江西省相山鈾礦田居隆庵地區(qū)富礦體形成條件及找礦方向

姚亦軍，許蕓蕓，馬英英，龐文靜，郭福生，聶江濤

（1.江西省地質(zhì)局核地質(zhì)大隊，江西 鷹潭 335001；2.江西省能源礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330103；3.東華理工大學(xué) 核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實驗室，江西 南昌 330105；4.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

相山礦田是我國品位較高、礦量豐富的熱液脈型鈾礦田［1］。前人根據(jù)鈾品位的高低，將礦田內(nèi)鈾平均品位在0.3%以上的礦床稱為富礦床，鈾品位在0.3%～1%的礦體稱為富礦體，鈾品位1%以上的礦體稱為特富礦體［2］。從相山礦田已提交的礦床、礦點(diǎn)的平均品位來看，橫向上明顯的表現(xiàn)出東低西高的分布規(guī)律，且主要集中在鄒家山-石洞斷裂及其兩側(cè)，該斷裂所控制的勘探資源量約占相山鈾礦田總勘探資源量的三分之二以上［3-4］。找礦突破戰(zhàn)略行動實施以來，相山礦田西部的鈾礦找礦成果取得了新的突破，其中的居隆庵地區(qū)成為礦田內(nèi)富礦體富集的主要地段，并發(fā)現(xiàn)有特富礦體。筆者認(rèn)為富礦體在礦床、礦帶內(nèi)的分布也是有規(guī)律可循的，深入研究這些分布規(guī)律，可豐富和發(fā)展對富礦體賦存規(guī)律和地質(zhì)特征的認(rèn)識，有助于日后相山礦田“富、大”鈾礦的找礦勘查工作。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

居隆庵地區(qū)位于相山礦田西部，東鄰鄒家山礦床，西有湖港、河元背礦床，南有石洞礦床（圖1）。區(qū)內(nèi)由鉆孔所揭露的地層巖性，由下至上分別為中元古界片巖、千枚巖，下白堊統(tǒng)打鼓頂組下段砂巖、含礫砂巖、晶玻屑凝灰?guī)r，下白堊統(tǒng)打鼓頂組上段流紋英安巖，下白堊統(tǒng)鵝湖嶺組下段砂巖、粉砂巖、弱熔結(jié)凝灰?guī)r，下白堊統(tǒng)鵝湖嶺組上段碎斑熔巖。地表出露的巖性幾乎都是鵝湖嶺組上段碎斑熔巖，其他巖性只在斷裂構(gòu)造兩側(cè)零星出露。另外在該區(qū)北部下白堊統(tǒng)打鼓頂組與中元古界變質(zhì)巖接觸界面附近發(fā)育有晚期侵入的花崗斑巖。

圖1 相山礦田西部地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch of the western Xiangshan ore field

居隆庵地區(qū)的斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，除組成菱形斷塊的北東向蕪頭-小陂、鄒家山-石洞斷裂和北西向石城-書堂、河元背-石洞斷裂外，區(qū)內(nèi)還分布有一系列近南北向和北東向的次一級控礦、容礦構(gòu)造，另外還存在近東西向的巖層界面變異構(gòu)造［5］。這些斷裂構(gòu)造控制了區(qū)內(nèi)各礦床的空間定位及礦體展布。

2 富礦體形成的地質(zhì)條件

居隆庵地區(qū)是由2、5、6、7、13、16、17、21 號等多條礦帶組成的火山熱液型鈾礦集中區(qū)，其中的7 號帶就是居隆庵大型鈾礦床，13 號帶為李家?guī)X大型鈾礦床，4、5、14 號帶統(tǒng)稱為龍巴嶺中型鈾礦床，21 號帶也是一個中型鈾礦床。這4 個礦床的平均品位在0.155%～0.209%之間，其平均品位雖達(dá)不到富礦床的標(biāo)準(zhǔn)，但據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計［6-8］，品位大于0.3%的富礦體在各礦床中的資源量均占有一定比例，21 號帶礦床占45.1%，居隆庵礦床占34.3%，李家?guī)X礦床占27.5%，龍巴嶺礦床占34.7 %。這些富礦體的定位主要受斷裂、裂隙構(gòu)造、巖層界面、礦化蝕變類型等多種因素疊加復(fù)合控制，在主斷裂旁側(cè)密集發(fā)育的裂隙帶呈“帚狀”收斂或撒開部位、斷裂與不同巖性界面交匯復(fù)合部位及巖性界面形態(tài)變異部位，富礦體常出現(xiàn)在按一定規(guī)律側(cè)伏的礦體群組的最低部位或呈側(cè)列分布的礦體群組中最靠近不同巖性界面附近。

