铀矿成矿规律及找矿方向研究范文

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［摘要］丹凤地区是北秦岭东段铀矿集中区，存在加里东期花岗伟晶岩型与燕山期构造热液型两种铀成矿类型。本文对区内两种类型铀矿的成矿地质作用、特征进行探讨，并在此基础上总结成矿规律，指出花岗岩岩体的内、外接触带200m范围内及活性炭异常区域是铀矿体分布范围及找矿方向。

［关键词］丹凤地区;铀矿;成矿规律;找矿方向

陕西省丹凤地区位北秦岭东段铀矿集中区，是我国铀矿勘查程度较高的地区。自20世纪60年现以来，陕西省核工业地质局二二四大队和北京核工业地质研究院等单位在该区做了大量的区域地质调查和基础地质研究工作，为进行深入研究奠定基础，在区内确立了伟晶花岗岩型和构造热液型铀矿类型，建立了成矿模式，总结了部分找矿标志，并进行了成矿预测，肯定了丹凤地区是有利的铀成矿远景区。但对本区铀矿富集规律，找矿标志的研究不够深入。

1区域成矿地质背景

丹凤铀矿田位于北秦岭造山带东段复合岛孤杂岩构造带，夹持于蔡川断裂与商丹断裂构造之间，形成著名的丹凤三角成矿区。以分水岭断裂为界，其北为伟晶花岗岩型铀矿区，分布着光石沟、小花岔、陈家庄、纸房沟－毛芋园、石板沟铀矿床和若干个铀矿化点，出露秦岭群地层，是一套下元古界的陆源海相沉积的碎屑岩、碳酸盐岩及泥质粉砂岩建造;分水岭断裂以南为构造热液型铀矿区，分布着张湾、高山寺铀矿床和若干个铀矿化异常点，出露丹凤群地层，为早古生界的细碧角斑岩建造，岩性组合有沉积岩、火山碎屑岩、火山岩，并发现有从酸性到基性超基性岩混杂堆积的蛇绿岩套。该区曾受到元古代的秦岭裂谷作用、古生代的板块俯冲和碰撞以及中新生代断块逆冲推覆构造的影响，构建了以近东西向为主的区域构造基本格架(图1)。区内断裂由南向北分别发育商丹、双槽、分水岭、蔡川四条深大断裂，其中商丹断裂和蔡川断裂为Ⅱ、Ⅲ级构造单元的分界线;分水岭断裂和双槽断裂是地层的分界线(冯明月等，1996)。区内岩浆岩发育，北带主要分布加里东早期花岗岩体(γ31)、晚期富钾花岗岩株、花岗岩脉(γ32)以及伟晶岩组合(黑云母花岗伟晶岩、二云母花岗伟晶岩、白云母花岗伟晶岩)。南带主要处露海西期花岗质岩石及基性－超基性岩脉。

2典型矿床地质特征

丹凤地区存在两种类型铀矿床:伟晶岩型铀矿床和构造热液型铀矿床。在丹凤地区北带，主要发育有以光石沟矿床、小花岔、陈家庄等为典型的伟晶岩型铀矿床;在丹凤地区南带，主要发育有以张湾、高山寺为典型的构造热液型铀矿床。

