張萬良

(核工業(yè)270研究所,江西 南昌 330200)

礦體是礦床的基本組成單位,具有一定的大小、形態(tài)、規(guī)模和產(chǎn)狀特征。礦體形貌(morphlogy of orebody)是礦體外形和內(nèi)部構(gòu)造(夾石分布情況及礦化連續(xù)性等)的總和。關(guān)于礦體的外形,根據(jù)礦體空間三個方向延伸的比例不同分為下列三種基本類型:①等軸狀礦體——在空間三個方向大致均衡延伸的礦體,如礦囊、礦瘤、礦巢等;②柱狀礦體——在空間上向一個方向(大都是上下)延伸較長,另外兩個方向延伸較短,且大致相等的礦體,如礦柱、礦筒等;③板狀礦體——在空間上向兩個方向延展的礦體,如礦脈、礦層等;此外,還有介于以上三種基本類型之間的過渡的類型及形態(tài)很不規(guī)則的各種礦體。

礦體形態(tài)一般分為四類:①形態(tài)簡單;②形態(tài)較簡單;③形態(tài)復雜;④形態(tài)很復雜(地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)辭典辦公室,2005)。礦體形態(tài)特征是影響礦床勘探難易程度的主要因素,是確定礦山開拓方案和選擇開采方法的重要依據(jù)。

近年來,為了采礦和找礦預測的需要,國內(nèi)外學者對礦體形貌及其變化特征、成因機制進行了不懈的探索(Carlson,1991;Ridley and Mengler,2000;宗信德等,2010;楊利容,2013;路魏魏等,2013;譚滿堂等,2013)。汪勁草(2011)將礦體形貌劃分為4種幾何類型:一維礦體形貌、二維礦體形貌、三維礦體形貌及復維礦體形貌,并將礦體形貌劃分為 4種成因類型:構(gòu)造型礦體形貌、流體型礦體形貌、巖溶型礦體形貌及沉積型礦體形貌,提出了礦體形貌學的概念。馬田生(2008)運用分形理論研究了山東焦家金礦床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號主礦體的品位、厚度、品位厚度乘積的分維值在垂向上的變化特征。劉樂等(2013)使用 Surpac三維建模軟件對姚家?guī)X礦床的礦體及相關(guān)圍巖的空間位置數(shù)據(jù)建立相應的地層和礦體三維模型,地層及礦體的三維形態(tài)表明姚家?guī)X銅鉛鋅礦的控礦構(gòu)造明顯受到印支期和燕山期2期相互近垂直的構(gòu)造應力的作用,其記錄了中生代特提斯構(gòu)造體制與太平洋構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的過程。

相山礦田是我國鈾礦大基地建設的重點礦區(qū),目前已發(fā)現(xiàn)鈾礦床近30個,礦體超萬個。以前,我們對相山礦田的地質(zhì)研究主要集中在礦床層面或者礦石的微觀特征方面,對礦床分布的時空規(guī)律、成礦條件、礦石物質(zhì)組成、圍巖蝕變以及成礦后的隆升剝露等已取得重要成果認識(夏林圻等,1992;邱愛金等,2002;李子穎,2006;邵飛和徐恒力,2009;張萬良等,2009;張萬良和余西垂,2011;張玉燕等,2011;張萬良,2012),而對礦體地質(zhì)尤其是礦體形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究卻十分薄弱。相山礦田眾多礦床產(chǎn)于相山火山侵入雜巖體內(nèi),是統(tǒng)一的構(gòu)造巖漿作用下的產(chǎn)物,礦體形態(tài)有沒有體現(xiàn)礦床成因的一些特點？千姿百態(tài)的礦體形成機制的研究具有重要的意義。

隨著相山礦田主要礦床的開采開發(fā),主要礦床的礦體形態(tài)特征的本來面目逐漸顯現(xiàn)出來了,地勘階段圈定的礦體形態(tài)與礦體的真實形態(tài)有較大的差異,除了礦體的圈定受一定工業(yè)指標的限制外,還有勘查工程間距不可能達準確圈定礦體形態(tài)的原因。影響礦體形態(tài)和產(chǎn)狀的地質(zhì)因素很多,其中構(gòu)造條件、圍巖性質(zhì)以及礦床成因具有決定性的意義。反過來,一定的礦體形態(tài)特征,反映了一定的成礦構(gòu)造類型,隱含著特殊的礦床成因信息。因此,開展礦體形態(tài)及其形成機制的研究,既是地質(zhì)勘查的需要,也是礦山開發(fā)的要求,更是礦床成因研究的重要內(nèi)容。

在礦山技術(shù)部門的支持下,筆者通過對井下礦體邊界、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細觀察和探采對比分析,發(fā)現(xiàn)相山礦田礦體形態(tài)復雜,規(guī)模不等,規(guī)律性不強,與區(qū)域性的應力破裂構(gòu)造沒有成生聯(lián)系,呈現(xiàn)一種與液壓致裂構(gòu)造相關(guān)的礦體形貌特征。