2.1 富礦體主要賦存部位

居隆庵地區(qū)所處的菱形斷塊內(nèi)以350～400 m的等間距由西至東分布有數(shù)條近南北向、北東向次級斷裂［9］，主要有F21、F7、F18、F13、F16、F4、F14等（圖2）。這些斷裂均具多期次活動，它們旁側(cè)發(fā)育眾多與之平行或呈羽狀分布的次級裂隙，這些斷裂、裂隙構(gòu)造組合決定著礦體的定位，富礦體主要賦存在以下部位：1）F7斷裂旁側(cè)“帚狀”裂隙帶收斂部位、撒開并穿過碎斑熔巖與流紋英安巖界面附近部位；2）斷裂具一定規(guī)模且切穿不同巖層界面，在斷裂與界面交匯復(fù)合部位；3）主斷裂不明顯，但裂隙構(gòu)造密集發(fā)育，成群成組產(chǎn)出，且具有垂直側(cè)列式分布的特點(diǎn)，在裂隙密集帶穿過不同巖層界面附近，也往往是富礦體出現(xiàn)的部位；4）不同巖層界面形態(tài)變化較大，呈“港灣狀”、“舌狀體”等變異部位。

圖2 居隆庵地區(qū)地質(zhì)略圖（據(jù)文獻(xiàn)［10］修改）Fig.2 Geological sketch of Julong’an uranium area（modified after reference［10］）

2.1.1 “帚狀”構(gòu)造裂隙收斂及撒開部位

控制居隆庵鈾礦床的F7斷裂是菱形斷塊內(nèi)的次一級斷裂，在其旁側(cè)發(fā)育更低次的裂隙構(gòu)造。這些斷裂、裂隙呈現(xiàn)出平面上向南收斂，向北撒開，剖面上向上收斂，向下撒開的“帚狀”特征［10］，受其控制的礦體在空間分布上可分為兩組：一組主要分布在－50 m 標(biāo)高附近，屬帚狀構(gòu)造收斂部位，這部分礦體比較集中，厚度大、品位富，如X1號剖面在該部位見厚度10 多米的富礦體（圖3），礦體由4 個樣段控制，單樣段最高鈾品位達(dá)到特富礦標(biāo)準(zhǔn)；另一組主要分布在－170 m 標(biāo)高以下至鵝湖嶺組與打鼓頂組巖層界面上下，屬帚狀構(gòu)造撒開部位，這組礦體呈群脈分布，幅度較寬，礦體品位一般較富，富礦體常出現(xiàn)在礦化側(cè)列分布的最下部的不同巖性界面附近，如X1、X2號剖面在鵝湖嶺組與打鼓頂組巖層接觸界面上的碎斑熔巖中見多條厚富礦體，另外X1號剖面還在界面之下的流紋英安巖中見累計厚度10 余米的富礦體組，其中部分礦體為特富礦體（圖3）。

圖3 居隆庵礦床X1號線礦化富集部位示意剖面圖Fig.3 Schematic section of mineralization enrichment sites in Line X1 of Julong’an uranium deposit

這些礦組的發(fā)育，認(rèn)為是由于密集發(fā)育的斷裂、裂隙為含礦熱液的運(yùn)移提供了優(yōu)越的條件，而斷裂、裂隙的交接或帚狀收斂部位既是應(yīng)力集中，又是礦液壓力釋放的部位，成為礦液聚集沉淀的有利場所。巖層接觸界面往往是相對薄弱的地帶，在應(yīng)力作用下，斷裂、裂隙更加發(fā)育，易于撒開，亦成為富礦體的主要賦集部位。