2．1伟晶岩型矿床光石沟铀矿床位于黄柏岔－小花岔－光石沟黑云母伟晶花岗岩密集区东部，是伟晶岩型铀矿典型矿床。矿床产于灰池子岩体和大毛沟岩体南接触带黑云母伟晶花岗岩密集区内。该区地层为秦岭群第三岩性段泥砂质碎屑变质岩，主要岩性为黑云斜长片麻岩夹大理岩，赋铀黑云母伟晶花岗岩呈密集带状产于其中。褶皱构造为土地岭—牛家台背斜(图2)，轴部位于矿区北东部，轴走向NW—SE，西段被大毛沟岩株吞蚀，往南东方向倾伏，背斜南北两翼和倾伏端控制了黑云母伟晶花岗岩的分布，为矿床的控岩控矿构造。断裂构造不发育，小毛沟—大东沟断裂从南部通过，近东西走向，属中新生代脆性断层，对矿床影响不大(沙亚洲等，2011)。丹凤地区的岩浆岩主要是加里东期花岗岩，而花岗岩又是以岩体或岩株出露。由东向西已证实铀矿床或铀矿点的岩体为灰池子岩体和黄龙庙岩体，两个岩体呈大小不均、形态各异的长轴状或穹窿状沿留仙坪—峦庄复背斜的轴部和南翼展布。黄龙庙岩体的东南侧产出黄龙庙岩株，灰池子岩体的东南侧产出大毛沟岩株，在岩体、岩株外接触带呈近环带状展布着无数条花岗伟晶岩脉。光石沟地区岩浆岩以灰池子岩体、大毛沟岩株为主。其中灰池子岩体以加里东片麻状黑云母二长花岗岩为主，及少量的黑云母斜长花岗岩、黑云母钾长花岗岩，而大毛沟岩株为加里东浅肉红色中粗粒花岗岩，含暗色矿物较少。野外观察发现，灰池子岩体与秦岭群地层呈近侵入接触关系，并且在岩体边缘的局部地段与秦岭群地层发生同化混染、渗透交代现象，这可能是花岗岩浆在上侵的时与地层发生混合岩化而形成的。铀矿化产在黑云母花岗伟晶岩和黑云斜长片麻岩的接触带。产铀黑云母花岗伟晶岩的造岩矿物主要由黑云母、石英、微斜长石、条纹长石、更长石和少量的钠长石组成(冯张生等，2011)。其黑云母通常以团块状或条带状的形式出现，颜色呈黑色－带红色调的亮黑色，石英主要为烟灰色－玫瑰红色。通常情况下，团块状黑云母越富集、石英发红色调的区域，指示了含矿性越好;除此之外，产铀黑云母花岗伟晶岩中还出现了晶质铀矿、铀石、Fe－Ti氧化物(金红石、磁铁矿、钛铁矿)、金属硫化物(黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿)、碳酸盐矿物(铁白云石、方解石)、石榴子石、黑稀金矿。矿石中有用矿物为晶质铀矿。矿石结构以中—粗粒花岗结构为主，次为伟晶结构，局部见文象结构、碎斑花岗结构等。矿石构造以块状构造为主，局部间有斑杂构造、条带状构造。矿石类型为黑云母伟晶花岗岩型铀矿石(左文乾等，2010)。花岗岩浆晚期分异出的流体富钾、富钠、富硅。热液蚀变分为碱性和酸性两大类。碱性蚀变主要包括钾长石化、钠长石化和白云母化。酸性蚀变是多种低温热液蚀变的组合，主要蚀变类型有硅化、绿泥石化、绿帘石化(图3)。过光学显微镜对矿石进行了岩相学观察，发现晶质铀矿与铁质矿物关系密切。丹凤地区伟晶岩铀矿床的形成，大体经历如下发展过程:(1)早元古代华北地台结晶基底被风化剥蚀，秦岭海槽接受沉积，形成了秦岭群铀源层;(2)中晚元古代、古生代早期区域变质、混合岩化，使铀元素活化迁移;(3)加里东期强烈构造岩浆活动，铀元素进入岩浆体系;(4)混源岩浆演化分异，愈到后期，铀元素逐渐富集，具明显的“级塔式累计定向增量”特征;(5)岩浆作用晚期残余岩浆中铀元素富集，并发生原地、半原地侵位，晶质铀矿随黑云母伟晶岩同时结晶，形成同生伟晶岩型铀矿床(罗忠戍等，2008)。以此得出，秦岭群陆源碎屑变质岩→加里东期片麻状花岗岩(岩体)→白岗质花岗岩(岩株)→黑云母伟晶岩(含晶质铀矿)→二云母、白云母伟晶岩(含气成矿物)，是一个完整的成岩成矿序列，也是伟晶岩型铀矿的成矿模式。这些花岗质岩石是一次熔融事件所形成的一套岩石组合，是由于岩浆离开一个公共的母岩浆房之后分异演化的结果，而且这种分异发生在深部。从大岩体到小岩株大概有30Ma的时差，从小岩株到含铀伟晶岩脉大概有20Ma的时差。(a)伟晶岩浆沿灰池子花岗岩体的的片麻理和裂隙面进行交代，使得斜长石被交代，形成钾长石，可见斜长石的交代残余结构;(b)钠长石沿条纹长石的裂隙进行交代;(c)在不同的黑云母颗粒间，白云母沿黑云母的边缘进行交代;(d)白云母沿条纹长石的裂隙进行交代;(e)绿泥石沿黑云母的边缘、解理进行交代，部分交代或交代完全。当交代完全时，可保留黑云母的晶型，形成假象绿泥石;(f)碱交代的去硅作用，形成硅化带．缩写:HG－灰池子花岗岩体;BP－黑云母花岗伟晶岩脉;Bt－黑云母;Mc－微斜长石;Pr－条纹长石;Ab－钠长石;Ms－白云母;Chl－绿泥石图3光石沟铀矿床的典型蚀变特征