1 礦田地質(zhì)概況

相山鈾礦田位于欽杭成礦帶北東段、贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶南西端,鈾礦主要產(chǎn)于相山火山侵入雜巖體內(nèi),相山火山-侵入雜巖體產(chǎn)于EW向、NE向及 NW 向多組基底構(gòu)造的交匯部位,由火山噴發(fā)相酸性火山碎屑巖(夾沉積巖)、火山侵出相酸性熔巖及火山期后淺成-超淺成侵入相斑巖所組成(圖1)。雜巖體平面呈橢圓形,東西長約 20 km,南北寬 14 km,面積約318 km2?；鹕綆r系基底為震旦紀變質(zhì)巖及晚三疊世碎屑巖夾煤層,蓋層為上白堊統(tǒng)南雄組紅色碎屑巖和第四系。

圖1 相山鈾礦田地質(zhì)略圖Fig.1 Sketch geological map of the Xiangshan uranium field

淺成-超淺成侵入(噴出)體除碎斑熔巖外,花崗斑巖、流紋英安斑巖等小巖體廣泛分布,形態(tài)各異,花崗斑巖巖體露頭規(guī)模在南部較大,呈巖株狀,礦物粒度較粗,曾有“斑狀花崗巖”之稱(華東 608大隊12隊,1966),往東部、北部,露頭漸小,呈巖墻、巖脈狀,至西部,露頭少而小,為分散的巖滴狀。流紋英安斑巖主要分布在西或西北部。這種斑巖體分布特征與相山地區(qū)的鈾礦床主要分布在北或西北部可能有內(nèi)在的成因聯(lián)系。

碎斑熔巖、花崗斑巖、流紋英安斑巖是相山火山侵入雜巖體的主體巖性,也是礦體的主要圍巖,分布面積約261 km2,占雜巖體面積約82%。碎斑熔巖最大厚度大于3000 m。其他巖層或巖性,或分布在雜巖體外緣,或厚度小,或規(guī)模小,總面積僅為雜巖體的18%。

含礦圍巖與火山雜巖體各類巖體規(guī)模大小有一定關(guān)系,礦體圍巖有碎斑熔巖、花崗斑巖、流紋英安斑巖、隱爆角礫巖、片巖、火山碎屑巖、砂巖等,碎斑熔巖中的鈾礦儲量約為相山礦田鈾礦總儲量的41%。我們知道,分布廣、規(guī)模大的巖層或巖體,遭受構(gòu)造破碎、熱液作用及礦化的機會就多,各礦床往往具有多種含礦巖性,因此認為相山礦田鈾礦化對巖性的選擇性不大。

2 礦體形態(tài)和產(chǎn)狀

相山礦田有近30個鈾礦床,除了個別礦床礦體形態(tài)呈筒狀外,大部分礦床的礦體呈脈狀,但并非呈簡單的脈狀,而是呈一種復雜多變的脈狀甚至不規(guī)則狀。

2.1 脈狀礦體

脈狀礦體是沿著圍巖的裂隙充填或交代而形成的礦體,一般與圍巖的產(chǎn)狀不一致,切割圍巖。礦脈的大小不一,脈寬從數(shù)毫米至數(shù)米,個別達數(shù)十米,脈長從數(shù)米至幾百米,少數(shù)達數(shù)千米。因此,根據(jù)具體情況,礦脈有大脈、中脈、小脈、細脈和微脈之分。

鄒家山礦床的脈狀礦體具有代表性。地勘單位在勘探鄒家山礦床時,認為礦體受NE向斷裂、裂隙控制,礦體形態(tài)為脈狀,在儲量計算過程中,鈾礦體均按 NE走向進行圈連(圖2,江西省核工業(yè)地質(zhì)局 261大隊,1982),勘探鉆孔方位120°～140°,礦體傾向NW,傾角40°～60°。累計圈定工業(yè)礦體1000余個,規(guī)模較大的礦體有8個,其中4號礦帶47-61線地段的C-502礦體規(guī)模最大,該礦體沿走向長324 m,沿傾向延伸199 m,均厚2.55 m,平均品位0.676%,產(chǎn)于碎斑熔巖與流紋英安巖界面附近。礦山開采結(jié)果顯示,礦床北東部(1、2、3號帶)礦體產(chǎn)狀與勘探資料基本一致,但礦床南西部,如 19線西南,礦體產(chǎn)狀變化較大,有的呈近 EW走向(80°～90°),傾向 S,傾角 30°～60°,有的呈 NW 走向(320°～350°),傾向SW,還有的呈SN走向。到47線以南,礦體走向以 NW 向較常見,傾向 SW,傾角 30°～81°。開采資料同時還表明,4號帶礦體形態(tài)更為復雜,有脈狀、透鏡狀,也有囊狀、折線型、弧型、“Y”型、“人”字型和樹杈狀等(圖3、4)。與地質(zhì)勘探資料所提供的礦體產(chǎn)狀形態(tài)有較大的變化。

