竇小平，熊超，2，曾文樂，吳贊華

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)局，南昌 330002；2.成都理工大學(xué)，地學(xué)核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059）

贛西北董坑鈾礦床礦化特征及控制因素

竇小平1，熊超1，2，曾文樂1，吳贊華1

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)局，南昌 330002；2.成都理工大學(xué)，地學(xué)核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059）

董坑鈾礦床產(chǎn)于贛西北修水礦化集中區(qū)內(nèi)的董坑—東港小向斜西端南翼地層中。根據(jù)地層、鉆孔剖面、電子探針礦物分析、巖礦化學(xué)分析、硫同位素測(cè)定、U-Pb同位素測(cè)年等對(duì)礦體、礦石特征、鈾礦物成因及控礦因素的分析，認(rèn)為董坑礦床斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖性復(fù)雜，礦體主要賦存陡山沱組Z1d4中；地層中的工業(yè)資源量占全區(qū)資源量的83%，其中69%位于Z1d4層中；礦體產(chǎn)狀、形態(tài)嚴(yán)格受層位控制，鈾礦物主要為瀝青鈾礦，淺部可見鈾黑和鈾的表生礦物，多產(chǎn)在方解石脈和石英脈中；黃鐵礦作為主要共生金屬礦物以3種不同形態(tài)賦存，其中呈細(xì)脈、網(wǎng)脈狀產(chǎn)出的黃鐵礦與瀝青鈾礦共生于脈體中，黃鐵礦處于半氧化狀態(tài)時(shí)有利鈾富集；圍巖蝕變單一，主要有退色化和赤鐵礦化；次一級(jí)的NNE向斷裂構(gòu)造是礦區(qū)最主要的控礦因素，它直接控制著礦體的展布，層間破碎帶主要分布在NNE向斷裂構(gòu)造的兩側(cè)，是主要的賦礦構(gòu)造。

董坑鈾礦床；碳硅泥巖；成礦控制因素

碳硅泥巖型鈾礦床系指產(chǎn)于未變質(zhì)或弱變質(zhì)海相碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、泥巖及其過(guò)渡型巖類中的鈾礦床。此類型鈾礦化主要分布于我國(guó)南方的贛西北、皖南和浙西一帶，帶內(nèi)共有礦床5個(gè)、礦點(diǎn)37個(gè)和礦化點(diǎn)20余個(gè)，是我國(guó)最重要的鈾礦床類型之一，資源潛力巨大。董坑礦床系普查找礦時(shí)所發(fā)現(xiàn)，隨后進(jìn)行詳查和揭露工作，后落實(shí)為勘探基地。董坑礦床是鈾礦化賦于震旦系含鈾海相碳硅泥建造中的中型鈾礦床，礦化圍巖為含炭泥硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)泥巖和炭質(zhì)泥巖，為研究區(qū)重要的鈾源層或富鈾層。筆者旨在對(duì)董坑礦床礦化分布特征、成礦控制因素等進(jìn)行綜合分析，總結(jié)董坑礦床鈾成礦規(guī)律和成因類型。

1 礦床地質(zhì)概況

圖1 董坑礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch of Dongkeng uranium deposit

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬江南臺(tái)背斜中段北緣，贛西北EW向褶皺帶西端，修水—武寧復(fù)向斜，修水向斜的南翼。修水向斜由西向東，由董坑—東港、東津—杭口和大平—筆架山3個(gè)小向斜組成［1］。董坑—東港向斜，軸近EW向，核部為中、下寒武統(tǒng)，兩翼由南華系、震旦系組成，兩翼對(duì)稱，傾角15°左右，由于受一組平行而密集的NNE向斷裂構(gòu)造的切割，造成地層左行錯(cuò)移數(shù)十米至千米。斷裂構(gòu)造以NNE、NE向?yàn)橹?，近EW向次之。新中元古界雙橋山群淺變質(zhì)巖構(gòu)成本區(qū)基底。

