山東省沂源縣張家坡地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征及礦床成因淺析

姚修春 馬浩寧 姜芳芳

（1 山東省核工業(yè)二四八地質(zhì)大隊(duì) 山東青島 266041 2 山東省地礦局放射性地質(zhì)勘查技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東青島 266041）

0 引言

山東省沂源縣張家坡地區(qū)位于沂沭斷裂帶西側(cè)，大地構(gòu)造位置分屬華北板塊魯西隆起區(qū)［1］?；诪樾绿糯┥綆r群及傲徠山序列花崗巖，蓋層為寒武系、第四系［2］。

本次對(duì)該地區(qū)鈾礦資源開展了調(diào)查評(píng)價(jià)工作，圈定了放射性綜合異常2 處、鈾礦體1 個(gè)，對(duì)其礦床地質(zhì)特征、礦床成因等情況有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)特征

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層由老到新為新太古界泰山巖群雁翎關(guān)組、寒武系長(zhǎng)清群、九龍群張夏組、第四系山前組和沂河組。巖性特征見表1。

表1 張家坡地區(qū)地層劃分表

1.2 構(gòu)造

本區(qū)位于沂沭斷裂帶西側(cè)，以新太古代變質(zhì)巖及侵入巖體構(gòu)成基底巖系。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要斷裂有北東向斷裂、北西向斷裂，其中北東向斷裂F6對(duì)本區(qū)的礦化有一定的控制作用。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育新太古代晚期傲徠山系列侵入巖，包括虎山單元、松山單元、孫家峪單元。而松山單元發(fā)育分布最廣泛，巖性為中粒二長(zhǎng)花崗巖，弱片麻狀、塊狀構(gòu)造。新太古代脈巖以偉晶巖為主，總體呈北東向，寬0.5～4 m，長(zhǎng)2～30 m，沿走向常有膨脹、狹縮和分枝復(fù)合現(xiàn)象。中生代脈巖主要為閃長(zhǎng)玢巖脈，寬1～3 m，出露長(zhǎng)度<10 m，呈巖席狀順層侵入。

2 放射性異常特征

2.1 放射性元素含量

各地質(zhì)單元放射性元素含量見表2。朱砂洞組下灰?guī)r段中鈾平均含量明顯高于其他組段含量，其中鈾含量最高值出現(xiàn)于該段中。

表2 各地質(zhì)單元放射性元素含量表

2.2 放射性異常特征

通過地面放射性測(cè)量，區(qū)內(nèi)圈定鈾異常12 個(gè)、釷異常7 個(gè)、鉀異常5 個(gè)、伽瑪總量異常10 個(gè)。純鈾異常主要沿北東向黃石崖斷裂分布，釷異常主要分布在松山單元內(nèi)，鉀異常與區(qū)內(nèi)朱砂洞組余糧村段分布有一定相關(guān)性，伽瑪總量異常與部分釷、鉀異常分布相吻合。

2.3 綜合異常特征

于區(qū)內(nèi)圈定綜合異常2 處，編號(hào)為DZ-1、DZ-2。較好的DZ-2 異常大致呈條帶狀展布，走向近南北向，長(zhǎng)約600 m，寬40～100 m，面積約0.05 km2，eU、Γ 異常套合較好，eU 含量6.9～26.8×10-6，eTh 含 量3.7～13.1×10-6，K 含 量0.7～3.8%，Γ 含 量12.8～41.7×10-6，釷鈾比＜3，為1 條純鈾異常帶，見圖1。

圖1 DZ-2 綜合異常平面圖

異常分布在斷裂兩側(cè)寒武系范圍內(nèi)，主要受北東向F6斷裂控制。PZ3 剖面300～400 m 范圍內(nèi)，eU、Γ 含量均相對(duì)較高，eTh、K 含量相對(duì)較低，對(duì)應(yīng)地層為朱砂洞組上灰?guī)r段及李官組并受F6斷裂影響，eU 含量最高值為20.4×10-6，位于朱砂洞組上灰?guī)r段，靠近F6斷裂帶，見圖2。

圖2 PZ3 剖面圖

3 礦體特征

3.1 礦體分布

礦體賦存于長(zhǎng)清群朱砂洞組下灰?guī)r段，主要含礦巖性為深灰、灰黑色薄層白云質(zhì)灰?guī)r。

3.2 礦石特征

礦石自然類型為原生礦石，工業(yè)類型主要為富含碳酸鹽、硫化物的低硅酸鹽鈾礦石和富含有機(jī)質(zhì)、黏土礦物的鈾礦石。

礦石結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu)，少量為自形—半自形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形—他形粒狀結(jié)構(gòu)、細(xì)微脈狀、網(wǎng)脈狀、顯微浸染狀結(jié)構(gòu)。礦石多為薄-中厚層狀構(gòu)造，與礦體圍巖一致。

礦石礦物主要為瀝青鈾礦及金屬硫化物［3］。瀝青鈾礦呈分散吸附狀態(tài)賦存于炭泥質(zhì)集合體中，呈細(xì)微脈狀、網(wǎng)脈狀、顯微浸染狀以及膠狀產(chǎn)出，常與黃鐵礦、方鉛礦共生。

脈石礦物主要為方解石、白云石。方解石多呈他形粒狀分布，粒度大小介于0.01～0.05 mm 之間，在礦床內(nèi)分布廣泛，按形成時(shí)間可劃分為3 期。成礦前的方解石為純白色，呈脈狀、網(wǎng)脈狀穿插于圍巖中，或呈角礫、團(tuán)塊狀被較晚形成的脈石礦物所膠結(jié)；成礦期的方解石呈雜色，常與瀝青鈾礦、黃鐵礦、方鉛礦等密切共生，也能與含鈾炭泥質(zhì)物及金屬硫化物組成緊密連生體；成礦后期的方解石呈細(xì)脈狀，顏色較成礦期的方解石淺，局部可見其穿插雜色方解石脈［4］。白云石多呈菱形分布，自形—半自形微粒狀。