圖2 鄒家山礦床4號帶-170 m中段平面圖Fig.2 Sketch map of -170 m level in the belt No.4 of Zoujiashan deposit

鄒家山礦床礦體形態(tài)較復雜,其他礦床礦體形態(tài)也不簡單。沙洲礦床2011年在-58 m中段所采的C1-115、C1-99-1、C1-98和 C1-79號礦體,均呈現(xiàn)首尾相接、分支復合現(xiàn)象(圖5),礦體在走向上彎曲多變,在傾向上也呈現(xiàn)“合-分-合-分”的形態(tài)變化特征(王龍等,2012),如C1-99-1礦體在-33 m中段為一條礦體,在-33 m標高以下出現(xiàn)兩條分支礦體,分別為C1-99-1和C1-77,在-50 m標高處,C1-99-1和C1-77兩條礦體又合為一條礦體,而在距-58 m標高以下,又分為兩條礦體,即C1-99-1、C1-204。

圖3 鄒家山4號帶鈾礦體形態(tài)圖Fig.3 Morphology of uranium orebody in the belt No.4 of the Zoujiashan deposit

2.2 筒狀礦體

筒狀礦體是柱狀礦體的范疇。柱狀礦體呈一向延長,外形為柱狀,它可以是沿著兩組交叉構(gòu)造(巖脈)發(fā)育的一種礦體,也可以是沿柱狀巖體包括柱狀角礫巖體發(fā)育的礦體,有的礦床中的富礦體部分往往呈柱狀,因而亦稱為礦柱。礦筒是柱狀礦體的一種。習慣上將小型柱狀礦體稱為礦柱,而將中型、大型的柱狀礦體稱為礦筒。在與中心式侵入或火山作用有關(guān)的礦床中,礦筒較常見,如含金剛石的金伯利巖礦筒。

圖4 分支狀礦體(灰黑色,鄒家山礦床-90 m中段某采場,U-螢石型礦脈寬 30～40 cm,圍巖為弱紅化流紋英安斑巖)Fig.4 A branched orebody

圖5 沙洲礦床-58 m中段礦體形態(tài)及分布圖Fig.5 Orebody morphology and its distribution at level -58 m of the Shazhou deposit

相山北部的巴泉礦床是典型的隱爆角礫巖筒型礦床,礦床主要由一個筒狀礦體組成,整個巖筒都是礦石。鈾礦體與隱爆角礫巖筒的產(chǎn)狀一致,范圍和形態(tài)也與之相似,呈同心筒狀。巖筒在空間上呈橢圓錐形。其頂部已被已被剝蝕,現(xiàn)在保留下來的是巖筒中、下部。巖筒在平面上,橢圓長軸方向近東西,在垂向上近于直立,巖筒向深部逐漸收斂變小,在125 m標高開采坑道的平面上長70多米,最寬30 m,在5 m標高處收斂到長只有幾米。巖筒延深190 m,往深部尖滅于英安玢巖中(圖6)。

相山礦田礦體主要呈脈狀,個別呈筒狀,但脈狀礦體形態(tài)并不簡單,產(chǎn)狀也無規(guī)律,筒狀礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不均一,礦體形態(tài)隱含著成礦構(gòu)造類型、礦床成因等重要信息。

3 礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖6 巴泉礦床7號剖面圖Fig.6 Profile No.7 of the Baquan deposit

礦體與圍巖的界線,不同的礦體表現(xiàn)形式不一致,有的礦體與圍巖界線清楚,有的礦體與圍巖呈漸變過渡關(guān)系。礦體與圍巖的界線也有人為的或經(jīng)濟的因素在起作用,如一條很窄的富礦巖脈(幾厘米厚),按經(jīng)濟可行的原則,可以把兩側(cè)一定厚度的圍巖或低品位礦化巖石,與富礦巖脈一起開采,富礦巖脈是礦體的組成部分,富礦巖脈兩側(cè)圍巖或低品位礦化巖石也是礦體的組成部分,這樣礦體與圍巖的界線就是漸變過渡的;如果富礦巖脈厚度足夠大,可以單獨開采,礦體即是富礦巖脈,礦體與圍巖的界線就是截然的。

3.1 脈狀礦體

脈狀礦體通常由富礦巖脈和其旁側(cè)的蝕變巖(低品位礦化巖石)組成,富礦巖脈與蝕變巖的界線截然,富礦巖脈厚度有的為厘米級,甚至毫米級(圖7),少數(shù)達米級,富礦巖脈的U品位一般在1%以上,而富礦巖脈兩側(cè)的蝕變圍巖品位迅速降低,通常在0.1%以下,再向外逐漸過渡至正常巖石。因此礦體與圍巖的界線通常是過渡的。

