湖北省崇陽縣梯沖鈾礦床成礦控制因素探討

劉 艷

(湖北省核工業(yè)地質(zhì)局，湖北孝感 432000)

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

崇陽梯沖鈾礦床位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)坪東南的咸寧臺(tái)褶束與江南臺(tái)隆的過渡地帶——幕阜臺(tái)坳，礦區(qū)處于通山臺(tái)褶束南端的通山復(fù)式向斜南翼，同時(shí)也是九宮山復(fù)背斜的北翼區(qū)域。

2 礦區(qū)地質(zhì)

出露的地層主要為奧陶系下統(tǒng)、寒武系上統(tǒng)(∈3)、寒武系中統(tǒng)(∈2)、寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組(∈1n)、寒武系下統(tǒng)觀音塘組(∈1g)、震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)、震旦系下統(tǒng)(Z1)。礦區(qū)位于區(qū)域上，桃樹港內(nèi)斷裂與近東西向的層間破碎帶的復(fù)合部位。大湖山巖體位于礦區(qū)南側(cè)，約3 km，呈巖株出露(圖1)。

2．1 含礦地層

本區(qū)的鈾礦化主要賦存于寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組，為一套富含有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦的碳質(zhì)板巖、硅質(zhì)板巖組成，含黃鐵礦石英脈也較為發(fā)育(照片1)，巖石、礦物的熱變質(zhì)現(xiàn)象普遍。該組又可進(jìn)一步細(xì)分為三個(gè)巖性段(∈1n1、∈1n2、∈1n3)、每個(gè)巖性段均為含炭泥巖、含炭硅質(zhì)巖的韻律組合，構(gòu)成有規(guī)律沉積韻律層。

與區(qū)域上對(duì)比，礦區(qū)牛蹄塘組具有沉積厚度大，巖性復(fù)雜，變化明顯，熱變質(zhì)現(xiàn)象普遍等特點(diǎn)。區(qū)域上該組厚度一般為100～200 m，礦區(qū)厚達(dá)364 m以上。區(qū)域上巖性單一、穩(wěn)定，只見一個(gè)沉積韻律，礦區(qū)則有三個(gè)沉積韻律，且有機(jī)炭、黃鐵礦明顯增加，巖石種類甚多，出現(xiàn)富炭泥板巖、碳質(zhì)泥板巖、富炭泥巖透鏡體和多種多層結(jié)核層①張金帶等，中南鈾礦地質(zhì)志 (上卷)，中國核工業(yè)地質(zhì)局，2005。。

在含礦層中，富炭泥巖透鏡體與鈾礦化關(guān)系密切，多形成品位較高的富礦體，其鈾含量最高可達(dá)1%以上。此外，在該層位中還有三個(gè)含釩層，但鈾、釩礦層位一般不重疊。

圖1 梯沖鈾礦床地質(zhì)簡圖Fig.1 Generalized geologic map of Tichong uranium deposit1．第四系;2．奧陶系下統(tǒng);3．寒武系上統(tǒng);4．寒武系中統(tǒng);5．寒武系下統(tǒng)觀音堂組上段;6．寒武系下統(tǒng)觀音堂組下段;7．寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組上段;8．寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組中段;9．寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組下段;10．震旦系上統(tǒng)燈影組;11．震旦系下統(tǒng);12．燕山期花崗巖;13．地質(zhì)界線;14．?dāng)鄬蛹熬幪?hào);15．礦體。

