粵北希望礦床外圍鈾礦化特征與找礦前景

李俊，劉文泉，周堂波

（1.核工業(yè)二九〇研究所，廣東 韶關(guān) 512029；2.廣東省環(huán)境保護核輻射追蹤研究重點實驗室，廣東 韶關(guān) 512029；3.廣東省放射性生態(tài)環(huán)境保護工程技術(shù)研究中心，廣東 韶關(guān) 512029）

下莊礦田是我國重要的花崗巖型鈾礦產(chǎn)地，經(jīng)過近六十年的勘查與開采。已知礦床的深部和外圍找礦前景是鈾礦地質(zhì)工作者十分關(guān)注的問題。近十年來，下莊礦田部分礦床深部及外圍已開展過一輪勘查工作，且取得了一定的找礦成果，如竹山下、仙人嶂、竹筒尖等礦床深部及外圍［1-3］；同時一些學者對大帽峰、石角圍、坪田等礦床，墩頭、馬頭嶺等地區(qū)深部及外圍找礦進行理論研究，并提出了具體的找礦思路，對后期勘查具有重要指導意義［4-7］；目前，希望礦床鈾礦資源瀕臨枯竭，故研究礦床外圍鈾礦化特征并分析討論其找礦前景，具有重要的理論和實際意義。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于下莊礦田北部希望礦床外圍北東側(cè)，西起希望礦床主要勘探區(qū)邊緣，東至86 號帶與竹山下輝綠巖交匯部位，北至分水坳巖體，南至北東向輝綠巖與86 號帶中間部位（圖1）。研究區(qū)主要地質(zhì)特征與希望礦床基本一致，為希望礦床北東方向延伸部位，出露巖體主要為帽峰巖體和下莊巖體，其次為中基性巖脈等；區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有三組：北北東、北東東以及北西西向，其中控礦斷裂主要為新橋石英斷裂帶和86、92 號等硅化碎裂巖帶；區(qū)內(nèi)熱液活動頻繁，具有多期多階段的特征，斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，為含礦熱液的形成、運移、富集沉淀提供了有利條件［8］。

圖1 希望鈾礦床外圍北東段地質(zhì)簡圖（據(jù)參考文獻［9］修改）Fig.1 Geological sketch of the northeast section in the periphery of Xiwang uranium deposit（modified after reference［9］）

1.1 巖漿巖

區(qū)內(nèi)主體花崗巖為下莊巖體——印支期第二階段中粒斑狀黑（二）云母花崗巖，呈巖基廣泛分布，其成巖年齡235.8±7.6 Ma［10-11］；其次為帽峰巖體——印支期第三階段中細粒黑（二）云母花崗巖，其成巖年齡219.6±0.9 Ma［10-11］；研究區(qū)北部出露分水坳巖體，巖性為細粒二云母花崗巖；脈巖出露較少，種類單一，主要為輝綠巖［12］。

1.2 斷裂構(gòu)造

研究區(qū)內(nèi)主要有三組不同方向的斷裂構(gòu)造：北東東向、北北東向和北西西向。其中，北東東向斷裂構(gòu)造為研究區(qū)內(nèi)主要含礦帶，有86、92 號等硅化碎裂巖帶；北北東向斷裂構(gòu)造主要有A11、9 號等硅化帶；北西西向斷裂構(gòu)造主要為竹山下礦床F1 號帶往北西延伸部分。

1）86 號帶是研究區(qū)內(nèi)主要控礦斷裂構(gòu)造帶（圖2），既是導礦構(gòu)造又是儲礦構(gòu)造，其產(chǎn)狀為320°～350°∠55°～80°，往北東方向地表連續(xù)長約3.5 km，延深大于600 m，寬度具有地表寬、深部窄的特征，一般為4～15 m，局部出現(xiàn)分支現(xiàn)象，在構(gòu)造分支部位往往有礦體產(chǎn)出；構(gòu)造巖性主要為赤鐵礦化硅化碎裂巖、赤鐵礦化碎裂巖等。

圖2 希望礦床北東段86 號斷裂帶地質(zhì)剖面示意圖Fig.2 Geological profile of fault zone No.86 in the northeast section of the Xiwang deposit

2）92 號帶平行于86 號帶展布在其北側(cè)，是研究區(qū)內(nèi)的另一條控礦含礦斷裂帶，產(chǎn)狀為325°～345°∠60°～82°，具有上緩下陡、呈單條展布的特點；92 號帶地表出露穩(wěn)定性較差，斷續(xù)延伸長1.5 km，延深超過400 m，寬度多為0.5～6 m，局部大于10 m，具有厚度穩(wěn)定性較差，地表寬、深部窄，局部膨脹收縮等特征；構(gòu)造巖性主要為硅化構(gòu)造角礫巖。

