富集成礦。如白馬洞鈾汞鉬礦床在燕山期初步形成鈾汞鉬礦體，喜山期富含鈾汞鉬熱液進(jìn)一步疊加，形成具有工業(yè)價(jià)值鈾汞鉬礦床。

圖3 黔中斷裂演化示意圖(據(jù)鄧新等，2010，修編)

3 斷裂構(gòu)造帶組成及特征

黔中斷裂帶經(jīng)玉屏、鎮(zhèn)遠(yuǎn)、施秉、開(kāi)陽(yáng)、納雍，總體呈近EW走向，略向南凸弧形彎曲，總體向北傾斜，西端與埡都-紫云斷裂交合，總長(zhǎng)約400 km，主要表現(xiàn)為若干近東西向左行平移斷層斷續(xù)呈帶串列，特別是中段開(kāi)陽(yáng)-余慶、東段施秉-鎮(zhèn)遠(yuǎn)段，還限阻了若干近南SN向、NNE向、NE向逆沖斷層和褶曲的延續(xù)發(fā)展，切割并錯(cuò)斷了青白口系清水江組至古近系各地層，控制了早古生代偏堿性超基性巖群產(chǎn)出和分布，是省內(nèi)金剛石母巖鉀鎂煌斑巖的主要控巖-控礦構(gòu)造，晚古生代大規(guī)模玄武巖由西向東逐漸減少、變薄。黔中斷裂是巖漿和熱液流體的通道，并控制了晚白堊世山間磨拉石盆地和新近系山間盆地的產(chǎn)出，沿?cái)嗔褞в袦厝雎逗偷卣鸢l(fā)生，說(shuō)明其形成時(shí)期可能為早古生代或之前，但新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期仍有活動(dòng)，是一條深切基底、多期次活動(dòng)的壓扭性深大斷裂，構(gòu)造行跡東段和西段比較明顯(圖1b)，斷裂帶特征詳見(jiàn)表1。(戴傳固等，2013)、(陳有能等，1997)認(rèn)為該斷裂帶在早古生代最興盛，并切割了白堊統(tǒng)，沿線常見(jiàn)熱泉，其活動(dòng)主要時(shí)期為燕山期，喜馬拉雅期和新構(gòu)造時(shí)期再次活動(dòng)。地球物理資料顯示其為一近EW向重力低值帶，重力異常圖上反映明顯，物探重力等值線呈東凸的彎曲異常(貴州省地質(zhì)調(diào)查院，2016)。

表1 黔中斷裂構(gòu)造帶特征

該斷裂帶控礦明顯，沿?cái)嗔褞Х植加邪遵R洞鈾汞鉬礦床、811、204、7046等多處鈾礦(化)點(diǎn)和多處鈾異常點(diǎn)(帶)，以及多處鉛鋅礦床等(圖1b)。斷裂構(gòu)造控制著成礦流體運(yùn)移，起導(dǎo)礦作用，為鈾多金屬成礦創(chuàng)造了極其有利的條件，其次級(jí)構(gòu)造和層間破碎帶為成礦提供了良好儲(chǔ)礦空間。

4 斷裂帶鈾礦化特征

黔中斷裂控制了黔中低溫?zé)嵋盒偷V床的分布，是黔中地區(qū)主要成礦、控礦構(gòu)造，沿?cái)嗔逊植加邪遵R洞鈾汞鉬礦床和204、7046等多處鈾礦(化)點(diǎn)(圖1b)。其中代表性礦床有白馬洞礦床(504)和玉屏大龍鈾礦點(diǎn)(7046)礦化特征詳見(jiàn)表2、圖4、圖5，其他813、204等主要鈾礦(化)點(diǎn)礦化特征詳見(jiàn)表3。據(jù)表2、表3、圖4、圖5可知，斷裂帶鈾礦體產(chǎn)出部位主要有3種，①深大斷裂局部為儲(chǔ)礦構(gòu)造，部分鈾礦體直接賦存于深大斷裂破碎帶內(nèi)，②賦存于深大斷裂上盤(pán)次級(jí)斷裂破碎帶內(nèi)，③賦存深大斷裂上盤(pán)層間破碎帶中，且以第③種為主。其中813、204等鈾礦點(diǎn)部分鈾礦體直接賦存于白馬洞斷裂黑色蝕變硅化角礫巖中，礦化于低溫?zé)嵋何g變，黑色硅化角礫巖、黑色硅化蝕變巖關(guān)系密切；7002鈾礦化點(diǎn)鈾礦體主要賦存于施秉-鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷裂破碎帶內(nèi)，鈾礦化于富含有機(jī)質(zhì)弱硅化角礫巖有關(guān)；811、1208 、1201、1206等鈾礦(化)點(diǎn)鈾礦化主要賦存于二疊系棲霞組與茅口組之間和茅口組與龍?zhí)督M接觸帶層間破碎帶黑色蝕變角礫巖中，礦化與低溫?zé)嵋何g變、黑色硅化角礫巖、黑色硅化蝕變巖關(guān)系密切，伴生汞、鉬礦化等，鈾礦化與硅化、黑色蝕變有關(guān)，和黑色有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦等關(guān)系密切。