礦床處于董坑—東港小向斜西端南翼地層中，北翼地層被古近紀(jì)斷陷盆地紅層覆蓋。礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為南華系硐門組、南沱組；震旦系陡山沱組、燈影組；下寒武統(tǒng)王音鋪組、觀音堂組［2-4］及古近系紅層。地層、地層層序、巖性特征及含鈾性如圖1及表1所示。這套地層有如下特點(diǎn)：1）從震旦系到下寒武統(tǒng)為一套淺海相半封閉的還原條件下形成的碳酸鹽巖，硅質(zhì)、泥質(zhì)巖［5-6］。巖性復(fù)雜，均為一些過(guò)渡性巖石，灰黑色、青灰色，富含有機(jī)質(zhì)和較多的呈微層理狀、星散狀和透鏡狀產(chǎn)出的黃鐵礦；2）沉積韻律發(fā)育，從震旦系到下寒武統(tǒng)呈現(xiàn)3個(gè)明顯的沉積旋回，自下而上Z1d1-Z1d3、Z1d4-Z1d6、Z1d7-∈1w，基本上是從白云巖開始，到炭質(zhì)泥巖結(jié)束；3）巖層具薄層狀，水平層理和微細(xì)水平層理。薄層、互層多，反映了地殼有輕微的振蕩，物質(zhì)來(lái)源有節(jié)奏地更替和物理化學(xué)環(huán)境變化頻繁。這種薄層、互層多，厚薄、軟硬相間的巖層，受力后容易產(chǎn)生破碎，特別容易產(chǎn)生層間破碎和撓曲；4）鈾礦化主要賦存于陡山沱組Z1d4層，其次是南沱組和燈影組，且具多層性。

地層總體走向?yàn)镹E60°～70°，傾向?yàn)镹W，單斜，巖層產(chǎn)狀平緩，一般傾角10°～15°。礦區(qū)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，由8條NNENE向大致平行的斷裂構(gòu)造斜貫全區(qū)，構(gòu)成一幅東西寬400 m，南北長(zhǎng)2 000 m的狹長(zhǎng)的斷裂構(gòu)造輪廓，控制著礦床的展布。斷裂早期表現(xiàn)壓扭性質(zhì)，晚期由壓扭轉(zhuǎn)為張扭。斷裂切割了董坑—東港小向斜的西部轉(zhuǎn)折端，使礦區(qū)形成一系列階梯狀、等間距、陡傾斜的斷塊，沿傾向自SE向NW依次下落，破壞了地層及含礦層的連續(xù)性。同時(shí)在斜切有利層位中形成層間破碎和SN及NE向兩組裂隙，是成礦有利構(gòu)造，為后期成礦提供了通道和場(chǎng)所。在礦區(qū)外圍北東及南部有燕山晚期花崗巖小巖株分布。

表1 董坑礦床綜合地層表Table 1Integrated stratigraphic table of Dongkeng uranium deposit

2 礦床鈾礦化特征

陡山沱組Z1d4是本區(qū)主要含礦層位，礦化主要賦存在中上部，比較穩(wěn)定，連續(xù)性好。含礦巖層主要為灰白色泥硅質(zhì)白云巖和白云質(zhì)泥巖，巖石具薄層狀，水平微細(xì)層理發(fā)育，巖石致密堅(jiān)硬，黃鐵礦較多，呈星散狀、微層理狀和透鏡狀產(chǎn)出。

2.1 礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀、厚度和品位

礦化呈似層狀、層狀或透鏡狀產(chǎn)出，與地層產(chǎn)狀基本一致。主要礦體走向?yàn)镹E50°～60°，傾向WN，傾角10°～20°，沿走向較穩(wěn)定，沿傾向由于斷裂構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)破壞了礦體的連續(xù)性，礦體平均厚度2 m，最厚可達(dá)14.07 m；平均品位0.1%，最高可達(dá)2%（圖2、3）。

圖2 董坑礦床22號(hào)縱剖面圖Fig.2 Longitudinal Section22 of Dongkeng uranium deposit

圖3 董坑礦床15號(hào)剖面圖Fig.3 Longitudinal section 15 of Dongkeng uranium deposit

表2 董坑鈾礦床常見礦物Table 2Common minerals in Dongkeng uranium deposit

礦體賦存標(biāo)高主要在200～240 m范圍內(nèi)，部分礦體由于后期斷裂構(gòu)造破壞，使地層及礦體下落以至垂幅達(dá)600 m或更大。礦體均為盲礦體。

2.2 礦石礦物成分

礦床中所見礦物種類簡(jiǎn)單（表2），主要工業(yè)礦物為瀝青鈾礦，偶見鈾石，淺部及地表可見鈾黑和鈾的表生礦物。瀝青鈾礦、鈾石多產(chǎn)在方解石脈和石英脈中形成的細(xì)脈、網(wǎng)脈中，其次呈不規(guī)則狀產(chǎn)在糜棱巖的膠結(jié)物中或破碎巖的膠結(jié)物中，據(jù)電子探針半定量分析，瀝青鈾礦的鈾含量為65.92%；鈾黑產(chǎn)在淺部氧化殘留黃鐵礦邊緣，電子探針半定量分析結(jié)果顯示鈾含量40.94%。