3）北北東向斷裂主要有A11、9 號硅化帶等。其中A11 號硅化斷裂帶，展布于92 和86 號硅化帶之間，走向14°～35°，傾向北西或南東，傾角58°～77°，帶長1 200 m，寬1～10 m，具分枝復合特征；充填物為硅化構(gòu)造角礫巖，以灰黑色微晶石英為主，與浸染狀黃鐵礦共生。

1.3 熱液活動

研究區(qū)熱液活動頻繁，廣泛發(fā)育各種熱液蝕變，地表多發(fā)育水云母化、褐鐵礦化、高嶺土化等，蝕變強度中等至弱；沿構(gòu)造帶發(fā)育硅化、鈉長石化、鉀長石化、水云母化、綠泥石化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、褐鐵礦化、螢石化、高嶺土化、碳酸鹽化等，蝕變強度弱至強不等；與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變有硅化、黃鐵礦化、螢石化、赤鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化，且蝕變強。

熱液活動具有多期多階段特征，以硅化蝕變表現(xiàn)最為明顯，主要分為四個階段，其特征具體如下。

第一階段：礦前期白色塊狀石英以熱液充填作用為主（圖3a），并伴隨有圍巖的硅化作用；第二階段：成礦期紅色微晶石英交代和充填作用明顯（圖3b），并伴隨有星點狀黃鐵礦形成；第三階段：灰（黑）色微晶石英交代和充填作用同樣明顯（圖3c），伴隨有膠狀黃鐵礦、條帶狀綠泥石及少量脈狀方解石形成，被后期硅質(zhì)膠結(jié)后形成構(gòu)造角礫；第四階段：白色梳狀石英（圖3d）及石英晶洞在此階段形成［9］，并可見次生鈾礦物發(fā)育在晶洞內(nèi)。

圖3 希望礦床北東段熱液活動特征照片F(xiàn)ig.3 Photos showing the hydrothermal activity in the northeast section of the Xiwang deposit

綜上所述，研究區(qū)內(nèi)鈾礦化主要與紅色、黑色、煙灰色微晶石英關(guān)系密切；其中第一、第四階段分別是含礦熱液活動的前奏和尾聲，鈾成礦主要階段為第二、第三階段。因此，成礦期形成的紅色、灰黑色微晶石英以及膠狀黃鐵礦是有效的找礦標志。

2 鈾礦化特征

2.1 礦體特征

研究區(qū)內(nèi)鈾礦化賦存在86 號帶及其上下盤次級構(gòu)造帶、蝕變巖石中。賦礦巖性主要為強赤鐵礦化硅化碎裂巖、碎裂巖、碎裂花崗巖，主要發(fā)育浸染狀水云母化、浸染狀赤鐵礦化、硅化、綠泥石化、黃鐵礦化等蝕變。鈾礦化與浸染狀（細脈狀）赤鐵礦化、膠狀（細脈狀）黃鐵礦化、硅化（紅色、灰黑色硅質(zhì)脈）關(guān)系密切。

礦體埋深44～492 m，賦存標高為714～189 m。礦體產(chǎn)狀320°～350°∠48°～75°，呈脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，走向延伸45～200 m，傾向延伸42～232 m（圖4）；礦體真厚度0.23～3.37 m，平均真厚度1.15 m；品位0.051%～0.414%，平均品位0.145%。礦體品位和厚度變化系數(shù)分別為275%、74%，礦體具有厚度、品位變化大的特點。

圖4 希望礦床北東段86 號帶300 m 和400 m 中段平面圖Fig.4 Geological profile at level 300 m and 400 m of fault zone No.86 in the northeast section of the Xiwang deposit

2.2 礦石特征

2.2.1礦石類型

研究區(qū)礦石硅酸鹽全分析、微量元素分析、稀土元素分析結(jié)果可知［12］，礦石SiO2含量在75.24%～85.56%之間，Al2O3含量在9.45%～12.79%之間，∑Fe 含量在0.85%～3.59%之間，K2O+Na2O 含量在2.74%～6.22%之間；礦石中有害雜質(zhì)CaO、MgO、Fe2O3、Ti、Zr 等含量均較低，不會影響礦石的工業(yè)利用，屬單鈾型礦石。

