桃山铀矿田高田地区铀成矿地质特征及远景分析

2021-03-20董文涛王洪荣梁建锋

世界核地质科学 2021年1期

董文涛，王洪荣，梁建锋

(江西省核工业地质局二六六大队，南昌 330038)

桃山铀矿田及周边地区的铀矿地质勘查工作已经持续开展了数十年[1-3]，其中共发现1处大型、2处中型、9处小型铀矿床，其中以大布矿床[1, 4-9](6217)、大府上矿床(6214)为代表。经过近十多年的大量学者、专家研究，该区域内铀矿成矿类型主要划分为碎裂蚀变花岗岩型和硅化破碎带型，并对区内铀成矿地质特征、矿化规律、矿化围岩蚀变及找矿方向进行了分析和总结[1-9]。近年来，该区通过连续开展铀矿找矿工作，取得了一定的地质成果，发现了新的铀矿体和铀矿化点，主要为上述2种铀成矿类型。笔者通过对桃山矿田高田地区铀成矿地质特征和成矿条件分析，探讨了高田地区找矿前景和找矿方向，为后续铀矿勘查提供参考。

1 区域成矿地质背景

高田地区位于华南褶皱系内赣中大王山—于山花岗岩型铀成矿带中段桃山铀矿田内，东侧以肖田- 鹤仔深断裂为界，西侧以大沽- 南亨大断裂为界，两条深大断裂控制了桃山复式花岗岩体的展布(图1)。

1—第四系；2—白垩系；3—震旦系；4—燕山晚期花岗岩；5—燕山早期第三阶段花岗岩；6—燕山早期花岗岩；7—印支期花岗岩；8—加里东期花岗岩；9—地质界线；10—断裂；11—矿床及编号；12—工作区位置。图1 桃山铀矿田区域地质略图[1, 4, 7]Fig.1 Regional geological sketch of Taoshan uranium ore field[1, 4, 7]

桃山岩体周围震旦纪地层主要为一套浅变质的千枚岩、炭质板岩、变质砂岩和硅质板岩。总厚度达7 000～8 000 m[4，7]，其褶皱轴向北东部为40°～50°，西部和南部近南北向。该区域随着太平洋板块俯冲作用，形成了许多红色盆地、断陷带及花岗岩体中的一系列断裂构造[9-10]。桃山岩体为多阶段多期次的复式花岗岩体，经过加里东、印支、燕山期三个大的构造旋回，属于陆壳重熔型花岗岩[10-13]。岩体在岩石的分布特点上，由外而内是加里东、印支、燕山早期早、中、晚期阶段各类岩石逐次呈马蹄状、半球状、环带状分布[4-5, 7]。区域构造以NE、NNE向深大断裂为主，主要有大沽—南亨、肖田—鹤仔断裂及桃山断裂，断裂长度一般为几十至几百千米，构造宽度一般为几米至几百米。

2 铀成矿地质特征

高田地区位于桃山铀矿田的东北部，在大布矿床(6217)、大府上矿床(6214)北部，位于桃山矿田主控构造之一的桃山断裂的两侧。桃山断裂活动强烈，具有多期次特点，产生了大批低序次低级别构造破碎带和构造裂隙带，铀矿体多位于裂隙及其两侧碎裂花岗岩中，岩石碎裂程度越高，蚀变越强，矿化就越好[9]。

2.1 地层及含铀性

矿区内出露有震旦系一套浅变质的千枚岩、炭质板岩、变质砂岩、硅质板岩；白垩系粉砂岩、砂砾岩和角砾岩，主要分布在东南部；第四系为亚砂土及亚黏土(图2)。岩石中的铀背景值平均为3.9×10-6，而硅质千枚岩、炭质板岩均属富铀层位，铀背景值高达8.4×10-6。