2．2构造热液型矿床张湾铀矿床位于丹凤县资峪乡张湾村，是一处小型的构造－热液蚀变型铀矿床，主要位于分水岭断裂以南的丹凤群变质变形的火山沉积岩及奥陶纪－泥盆纪岩体内部，商丹断裂带北侧构造脉岩活动带中。矿区出露地层为丹凤群第二岩性段，岩性以各类角闪片岩、角闪片麻岩为主，夹云母石英片岩、大理岩。铀矿化带主要赋于丹凤群第二岩性段第三层(Pz1dn2－3)云母石英片岩夹角闪片岩，糜棱岩、角砾岩中。矿区构造主要为一组NWW－SEE向压扭性断裂，铀矿体、矿化点严格受断裂构造岩控制。铀矿体主要产在花岗碎裂岩蚀变带中，含矿主岩以花岗碎裂岩为主。含铀热液主要来自于海西期花岗岩、丹凤群中的富铀石英片岩层位和次级断层破碎带中的燕山期碎裂花岗岩三个方面;在区域上受控于商丹NWW－SEE向分支断裂破碎带，同时，商丹断裂内部的并行走滑断裂系统则控制了张湾矿区内部矿化带的展布(图4)。工业矿体主要产于花岗碎裂岩中，但规模均较小，对矿体有小的错动但影响不大。区内热液活动具多阶段特征，铀矿化类型简单，铀矿物以氧化物为主，主要矿化类型铀－红色玉髓、铀－金属硫化物、铀－碳酸盐。张湾铀矿床花岗碎裂岩中铀矿化富集最有利的部位是构造角砾岩发育和蚀变强的地段，在这些部位矿体变厚变富。沥青铀矿呈浸染状环绕微晶方解石。沥青铀矿在矿石表面部分已氧化成铀黑。矿石中铀除了以大量单矿物的形式存在外，还有大量的铀呈分散吸附状。分散状态铀的吸附剂主要是赤铁矿、绿泥石及其含铁杂质。沥青铀矿与红色玉髓，含黄铁矿的方解石关系密切。铀多呈浸染状、星散状、细脉状产出，为铀－碳酸盐－赤铁矿－硫化物－玉髓型矿化。沥青铀矿的反射色为蓝白色，反射率较低，呈它型粒状，常与赤铁矿矿密切共生(图5)。与矿化关系最密切的有硅化、碳酸盐化、矽卡岩化、赤铁矿化、黄铁矿化等，这些蚀变即是构造热液型铀矿床的找矿标志，又控制着矿化强度与规模(沙亚洲等，2016)。矿化发生在海西期花岗岩体的内、外接触带中，受区域一组NWW向断裂带控制。燕山期商丹断裂带产生走滑拉张，断裂带再次活动，使断裂附近的海西期花岗岩体、花岗岩脉、伟晶岩脉、围岩(石英片岩、凝灰质火山岩、大理岩、泥质岩)破碎，经富铁构造热液蚀变交代，使铀酰离子活化出来，六价铀被还原形成热液沥青铀矿。后经表生作用，在矿石表面，铀经次生富集，形成黝黑。构造角砾状碎裂岩中的铀进入构造热液并迁移至上地壳断裂体系富集成矿。含矿主岩为构造角砾状碎裂岩。与矿化有关的围岩蚀变，如硅化、赤铁矿和碳酸盐化呈带状展布，蚀变强烈地段产铀矿体，铀矿体主要产在花岗碎裂岩蚀变带中。

3区域成矿规律

总结研究表明，陕西丹凤铀矿集区存在两种类型的铀矿，分别为岩浆(热液)成因、构造(热液)成因。这两类铀矿具有三种富集特征，表现为伟晶岩脉型、花岗岩型和构造蚀变岩型。丹凤地区铀矿总体表现出“铀源多元、热液多源、构造多期、地层多变”的特点。综合典型矿区和矿产地质特征，初步总结了丹凤地区铀矿的控矿因素和富集规律。