河元背礦床八號帶ZK17-3鉆孔,放射性測井結(jié)果顯示,在795.85～797.55 m處為一工業(yè)礦體,品位0.396%,視厚 1.70 m,但巖心觀察表明,礦體實際上是由富礦巖脈和兩側(cè)蝕變圍巖(低品位礦化巖石)構(gòu)成的,富礦巖脈位于795.20～795.40 m,視厚僅20 cm,品位達 1.433%,該富礦巖脈呈灰綠色,似糜棱狀結(jié)構(gòu),象巖粉一樣(超細角礫巖),無定向構(gòu)造,水云母化強烈,另有碳酸鹽化、黃鐵礦化,與兩側(cè)蝕變圍巖(紅化、水云母化流紋英安斑巖)界線截然。

圖7 數(shù)mm寬的礦脈(鄒家山-130 m中段,圍巖為流紋英安斑巖)Fig.7 Thin ore veins at level -130 m of the Zoujiashan deposit

張玉燕等(2011)對這種礦體的內(nèi)部分帶特征進行了微觀研究,以居隆庵礦床為例,礦化及蝕變帶產(chǎn)于碎斑熔巖中,礦體由礦化中心帶和礦旁蝕變帶組成,礦化中心帶即為富礦角礫巖脈,U含量44755×10-6,紫色螢石呈脈狀和團塊狀充填于角礫巖中,礦石呈紫黑色,交代填隙結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,礦物成分有原巖的蝕變殘余礦物(石英和長石)、螢石及瀝青鈾礦、黃鐵礦、輝鉬礦等;礦旁蝕變帶為低品位礦化巖石帶,U 含量 1203×10-6,紅化明顯,原巖的斑狀結(jié)構(gòu)得到保留,礦物組成包括原巖的殘留礦物以及鈉長石、方解石、紫色螢石、黃鐵礦等蝕變礦物。

橫澗、崗上英礦床礦體內(nèi)部組成與居隆庵礦床相似,礦體也由礦化中心帶(富礦角礫巖脈)和礦旁蝕變帶組成,但礦化中心帶的主要礦物組成除螢石外,還有方解石、伊利石等,礦旁蝕變帶除紅化外,還見水云母化、綠泥石化和硅化(吳玉等,2013)。

沙洲礦床也是典型的脈狀礦床,礦化直接發(fā)育在破裂構(gòu)造及其兩側(cè)圍巖中,如圖8所示,礦體包括灰黑色“糜棱巖狀”富礦石(富礦巖脈)和紅化、鈉長石化貧礦石,有的還包括水云母化、綠泥石化、高嶺石化蝕變圍巖,富礦巖脈旁的方解石脈也常常是礦體的組成部分。富礦石呈紫黑色團塊狀,膠狀螢石是富礦巖脈的主要礦物成分,次有黃鐵礦等金屬硫化物和鈾礦物。

圖8 沙洲礦床礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)(WT-3采場)Fig.8 Structure of the orebody in the Shazhou deposit

薛振華等(2004)在鄒家山礦床開采坑道50 m中段發(fā)現(xiàn)“凝灰?guī)r型”富礦石,U品位達7.13%,顯微鏡下觀察,礦石薄片中最大礦物粒徑約 0.2 mm,水云母含量約 40%,綠泥石呈淺褐色集合體,約占 20%,鉀長石約占 10%,已強烈水云母化,其他含量較少的礦物還有,磷灰石5%,方解石2%,紫色螢石3%,黃鐵礦1%。礦石中鈉長石含量很低,但出現(xiàn)較多的糖粒狀自形石英小晶體。在反光鏡下觀察到有鈣鈾云母化的瀝青鈾礦,約占8%。這種沿構(gòu)造裂縫充填的高品位“凝灰?guī)r”脈,主要由熱液礦物所組成,但其兩側(cè)的“凝灰?guī)r”則呈現(xiàn)出“火山碎屑結(jié)構(gòu)”特征,石英顆粒呈尖棱角狀,大小差異很大,0.05～0.5 mm,具溶蝕現(xiàn)象,局部見有炸裂可拼合的形態(tài),巖石中除石英碎屑外,還見有長石、黑云母及外來巖屑,在外來巖屑內(nèi)部及周邊出現(xiàn)了大量綠色電氣石,反映了這種“凝灰?guī)r”脈也是一種液壓致裂構(gòu)造產(chǎn)物,與草桃背礦床脈狀隱爆細屑巖相類似(陳然志,1984)。

脈狀礦體中富礦巖脈的內(nèi)部結(jié)構(gòu),有的呈角礫狀,角礫有一定的磨圓,脈壁清晰,多數(shù)富礦巖脈內(nèi)部結(jié)構(gòu)很細,野外常稱之為“巖粉”,似糜棱狀,杜樂天(2001)觀察到,這種“巖粉”脈從鉆孔中取出來后是硬泥塊,半個月后即酥散成末,礦石越富越成泥塊,雖然U品位高達7%,但并沒有瀝青鈾礦黑色團塊,鏡下瀝青鈾礦呈極細(微米級)的魚子狀和細小的螢石、黃鐵礦顆粒、膠磷礦、伊利石/蒙皂石混層粘土混雜在一起。富礦角礫巖脈和富礦“巖粉”脈,統(tǒng)稱富礦巖脈,其共同特征是沿裂隙充填或侵入產(chǎn)出。