常見金屬礦物主要為黃鐵礦、赤鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦和方鉛礦等，它們和瀝青鈾礦、鈾石共生于脈體中。脈石礦物主要為方解石、石英。黃鐵礦依其形態(tài)和賦存狀態(tài)可分3種：層狀黃鐵礦，呈薄層狀、透鏡狀和小扁豆體狀；細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀黃鐵礦，充填于方解石脈體中，瀝青鈾礦、鈾石分布在黃鐵礦脈旁；微粒狀黃鐵礦，產(chǎn)于糜棱巖膠結(jié)物或破碎角礫巖膠結(jié)物中，瀝青鈾礦常分布于黃鐵礦顆粒周圍。這3種不同形態(tài)和賦存狀態(tài)的黃鐵礦，反映了不同的形成環(huán)境，第1種為沉積成巖階段的產(chǎn)物，第2和3種為后期熱液作用階段的產(chǎn)物。黃鐵礦與瀝青鈾礦關(guān)系密切，尤其是后期黃鐵礦常與瀝青鈾礦共生。

2.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、鈾的存在形式

礦石常見的結(jié)構(gòu)有：顯微角礫結(jié)構(gòu)、似膠狀結(jié)構(gòu)，部分為沿邊環(huán)狀結(jié)構(gòu)、似乳濁結(jié)構(gòu)和包容結(jié)構(gòu)。常見構(gòu)造有：角礫狀、細(xì)脈狀構(gòu)造。鈾的存在形式主要以礦物為主，其次是吸附狀。單礦物鈾的主要存在形式，常見是瀝青鈾礦，其次是超顯微狀鈾礦物及次生鈾礦物。吸附狀鈾，常見于貧礦石中，鈾被巖石中的黏土礦物、微層狀黃鐵礦及褐鐵礦吸附。

2.4 礦物生成順序

根據(jù)礦石與脈體的相互穿插關(guān)系，大致可劃分為3個(gè)階段：1）礦前階段，主要是塊狀石英和少量的方解石；2）成礦階段，包括瀝青鈾礦-硫化物-石英階段及瀝青鈾礦-硫化物-方解石階段；3）礦后階段，主要為細(xì)脈狀、晶洞狀和梳狀方解石和石英（表3）。

2.5 巖礦石化學(xué)成分及圍巖蝕變

表3 礦物生成順序示意Table 3Sign of mineral sequence

表4 陡山沱組（Z1d4）巖石和礦石化學(xué)分析對(duì)比Table 4Comparison of chemical analysis results between rocks and ores in Doushantuo Formation（Z1d4）

據(jù)巖石、礦石化學(xué)全分析對(duì)比（表4）結(jié)果，礦石中SiO2、Al2O3含量大于巖石，而CaO、MgO和CO2含量小于巖石，F(xiàn)e2O3、FeO的含量和Fe2＋/Fe3＋比值大于巖石。由表4、圖4可見：1）礦石中CaO、MgO和CO2呈負(fù)相關(guān)，這是由于含礦層間破碎帶及裂隙在氧化條件下碳酸鹽巖被地下熱水溶失，Ca、Mg離子減少，相對(duì)的SiO2、Al2O3和S含量增高；2）鈾和Fe2O3呈正相關(guān)，和FeO呈負(fù)相關(guān)，這表明鈾和黃鐵礦的氧化程度有關(guān)，黃鐵礦未氧化或黃鐵礦全部褐鐵礦化不利于鈾的富集，只有在黃鐵礦半氧化狀態(tài)時(shí)對(duì)于鈾的富集才是有利的；3）C有和礦化無(wú)關(guān)，V、P2O5含量變化不大。

巖石和礦石微量元素中，除Mn、Ti含量較高外，其他元素均呈現(xiàn)低值（表5）。

圖4 礦石中鈾與其他組份含量相關(guān)變化圖Fig.4 Relation diagram of uranium and other components in the ore

董坑礦床近礦圍巖蝕變單一，主要有退色化、赤鐵礦化。退色化：礦石與圍巖比較，明顯區(qū)別就是顏色變淺，由青灰色變?yōu)闇\灰色，是脫碳的表現(xiàn)。巖石結(jié)構(gòu)顯細(xì)微的空隙為鈾的沉淀提供了空間。退色現(xiàn)象是鈾礦床在成礦過(guò)程中巖石經(jīng)古地下熱水改造后的一種綜合表現(xiàn)。赤鐵礦化（紅化）：呈暗紅色，斑點(diǎn)狀，僅局限于瀝青鈾礦細(xì)脈旁或含鈾高的構(gòu)造角礫巖中。從化學(xué)分析結(jié)果看，礦石中Fe2O3含量增加，說(shuō)明赤鐵礦與鈾的沉淀有關(guān)，多伴隨著瀝青鈾礦的沉淀過(guò)程，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，U6＋被還原成U4＋。

