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内蒙古中部凤凰山岩体铀成矿条件分析

2023-12-13丁一强高尚

西部资源 2023年5期

丁一强 高尚

[关键词]凤凰山岩体;万隆昌-银宫山地区;铀成矿潜力

凤凰山岩体为内蒙古中部岩浆岩岩带主要组成部分。20世纪60年代由内蒙古102区测队发现142异常点,并做过地表揭露。1983-1985年,在此期间核工业西北地勘局二0八大队对该地区做了大量的地面物化探工作,结合槽探、钻探及坑探手段,认为该地区铀矿化仅产于浅部规划带内,向深部矿体歼灭或不存在,否定了凤凰山岩体具有铀成矿条件[1]。2011年,通过前人资料研究、系统编图等工作发现,凤凰山岩体上万隆昌-银宫山地区构造发育,构造破碎带交汇处存在铀矿化线索,经核工业二0八大队地勘五分队立项申请,从此开展了长达6年的铀矿资源评价工作。在万隆昌—大东山地区找到了为数不少的铀工业矿孔,突破了瓶颈,铀矿成果备受关注。但对铀成矿规律缺少系统地归纳,本文通过铀条件分析将全面系统的补充此问题,为后期铀矿勘查工作奠定一定的基础。

1. 区域地质背景

研究区构造位置处于华北北部大陆缘边和华北地块,华北北部大陆边缘与华北地块的分界处,即为槽台观点的槽台界线[2]。华北地块包括鄂尔多斯坳陷和阴山隆起两个次级构造单元;华北北部大陆边缘又分为古生代增生褶皱带和中元古代大陆边缘造山带,其再向北则为西伯利亚板块南缘的锡林浩特微陆块(中间地块)。区内出露地层主要为新太古界乌拉山群、震旦系什那干群、上石炭统拴马桩组、中侏罗统大青山组、第四系。岩浆岩十分发育,多为多期次复式岩体。主要包括石炭纪东脑包序列一单元(TγD1)花岗闪长岩;三叠纪大东山序列花岗岩。断裂构造内岩脉发育,脉体大多数成北西向和北东东向展布,所见脉体有石英斑岩脉、花岗岩脉及硅质脉(图1)。

2. 铀成矿条件分析

2.1 构造条件

凤凰山岩体位于华北地块北缘阴山隆起带中,在岩体的南侧为区域性的临河—集宁断裂带,由大致近东西走向平行的逆冲断层群组成。在凤凰山岩体南部有明显的断裂带痕迹,就是该区域断裂在岩体内的表现。在岩体北部则为乌拉特后旗—化德—赤峰断裂带(台缘断裂)[3]。岩体即位于两大断裂的夹持区。所处构造位置对形成花岗岩型铀矿床十分有利。岩体内部断裂构造也非常发育,在万隆昌地区及银宫山地区见多条构造破碎带,破碎带内硅质脉沿细小裂隙充填,而裂隙带或破碎带是形成碎裂蚀变花岗岩型铀矿的基本条件之一[4-5]。

万隆昌地段、大脑包地段地表矿化异常点主要发育在近东西向断裂破碎带中,如142矿点的主含矿构造带为一条宽5~8 m,走向NE75°,倾向SE的断裂带内,断裂带中岩石破碎,形成强碎裂岩带,局部可见碎裂糜棱岩化和糜棱岩,并充填有硅质脉、石英斑岩脉、细粒花岗岩脉等脉岩。

银宫山地段铀矿化主要受北东向断裂及其次级断裂、大东山序列二单元花岗岩外接触带控制。矿化集中于破碎带内,矿化岩石为碎裂蚀变花岗岩、糜棱岩化花岗岩、角砾岩等,与断裂构造关系密切。