位于礦田東部的云際礦床,是唯一一個未見到富礦巖脈的鈾礦床,礦體呈規(guī)模較大的脈狀形態(tài),1號礦體走向長 600 m,傾向延伸 280 m,最大厚度16.06 m,平均厚度5.06 m,U平均品位0.101%,3號礦體走向長400 m,傾向延伸80 m,最大厚度5.49 m,平均厚度2.01 m,平均品位0.134%。礦體產(chǎn)于紅化鈉交代巖中,是相山礦田堿交代型鈾礦床的典型代表,礦體中微細裂隙發(fā)育,基本保留了碎斑熔巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征,礦石礦物有瀝青鈾礦、鈦鈾礦、鈾石,金屬礦物有赤鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、輝鉬礦等,脈石礦物有鈉長石、磷灰石、方解石、綠泥石、水云母、螢石、石英等,礦石類型主要為瀝青鈾礦-磷灰石型,少量瀝青鈾礦-綠泥石型和瀝青鈾礦-碳酸鹽型。礦石物質(zhì)組成與其他礦床富礦巖脈旁側(cè)的低品位礦石(礦旁蝕變帶或近礦蝕變帶)相類似。

3.2 筒狀礦體

筒狀礦體與圍巖界線是截然的,但隱爆角礫巖筒內(nèi)部,角礫的大小有一定的分布規(guī)律(圖9);在垂直方向上,自上而下,水平方向上,自中心到邊緣,角礫逐漸變大,角礫的棱角逐漸明顯。從剖面上和平面上看,巖筒可分為兩個帶。內(nèi)帶為角礫巖帶,其中心,角礫小而均勻,呈次圓狀,往外大角礫增多,呈次棱角狀,逐漸過渡為位移不大的較大巖塊。巖筒外帶為裂隙帶,主要表現(xiàn)為密集的不規(guī)則的裂隙,然后往外逐漸變?yōu)檎５膰鷰r。

圖9 橫切巖筒的坑道編錄圖(據(jù)劉學斌等,1980)Fig.9 Sketch of the tunnel across the breccia pipe

巖筒的角礫成分,主要為花崗斑巖角礫,其次為變質(zhì)巖和英安玢巖角礫,以 F5為界,東部為變質(zhì)巖角礫,西部上部為花崗斑巖角礫,其邊緣有少量的變質(zhì)巖和英安玢巖角礫,下部為英安玢巖角礫。在勘探和開采過程中,沒有發(fā)現(xiàn)外來角礫。花崗斑巖和英安玢巖角礫大小懸殊,無分選性,大角礫長軸可達2～3 m,多水平躺臥,小角礫大小1 cm左右,多數(shù)角礫20～30 cm。較小的角礫一般都已遭受蝕變(主要是鈉長石化和綠泥石化),較大的角礫其邊緣受到蝕變,而角礫內(nèi)部較新鮮,能看到原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。大的花崗斑巖角礫,一般呈灰白色,似斑狀結(jié)構(gòu),斑晶大小1 cm左右,基質(zhì)為顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu);大的英安玢巖角礫呈深灰色,斑狀結(jié)構(gòu),斜長石斑晶較大,長達2～2.5 cm,基質(zhì)具玻晶交織結(jié)構(gòu)。變質(zhì)巖角礫一般為20～30 cm,呈次棱角狀。＞5 mm的角礫含量占全巖 50%以上,角礫間膠結(jié)物主要為爆炸產(chǎn)生的同成分的細小巖屑和巖粉。膠結(jié)物幾乎全部綠泥石化,故呈現(xiàn)出黑綠色。在膠結(jié)物中還見有較多的黃鐵礦和碳酸鹽。

巖筒的角礫形態(tài)表明角礫有碾碎、磨圓的經(jīng)歷,角礫成分和分帶與巖筒圍巖不具有嚴格的對應關(guān)系,而是與巖筒附近出露的地層、巖性一致,表明巖筒不是嚴格就地取材的,巖筒的角礫巖可能經(jīng)歷了一定的流動搬運過程,這是一個初流化角礫巖筒(汪勁草,2000)。

4 成因意義

礦體的形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)是構(gòu)造條件、圍巖性質(zhì)以及礦床成因等多種地質(zhì)因素影響的結(jié)果。汪勁草(2011)將礦體形貌劃分為4種成因類型:①構(gòu)造型礦體形貌——指由構(gòu)造動力主導形成的成礦構(gòu)造控制的礦體形貌;②流體型礦體形貌——指由流體動力主導形成的成礦構(gòu)造控制的礦體形貌;③巖溶型礦體形貌——指由巖溶型成礦構(gòu)造控制的礦體形貌;④沉積型礦體形貌——指由沉積作用控制的礦體形貌。相山礦田產(chǎn)于相山火山侵入雜巖中,是一熱液型鈾礦田(陳肇博,1985;杜樂天,2001),礦體的形貌及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)應該與構(gòu)造動力成礦構(gòu)造或流體動力成礦構(gòu)造有關(guān)。