表5 陡山沱組（Z1d4）巖石和礦石微量元素對(duì)比Table 5Mineral trace elements comparison between rocks and ores in Doushantuo Formation（Z1d4）

2.6 硫的來(lái)源、成礦溫度、成礦深度和成礦時(shí)代

董坑礦床成礦期黃鐵礦硫同位素組成δs340/100（據(jù)徐達(dá)忠），變化范圍大，且為正值，明顯偏重硫等情況，說(shuō)明硫可能來(lái)自巖層本身。礦前石英脈180～245℃，礦期鈾石—方解石脈130～146℃，礦后方解石86～97℃，這反映了成礦溶液在不同階段溫度由高到低的變化過(guò)程?；◢弾r中的石英脈220～235℃，與上述脈體溫度基本相近，造成這種溫度的熱源可能來(lái)自燕山晚期花崗巖侵入，使古地下水增溫，對(duì)鈾礦床的后生改造起到了直接作用。瀝青鈾礦和鈾石，用U-Pb法測(cè)得同位素年齡值分別為26、28和33 Ma，相當(dāng)于古近紀(jì)漸新世。

關(guān)于成礦深度，據(jù)所測(cè)瀝青鈾礦的晶胞系數(shù)（表6）證實(shí)，該礦床晶包系數(shù)較低，比華南花崗巖型、火山巖型熱液鈾礦床的瀝青鈾礦小，可能反映出淺成的特點(diǎn)，但高于黃材淋積型鈾礦床的瀝青鈾礦。近礦圍巖蝕變不強(qiáng)烈；礦石構(gòu)造呈角礫狀、細(xì)脈狀，常見似膠狀結(jié)構(gòu)，這些都反映出礦床形成深度不大，為淺成礦床。

表6 瀝青鈾礦晶胞系數(shù)（）對(duì)比Table 6Comparison of pitchblende cell factor（?）

表6 瀝青鈾礦晶胞系數(shù)（）對(duì)比Table 6Comparison of pitchblende cell factor（?）

華南花崗巖鈾礦床贛南火山口（安山巖）熱液鈾礦床黃材淋積型鈾礦床董坑鈾礦床5.401～5.4125.4075.3885.396

3 礦床控礦因素

了一套淺海相含鈣泥質(zhì)、硅質(zhì)頁(yè)巖建造和碳酸鹽巖建造［7-8］。從當(dāng)時(shí)的古地形輪廓看（圖5），本區(qū)自南向北由一個(gè)水下高地和一個(gè)水下凹地，即南嶺高地和三都凹地組成，南嶺高地以南為江南古島。由于受EW向基底的制約，形成了一系列的近EW向的水下隆起和凹陷?？傮w地勢(shì)表現(xiàn)為南高北低。在南嶺水下高地出露了三塊水下凹地，由西向東為董坑凹地、東津凹地和大平凹地。在董坑凹地中形成了一個(gè)半封閉和寧?kù)o海灣還原環(huán)境。從董坑礦床賦存部位看，鈾礦床分布于江南古島邊緣的南嶺水下高地次一級(jí)董坑凹陷洼地中。這種凹陷洼地，沉積環(huán)境比較平靜、沉積速度緩慢，富含黃鐵礦和有機(jī)碳，有利于鈾元素的匯集［9］，而成為鈾富集的良好場(chǎng)所（物理化學(xué)條件改變）。

圖5 早震旦世巖相古地理略圖Fig.5 Sketch of lithofacies and palaeogeography in Lower Sinian Epoch

3.1 層位（巖性）對(duì)礦體的控制

1）礦體大多賦存陡山沱組（Z1d4）中，據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)于陡山沱組中的工業(yè)資源量占全區(qū)資源量的83%，而Z1d4中的工業(yè)資源量又占全區(qū)資源量的69%；