礦石中所含礦物成分較為簡單。礦石礦物主要為瀝青鈾礦，其次為銅鈾云母、鈣鈾云母、硅鈣鈾礦等次生鈾礦物，與鈾礦物伴生的金屬礦物主要為黃鐵礦，其次為赤鐵礦；脈石礦物主要為石英、螢石、方解石和綠泥石等。

按礦物成分區(qū)內(nèi)鈾礦石類型主要為石英-黃鐵礦-瀝青鈾礦型和瀝青鈾礦-赤鐵礦-綠泥石型。石英-黃鐵礦-瀝青鈾礦型礦石主要產(chǎn)于硅質(zhì)脈內(nèi)，瀝青鈾礦在紅色或灰黑色微晶石英脈中呈浸染狀或膠狀，并且發(fā)育星點狀、膠狀黃鐵礦（圖5）；瀝青鈾礦-赤鐵礦-綠泥石型鈾礦石主要產(chǎn)于硅質(zhì)脈和蝕變碎裂巖破碎面或裂隙中，瀝青鈾礦呈細脈狀或膠狀，常伴生浸染狀赤鐵礦、細脈狀或團塊狀黃鐵礦以及條帶狀綠泥石，少見方解石細脈穿插。

圖5 希望礦床北東段礦石巖心樣及鏡下特征Fig.5 Core photos and thin section feature of ore in the northeast section of the Xiwang deposit

2.2.2成礦階段與礦物生成順序

研究區(qū)內(nèi)熱液活動具多期多階段的特點，鈾礦化也具多期成礦特征，可將成礦階段劃分為三期四個階段：

①礦前期：第一階段，石英-黃鐵礦階段；

②成礦期：第二階段，石英-黃鐵礦-瀝青鈾礦階段；第三階段：瀝青鈾礦-赤鐵礦-綠泥石階段；

③礦后期：第四階段，綠泥石-白鐵礦-碳酸鹽-螢石階段。

根據(jù)礦石中礦物共生組合、結(jié)構(gòu)（交代作用形成交代殘余結(jié)構(gòu)）、構(gòu)造（對稱條帶狀構(gòu)造）及相互關(guān)系（穿插關(guān)系），確定礦物生成順序見表1。

表1 希望礦床北東段礦物生成順序表Table 1 Sequence of mineral formation in the northeast section of Xiwang deposit

2.3 蝕變特征

研究區(qū)內(nèi)圍巖蝕變沿斷裂構(gòu)造中心部位向兩側(cè)呈帶狀分布，在空間上表現(xiàn)出一定的水平分帶性，從斷裂構(gòu)造中心到圍巖，依次可劃分為硅質(zhì)脈、硅化碎裂巖、碎裂巖、碎裂花崗巖、中粒黑云母花崗巖；從構(gòu)造中心到兩側(cè)蝕變依次為強硅化、強赤鐵礦化→強赤鐵礦化、弱硅化→水云母化、弱赤鐵礦化（圖6）。

圖6 希望礦床外圍構(gòu)造蝕變特征示意圖Fig.6 Schematic diagram of alteration characteristics of the periphery of Xiwang deposit

研究區(qū)巖石熱液蝕變極為發(fā)育［13］，表現(xiàn)出蝕變種類多、蝕變程度強的特征，其中與鈾礦化密切相關(guān)的主要有硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、螢石化等蝕變（圖7），尤其是膠狀黃鐵礦化和灰黑色微晶石英強烈發(fā)育部位，往往形成富厚礦體。具體蝕變特征如下：

圖7 希望礦床北東段蝕變礦物鏡下特征Fig.7 Microscopic characteristics of altered minerals in the northeast section of Xiwang deposit

硅化：蝕變具有多期次疊加的特征，成礦期主要為灰黑色、煙灰色微晶石英脈。

螢石化：成礦期的螢石為紫黑色或黑色螢石，與成礦期微晶石英充填于含礦帶中。

赤鐵礦化：主要集中分布在斷裂帶巖石及兩側(cè)蝕變巖石中，常與硅化、水云母化、綠泥石化疊加發(fā)育。

碳酸鹽化：成礦期主要以灰白色脈狀方解石形式膠結(jié)早期的硅質(zhì)脈、角礫等。

黃鐵礦化：呈浸染狀、星點狀、脈狀分布，主要分布在煙灰色微晶石英細脈內(nèi)或兩側(cè)，與硅化、赤鐵礦化、瀝青鈾礦密切共生。

綠泥石化：由長石和黑云母蝕變而來或者沿裂隙充填，常與水云母共伴生產(chǎn)出；強綠泥石化部位往往鈾礦化較好。

2.4 成礦規(guī)律

根據(jù)地質(zhì)特征和鈾礦化特征綜合分析，認為研究區(qū)鈾成礦規(guī)律有以下三個方面特點：

1）鈾成礦嚴格受構(gòu)造控制。北東向和北北東向構(gòu)造活動重復疊加，造成的分支復合，膨脹收縮，彎曲相交等部位是礦液沉淀的良好空間，此外北東向構(gòu)造與北西向輝綠巖脈相交部位易形成富礦體。