2.2 铀源条件

万隆昌-银宫山地区出露侵入岩以中酸性岩为主。新太古代三元井序列四单元为中细粒片麻状花岗岩,铀含量2.4×10-6,钍含量5.8×10-6,钍铀比2.4,岩体内包括3号铀矿化点及6099等铀异常点及大量钍性异常点。东脑包序列花岗岩、花岗闪长岩能谱铀含量4.4×10-6~4.9×10-6,钍含量11.8×10-6~18.7×10-6,钍铀比小于4,岩体中有大量钍性异常点及少量铀异常点。

在三叠纪大东山序列花岗岩的四个单元中,一单元肉红色中细粒花岗岩(TγD1)铀含量2.7×10-6,钍含量13.4×10-6,钍铀比值4.9,其中银宫山地区能谱铀含量4×10-6,Th含量12×10-6,钍铀比值3.0。二单元肉红色花岗岩(TγD2)鈾含量4×10-6,钍含量30×10-6,钍铀比值7.5,其中银宫山地区能谱铀含量6×10-6,钍含量26×10-6,钍铀比值4.3。三单元(TγD3)为肉红色细粒钾长花岗岩,分布于哈纳沟一带,相对一、二单元,放射性异常点很少,岩石铀含量5×10-6,钍含量42×10-6,钍铀比值8.4。四单元似斑状黑云母花岗岩(TγD4)分布于银宫山和马鞍两地,出露面积约10km2,可能受北东向隐伏断裂控制。银宫山岩体似斑状黑云母花岗岩能谱铀含量9×10-6,钍含量40×10-6,钍铀比值4.4。尤其是大东山序列四单元岩体中的铀钍含量接近华南产铀花岗岩中的平均含量(>13×10-6)。大东山序列花岗岩体具富硅、富碱、贫钙镁的特点,对铀成矿有利,与南方产铀花岗岩类似,但铀含量偏低,钍铀比值高。

大东山序列岩体各单元铀钍含量虽然铀含量不是很高(表1),但总体来看,从早期至晚期铀含量有明显增高,其次钍铀比值也逐渐增高(明显高于新太古代和石炭纪岩体),说明大东山序列花岗岩具备形成花岗岩型铀矿的铀源条件。

2.3 岩石地球化学条件

依据前人资料,凤凰山岩体主体岩石往往具有钾长石斑晶交代斜长石而成残余结构,微斜条纹长石发育,有双晶倒转现象,蠕英石化和钠长石化普遍,石英聚粒变晶结构明显,岩体局部岩石还具有“砂状变余结构”,显示该岩体是变质交代花岗岩。花岗岩以原地重熔的“S”型为主[6],花岗岩中岩石化学类型多属铝过饱和序列,其中K2O>Na2O。

壳源改造型酸性岩浆在我国分布较广泛,当其多次侵位,早期又具中粗粒似斑状且较富铀,经历多次热改造后,活性铀甚多,这是极其有利的前提条件,凤凰山岩体不论是原地重熔成因,还是侵入成因,都是多期次所形成,而多期次岩体的频繁穿插,与太古界乌拉山群沉积变质岩地层或早期岩体形成了形态各异的接触界面,形成了有利于铀矿化形成的地球化学障,进而形成铀矿体。

2.4 热液蚀变条件

热液蚀变对铀成矿富集有着多方面影响,它能改变围岩的物理-力学性质,为成矿溶液的运移和矿质沉淀提供必要通道和容矿空间,也可改变围岩中铀的存在形式,使活动铀含量增高,有利于铀的活化转移并为成矿溶液提供铀源,它还可以为成矿物质的沉淀固定提供有利的地球化学环境和固铀剂(章邦桐等,1990)

万隆昌—银宫山地区热液蚀变极其发育,热液蚀变类型多样,常见的热液蚀变类型有萤石化、赤铁矿化、硅化、水云母化、高岭土化、绿泥石化、绢云母化、软锰矿化及黄铁矿化等,均属于中低温热液蚀变且铀矿化有密切的关系。