2.1.2 斷裂與巖性界面交匯復(fù)合部位

1）斷裂具有一定規(guī)模，與不同巖層界面交匯部位旁側(cè)

控制二十一號帶礦床的F21斷裂是居隆庵菱形斷塊內(nèi)規(guī)模較大的近南北向斷裂，全長2 km，寬度一般為6～12 m，最寬處達(dá)幾十米，呈膨脹收縮現(xiàn)象，破碎面彎曲，總體傾向西，傾角上陡下稍緩（圖4）。F21斷裂切穿火山巖蓋層直至基底變質(zhì)巖，且斷距自北向南逐漸加大，最大達(dá)260 m。礦體大部分賦存于斷裂與火山巖組間界面或基底界面交匯復(fù)合部位旁側(cè)150 m范圍內(nèi)的火山巖中，并常有富礦體出現(xiàn)。通過鉆探揭露，礦床的多條剖面在該部位均見到富礦體，如X3號剖面見數(shù)米厚的特富礦體，X4號剖面見厚度10余米的富礦體，該礦體中的部分樣段達(dá)到特富礦標(biāo)準(zhǔn)，還有X6號剖面也揭露到數(shù)米厚的富礦體，其中部分樣段的品位也達(dá)到特富礦（圖4）。

圖4 二十一號帶礦床X3～X6號線剖面圖Fig.4 Geological section of Line X3～X6 in 21 belt deposit

2）斷裂不明顯，但構(gòu)造裂隙密集發(fā)育，且穿過不同巖層界面附近

居隆庵地區(qū)內(nèi)的次級斷裂的規(guī)模及構(gòu)造活動由西向東減弱，控制李家?guī)X礦床和龍巴嶺礦床的F13、F4、F5、F14等斷裂規(guī)模較小，向深部逐漸尖滅，但裂隙構(gòu)造密集發(fā)育，并呈現(xiàn)出垂直側(cè)列式分布的特點(diǎn)，礦體就產(chǎn)在這些有利的部位。在裂隙密集帶穿過不同巖層界面附近，礦體往往成群成組出現(xiàn)，富礦體就產(chǎn)于礦體群中，如X7號剖面在下白堊統(tǒng)鵝湖嶺組碎斑熔巖和打鼓頂組流紋英安巖的底板界面附近都見到數(shù)米厚的富礦體（圖5）。通過鉆探揭露，礦床的其他剖面也在穿過不同巖層界面附近的密集裂隙帶中見到富礦體，其中一條剖面在該部位見到厚度較大的特富礦體。

圖5 李家?guī)X礦床X7號線礦化富集部位示意剖面圖Fig.5 Schematic section of mineralization enrichment sites in Line X7 of Lijialing uranium deposit

3）斷裂、裂隙與巖性界面交匯復(fù)合部位

除主要的構(gòu)造條件外，巖性的組合也是一個重要的因素，其中下白堊統(tǒng)鵝湖嶺組和打鼓頂組兩個火山旋回之間形成的假整合界面稱為組間界面，火山巖與基底形成的不整合界面稱為基底界面。組間界面兩側(cè)的巖性分別為碎斑熔巖和流紋英安巖，它們的物理性質(zhì)呈現(xiàn)脆-脆的巖性組合條件；而基底界面一側(cè)為流紋英安巖，另一側(cè)為基底變質(zhì)巖，其物理性質(zhì)呈現(xiàn)脆-柔的巖性組合條件。在外動力作用下，組間界面易在兩側(cè)的脆性巖層中產(chǎn)生裂隙構(gòu)造，基底界面則是在脆性的一側(cè)產(chǎn)生裂隙構(gòu)造，且在這兩個界面處通常有一層厚度不等的砂巖、粉砂巖，其滲透性相對較差，在成礦活動中起著阻隔屏蔽作用，使礦化出現(xiàn)明顯的富集，常有特富礦段出現(xiàn)［11-13］。

2.1.3 不同巖層界面變異部位

林錦榮等［14］編制的相山火山盆地組間界面、基底界面等深線圖及深部鉆探揭露顯示，居隆庵地區(qū)存在較多界面形態(tài)變異部位，這些變異部位往往產(chǎn)生大量裂隙，成為鈾礦賦存的主要空間。