1—第四系残坡积物；2—白垩系粉砂岩、砂砾岩；3—震旦系千枚岩、炭质板岩、变质砂岩和硅质板岩；4—粗中粒似斑状黑云母花岗岩；5—中粒黑云母花岗岩；6—细粒二云母花岗岩；7—细粒黑云母花岗岩；8—花岗斑岩；9—碱交代岩；10—硅质脉；11—硅化破碎带；12—构造产状；13—探槽及编号；14—钻孔及编号。图2 高田地区地质图Fig.2 Geological map of Gaotian area

2.2 含矿岩体

区内岩浆活动非常发育，主要为桃山复式岩体中燕山早期第一阶段的斜脑山岩体、第三阶段的打鼓寨岩体和燕山晚期第二阶段的细粒黑云母花岗岩、燕山晚期第三阶段的花岗斑岩，各岩体之间均为侵入接触。斜脑山岩体和打鼓寨岩体为本矿区主要的含矿岩体。

2.2.1 斜脑山岩体

a—粗中粒似斑状黑云母花岗岩钻孔岩心；b—粗中粒似斑状黑云母花岗岩矿物成分和结构镜下显微照片：Q—石英；Pl—斜长石；Or—碱性长石；Bt—黑云母。图3 粗中粒似斑状黑云母花岗岩岩心和镜下显微照片Fig.3 Core photo and microscopic photo of the coarse to medium grained biotite granite

a—中粒黑云母花岗岩钻孔岩心；b—中粒黑云母花岗岩矿物成分和结构镜下显微照片：Q—石英；Pl—斜长石；Bi—黑云母。图4 中粒黑云母花岗岩岩心和镜下显微照片Fig.4 Core photo and microscopic photo of the medium grained biotite granite

2.2.2 打鼓寨岩体

2.3 构造

高田地区断裂构造发育，主要有北东、北北东、南北向等三组构造，构造裂隙也较发育。

2.3.1 北东向构造

工作区内北东向断裂最为发育，构造规模较大，以F1(桃山断裂)、F2、F3、F4构造为代表。构造整体走向35°～45°，均倾向南东，倾角73°～75°，长度2.3～4.6 km，宽约4.5～12.0 m，构造面呈舒缓波状。构造产物主要有构造角砾岩、硅质脉、糜棱岩、碎斑岩。

2.3.2 北北东向构造

北北东向构造规模较大，是本区主要含矿构造之一，以F5构造为代表。F5构造整体走向北东10°，倾向南东，倾角70°，长约1.6 km，宽约10.5～32.0 m，构造面呈舒缓波状，构造产物碎裂岩、硅质脉、灰绿色糜棱岩。

2.3.3 南北向构造

区内南北向构造发育较少，以F6构造为代表。总体走向近南北，倾向东，倾角76°，长约1.6 km，宽约3.5～6.0 m，构造面呈舒缓波状，构造产物碎裂岩、硅质脉。

2.4 矿化带

高田地区有4条矿化带组成，编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(图2)。矿体受矿化带控制，矿体特征较明显，形态多为细脉状、透镜状、少量脉状，规模一般不大，分布较分散，多受构造影响。蚀变主要见赤铁矿化、绿泥石化、碱交代、黄铁矿化和少量萤石矿化。矿带中伽马值普遍高于地表围岩，找矿标志较好，矿化围岩为粗中细粒斑状黑云母花岗岩和少量粒黑云母花岗岩(Ⅲ号矿化带)。

2.4.1 Ⅰ号矿化带

Ⅰ号矿带位于大坑村西部，矿带走向呈东西向，倾向南，长约1 500 m，宽约300 m。矿化围岩为碱交代岩和粗中细粒斑状黑云母花岗岩，受碱交代岩脉控制。主要矿化蚀变为赤铁矿化、碱交代和绿泥石化。据前人资料，在探槽TC1-3中发现三层工业矿，平均品位0.066%。最高品位矿体走向北东，倾向南东，品位为0.124%。

