黑龍江省奮斗地區(qū)變質(zhì)巖型鈾礦成礦條件和控礦因素分析

王永軍， 盧輝雄,2， 馮 博 ，張 恩,2， 董雙發(fā) ，楊彥超曹秋義， 張春雷 ，汪 冰

(1.核工業(yè)航測遙感中心，石家莊 050002；2.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，南昌 330013)

0 引言

奮斗地區(qū)位于黑龍江省蘿北縣，20世紀(jì)60年代以來，該區(qū)開展了鈾礦地質(zhì)研究工作，發(fā)現(xiàn)了延軍山鈾礦點和多個異常點(圖1)，但一直未取得找礦突破，且對區(qū)內(nèi)鈾礦化異常的控制因素研究較少，對區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖型鈾成礦條件未開展系統(tǒng)評價[1-4]。通過對區(qū)內(nèi)鈾成礦條件的研究，明確了鈾礦化的控制因素，為該區(qū)鈾礦找礦突破提供了新的思路。

1 區(qū)域地質(zhì)特征概述

研究區(qū)處于興凱湖—布列亞山地塊區(qū)(I級)老爺嶺地塊中。

研究區(qū)內(nèi)地層主要為古元古界興東巖群(Pt1xd)、東風(fēng)山巖群(Pt1d)基底變質(zhì)巖，南部小面積出露下白堊統(tǒng)東山組(K1ds)中基性火山碎屑—沉積巖、猴石溝組(K1h)陸相含煤沉積建造、淘淇河組(K1t)陸相碎屑巖；北東部小面積出露下白堊統(tǒng)城子河組(K1c)陸相含煤沉積建造(圖1)。

研究區(qū)構(gòu)造受近南北向區(qū)域性牡丹江斷裂影響，構(gòu)造主體為近南北向及近東西向，其次為北東向及北西向構(gòu)造。其中北西向斷裂具壓扭性特點，并且有多期次活動特點，對早期構(gòu)造，特別是北東向、南北向構(gòu)造具有較大的改造作用。區(qū)內(nèi)鈾礦化與北西向構(gòu)造關(guān)系密切。

研究區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，有四方山林場復(fù)式背斜、七馬架復(fù)式背斜、尖山子復(fù)式向斜，均表現(xiàn)為大規(guī)模復(fù)式褶皺，主要發(fā)育于下元古界地層中，多被后期構(gòu)造破壞而保留不完整，褶皺軸亦發(fā)生彎曲和錯移。

研究區(qū)內(nèi)侵入巖分布面積廣，侵入期次多，主要有中元古代片麻狀黑云母二長花崗巖(Pt2ηγ)、晚奧陶世二長花崗巖(O3ηγ)、晚石炭世二長花崗巖(C2ηγ)、早白堊世花崗斑巖(K1γπ)及花崗偉晶巖脈(ρ)?；◢弬ゾr脈分布較多，呈條帶狀、脈狀分布。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the study area

2 典型鈾礦化特征

研究區(qū)內(nèi)典型鈾礦化出現(xiàn)在延軍山，通過槽探揭露，在地表圈定出鈾礦體；礦體呈透鏡狀，北西向展布，長約34 m，寬為5.8 m。

礦體定位于石墨片巖內(nèi)北西向構(gòu)造破碎帶中，控礦的北西向破碎帶走向約340°，傾向約69°～72°，傾角約65°～70°；破碎帶內(nèi)巖石較為碎裂，呈松散土狀、碎塊狀，原巖主要為石墨片巖，巖石發(fā)育粘土化、褐鐵礦化蝕變；蝕變呈浸染狀分布，局部見鈣鈾云母等次生鈾礦物呈星點狀產(chǎn)出。鈾礦化主要賦存于破碎帶中的碎裂二云母石墨片巖中，破碎帶中部鈾含量最高，向兩側(cè)降低，破碎帶旁側(cè)花崗偉晶巖脈較為發(fā)育，與破碎帶走向基本一致(圖2)。

圖2 延軍鈾礦點礦體分布圖Fig.2 Yanjun uranium ore distribution

礦體圍巖主要為石墨片巖、花崗偉晶巖。石墨片巖呈大面積產(chǎn)出，構(gòu)成礦體頂、底板；花崗偉晶巖位于賦礦破碎帶旁側(cè)，呈脈狀產(chǎn)出，存在鈾異?，F(xiàn)象。

圖3 延軍鈾礦點TC02探槽地質(zhì)編錄圖及鈾含量直方圖Fig.3 Yanjun uranium geological record TC02 trench maps and uranium content histograms

圖4 石墨片巖鏡下照片(5×10)Fig.4 Graphite schist microscopic photograph (5×10)(a)單偏光；(b)正交偏光