構(gòu)造動力主導形成的成礦構(gòu)造一般形成于地殼淺部的脆性域中,流體動力成礦構(gòu)造一般形成于地殼一定深度,特別是處在脆-韌性構(gòu)造層次的變形域中(汪勁草,2010),這種兩類型的成礦構(gòu)造可進一步劃分為不同的類型(表1)。

構(gòu)造角礫巖與流體角礫巖不僅在形成環(huán)境上不同,而且在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上也具有明顯的差別:①構(gòu)造角礫巖受斷層控制,呈板狀形態(tài),而流體角礫巖一般與斷層無直接的因果關(guān)系,可呈多種形態(tài)分布;②構(gòu)造角礫巖中的角礫與膠結(jié)物(除少量熱液礦物外)是同源的,而流體角礫巖中的角礫與膠結(jié)物是非同源的,膠結(jié)物為外來熱液礦物;③構(gòu)造角礫巖中的角礫與膠結(jié)物可以產(chǎn)生構(gòu)造變形,特別是壓性構(gòu)造角礫巖中的角礫,往往因構(gòu)造擠壓而具有定向性,而流體角礫巖中的角礫與膠結(jié)物不會產(chǎn)生同構(gòu)造期構(gòu)造變形,角礫通常具有可拼性(汪勁草,2011;李建威和李先福,1997)。

表1 成礦構(gòu)造類型劃分表(據(jù)汪勁草,2010)Table1 Classification of the metallogenic structures

構(gòu)造脈型與流體脈的本質(zhì)區(qū)別是:①前者的邊界一般不平直,其內(nèi)可含已經(jīng)位移的張性角礫,發(fā)育到后期一般轉(zhuǎn)變?yōu)閺埣粜?或壓剪性破裂,而后者的邊界一般平直,其內(nèi)可含少量原地的可拼合的張性角礫;②前者控制的脈狀礦體中會出現(xiàn)多次構(gòu)造碾磨的復角礫,角礫與膠結(jié)物皆為熱液礦化,礦脈的韻律不發(fā)育,而后者控制的脈狀礦體一般與破裂構(gòu)造同時形成,礦脈的韻律非常發(fā)育(汪勁草,2011;李建威和李先福,1997)。

構(gòu)造細脈型與流體細脈型的差別是,前者與脆性域中的主斷裂帶伴生,通常發(fā)育于斷裂帶的旁側(cè)或其最外帶,往斷裂中心逐漸過渡到角礫巖帶與碎裂巖帶,其中,小(微)裂隙的大小與分布一般不均勻,主要變形機制為機械致裂,此類成礦構(gòu)造難以形成獨立的工業(yè)礦體;而后者發(fā)育于脆-韌性和韌性剪切帶的Q域中,其中,小(微)裂隙通常互不連通,總體具優(yōu)選方向,且集中成透鏡狀裂隙群(汪勁草,2002;汪勁草等,2003),裂隙群相互間呈雁行式排布,中部裂隙最發(fā)育,往邊部漸趨消失。

構(gòu)造蝕變巖型與流體蝕變巖型的差別是,構(gòu)造蝕變巖型成礦構(gòu)造是指斷裂構(gòu)造帶內(nèi),以構(gòu)造巖為容礦空間發(fā)生了全巖礦化的一種成礦構(gòu)造型式,它包括碎裂巖蝕變巖型成礦構(gòu)造與糜棱巖蝕變巖型成礦構(gòu)造,雖然兩種構(gòu)造蝕變巖型成礦構(gòu)造中構(gòu)造巖類型不同,但礦化類型卻是一致的,而且礦化都是發(fā)生于脆性變形階段;流體蝕變巖型成礦構(gòu)造是指通過成礦流體滲透交代而發(fā)生全巖礦化的一種成礦構(gòu)造型式,其礦化母巖不是構(gòu)造巖,例如,蝕變斑巖型礦體即是由流體蝕變巖型成礦構(gòu)造控制的(汪勁草,2011)。