2．2 構(gòu)造

礦區(qū)位于東西向與北東—北北東向構(gòu)造復(fù)合地帶，為多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。其中加里東期以升降運(yùn)動(dòng)為主，印支期以褶皺運(yùn)動(dòng)為主，形成一系列近東西向褶皺帶和層間斷裂，燕山期以斷裂構(gòu)造為主，并以北東—北北東向斷裂最發(fā)育，規(guī)模最大。礦床西部的桃樹港斷裂為區(qū)域大斷裂一部分，長達(dá)60 km，寬20 m左右，傾向南東，傾角70°左右，切割了冷家溪群—三疊系、燕山期花崗巖及北東東向褶皺束等地質(zhì)體，具平推逆斷層性質(zhì)，其中斷裂的東盤向北平移，斷裂附近巖層發(fā)生明顯拖曳，斷層內(nèi)有閃長巖脈貫入，為區(qū)域性斷裂。近東西向、北西向斷裂為主干斷裂的次級(jí)構(gòu)造;其中近東西向的一組斷裂(F1、F2、F3)在礦區(qū)最發(fā)育，與鈾礦化關(guān)系極為密切，直接控制鈾礦體、鈾礦化的產(chǎn)出，是在褶皺過程中層間滑動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)生、發(fā)展起來的順層斷裂，對(duì)鈾礦化的后生富集有明顯的控制作用?？辈榻衣侗砻鳎呀衣冻龅牡V體多聚集于層間斷裂(F1、F2)近側(cè)，近地表的三條近東西向的層間斷裂(F1、F2、F3)分別控制著北、中、南三個(gè)礦化帶(圖1)，其中南礦帶(F3)地表有異常點(diǎn)的分布。

照片1 梯沖鈾礦床含礦層中的石英脈及孔雀石Photo.1 Quartz vein and malachite in ore-bearing strata

3 鈾礦化地質(zhì)特征

3．1 礦化特征

礦區(qū)的鈾礦體鈾礦化賦存于牛蹄塘組，以上段(∈1n3)的鈾礦體規(guī)模最大，下段僅有鈾礦化。礦體賦存于礦區(qū)的三條近東西向?qū)娱g破碎帶關(guān)系極為密切(F1、F2、F3)，其中 F2為礦區(qū)的主含礦構(gòu)造，在 F2層間破碎帶中主礦體占礦區(qū)儲(chǔ)量的70%，F(xiàn)1中的礦體占區(qū)內(nèi)儲(chǔ)量的30%［1］，F(xiàn)3中目前僅有工業(yè)鈾礦化，還未發(fā)現(xiàn)工業(yè)鈾礦體。因此礦區(qū)的鈾礦體受層位和層間破碎帶的控制是十分明顯的。

3．2 礦石特征

礦石中原生鈾礦物有顯微粒狀、顯微細(xì)脈狀瀝青鈾礦，次生鈾礦物有放射狀、球粒狀硅鈣鈾礦、菊花狀β硅鈣鈾礦、銅鈾云母、鈣鈾云母、釩鈣鈾礦、準(zhǔn)銅鈾云母、磷鈾礦等，含鈾礦物有含鈾褐鐵礦、含鈾蛋白石、含鈾高嶺石和含鈾水鋁英石，伴生金屬礦物有蘭輝銅礦、黃鐵礦、黃銅礦、斑銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦和硫鎘石等，伴生非金屬礦物有重晶石、水鋁英石、膠磷礦、蛋白石、玉髓和磷鋁石等。

鈾主要呈吸附態(tài)存在，其次呈粒徑為0．001～0．009 mm的瀝青鈾礦物產(chǎn)出。根據(jù)礦石全巖U-Pb同位素年齡測定，礦床鈾成礦年齡范圍大，成礦時(shí)間長，最早成礦時(shí)間為500 Ma以前(與沉積成巖期相近)，最晚為10 Ma，年齡值越小礦石越富。

3．3 礦化類型

從勘查資料證明鈾礦體的形成具有沉積成巖預(yù)富集，層間破碎帶中表生淋積改造再富集的特點(diǎn)，屬典型的淋積改造型鈾礦床。

4 成礦地質(zhì)條件分析

4．1 區(qū)域構(gòu)造環(huán)境對(duì)鈾成礦的控制

梯沖礦床的區(qū)域構(gòu)造環(huán)境為揚(yáng)子陸塊被動(dòng)邊緣坳陷盆地，是“近東西向褶皺帶和層間斷裂破碎帶、桃樹港(NNE向)貫通性基底斷裂、大湖山巖體”的三位一體的疊合區(qū)，同時(shí)屬雪峰—九嶺成礦帶的組成部分。因此，處于有利鈾礦成礦的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境。