2）礦體產(chǎn)狀、形態(tài)嚴(yán)格受層位控制；

3）鈾礦化與一套不純的白云巖關(guān)系密切，如含礦巖石為含泥硅白云巖、白云質(zhì)泥巖等；而較純的白云巖、泥質(zhì)或硅巖，一般無(wú)礦化。

3.2 巖相古地理對(duì)成礦的控制

早震旦世，地殼下降，海水入侵，沉積

3.3 構(gòu)造對(duì)礦化的控制

地層、巖性是成礦的基礎(chǔ)，構(gòu)造是礦化富集和再造的重要條件。礦化受斷裂構(gòu)造控制明顯，具體表現(xiàn)在：

1）董坑礦床位于區(qū)域性NNE向大斷裂與董坑—東港向斜的斜截部位。

2）次一級(jí)NNE向斷裂構(gòu)造是礦區(qū)最主要控礦因素，它直接控制著礦體的展布。礦化主要富集在NNE向斷裂構(gòu)造的收斂部位，也就是NE向NNE弧形轉(zhuǎn)折處。當(dāng)該斷裂構(gòu)造斜切有利層位時(shí)，礦化更加富集。構(gòu)造切割了幾個(gè)層位，形成構(gòu)造角礫巖帶，礦化主要富集在Z1d4角礫巖中，構(gòu)造跨層，但礦體不跨層（圖3）。

3）層間破碎帶主要分布在NNE向斷裂構(gòu)造的兩側(cè)，是主要賦礦構(gòu)造。由于巖石機(jī)械物理性質(zhì)的差異，當(dāng)脆性巖石產(chǎn)生密集的層間裂隙時(shí)，如陡山沱組Z1d1、Z1d4和Z1d5常形成層間破碎帶，礦化主要發(fā)育在Z1d4層間破碎帶及裂隙中。當(dāng)裂隙密集，巖石破碎，往往富集較大的工業(yè)礦體；若這種構(gòu)造不發(fā)育，一般礦化差或無(wú)工業(yè)礦化。

4 結(jié)論

1）董坑礦床鈾礦化主要賦存于陡山沱組（Z1d4），其次南沱組和燈影組，具多層性。礦體呈似層狀、層狀或透鏡狀產(chǎn)出，與地層產(chǎn)狀基本一致；含礦巖石為含泥硅白云巖、白云質(zhì)泥巖；鈾礦物主要為瀝青鈾礦，偶見鈾石，淺部及地表可見鈾黑和鈾的表生礦物；圍巖蝕變單一，主要有退色化、赤鐵礦化；鈾成礦年齡分別為26、28和33 Ma，相當(dāng)于古近紀(jì)漸新世。

2）鈾礦化受一套淺海相含鈣泥質(zhì)、硅質(zhì)頁(yè)巖建造和碳酸鹽巖建造的巖相古地理控制；鈾礦床位于區(qū)域性NNE向大斷裂與董坑—東港小向斜的斜截部位，次一級(jí)的NNE向斷裂構(gòu)造直接控制著礦體的展布；層間破碎帶分布在NNE向斷裂構(gòu)造的兩側(cè)，是主要的賦礦構(gòu)造。

3）鈾礦化特征及成礦因素表明，董坑鈾礦床成因?yàn)榱芊e-熱水改造疊加型。

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Mineralization features and controlling factors of Dongkeng uranium deposit in the northwest of Jiangxi province

DOU Xiaoping1，XIONG Chao1，2，ZENG Wenle1，WU Zanhua1
（1.Jiangxi Nuclear Industry Geological Bureau，Nanchang 330002，China；2.Applied Nuclear Techniques in Geosciences Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

Objective：Dongkeng uranium deposit is located in south wing of west Dongkeng-Donggang syncline west end in Xiushui mineralization zone of Jiangxi province.In this paper，strata，drilling profiles，electron microprobe analysis of minerals，rock chemical analysis，determination of sulfur isotope，UPb isotopic dating，were used to analyze ore body，ore characteristics，causes and uranium mineral ore-controlling factors.It was concluded that faults developed well and lithology was complex in Dongkeng deposit.The main ore bodies exist in Z1d4Formation.In strata，industrial reserves of uranium ore reserves accounted for 83%in the region，of which 69%is located in Z1d4Formation. Ore body occurrence，morphology are strictly controlled by the horizon.The main uranium mineral is uraninite.Supergene minerals of uranium and uranium black were found in shallow parts，which grew up mostly in calcite veins and quartz veins as the main metal mineral symbiosis.Pyrite occurs in threedifferent forms：thin vein，net vein output of pyrite and uraninite in vein body.Semi-oxidated of pyrite is favorable to uranium enrichment.The wall rock alteration is simple mainly as hematitization and the fading.Ore distribution was consistent with secondary NNE faults.Interlayer fracture zones are mainly distributed in NNE to the sides of the fault.

Dongkeng uranium deposit；carbonaceous-siliceous-argillaceous rock；mineralization controlling factor

P612；P619.14

A

1672-0636（2015）04-0192-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.04.002

2015-03-30；

2015-05-12

竇小平（1957—），男，山東莘縣人，高級(jí)工程師，研究方向：鈾礦地質(zhì)勘探。E-mail:1254938263@qq.com