礦石礦物為變銅鈾云母，翠綠色、黃綠色、黃色粉末狀，少部分呈片狀集合體，以細(xì)脈狀或放射狀分布于石墨片巖的底部。脈石礦物為石英、長石、石墨、絹云母、白云母及角閃石等，礦石呈細(xì)脈狀構(gòu)造和團塊狀構(gòu)造。經(jīng)探槽取樣分析，鈾含量最高品位為0.079%，最低品位為0.036%，平均品位為0.051 4%，鈾含量最高部位位于碎裂石墨片巖帶中(圖3)。

通過對延軍山鈾礦體分析，鈾礦化主要受石墨片巖、北西向斷裂和偉晶巖共同控制。石墨片巖巖性層對成礦具有明顯的控制作用，控制區(qū)內(nèi)早期鈾礦化產(chǎn)出；北西向斷裂的多期次活動為偉晶巖侵入和含鈾熱液的運移提供了通道，為晚期鈾礦化富集提供了條件，延軍山鈾礦體即定位于早期鈾礦化與晚期鈾礦化的復(fù)合部位。

3 成礦條件和控礦因素分析

3.1 賦礦巖石

研究區(qū)內(nèi)東風(fēng)山巖群石墨片巖分布面積較為廣泛，大面積分布在延軍農(nóng)場至七馬架和二十里河林場北部一帶。

石墨片巖鏡下鑒定為花崗變晶結(jié)構(gòu)，片理構(gòu)造，主要礦物為石英、石墨、云母。其中石英，長粒狀，0.09 mm×0.03 mm，有拉長現(xiàn)象，定向排列，干涉色Ⅰ級灰白色，含量約占70%；石墨，長短條狀不等，0.15 mm×0.03 mm，小的只有粒狀，黑色不透明，含量約占25%；黑云母、白云母，片狀，0.45 mm×0.06 mm，白云母片大，有鮮艷干涉色，均沿片理分布，含量約占5%；薄片中見有硅化石英脈(圖4)。

石墨片巖和蝕變石墨片巖中鈾平均值較高(表1)，均大于10×10-6，約為全區(qū)平均值的2.4倍～4.4倍，為區(qū)內(nèi)重要的賦礦巖層，研究區(qū)內(nèi)鈾礦點、鈾異常點主要位于該類巖性層中。

表1 研究區(qū)巖石鉀、鈾、釷統(tǒng)計表Tab.1 Statistical table of rock potassium, uranium and thorium in the study area

表中為地面伽瑪能譜測量數(shù)據(jù)，測量儀器為RS230。

3.2 構(gòu)造

構(gòu)造對研究區(qū)偉晶巖的侵入和礦床的空間展布起著主導(dǎo)性作用，為巖漿侵入和礦液的運移沉淀提供通道與空間。

研究區(qū)北西向斷裂具有多期次活動特點，沿線發(fā)育大量的偉晶巖脈，與其呈平行和交錯產(chǎn)出；沿北西向斷裂熱液活動較為強烈，發(fā)育粘土化、褐鐵礦化、絹云母化、綠泥石化等蝕變。區(qū)內(nèi)北東向、北北東向及南北向構(gòu)造亦較發(fā)育，但該類構(gòu)造沿線蝕變不發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)鈾礦化異常。

北西向斷裂控制鈾礦體的展布，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的延軍山鈾礦體和多個鈾異常點均位于北西向斷裂帶內(nèi)。

3.3 偉晶巖脈

研究區(qū)內(nèi)侵入巖較為發(fā)育，其中與鈾礦化異常關(guān)系較為密切的為偉晶巖脈。

偉晶巖多沿北西向斷裂帶分布，呈透鏡狀，不規(guī)則條帶狀展布，脈寬20 m～50 m。其中的鈾含量高于其他背景巖石，平均值達(dá)到4.7×10-6，提供了有利的鈾源條件。

偉晶巖脈中，蝕變較為發(fā)育，以高嶺土化、褐鐵礦化為主，多發(fā)育在巖石表面及裂隙面，呈面狀展布；在局部地段發(fā)育少量硅化、鉀長石化等熱液蝕變。相比未蝕變偉晶巖，蝕變偉晶巖鈾含量較高，平均值為7.5×10-6，最高值可達(dá)9.5×10-6，表明熱液蝕變活動促成了研究區(qū)鈾的再次富集，是鈾成礦的重要條件之一。