表2 黔中斷裂構(gòu)造帶典型礦床(點(diǎn))鈾礦化特征

表3 黔中斷裂構(gòu)造帶主要鈾礦(化)點(diǎn)礦化特征一覽表

續(xù)表

圖4 白馬洞鈾汞鉬礦床Ⅷ號(hào)勘探線剖面圖

圖5 大龍鈾礦點(diǎn)Ⅱ號(hào)勘探線剖面圖

5 黔中斷裂與鈾成礦關(guān)系

西南地區(qū)與黑色巖系有關(guān)的鈾礦，其成礦與構(gòu)造熱事件有明顯的關(guān)系，只有深部流體活動(dòng)的參與和改造，才能形成較好的鈾礦體，否則只形成貧礦或礦化異常(倪師軍等，2012；張小強(qiáng)等，2017；張成江等，2009)。黔中地區(qū)已發(fā)現(xiàn)鈾礦(床)點(diǎn)，普遍與各類(lèi)構(gòu)造和熱液活動(dòng)關(guān)系密切，在空間上受到斷裂構(gòu)造的控制。經(jīng)過(guò)20世紀(jì)50年代到至今鈾礦勘查事實(shí)證明也是如此。

5.1 鈾成礦與斷裂帶兩側(cè)沉積的黑色巖系和峨眉山玄武巖有關(guān)

黔中地區(qū)是中國(guó)南方主要黑色巖系分布區(qū)(倪師軍等，2012)，為一套炭質(zhì)頁(yè)巖、泥巖和碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、磷塊巖、砂巖組合，其鈾含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地殼豐度值(2.07 mg/g(黎彤，1992))，是地殼豐度值的10—25倍，局部地段見(jiàn)鈾異常，是黔中地區(qū)重要鈾源層，其成巖過(guò)程使鈾進(jìn)行初始預(yù)富集，深部熱液流體沿?cái)嗔褞仙?，使U進(jìn)一步活化，還原環(huán)境下在次級(jí)斷裂、層間破碎帶等成礦有利地段，富集成礦。

織金縣熊家場(chǎng)地區(qū)玄武巖鈾含量為1.3×10-6(肖家飛等，2011)，高于世界玄武巖2.6倍，白馬洞地區(qū)玄武巖鈾平均含量為6×10-6，是世界玄武巖12倍，為該地區(qū)鈾成礦提供了直接物源，是該區(qū)內(nèi)主要鈾源。

5.2 斷裂帶熱液活動(dòng)及鈾成礦作用

圖6 白馬洞鈾礦床蝕變特征及顯微鏡下照片

表4 息烽-修文地區(qū)方解石脈碳氧同位素測(cè)試結(jié)果表

續(xù)表

圖7 息烽-修文地區(qū)方解石脈中碳、氧同位素組成

圖8 白馬洞礦床硫同位素特征

另外，在貴州西部大面積分布的晚古生代玄武巖是峨眉山地幔熱柱早期活動(dòng)產(chǎn)物，其深源地幔流體沿東西向、北西向深斷裂在威寧、盤(pán)縣、開(kāi)陽(yáng)、甕安等地呈間歇性陸相或海相噴溢(除玄武巖邊緣相外，均為陸相噴溢)，富含SiO2、U、Mn、Au等元素的巖漿期后氣液與海水相混溶，在還原環(huán)境中沉淀和初始富集，如504、181等鈾礦床(點(diǎn))，鈾礦化初始富集與峨眉山地幔柱早期活動(dòng)巖漿期后氣液關(guān)系密切(徐義剛，2001；陳廣慶等，2009)。(劉彥良等，2009)對(duì)黔中斷裂東段鎮(zhèn)遠(yuǎn)斷裂帶采流體包裹體樣品分析，認(rèn)為該斷裂至少受5期熱液活動(dòng)改造，其中燕山期、喜山期熱液活動(dòng)最劇烈，其溫度峰值與(陳露明，1990)在白馬洞礦區(qū)流體包裹體溫度峰值一致，說(shuō)明黔中斷裂帶經(jīng)歷了多次構(gòu)造活動(dòng)和多期熱液活動(dòng)改造，其熱液活動(dòng)與上述鈾成礦時(shí)代基本一致。

5.3 斷裂帶兩側(cè)“地球化學(xué)障”對(duì)鈾成礦的控制

6 結(jié)論

(1)黔中斷裂形成于早古生代之前，是一條長(zhǎng)期活動(dòng)、多次運(yùn)動(dòng)、深切基底的深大斷裂，它控制了鎮(zhèn)遠(yuǎn)-施秉早古生代超基性煌斑巖侵位、納雍-修文晚古生代大陸熔流峨眉山玄武巖漿噴溢，同時(shí)控制著黔中地區(qū)鈾多金屬礦的形成和分布，是黔中地區(qū)重要的控巖-控礦構(gòu)造復(fù)合帶。

(2)黔中地區(qū)鈾源主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是黑色巖系，其成巖過(guò)程使鈾進(jìn)行初始預(yù)富集，局部地段見(jiàn)鈾異常，另一類(lèi)是富含SiO2、U、Mn、Au等元素的晚古生代玄武巖。

(3)沿?cái)嗔褞Х植嫉陌遵R洞鈾汞鉬礦床和多個(gè)鈾礦(化)點(diǎn)明顯受黔中斷裂控制，并具有典型的熱液成礦特征，是多期熱液活動(dòng)疊加的結(jié)果。斷裂帶鈾礦體賦存部位主要有深大斷裂上盤(pán)次級(jí)斷裂、層間破碎帶和深大斷裂局部三種。

(4)斷裂帶內(nèi)鈾礦床(點(diǎn))在空間上受到斷裂構(gòu)造控制，尤其構(gòu)造與熱點(diǎn)復(fù)合部位是很好的鈾成礦部位。特別是斷裂構(gòu)造切割鈾源層時(shí)，深部熱液流體或幔源含U巖漿氣液沿?cái)嗔堰\(yùn)移，在氧化條件下，鈾源層中U被活化遷移、改造，在還原等條件下，在次級(jí)斷裂或?qū)娱g破碎帶等成礦有利部位沉淀、富集成礦。