3．1控矿因素

(1)铀源多元:铀矿物质来源以花岗质熔浆为主，地层为辅。以灰池子、黄龙庙岩体为代表的壳幔混源深成相花岗岩岩体，岩性主要为片麻状黑云母二长花岗岩，多侵位于秦岭群地背斜轴部和片麻岩穹窿部位，为含铀黑云母伟晶花岗岩提供了主要铀源，秦岭群变质地层提供了少部分的铀。(2)热液多源:成矿热液主要来自岩浆结晶的热液和构造作用导致地层重熔的热液，表现出多源特征。(3)构造多期:秦岭造山带被夹持于华北地块与扬子地块之间，经历了复杂多样、不同体制、不同类型的造山过程，形成了多阶段、多式样、独特而复杂的复合型大陆造山带(裴先治等，1995)。区内断裂构造控制了矿(化)体的空间分布与规模。(4)地层多变:由于不同程度的变形作用使地层岩块发生倒转、叠复，并由于岩浆侵入、韧性变形及混合岩化是岩层发育复杂流变褶皱和拉伸线理，造就了岩层的多变性。

3．2富集规律

(1)该区伟晶岩型铀矿床的成矿地质体为加里东晚期的黑云母正长花岗岩(γ32)，构造热液型铀矿床的成矿地质体为海西期黑云母花岗岩(γ4)。(2)脉体或岩体与围岩接触带强烈混染的部位;脉体或岩体中变质岩残留体多，混染强烈，出现斑杂状、云雾状、条带状构造的部位，及脉体边部出现灰色、深灰色石英块体或硅质壳的部位(程德进等，2014)。(3)脉岩呈中粗粒结构、团块状黑云母及猪肝色更长石富集部位或互相混杂区段;独居石、锆石、磷灰石、石榴子石等副矿物富集部位。(4)脉体或岩体边部灰色、深灰色石英块体或硅质壳的部位。铀－污色碳酸盐金属硫化物组合为富矿阶段的矿物组合。(5)矿化异常多产于颜色混杂、矿物成份杂、结构混杂、蚀变强、构造拐弯膨大的偏张部位和两组构造的交切部位。(6)产状变化较大部位。

4找矿方向

丹凤地区加里东期扬子板块向华北板块俯冲，使该区热流聚集上升形成强烈的加里东期区域变质作用，混合岩化作用以及地壳物质的重熔岩浆，使加里东期花岗岩及伟晶岩活动十分强烈，形成的黑云母花岗伟晶岩脉分布于花岗岩岩体的内、外接触带200米范围内，因此，花岗岩岩体南部岩株外接触带0～200m范围内的富铀黑云母花岗伟晶岩是该区铀矿化分布范围。地表坡积物发育地段的活性炭异常区是矿化脉岩分布位置，地表坡积物发育地段的活性炭异常强度高、分布集中、展布方向与矿化脉岩走向基本一致的地区是矿区矿体赋存部位。沟谷区活性炭异常属于矿化脉岩风化滚石形成的次生异常，沟谷中高强度活性炭异常集中分布区上游是矿化脉岩分布区，因此活性炭异常可以较好地指示矿区盲矿体。

5结语

(1)陕西省丹凤地区伟晶岩型铀矿床的成矿地质体为加里东晚期的黑云母正长花岗岩(γ32)，成矿结构面主要为黑云母花岗伟晶岩和黑云斜长片麻岩的接触带及岩性变化处。加里东晚期黑云母正长花岗岩(γ32)的内、外接触带(200m范围内)的伟晶岩－片麻岩的同化混染作用，以及钾化、白云母化、薄膜状黄铁矿化是最重要的找矿标志;(2)陕西省丹凤地区厘定构造热液型铀矿床的成矿地质体为海西期黑云母花岗岩(γ4)，成矿结构面为海西期黑云母花岗岩外接触带的NWW向一组复杂的构造蚀变碎裂岩。硅化、碳酸盐化、赤铁矿化、黄铁矿化组合是该矿床类型的重要找矿标志;(3)花岗岩岩体的内、外接触带200米范围内及活性炭异常区域是铀矿体分布范围及找矿方向。

参考文献

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［4］罗忠戍，沙亚洲，张展适，等．丹凤地区花岗伟晶岩型铀矿富集规律及成矿远景预测研究报告［R］．陕西省核工业地质局二二四大队．2008:7－16．

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［6］沙亚洲，刘家军，王功文，等．陕西商州－丹凤－商南地区整装勘查区专项填图与技术应用示范报告［R］．陕西省核工业地质局二二四大队内部资料．2016:130－214．

［7］左文乾，沙亚洲，陈冰，等．丹凤地区光石沟铀矿床大毛沟岩株锆石U－Pb同位素定年及其地质意义［J］．铀矿地质．2010．26(4):222-227.

作者：石康伟；邓林燕；沙亚洲；朱富社；杨安林；陈军 单位：中陕核工业集团二二四大队有限公司