1）不同巖層界面起伏變化較大的轉(zhuǎn)折部位

當(dāng)斷裂、裂隙群通過不同巖層界面時，巖層界面變異強(qiáng)烈，起伏變化較大，反映出應(yīng)力集中，構(gòu)造活動強(qiáng)烈，形成一個類似于“港灣狀”，圈閉條件相對優(yōu)于其他地段的場所，易產(chǎn)生富礦體。如居隆庵礦床在組間界面變異部位的碎斑熔巖中見多條10 余米厚的富礦體，李家?guī)X礦床在類似部位也見到多條富礦體（圖6a、b）。

2）不同巖層相互楔入，呈現(xiàn)“舌狀體”的部位

受東西向戴坊-相山基底斷陷帶影響，居隆庵地區(qū)北部的流紋英安巖厚度由南向北從幾十米陟增至800 多米，形成一個向南陟傾倒轉(zhuǎn)的變異部位，此部位見到很好的鈾礦化。碎斑熔巖以楔形伸入流紋英安巖中，形成多條“舌狀體”變異部位，礦體成群成組出現(xiàn)，并見有富礦體（圖6c）。

圖6 居隆庵地區(qū)巖層界面呈“港灣狀（a、b）、舌狀（c）”變異部位礦化富集示意圖Fig.6 Schematic diagram of mineralization enriched at the lithological interface as"estuary（a，b）and tongue（c）"in Julong’an area

2.2 礦化蝕變的疊加復(fù)合

居隆庵地區(qū)內(nèi)的各個鈾礦床均經(jīng)歷了多期次的成礦熱液活動，蝕變種類較多，總體可分為堿性蝕變和酸性蝕變兩種類型，兩者在礦床中既可獨(dú)立存在，又常疊加于同一構(gòu)造破碎帶中，酸、堿性蝕變疊合控制富、大鈾礦的空間定位［15-16］。區(qū)內(nèi)富礦石與低品位礦石化學(xué)成分比較顯示（表1），鈾與SiO2、CaO、P2O5之間為高度相關(guān)，與Na2O、Ti2O 中度相關(guān)，與Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、K2O、MnO 不相關(guān)。富礦石中的SiO2、Na2O 含量降低較多，為明顯的帶出組分，而CaO、P2O5、CaF2含量明顯增多，表明當(dāng)螢石化、碳酸鹽化、磷灰石化疊加于其他蝕變時易形成富礦，這是該地區(qū)找尋富礦的重要找礦標(biāo)志。富礦石中的鈾含量與P2O5的關(guān)系尤其密切，特富礦石中的P2O5含量呈數(shù)量級增長，這與磷灰石的大量富集密切相關(guān)，由于磷灰石在酸性環(huán)境下結(jié)晶，使得鈾與磷分離后，變得更加富集。

表1 居隆庵地區(qū)不同鈾品位礦石化學(xué)成分表w（B）/%Table 1 Chemical composition（%）of ores with different uranium grades in Julong'an area

根據(jù)含鈾熱液性質(zhì)、礦物共生組合和生成順序，居隆庵地區(qū)的熱液蝕變主要劃分為4 個階段：第一階段為礦前期的水云母化階段，以鈉長石化、水云母化為特征，常伴有碳酸鹽化、綠泥石化，此階段主要是為后期成礦提供一種堿性還原環(huán)境［17］；第二階段為成礦早期的鈾-赤鐵礦化階段，此階段的蝕變在區(qū)內(nèi)廣泛分布，主要礦物組合為赤鐵礦、方解石、水云母、綠泥石、鈦鈾礦等，此階段形成的鈾礦石品位一般較低；第三階段為成礦中期的鈾釷-螢石、水云母化階段，主要礦物組合為螢石、水云母、磷灰石、黃鐵礦、方解石、瀝青鈾礦，該階段的含礦熱液已演變?yōu)樗嵝?；第四階段為成礦晚期脈體活動階段，主要為硅化和碳酸鹽化，礦后期的熱液充填于構(gòu)造活動產(chǎn)生的各種裂隙中，形成石英脈和方解石脈。其中的第三階段是本地區(qū)的主要鈾礦化期，瀝青鈾礦在富含F(xiàn)、S、Ca 的酸性溶液中被還原沉淀，并常疊加于前兩個階段的礦化之上，形成富礦體。