3.4 物探異常

3.4.1 航空放射性異常

該區(qū)鈾含量分布不均勻，鈾含量背景場呈兩側(cè)低中部高的特征，鈾含量高值區(qū)呈北東向帶狀分布于區(qū)內(nèi)中部、西部。根據(jù)航空伽瑪能譜測量異常和高場的劃分標(biāo)準(zhǔn)，以同一巖性統(tǒng)計的背景平均值(C)及其均方差(σ)進(jìn)行衡量。根據(jù)計算結(jié)果，測區(qū)鈾含量(A)偏高場、高場和異常的劃分標(biāo)準(zhǔn)為：① 當(dāng)3.26×10-6≥A>2.74×10-6時為偏高場；② 當(dāng)3.78×10-6≥A>3.26×10-6時為高場；③ 當(dāng)A≥3.78×10-6時為異常。根據(jù)該劃分標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)內(nèi)分布有3片航放鈾高場(圖5)，編號分別為HG-01、HG-02、HG-03。

圖5 研究區(qū)航放鈾含量等值線平面圖Fig.5 The contour line map of airborne uranium content in the study area

1)西部航放鈾高場(HG-01)，斷續(xù)長約17.7 km，寬約0.9 km～2.1 km，總體呈北北東向展布。該地段航放鈾含量背景值一般為2×10-6～2.25×10-6，平均值為3.35×10-6，最高值可達(dá)4.72×10-6。HF03號航放鈾異常點位于本高場的南部(圖5)。本航放鈾高場主體處于古元古代花崗質(zhì)片麻巖中，局部位于興東巖群變質(zhì)巖及晚石炭世二長花崗巖中。

2)中部航放鈾高場(HG-02)，規(guī)模較大，斷續(xù)長約12.5 km，寬約0.9 km～1.8 km，總體呈近南北向展布。該地段航放鈾含量背景值一般為2×10-6～2.25×10-6，平均值為3.39×10-6，最高值可達(dá)4.34×10-6。HF02號航放鈾異常點位于本高場的南部(圖5)。本航放鈾高場受近南北向斷裂構(gòu)造控制，所處巖性主要為古元古代花崗質(zhì)片麻巖及東風(fēng)山巖群變質(zhì)巖，位于構(gòu)造及后期花崗偉晶巖脈交切復(fù)合部位，具有變質(zhì)巖(構(gòu)造破碎帶)型鈾礦成礦潛力。

3)東部航放鈾高場(HG-03)，規(guī)模最大，斷續(xù)長大于25.8 km(向南、向北均未封閉)，寬約0.8 km～1.4 km，總體呈北北西向條帶狀展布。該地段航放鈾含量背景值一般為2.25×10-6～2.50×10-6，平均值為3.52×10-6，最高值可達(dá)4.83×10-6。HF01號航放鈾異常位于本高場的北部。航放鈾高場區(qū)位于北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育區(qū)，區(qū)內(nèi)石墨片巖、偉晶巖脈較發(fā)育，蝕變類型相對較多，高場主體多受北西向構(gòu)造、偉晶巖脈、石墨片巖共同控制。該鈾高場相對于HG-01、HG-02，成礦潛力最大。

3.4.2 地面伽瑪能譜異常查證成果

地面伽瑪能譜面積性測量在延軍一帶進(jìn)行，測網(wǎng)為100 m×20 m。結(jié)果圈定出3處地面伽瑪能譜鈾異常(圖6)。

1)UY-1鈾異常在測區(qū)內(nèi)規(guī)模最大，北西向紡錘狀產(chǎn)出，長約190 m，北西寬闊(約75 m)、南東收窄(約25 m)；異常值一般為20×10-6～35×10-6，最高為1 147.9×10-6，釷含量為37.1×10-6，屬純鈾異常。異常帶的南西部為已知的延軍山鈾礦點，異常受北西向斷裂和石墨片巖共同控制。根據(jù)測區(qū)鈾礦化控制因素和異常展布特征，推測在異常中心北東部應(yīng)該存在與已知礦化體平行的鈾礦化體，具有較大的鈾成礦潛力。

圖6 延軍地區(qū)地面伽瑪能譜鈾異常分布圖Fig.6 The abnormal distribution map of the ground gamma ray spectrum in the area of Yanjun

圖7 研究區(qū)ZPF12線地質(zhì)-土壤測量綜合剖面圖Fig.7 Geological study area ZPF12 line- Integrated soil survey sectional view

2)UY-2鈾異常，呈近橢圓狀，北西向展布，長約26 m，寬度一般為21 m，鈾含量最高為26.7×10-6，釷含量為17.80×10-6，異常處于石墨片巖與偉晶巖復(fù)合部位。從異常相態(tài)分析，這里存在著控制異常產(chǎn)出的隱伏北西向斷裂，具有一定的鈾成礦潛力。