2）鈾成礦嚴格受熱液蝕變控制。含礦熱液可分二期，均具有一定的特點，兩次熱液活動的疊加區(qū)域成礦最好，主要表現(xiàn)為各色玉髓呈脈狀相互穿插。鈾成礦受成礦期的紅色、灰黑色微晶石英、黃鐵礦化等蝕變控制，膠狀黃鐵礦和紅色、灰黑色微晶石英是有效的找礦標志。

3）鈾成礦受巖性界面控制。晚期帽峰巖體在空間上與鈾礦化關(guān)系密切，根據(jù)已有勘查成果，帽峰巖體內(nèi)外接觸帶產(chǎn)出一大批鈾礦體，特別是接觸帶洼兜或凹槽部位對鈾的富集沉淀極為有利。

3 找礦潛力分析

3.1 物化探異常特征

希望礦床外圍北東段物化探剖面測量（1∶1 萬地面伽馬能譜、常規(guī)氡氣和鈾分量化探）成果顯示區(qū)內(nèi)存在有利的能譜鈾、氡氣異常以及鈾分量異常，且異常暈疊合性較好（圖8），異常分布在主斷裂帶和次級斷裂帶附近，表明這些異常與區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造密切相關(guān)，其強度、規(guī)模、形態(tài)受上述斷裂及其深部含礦性控制。

鈾分量作為隱伏鈾礦體直接指示元素，其分布形態(tài)及暈圈規(guī)模為重要找礦信息［14］。綜合物探方法可避免單一物探方法造成假異常，多異常復合位置，則往往預(yù)示深部可能有隱伏礦體，且W、Mo 兩種元素與鈾相關(guān)性明顯，是區(qū)內(nèi)活動態(tài)鈾的伴生元素［15］。從圖8 希望礦床北東段不同方法空間疊置圖可知：不同方法異常暈圈存在不同程度的疊合，其中U、Mo、W 疊合程度較高，Rn 暈圈在86 號帶附近與U、Mo、W疊合較好，表明該處具有較好的找礦潛力。結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況，該綜合異常暈圈處于86 號帶與92 號的夾持區(qū)和86 號帶與竹山下輝綠巖組交匯區(qū)域，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造具分支復合特征，次級構(gòu)造發(fā)育，熱液蝕變現(xiàn)象明顯，并處于帽峰巖體與下莊巖體的接觸界線處，為區(qū)內(nèi)成礦有利部位，即楊坑口找礦靶區(qū)（B 類）：長1.2 km，寬0.8 km，面積1.0 km2，圈定能譜鈾異常暈2處、氡異常暈4 處、鈾分量異常暈3 處，并產(chǎn)有已知86 號礦化點。

圖8 希望礦床外圍北東段物化探異常及Rn、W、Mo、U 分量異?？臻g疊置圖（據(jù)參考文獻［14］修改）Fig.8 Geophysical and geochemical anomaly map and spatial superimposition map of Rn，W，Mo，U component anomalies in the northeastern section of the periphery of Xiwang deposit（modified after reference［14］）

3.2 成礦條件分析

1）區(qū)內(nèi)鈾成礦嚴格受北東東向和北北東向硅化斷裂帶控制，86、92、11 號帶是主要含礦帶；鈾礦化主要分布在硅化斷裂帶及其兩側(cè)次級斷裂帶或裂隙帶中，鈾礦化方向與硅化斷裂帶產(chǎn)狀一致，礦體主要呈脈狀、透鏡狀和網(wǎng)脈狀；在斷裂構(gòu)造分支復合，膨脹收縮，彎曲相交部位，往往有富厚礦體的產(chǎn)出；北東東向和北北東向硅化斷裂帶為熱液活動及鈾的富集沉淀提供了有利的成礦空間，既是導礦構(gòu)造又是儲礦構(gòu)造［16-17］。

2）成礦有利圍巖對熱液鈾礦床的形成極為有利，區(qū)內(nèi)圍巖以酸性富鈾花崗巖為主，為鈾成礦提供豐富鈾源，如下莊、帽峰、分水坳富鈾巖體；區(qū)內(nèi)熱液活動頻繁，不斷浸取花崗巖體中的鈾，同時形成大量石英脈或硅化帶，含鈾熱液沿硅化破碎帶運移，并富集成礦［18］。