相山礦田礦體形態(tài)大致有兩種類型,即脈狀和筒狀。筒狀礦體只有巴泉礦床的 4號礦體,呈一直立、上大下小不規(guī)則的筒狀體;脈狀礦體形態(tài)極其復雜,表現(xiàn)出多種類型,如折線型、弧型、“Y”型、“人”字型和樹杈狀等,有些礦體的形態(tài)極為不規(guī)則,規(guī)模也不等,反映了礦體由構(gòu)造型成礦構(gòu)造控制的可能性不大,因為構(gòu)造型成礦構(gòu)造控制的礦體絕大多數(shù)形成二維板式的礦體形態(tài)特征。另一方面,礦脈(即脈狀礦體)與圍巖界線有截然和漸變兩種類型,與圍巖界線截然的礦脈,脈壁沒有擦痕、階步等斷層作用標志;與圍巖呈漸變過渡關(guān)系的礦脈,往往由富礦巖脈(角礫巖脈或巖粉)和兩側(cè)蝕變圍巖或低品位蝕變巖型礦化所組成,富礦巖脈與兩側(cè)蝕變圍巖界線截然,脈壁也無擦痕、階步等斷層作用標志。富礦角礫巖脈主要由角礫和熱液礦物所組成,角礫大小不等,有一定的磨圓,膠結(jié)角礫的熱液礦物主要是螢石、水云母等,角礫有時呈撕裂狀,角礫越細,U品位越高;“巖粉”狀的富礦巖脈,U品位往往大于1%,但并非是剪切應力下的糜棱巖,鏡下沒有看到礦物有任何定向排列或構(gòu)造受力跡象。富礦角礫巖脈或富礦巖粉脈具有流體角礫巖(流化角礫巖或超流化角礫巖)的本質(zhì)特征(汪勁草等,2000),反映了控制相山礦田大多數(shù)礦脈及礦筒的成礦構(gòu)造不是形成于地殼淺部的脆性域,與構(gòu)造動力作用形成的斷層、裂隙、斷層帶性質(zhì)截然不同,而是一種形成于地殼一定深度的特殊破裂構(gòu)造,即流體角礫巖型成礦構(gòu)造。

除流體角礫巖型成礦構(gòu)造控制的呈不規(guī)則脈狀或筒狀的礦體外,在相山礦田,還有一種脈狀礦體,規(guī)模較大,品位較低,產(chǎn)于鈉長石化、綠泥石化、碳酸鹽化等蝕變巖中,如云際礦床 1、3號礦體,其礦化母巖為碎斑熔巖,雖然微裂隙發(fā)育,但不是構(gòu)造巖。此類脈狀礦體與流體蝕變巖型成礦構(gòu)造控制的礦體形貌特征相類似(汪勁草,2011)。

相山礦田的鈾礦物瀝青鈾礦等,不管是產(chǎn)于富礦角礫巖(或巖粉)脈中的,還是產(chǎn)于低品位蝕變巖中的,其粒度均極為細小,呈顯微脈狀、網(wǎng)脈狀、球粒狀、竹葉狀、云朵狀、浸染狀等,與瀝青鈾礦伴生的礦物主要是熱液蝕變礦物,如綠泥石、磷灰石、方解石、鈉長石、螢石、水云母、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等,目前尚未發(fā)現(xiàn)肉眼可見的瀝青鈾礦脈,即相山礦田尚未發(fā)現(xiàn)典型的流體脈型和流體細脈型成礦構(gòu)造控制的鈾礦體或礦脈。

流體角礫巖型和流體蝕變巖型成礦構(gòu)造是相山礦田的主要成礦構(gòu)造類型。礦床及礦體的產(chǎn)出與區(qū)域上的斷裂構(gòu)造沒有明顯的時空關(guān)系。相山礦田鄒-石斷裂(F3),長期認為是一條重要的成礦或控礦構(gòu)造(中國核工業(yè)地質(zhì)局《華東鈾礦地質(zhì)志》編寫組,2005;魏祥榮等,2006)。但筆者新近研究發(fā)現(xiàn),礦體并不產(chǎn)于鄒-石斷裂本身,斷裂沒有控制礦體幾何形態(tài)、不是礦質(zhì)直接充填或交代的地質(zhì)構(gòu)造單元,不具成礦構(gòu)造的特點。礦體的分布特征沒有表現(xiàn)出與鄒-石構(gòu)造的成生聯(lián)系。由于鄒-石斷裂在地形上呈現(xiàn)線性溝谷,遙感影像圖上呈現(xiàn)清晰的線性影像,切錯了花崗斑巖,構(gòu)造巖主要是圍巖的破碎角礫、透鏡體和構(gòu)造泥,以脆性變形為主,溫熱水與之關(guān)系密切,故認為,鄒-石斷裂具有新構(gòu)造活動的蹤跡,形成于新近紀-第四紀,屬成礦后構(gòu)造(張萬良,2014)。

礦田東部云際礦床通常認為是受云際斷層(F13)控制的(中國核工業(yè)地質(zhì)局《華東鈾礦地質(zhì)志》編寫組,2005),實際上云際斷層也是礦后構(gòu)造,斷層中見定向排列的構(gòu)造透鏡體、灰黑色糜棱巖、灰綠色鱗片狀構(gòu)造泥以及赤鐵礦化、鈉長石化碎斑熔巖或礦石透鏡體或角礫。云際礦床雖然產(chǎn)在云際斷裂上盤,但云際斷層與云際礦床的具體控礦構(gòu)造,如NNW向、近SN走向的裂隙構(gòu)造,難以建立成因聯(lián)系。