3 找礦方向

相山鈾礦田富礦體的形成，必須要有充足的鈾源，成礦前、成礦期頻繁的熱液活動，具有物理、化學(xué)性質(zhì)反差大的斷裂、巖性界面等各種屏蔽環(huán)境，這就決定了富礦體的分布嚴(yán)格受到火山活動復(fù)活了的火盆內(nèi)區(qū)域性大斷裂的控制。富礦體的找礦標(biāo)志可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：①靠近可作為火山巖漿和成礦熱液通道，火山活動復(fù)活了的區(qū)域性斷裂或其旁側(cè)次級斷裂；②各期次構(gòu)造、熱液活動頻繁，次級構(gòu)造發(fā)育，礦化蝕變疊加復(fù)合處；③各種巖層、巖性界面，特別是不整合界面、次火山巖侵入界面發(fā)育地段；④控礦斷裂、次火山巖形態(tài)和火山巖層界面產(chǎn)狀變異及含礦熱液成分、性質(zhì)轉(zhuǎn)換地段。

根據(jù)富礦體的賦存規(guī)律和地質(zhì)特征，建議相山鈾礦田今后的找礦勘查關(guān)注以下地區(qū)：①礦田西部以居隆庵菱形斷塊為中心的河元背、朋姑山、白云等菱形斷塊，重點(diǎn)是北東向蕪頭-小陂斷裂、鄒家山-石洞斷裂及其兩側(cè)，主要是繼續(xù)擴(kuò)大菱形斷塊深部碎斑熔巖和流紋英安巖界面上下賦存在帚狀構(gòu)造里的礦體；探索蕪頭-小陂斷裂、鄒家山-石洞斷裂南段及其兩側(cè)的礦化，該地區(qū)的富礦體主要賦存在主含礦斷裂旁側(cè)次級裂隙通過不同巖性界面的部位。②礦田北部橫澗、崗上英南側(cè)外圍，擴(kuò)大荷上礦床，繼續(xù)尋找北東向斷裂和東西向控巖斷裂交接及其與不同巖層復(fù)合部位的礦體，該區(qū)內(nèi)的富礦體主要賦存在成礦主斷裂穿越不同巖性界面附近。③礦田北部以湖田為中心，西起石馬山，東至云際北，重點(diǎn)是東西向推覆體構(gòu)造下的盲礦體、鄒家-布水?dāng)嗔雅c東西向環(huán)狀斷裂聯(lián)合控制的次火山巖體內(nèi)外接觸帶中的礦體，這也是該區(qū)富礦體主要富集的部位。

4 結(jié)論

1）居隆庵地區(qū)各類斷裂、裂隙交匯復(fù)合，不同巖層界面變異強(qiáng)烈，熱液蝕變期次多，相互疊加等是形成富礦體的重要條件。

2）富礦體主要賦存在斷裂旁側(cè)次級裂隙密集帶呈“帚狀”特征收斂、撒開及其與火山巖組間界面復(fù)合部位、不同巖層界面形態(tài)變異部位，特別是界面變異且有斷裂、裂隙密集帶通過的部位。

3）居隆庵地區(qū)是相山礦田鈾礦產(chǎn)出的重點(diǎn)地區(qū)，下一步應(yīng)深入研究富礦體賦存規(guī)律及形成條件，加強(qiáng)區(qū)內(nèi)斷裂的帚狀構(gòu)造特征研究，尋找帚狀構(gòu)造向深部撒開與火山巖組間界面復(fù)合部位的富大礦體。根據(jù)帚狀構(gòu)造在平面上向北撒開的特點(diǎn)，注重帚狀構(gòu)造與火山巖層界面形態(tài)呈“港灣狀”或“舌狀體”的復(fù)合部位，充分掌握其展布規(guī)律，以指導(dǎo)相山鈾礦田的找礦勘查工作。