據(jù)基本分析結(jié)果，礦石中的主要有用組分為U，含量0.033%～0.066%，平均含量0.045%。礦石中的Th 含量0.65×10-6～24.60×10-6，平均含量7.45×10-6；Th/U 值0.002～0.024，均＜0.1，平均比值0.013；礦石中的K 含量0.08%～3.42%，平均含量1.53%；礦石中的Ra 含量5.58×10-11～46.40×10-11，平均含量15.44×10-11。

根據(jù)化學(xué)全分析結(jié)果，本區(qū)礦體礦石主要化學(xué)組分為CO2（37.8%）和CaO（31.86%），其次是MgO。光譜分析結(jié)果表明，礦體伴生元素的含量普遍偏低，僅Ti、Mn、Zn、Pb、Sr 略高。

4 礦床成因

通過本次調(diào)查工作及對(duì)比國(guó)內(nèi)其它碳硅泥巖型礦床特征，初步認(rèn)為本區(qū)鈾礦床成因類型屬于碳硅泥巖型中的沉積—熱液疊加亞類［5］。礦床形成經(jīng)歷了沉積成巖鈾礦層階段，具同沉積特點(diǎn)，嚴(yán)格受層位控制，礦后疊加次生熱液改造富集。

4.1 沉積成巖富集階段

太古代至新元古代，基底巖系被長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕劇烈，使鈾活化，鈾元素被淋蝕遷移，長(zhǎng)達(dá)十幾億年的沉積間斷，風(fēng)化剝蝕作用經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期，這對(duì)鈾遷移十分有利；新元古代南華紀(jì)，開始接受沉積，少量鈾元素被泥質(zhì)吸附沉積；至古生代寒武紀(jì)，地殼下降，海水侵入，形成濱海相-淺海相沉積，堆積了由海流和潮汐帶來的海生動(dòng)物遺體，有一定數(shù)量鈾的沉淀和吸附劑，如有機(jī)碳、硅泥質(zhì)和金屬硫化物等，加之近海岸帶有更強(qiáng)的還原條件，鈾得以初步富集沉積，形成沉積成巖期富鈾層或相對(duì)富鈾地段的礦化雛形，為后期鈾疊加改造富集提供鈾源基礎(chǔ)［6］。

4.2 礦后疊加次生熱液改造富集階段

中生代之后，受沂沭斷裂的長(zhǎng)期活動(dòng)的影響，區(qū)內(nèi)形成了北東、北西、近南北及近東西方向的脆性斷裂，壓扭性的構(gòu)造應(yīng)力，使早期沉積形成的富鈾層破碎。伴隨巖漿活動(dòng)劇烈，形成一些巖脈和火山巖漿，促使地下熱液上升，與循環(huán)大氣滲入水組合形成混合溶液。溶液中可能本身含鈾，在上升過程中，不斷從流經(jīng)的圍巖中浸取鈾與其他元素［7］。進(jìn)入到近地表富含有機(jī)質(zhì)等吸附劑，以及構(gòu)造較破碎地段，壓力降低，吸附作用影響下，富集成礦［8］。由于構(gòu)造、巖漿活動(dòng)多期性的特點(diǎn)，成礦作用也具有多期性。

5 找礦標(biāo)志

5.1 放射性異常是找礦的直接標(biāo)志

鈾礦具有放射性特征。本區(qū)放射性異常與鉆探揭露含礦層位對(duì)應(yīng)較好，因此，地面放射性異常沿地層傾向的深部為有利成礦部位。另外，本區(qū)鈾礦床具構(gòu)造控礦特征，而磁場(chǎng)、重力場(chǎng)可反映區(qū)域上的構(gòu)造分布格局，可作為找礦的間接標(biāo)志。

5.2 含有機(jī)碳、黃鐵礦、方鉛礦的層位為找礦標(biāo)志

朱砂洞組為主要的含礦地層，朱砂洞組下灰?guī)r段灰黑色、黑色白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖為主要的含礦巖性，是較好的找礦標(biāo)志層位。另外，其含有豐富的有機(jī)碳、黃鐵礦及方鉛礦，分析表明巖體中富含碳屑和黃鐵礦，可使含鈾流體在豐富的還原介質(zhì)吸附下沉淀下來，這些還原介質(zhì)使得目標(biāo)層中的含鈾水發(fā)生還原作用而形成鈾礦體。因此，巖層中的有機(jī)碳、黃鐵礦及方鉛礦可以作為該地區(qū)的找礦標(biāo)志。

6 結(jié)論

通過研究本區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖的分布特征及其成礦關(guān)系，得到以下結(jié)論：

（1）本區(qū)鈾礦床成因類型屬于碳硅泥巖型中的沉積—熱液疊加亞類，礦床形成經(jīng)歷了沉積成巖鈾礦層階段，具同沉積特點(diǎn)，嚴(yán)格受層位控制，礦后疊加次生熱液改造富集。

（2）礦床成因：朱砂洞組、泰山巖群及傲徠山序列花崗巖為鈾源層；成礦流體來源具有圍巖和深部混合特征；脈巖提供熱量，使地層中的活化鈾形成含鈾熱水；沿?cái)嗔堰\(yùn)移，富集沉淀形成礦床。