2.4.2 Ⅱ号矿化带

Ⅱ号矿化带位于大坑村东部，桃山主构造下盘，矿带走向呈北东50°方向，倾向南东，长约500 m，宽约200 m。赋矿围岩为花岗斑岩和粗中细粒斑状黑云母花岗岩，矿带受一条NE走向的花岗斑岩和数条构造角砾岩带的控制，矿化蚀变主要为赤铁矿化、钾长石化、萤石化、硅化。该处仅施工了钻孔ZK10-1，孔深200 m，仅见1处矿化异常点，走向北东，倾向南东，品位为0.010 7%。围岩蚀变为多见碱交代、硅化、赤铁矿化。

2.4.3 Ⅲ号矿化带

Ⅲ号矿化带位于工作区东部，处在F1构造(桃山断裂)的上盘，矿带走向呈北北东向，倾向南东，长约1 400 m，宽约300 m。赋矿围岩为粗中粒似斑状黑云母花岗岩、中粒黑云母花岗岩，矿带受构造F5构造及其次级构造控制，矿化蚀变主要为赤铁矿化、碱交代、绿泥石化、黄铁矿化、硅化，矿带内见5个工业矿体、2个矿化体，受北北东向构造破碎带控制，其中矿体U-5是矿带内主要矿体。U-5矿体：位于Ⅲ号矿带，由ZK32-1钻孔单工程圈定(图5)。矿体赋存于碎裂岩中，矿体围岩为碎裂岩、粗中粒斑状黑云母花岗岩，受北北东向构造破碎带控制。矿化蚀变主要为赤铁矿化，叠加钾长石化、绿泥石化、水云母化、碱交代等蚀变，矿石类型为铀- 赤铁矿化型。矿体呈脉状，走向北东10°，倾向南东，倾角70°，矿体标高一般在100～200 m之间，品位为0.085%。

1—残破积层；2—粗中粒似斑状黑云母花岗岩；3—中粒黑云母花岗岩；4—构造破碎带；5—钾长石化；6—碱交代；7—赤铁矿化；8—绿泥石化；9—水云母化；10—铀矿体；11—铀矿化体；12—钻孔及编号。图5 Ⅲ号矿带32号勘探线剖面Fig.5 Profile of Ore belt Ⅲ prospecting Line section 32

2.4.4 Ⅳ号矿化带

Ⅳ号矿化带位于高田至石井头之间的公路南东侧，矿带走向呈北东50°方向，倾向北西，长约1 500 m，宽约200 m。矿化赋存在粗中粒似斑状黑云母花岗岩中，受F3构造及数条硅化破碎带控制，成矿蚀变主要为硅化、赤铁矿化、绿泥石化、黄铁矿化，矿带内见2个工业矿体、1个矿化体，其中矿体U-6是矿带内主要的矿体。U-6矿体：位于Ⅳ号矿带，由探槽TC-30和ZK23-1钻孔两个工程圈定(图6)。矿体位于硅质脉中，矿体围岩为粗中粒斑状黑云母花岗岩，受北东向的硅化破碎带(F2)控制。矿化蚀变主要为硅化，叠加赤铁矿化蚀变，矿石类型为铀- 硅化型(图6)。矿体沿走向延伸6.1 m，沿倾向延深50 m，呈脉状，走向北东54°，倾向北西，倾角76°，矿体标高200～300 m之间。

1—粗中粒似斑状黑云母花岗岩；2—碎裂花岗岩；3—构造破碎带；4—赤铁矿化；5—硅化；6—高岭土化；7—绿泥石化；8—水云母化；9—铀矿体；10—铀矿化体；11—钻孔及编号。图6 Ⅳ号矿带23号勘探线剖面Fig.6 Profile of Ore belt Ⅳ prospecting Line 23