4．2 地層巖性對(duì)鈾成礦的控制

區(qū)內(nèi)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組為一套富含有機(jī)炭、硅質(zhì)、泥質(zhì)條帶，硅質(zhì)、泥質(zhì)、磷質(zhì)、黃鐵礦結(jié)核和透閃石巖透鏡體巖類組合，厚度大(最厚達(dá)364 m以上)。上段斑點(diǎn)狀含碳硅質(zhì)板巖鈾含量為102×10－6，千枚狀碳質(zhì)板巖鈾含量63×10－6;中段含磷質(zhì)結(jié)核、碳質(zhì)板巖鈾含量34×10－6;下段含碳硅質(zhì)板巖鈾含量43×10－6;上段含鈾量是區(qū)域同類巖石的6～10倍，牛蹄塘組鈾源豐富，是鈾成礦的物質(zhì)來源。

4．3 礦區(qū)構(gòu)造環(huán)境對(duì)鈾成礦的控制

桃樹港斷裂(NNE向)屬貫通性基底斷裂控制區(qū)內(nèi)近東西向?qū)娱g破碎帶等次級(jí)構(gòu)造。鈾礦化主要位于褶皺層間破碎帶與NNE向貫通性基底斷裂的交切復(fù)合區(qū);礦區(qū)內(nèi)三條次級(jí)構(gòu)造斷裂F1、F2、F3分別位于三個(gè)韻律層的不同巖性組合結(jié)合面。平面上三條斷裂都呈弧形，特別是F2斷裂向南弧形凸出更明顯?；?nèi)側(cè)產(chǎn)狀發(fā)生變異地段，巖石強(qiáng)烈破裂，規(guī)模加大，次級(jí)構(gòu)造發(fā)育，是成礦有利空間，因此東西向?qū)娱g破碎帶是儲(chǔ)礦的有利場所。

4．4 水文地質(zhì)及氧化帶對(duì)鈾礦的控制

區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)類型為SO4—HCO3—Ca—Mg型，含鈾量在1．04 ×10－4～9．88×10～4之間。pH=4 ～5，屬弱酸性水，有利于鈾的溶蝕與搬運(yùn)。F1、F2、F3斷裂為隔水構(gòu)造，地下水分別位于其上下兩盤，受層間裂隙構(gòu)造控制，地下水類型應(yīng)屬層間構(gòu)造裂隙水。以F2為例:潛水面在中段上盤標(biāo)高619．92～672．89 m之間變動(dòng);下盤標(biāo)高在528．94～597．35 m 之間變動(dòng);氧化帶的發(fā)育是含鈾地下水在破裂巖石中長期活動(dòng)的結(jié)果。因此層間破碎帶中弱酸性水對(duì)鈾的活化、分解、運(yùn)移、再富集成礦體起了極為關(guān)鍵的作用。

從坑道巖石比電位測定結(jié)果及黃鐵礦的氧化程度來看，推測含鈾層內(nèi)氧化帶發(fā)育較淺，礦體主要部分均處于潛水面以上的氧化帶及氧化—還原過渡帶?，F(xiàn)今礦體已處破壞階段。據(jù)氣候、地貌特征，推測礦床氧化帶可能形成較早，屬古氧化帶。成礦后，由于各種地質(zhì)作用，尤其是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使早期已形成的礦體逐漸上升至地表，隨之遭受風(fēng)化、剝蝕并形成現(xiàn)代氧化帶。這樣礦體上部以及含鈾層不斷遭受破壞、淋失，繼而又被地下水帶到下部，在有利的環(huán)境、場所，沉淀富集成礦。

5 結(jié)束語

根據(jù)上面的敘述，礦床受層位、巖性、層間破碎帶、氧化還原帶等因素控制。寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組鈾源豐富，為成礦作用提供了豐富的物質(zhì)來源;層間破碎帶這種次級(jí)構(gòu)造，為鈾源活化、運(yùn)移富集成礦提供了有利的空間，水文地質(zhì)作用形成較發(fā)育氧化帶為鈾源活化、運(yùn)移創(chuàng)造了條件。礦床成因具有沉積成巖預(yù)富集，層間破碎帶弱酸性水對(duì)富集的鈾的氧化、分解、運(yùn)移，再富集成礦。因此礦床屬原生沉積、后生淋積改造再富集的淋積型礦床。

［1］ 羅毅，等．湖北省鈾礦資源潛力評(píng)價(jià)與找礦靶區(qū)優(yōu)選［M］．北京:原子能出版社，2011:68－71．