3)UY-3鈾異常，鈾含量為24.1×10-6，釷含量為21.1×10-6，異常處于偉晶巖中，異常明顯受偉晶巖控制。

3.5 化探異常

研究區(qū)土壤剖面地球化學(xué)試點測量，發(fā)現(xiàn)兩處多元素組合異常(圖7中Hs-1和Hs-2)。

1)Hs-1異常主元素為U，伴生組合元素為Mo、Cu、W、Zn。異常中U元素的峰值為23.21×10-6，Mo、Cu、W、Zn元素最高值分別為16.68×10-6、60.5×10-6、8.63×10-6、484×10-6。異常位于石墨片巖之中，發(fā)育褐鐵礦化蝕變，具有較好的鈾成礦潛力。

2)Hs-2異常元素組合為Mo、Zn、Cu、W。各元素峰值分別為16.69×10-6、568×10-6、81.81×10-6、9.69×10-6。顯示出多金屬礦化異常組合特征，是尋找多金屬礦化的有利地段。

4 找礦方向預(yù)測

4.1 找礦標(biāo)志

根據(jù)對研究區(qū)成礦條件、控礦因素分析，結(jié)合典型鈾礦化特征研究，總結(jié)出區(qū)內(nèi)鈾礦化找礦標(biāo)志為：

圖8 研究區(qū)找礦預(yù)測圖Fig.8 Prediction map of the study area

1)東風(fēng)山巖群石墨片巖。石墨片巖對礦化有明顯的控制作用，控制區(qū)內(nèi)早期鈾礦化。

2)北西向斷裂。北西向斷裂為晚期鈾成礦提供了熱液來源和富集場所，并控制礦體的展布。

3)偉晶巖脈。偉晶巖為區(qū)內(nèi)晚期鈾成礦提供了有利鈾源條件，進(jìn)一步促進(jìn)了鈾富集。

4)航空和地面U異常。鈾礦化體都產(chǎn)在鈾異常地段。

5)土壤U、Mo、Zn、Cu、W組合異常。

4.2 找礦方向

從研究區(qū)成礦條件、控礦因素分析，研究區(qū)內(nèi)礦化異常主要定位為東風(fēng)山巖群中，受石墨片巖、北西向斷裂、偉晶巖復(fù)合控制。進(jìn)一步找礦方向主要以區(qū)內(nèi)石墨片巖為找礦目標(biāo)層位，找礦標(biāo)志為“石墨片巖+北西向斷裂+偉晶巖+異?！?。據(jù)此，預(yù)測了兩片找礦靶區(qū)，分別為延軍鈾礦找礦靶區(qū)和云山鈾礦找礦靶區(qū)(圖8)。

1)延軍鈾礦找礦靶區(qū)內(nèi)東風(fēng)山巖群石墨片巖分布面積較廣，鈾背景值較高，為區(qū)內(nèi)重要的富鈾地質(zhì)體，能為鈾成礦提供物源；區(qū)內(nèi)北西向斷裂及偉晶巖脈均較發(fā)育，沿北西向斷裂發(fā)育粘土化、褐鐵礦化等蝕變；區(qū)內(nèi)延軍鈾礦點通過槽探揭露，圈出鈾礦體一條，同時區(qū)內(nèi)存在多條地面伽瑪能譜鈾異常帶、航放鈾高場，找礦線索較為豐富，找礦目標(biāo)較為明確，鈾礦找礦潛力較大。

2)云山鈾礦找礦靶區(qū)成礦地質(zhì)背景與延軍鈾礦找礦靶區(qū)較為相似，存在成礦有利的石墨片巖，北西向斷裂及偉晶巖脈均較發(fā)育，成礦地質(zhì)條件較為有利，靶區(qū)已發(fā)現(xiàn)航放鈾異常點1處，同時存在多處航放鈾高場。找礦重點地段應(yīng)在斷裂(NE向)、已知鈾異常、東風(fēng)山巖群石墨片巖、偉晶巖脈復(fù)合部位。

5 結(jié)論

通過對研究區(qū)內(nèi)延軍山變質(zhì)巖型鈾礦點成礦條件和控礦因素進(jìn)行分析，獲得了以下結(jié)論：

1)研究區(qū)內(nèi)鈾礦化異常定位于東風(fēng)山巖群石墨片巖中，北西向斷裂和偉晶巖的出現(xiàn)是鈾二次富集成礦的最重要因素，三者復(fù)合控制測區(qū)鈾礦化體的產(chǎn)出。

2)研究區(qū)主要找礦標(biāo)志為“石墨片巖+北西向斷裂+偉晶巖+異?！?，今后找礦突破的方向應(yīng)聚焦在延軍和云山兩片鈾礦找礦靶區(qū)內(nèi)。