2.5 铀矿化

2.5.1 矿石类型

矿石类型简单，为碎裂蚀变花岗岩型。根据蚀变类型不同，又可以将本区铀矿石大体分2种类型：铀- 赤铁矿化型(红化型)；铀- 硅化型。

1)铀- 赤铁矿化型。赤铁矿化发育，大多成细脉状或网脉状充填裂隙中，矿石较破碎，裂隙发育，主要分布于工作区Ⅲ号矿带，为区内主要矿化类型。矿石矿物为沥青铀矿，局部见次生铀矿，黄铁矿、赤铁矿等，脉石矿物为石英、萤石。矿石为浸染状、微脉浸染状构造，胶状结构。矿石品位较低，一般低于0.100%。

2)铀- 硅化型。主要为灰色玉髓或微晶石英，铀主要产于玉髓或微晶石英脉内部的绿泥石等暗色矿物细脉中，蚀变以硅化为主。矿石矿物以沥青铀矿为主，常见铀石、黄铁矿、赤铁矿等，脉石矿物为石英。矿石为微脉、细脉浸染状构造，胶状、球状结构。矿石品位较高，一般高于0.100%。

2.5.2 矿石结构、构造

矿石结构以变余碎裂花岗结构为主，绝大多数矿石仍保持原花岗结构，矿石80%的矿物成分与花岗岩相同，铀矿物在微细裂隙中充填；其次为结晶结构，伴生金属矿物大多数呈自形晶、半自形晶和它形晶；以及胶状结构，主要指沥青铀矿、褐铁矿的胶状结构。

矿石构造为微脉浸染状构造、角砾状构造和网脉状构造。微脉浸染状构造：矿石矿物(沥青铀矿、铀石)和伴生金属矿物大多数呈微脉状、显微浸染状产出；角砾状构造：矿石的角砾状构造发育，胶结物为黏土矿物、沥青铀矿、硅质、方解石等；网脉状构造：岩石破碎后，沥青铀矿等充填裂隙，形成网脉状构造。

2.5.3 矿物组合

矿石物质成分较简单，矿石矿物主要为沥青铀矿，少量铀石和次生铀矿物，此外，还有少量至微量铁的硫化物，如黄铁矿、赤铁矿等；脉石矿物成分为蚀变花岗岩的矿物，以石英、长石、云母类为主。

2.5.4 围岩蚀变

通过野外工作与镜下观察，可知该区围岩蚀变现象较多，但地表风化多呈分散状，蚀变整体不强。根据围岩蚀变与铀成矿的空间联系，分为矿前期蚀变、成矿期蚀变、矿后期蚀变。

1)矿前期蚀变有碱交代、硅化。碱交代主要是富K、Na的碱性溶液沿构造裂隙及两侧或不同岩石接触带交代围岩而成，与围岩多呈渐变关系，区内以钾交代为主。其作用一方面使岩石力学性质(孔隙度增加、抗压强度降低)改变，利于热液沿微裂隙活动；另一方面也促使原岩中的铀活化转移到热液中去，加之碱交代岩三价铁增高，有利于铀沉淀富集。硅化石英为乳白色，晶体粗大，晶柱发育，自形性良好，晶柱乱向生长，常见晶体锥头形成的空洞。

2)成矿期蚀变主要为赤铁矿化、绿泥石化、萤石矿化、硅化、黄铁矿化、水云母化。赤铁矿化多呈浸染状，少量斑点状，蚀变强弱常与蚀变岩中发育的裂隙密集程度有关，铀矿化强度与赤铁矿化一致，均由中心向外逐渐减弱；绿泥石化多沿岩石裂隙、破碎带充填，表现为绿泥石对黑云母的假象交代，有时析出绿帘石；萤石矿化叠加在赤铁矿化、绿泥石化之上，多呈紫色、紫黑色，铀矿多赋存于萤石的解理、裂隙处；硅化胶状石英、玉髓，后期破坏明显，多数呈角砾状产出，颜色主要为暗黑色，与矿化关系密切；黄铁矿化为一种呈铁灰色粉末状黄铁矿，大多数分布在硅化破碎带中，呈星点状，与铀矿化关系密切，叠加在赤铁矿化、钾长石化、绿泥石化、水云母化之上；水云母化表现为浅黄绿色水云母对斜长石的假象交代，呈斑点状分布。