3）區(qū)內(nèi)蝕變強烈，硅化、黃鐵礦化、紫黑色螢石化、赤鐵礦化、水云母化、綠泥石化和高嶺土化等蝕變廣泛發(fā)育，其中硅化、黃鐵礦化、紫黑色螢石化、赤鐵礦化與鈾礦化關(guān)系密切；同時，瀝青鈾礦與赤鐵礦、黃鐵礦等有成因上的聯(lián)系［19］，鈾成礦受蝕變控制。

這種斷裂構(gòu)造、復式巖體、熱液蝕變“三位一體”有機組合［20-21］，缺一不可，是研究區(qū)富鈾成礦最有利的部位。

3.3 找礦潛力分析

物化探工作成果顯示研究區(qū)內(nèi)綜合物化探異常與斷裂構(gòu)造密切相關(guān)，且區(qū)內(nèi)92、86 號帶及其次級帶為較好的儲礦構(gòu)造，因此推測這些異常疊合區(qū)為鈾成礦的有利地段。

在希望礦床外圍北東段（楊坑口靶區(qū)）開展的鉆探驗證取得較好找礦成果，發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦孔9 個，平均品位0.204%。從鉆孔揭露來看，鈾礦體主要賦存在86 號帶及其下盤次級斷裂帶內(nèi)（圖9）。86 號帶及其下盤次級斷裂帶內(nèi)發(fā)育浸染狀強赤鐵礦化，成礦期紅色微晶石英強烈發(fā)育，同時伴隨膠狀、細脈狀黃鐵礦發(fā)育，鈾礦體具有品位高、厚度大的特點。

圖9 希望礦床北東段252 號勘探線地質(zhì)剖面圖Fig.9 Prospecting profile No.252 in the northeastern section of Xiwang deposit

結(jié)合物化探成果和鉆探成果，綜合分析表明，物化探綜合異常很好地指示了成礦有利地段，鉆探揭露成果進一步驗證希望礦床北東段成礦條件好，且形成了較大規(guī)模的富厚礦體；而楊坑口靶區(qū)內(nèi)礦體沿走向傾向均未封邊，且構(gòu)造延伸穩(wěn)定，認為其沿走向往兩側(cè)、沿傾向往深部可繼續(xù)開展工作，具備形成中型及以上鈾礦床的潛力。

同時，綜合物化探成果顯示92 號帶與A11號帶交匯部位，與楊坑口靶區(qū)成礦地質(zhì)條件類似，且同樣出現(xiàn)異常暈圈疊加較好現(xiàn)象（圖10），類比認為該區(qū)域有較好的找礦前景，可作為下一步重點找礦方向。由此說明，希望礦床外圍北東段具很好的找礦潛力。

圖10 希望礦床北東段綜合分析簡圖Fig.10 Comprehensive analysis diagram in the northeastern section of Xiwang deposit

4 結(jié)論

通過以上分析及探討，取得以下結(jié)論：

1）區(qū)內(nèi)具備“復式巖體、斷裂構(gòu)造、熱液蝕變”三位一體的成礦條件，其找礦類型有硅質(zhì)脈型和蝕變碎裂巖型兩類。

2）區(qū)內(nèi)有以下幾種鈾礦找礦標志：①富鈾帽峰巖體內(nèi)外接觸帶出現(xiàn)洼兜或凹槽現(xiàn)象；②構(gòu)造出現(xiàn)分支復合，膨脹收縮，彎曲相交現(xiàn)象；③成礦期熱液活動疊加，各色玉髓穿插發(fā)育；④黃鐵礦及成礦期紅色、灰黑色微晶石英發(fā)育；⑤Rn、U、Mo、W 異常暈圈疊合。

3）希望鈾礦床外圍北東段，86 號帶與竹山下輝綠巖交匯部位（楊坑口靶區(qū)）處于物化探綜合異常暈圈內(nèi)，通過鉆探驗證，86 號帶及其下盤次級帶發(fā)現(xiàn)隱伏富厚礦體，而楊坑口靶區(qū)內(nèi)礦體沿走向傾向均未封邊，且構(gòu)造延伸穩(wěn)定，認為其有較大找礦空間和找礦潛力；同時，92號帶與A11號帶交匯部位處于物化探綜合異常暈圈內(nèi)，且具備“三位一體”成礦條件，類比楊坑口靶區(qū)，認為該地段有較大找礦潛力，可作為下一步重點找礦方向。