流體成礦構(gòu)造與淺成巖體的侵入活動相關(guān)。淺成巖體引發(fā)的流體超壓以及因此而促發(fā)的巖石破裂是制約成礦的關(guān)鍵動力學過程。流體超壓可以改變巖石所受應力莫爾圓半徑的大小和圓心的位置,進而控制巖石的破裂,這在理論上可以得到論證(楊果岳和張家生,2006;付旭等,2011),在實踐中已發(fā)現(xiàn)大量的流體致裂成礦實例。安徽銅陵-安慶地區(qū)矽卡巖礦床的形成,是淺成巖體引發(fā)的流體超壓、流體致裂、進而促發(fā)一系列劇變事件而實現(xiàn)的(劉亮明,2011);新疆土屋銅礦、江西德興銅礦、山東紅布金礦、河北尖寶山金礦、山東玲瓏金礦、湖南沃溪鎢銻金礦、陜西雙王金礦、新疆柴窩堡層狀銅礦等都是受流體型成礦構(gòu)造控制的礦床(汪勁草,2010);廣西苗兒山礦田花崗巖中的脈狀鈾礦也是流體壓裂作用形成的(方適宜,2012);贛南河草坑礦田草桃背鈾礦床受隱爆角礫巖、震碎花崗巖控制,與流體致裂作用有關(guān)(張萬良,2002)。這些礦床的礦體形態(tài)復雜,變化較大,呈脈狀、筒狀或不規(guī)則狀,與相山礦田礦體形態(tài)相似。

巖漿侵入的流體流動模擬表明,侵入體上方是流體聚焦流動的位置,流體通量遠大于旁側(cè)圍巖,流體在此產(chǎn)生沸騰和減壓過程,足以引起圍巖流體致裂,形成陡傾或緩傾裂隙或其他形式的成礦構(gòu)造(金旭東等,2010)。相山礦田礦床及礦體的分布主要與各類斑巖體(俗稱晚期小巖體)的淺成侵入活動有關(guān),小巖體與鈾礦化的空間關(guān)系非常密切,相山北部所有鈾礦床幾乎都有小巖體或隱伏小巖體存在,絕大部分礦體均賦存在小巖體內(nèi)部及其接觸帶附近。外接觸帶中的礦體一般富集在接觸帶附近幾十米的范圍內(nèi),極個別遠離接觸帶200 m,而巖體上覆巖層中的礦體多數(shù)位于巖體頂部之上約 200 m,少數(shù)達400 m以上(圖10)。

圖10 荷上礦床37A剖面圖Fig.10 Profile 37A of the Heshang deposit

上覆巖層中的礦體、礦帶多與深部隱伏小巖體有關(guān),即上部有礦體、礦帶,深部一般也有隱伏巖體存在,北部各礦床幾乎無一例外,西部鄒家山、河元背、居窿庵等礦床深部也發(fā)現(xiàn)了隱伏小巖體。而且上覆巖層中的富礦地段與隱伏巖體中的礦體富集部位上下相對應,隱伏巖體的展布方向與上覆巖層中礦帶分布方向往往相關(guān)聯(lián)。

小巖體接觸帶附近構(gòu)造發(fā)育,如花崗斑巖與K1d粉砂巖之間的接觸面附近即是成礦有利的空間。這兩種巖石在化學成分上有差異,在物理性質(zhì)上也不同,前者致密,后者空隙度較高,同時接觸面附近是構(gòu)造薄弱部位,容易引發(fā)構(gòu)造破裂,為成礦流體的運移和沉淀創(chuàng)造空間。

5 結(jié) 論

(1)相山礦田礦體空間分布特征,與區(qū)域性的應力破裂構(gòu)造沒有成生聯(lián)系,呈現(xiàn)一種與液壓致裂構(gòu)造相關(guān)的礦體分布和形貌特征。

(2)相山礦田礦體形態(tài)主要呈脈狀和筒狀,筒狀礦體受隱爆初流化角礫巖筒控制,脈狀礦體有兩種成因類型,一是受流體蝕變型成礦構(gòu)造控制的脈狀礦體,二是受流體角礫巖脈和其兩側(cè)蝕變巖共同構(gòu)成的脈狀礦體。流體角礫巖型和流體蝕變巖型成礦構(gòu)造是相山礦田的主要成礦構(gòu)造類型。

(3)流體致裂構(gòu)造與淺成侵入體關(guān)系密切,相山礦田北部發(fā)現(xiàn)了大量與淺成侵入體(花崗斑巖)有關(guān)的鈾礦床,在礦田西部,雖地表淺成侵入體規(guī)模較小,出露零星,但深部也揭見到花崗斑巖,近年來在居隆庵、河元背礦區(qū)不僅在熔巖之下揭見了花崗斑巖,而且在其內(nèi)外接觸帶見到了工業(yè)鈾礦化,淺成侵入體的空間分布指示著相山礦田的找礦方向。

致謝:感謝桂林理工大學汪勁草教授和中南大學劉亮明教授為本文提出了許多切實的修改意見和建議！

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