3)矿后期蚀变有硅化、黄铁矿化。硅化都以灰白色和无色微晶石英成细脉状充填于石英晶洞中的石英晶簇，晶体相对较小，对称相向生长；黄铁矿化在矿后期较少见，多呈淡黄色、光泽好、晶形较完好，常与石英晶洞中的石英晶簇共生。

3 成矿远景分析——重点分析高田地区有利因素

3.1 富铀地层

桃山复式岩体主要位于富铀的震旦纪的一套千枚岩、炭质板岩、硅质板岩、变质砂岩中。浅变质岩系含铀丰度值为6.36×10-6，局部变质砂岩高达23.00×10-6，硅质板岩、炭质板岩均为富铀层位，这些富铀层位中的铀元素为后期高铀岩体的演化和岩浆期热液提供了丰富的铀源。整体上会发现铀矿化产于富铀高磁场区内，区域地层的含铀性对铀矿床形成具有重要意义[14]

根据前人桃山矿田的研究成果可知，矿田内的斜脑山岩体、打古寨岩体均为富铀花岗岩体，铀含量多位于11.60×10-6～19.30×10-6范围内[15]；而打古寨富铀岩体其铀含量大于18.25×10-6，晶质铀矿铀含量大于7.89×10-6[16]。矿区位于桃山复式花岗岩体的北端，经过多期次多阶段侵入，岀露的岩体主要为中粒及粗中粒黑云母花岗岩(打古寨岩体)，岩石铀含量较高，是本区的成矿主要的物质来源。铀成矿过程的地球化学演化可归纳为铀元素的初始富集和铀源层的形成及在这一基础上叠加改造、活化迁移和富集成矿[17]。

3.2 构造活动强烈

区域性构造活动的多期多阶段性，导致区内岩石呈大范围挤压破碎及低序次、低级别裂隙构造的广泛发育，为铀成矿热液的迁移、富集及储存提供了良好的空间条件[4-9]。桃山断裂活动强烈产生了大量次级、三级及低序次构造破碎带，这些构造破碎带和构造裂隙带为铀成矿提供了较好的成矿热液迁移和储存空间。矿区多组构造相互交汇，特别是北北东向断裂F5与桃山断裂交汇处是矿化相对富集的主要部位。

3.3 矿化蚀变特征明显

岩体内广泛发育的蚀变带，如赤铁矿化、绿泥石化、碱交代、水云母化、黄铁矿化、硅化、萤石矿化等蚀变与铀矿化关系密切，控制了铀矿化分布范围，矿体特征明显[4]。

3.4 热液富集作用

依据前人资料[7-8, 13, 18]和类比临近同类型大布矿床(6217)、大府上矿床(6214)可知，岩石蚀变的广泛发育，为成矿热液富集、沉积成矿提供了极为有利的地球化学环境，并促使存在于岩石中的裂隙铀，粒间铀和副矿物吸附的铀溶蚀、富集出来，并大量地转入到热液中，形成高浓度的铀热液。当这种高浓度的热液运送到过渡带时，由于氧化还原电位(Eh<250 mV)，酸碱度(pH为7.2～8.0)的改变，导致热液中的铀沉淀，富集成矿[4,9]。

综上所述，高田地区处于富铀高磁场区域地层内，区内打鼓寨岩体为成矿提供了丰富的铀源物质，桃山深大断裂形成的次级构造、三级构造为该区成矿热液的迁移与储存提供空间。该区的矿化蚀变现象在矿化带中发育较强烈，主要的赤铁矿化、硅化、绿泥石化可作为找矿标志。本区成矿远景较好，应加强对矿化蚀变强烈部位和矿化带深部进行地质勘查工作与研究，利于富、大铀矿的发现和找铀新突破。