2.5 已有铀矿化显示

万隆昌地段142矿点位于大东山岩体南部与新太古界乌拉山群接触带上,临河-集宁深断裂带北侧,地表矿化主要与近东西向硅质脉及硅化花岗岩带有关[7]。但地表含矿硅化构造带的规模较小,延伸较浅,蚀变较单一,主要为硅化及水云母化。

银宫山地段钻孔中的岩石多呈青灰色、深灰色,含矿岩石见水云母华、萤石化、赤铁矿华等,含矿岩石较破碎,遭受构造应力作用片理化、糜棱化。含矿岩石赋存在不同期次花岗岩界面附近。铀矿化主要与其中的黑色团块及黑色粉末有关,且矿化异常垂深较大,具多层工业铀矿化显示,说明该区具有较好的找矿前景;另外在万隆昌、银宫山地段均有规模较大的水中铀、氡异常晕存在,已发现较好铀矿化点、异常点均位于异常晕中或其边部,说明深部具有较好的找矿前景。

2.6 与华南花岗岩型铀矿对比

华南花岗岩型铀矿床,或产于较大的花岗岩体内部,或产于近外带变质岩、碳硅泥岩或砂岩中,包括碎裂蚀变岩型、硅质脉型、外接触带型、碱交代型等铀矿化类型[8]。

华南产铀花岗岩的主要成因类型是壳源重熔型或改造型。

华南产铀花岗岩大多数是复式岩体,其形态受断裂构造控制。产铀岩体一般形成于两组深、大断裂交汇区,并控制了矿田或矿床的定位。矿区低级断裂密集,且具多期次热液脉体活动特征。控制矿床及矿体的构造组合多样。矿体形成于低级断裂带中或其上下盘碎裂蚀变岩中,矿体倾向延长一般大于走向延长。

岩体岩浆分异演化较完善,目前所见铀矿床绝大多数产于印支—燕山早期花岗岩岩体中,主要岩性为二云母花岗岩或黑云母花岗岩,具有似斑状结构。产铀花岗岩铀含量较高,普遍含细分散的晶质铀矿,活动铀比例大。岩石化学特征表现为富硅、偏碱,K2O>Na2O,全碱含量大于7%,铝过饱和,暗色矿物少的特征。

鈾矿化受断裂构造控制,矿体形态复杂,多呈网脉状、透镜状、鱼群状等,矿体厚度几米至几十米不等,矿体长可达数百米。

与铀矿化有关的热液脉体主要有含铀黄铁矿或赤铁矿微晶石英脉、含铀微晶石英—萤石脉、含铀方解石脉、含铀绿泥石脉等。与铀矿化有关的围岩蚀变为、硅化、绢云母化、水云母化、黄铁矿化、赤铁矿化、萤石化、粘土化等。铀矿物存在形式主要为吸附状态的沥青铀矿。

研究区花岗岩与华南产铀花岗岩相比,有着许多的相同之处,如岩体演化分异作用强,岩体为多期多阶段的复式岩体,矿体众多且多呈细脉状、透镜状(如ZKY1号钻孔见23层铀矿化异常,其中6层工业铀矿化,>0.01%矿化异常总厚度达73.50 m。

但也看出与华南产铀花岗岩相比有许多不同之处,如岩体铀含量较低,蚀变强度较弱,SiO2与全碱含量不如华南产铀花岗岩高等(表2)。但每一个地区的成矿条件应该都有其独特性,铀的成矿受多方面因素制约,过分地强调对比已有矿床的成矿条件,会严重束缚我们的找矿思路。

3. 结论

通过对凤凰山岩体中万隆昌—银宫山地区铀成矿条件分析,凤凰山岩体并不是前人认为的“无成矿前景,不具备含矿有利岩性,形成工业矿化的可能性较小”。而是具有较好的铀成矿条件,不论地表及深部均具有较大成矿潜力,尤其在万隆昌地区构造破碎带与中性岩脉交汇处,银宫山地区次级构造破碎带交汇处或岩相变化处等值得重视。