陜西丹鳳紙房溝地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征及找礦前景探析

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(中陜核工業(yè)集團(tuán)二二四大隊(duì)有限公司，陜西 西安 710024)

陜西丹鳳紙房溝地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征及找礦前景探析

陳偉男，胡小佳，卞利，劉雷

(中陜核工業(yè)集團(tuán)二二四大隊(duì)有限公司，陜西 西安 710024)

紙房溝地區(qū)鈾礦產(chǎn)于秦嶺巖群、騾子坪巖體內(nèi)部，通過以往地質(zhì)、物化探工作對(duì)該地區(qū)鈾礦的異常特征和分布規(guī)律認(rèn)識(shí)較為清楚，但對(duì)研究區(qū)鈾礦地質(zhì)特征和成因尚存在認(rèn)識(shí)上的差異。本次研究綜合野外鉆探、測(cè)井和巖礦鑒定等手段對(duì)研究區(qū)鈾礦地質(zhì)特征及成因進(jìn)行分析，認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)巖體分支內(nèi)部的中粗?；◢弾r富含鈾礦，礦床屬于巖漿活動(dòng)和混合巖化共同作用的結(jié)果。

紙坊溝；鈾礦；騾子坪巖體；地質(zhì)特征；找礦前景

鈾礦資源是國(guó)家十分重要的戰(zhàn)略資源和能源礦產(chǎn)，也是我國(guó)發(fā)展核工業(yè)和國(guó)防事業(yè)的基礎(chǔ)(張金帶等，2012；蔡煜琦，2015)。陜西丹鳳地區(qū)偉晶花崗巖型鈾礦是我國(guó)近十余年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一種鈾礦床類型，近五十年來(lái)，前人通過對(duì)該地區(qū)已知鈾礦床(點(diǎn))的研究認(rèn)為，偉晶花崗巖型鈾礦分布在北秦嶺活動(dòng)陸緣弧加里東期花崗巖巖體和秦嶺群地層的接觸部位，鈾礦(化)體一般受偉晶花崗巖脈控制(萬(wàn)吉等1992；戎嘉樹等，1996；沙亞洲等，2016)，形成了鈾從花崗巖巖體→偉晶巖脈→鈾富集成礦的演化序列。紙房溝地區(qū)鈾礦賦存于秦嶺巖群第三巖性段片麻巖內(nèi)的騾子坪巖體分支內(nèi)部，是陜西商丹地區(qū)鈾礦整裝勘查區(qū)內(nèi)與花崗巖密切相關(guān)的典型鈾礦，所以研究其礦床成因，總結(jié)成礦規(guī)律，對(duì)于指導(dǎo)該地區(qū)下一步鈾礦勘查工作有著重要的意義。

圖1 陜西商南-丹鳳地區(qū)地質(zhì)略圖

1 區(qū)域地質(zhì)背景

丹鳳地區(qū)位于秦嶺造山帶東段北秦嶺活動(dòng)陸緣弧，北接二郎坪弧后盆地，南臨商丹縫合帶與劉嶺前陸盆地相隔，屬于秦嶺—大別鈾成礦省北秦嶺鈾成礦帶東段丹鳳三角區(qū)。區(qū)內(nèi)由南向北分別發(fā)育商丹、分水嶺、蔡川3條近東西向的深大斷裂，其中商丹斷裂和蔡川斷裂分別是北秦嶺活動(dòng)陸緣弧的南、北界線；分水嶺斷裂是秦嶺群和丹鳳群的界線，也是商丹地區(qū)構(gòu)造熱液型鈾礦和偉晶花崗巖型鈾礦的分界線。

區(qū)域地層主要為區(qū)內(nèi)主要出露的地層為古元古界秦嶺群、下古生界丹鳳群。區(qū)內(nèi)主要出露秦嶺群第2、3巖性段，主要巖性為片麻巖、大理巖、石英片巖等，受區(qū)域構(gòu)造的影響發(fā)育強(qiáng)烈的混合巖化、花崗巖化作用。已有研究(曾令交，1994；孫遠(yuǎn)強(qiáng)等，2012；沙亞洲，2016)表明，秦嶺群第3巖性段是區(qū)內(nèi)巖漿成因鈾礦床的鈾源層；丹鳳群黑云斜長(zhǎng)片巖、石英片巖、硅質(zhì)巖團(tuán)塊等是尋找構(gòu)造熱液型鈾礦的有利地段。以灰池子(嚴(yán)陣等，1985；李伍平等，2000)、騾子坪(趙如意等，2014)等為代表的殼幔混源深成相花崗巖巖體加里東期花崗巖體在平面上呈NW-SE向帶狀展布，其巖性主要為淺灰-淺肉紅色片麻狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖。這類花崗巖多侵位于秦嶺群地背斜軸部和片麻巖穹窿部位，也是含鈾黑云母?jìng)ゾЩ◢弾r的有利成礦空間。

圖2 紙房溝鈾礦礦(化)帶分布圖

2 紙坊溝地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征

2.1 鈾礦化特征

紙坊溝地區(qū)主要出露下元古界秦嶺群第三巖性段(Pt1qn3)黑云斜長(zhǎng)片麻巖，其第三巖性段第三層(Pt1qn3-3)總體構(gòu)成一背斜構(gòu)造，騾子坪巖體和黃龍廟巖體侵入于背斜構(gòu)造核部的秦嶺群地層中，局部切層，巖體的展布方位與背斜軸基本一致。背斜軸部沿騾子坪-黃龍廟一帶近東西向展布，在王家莊一帶向北西西傾狀，核部被黃龍廟巖體和騾子坪巖體侵位，北翼產(chǎn)狀350°～10°∠70°～75°，南翼產(chǎn)狀210°～220°∠65°～79°。紙房溝鈾礦點(diǎn)、毛芋園鈾礦點(diǎn)和王家莊鈾異常點(diǎn)則圍繞背斜的北西傾伏端呈環(huán)形分布于騾子坪巖體與秦嶺群第三巖性段內(nèi)接觸帶及其附近，主要受巖體內(nèi)接觸帶的中粗粒至偉晶狀鉀質(zhì)花崗巖和褶皺構(gòu)造共同控制。

紙坊溝鈾礦(化)體呈條帶狀、透鏡狀主要賦存于騾子坪巖體分支中，四組地表鈾礦(化)帶在平面上呈透鏡狀巖北西西～南東東向展布(見圖2)，在走向上具膨大收縮、分支復(fù)合特征。礦體長(zhǎng)為300～900 m，厚度在0.9～2.2 m之間，礦體網(wǎng)度5～100 m，大多以肓礦(化)體為主。含礦主巖為加里東期中粗粒偉晶狀鉀質(zhì)花崗巖，與圍巖界線不清，為漸變關(guān)系。

2.1.1 鈾礦體特征

紙坊溝鈾礦礦體主要賦存于騾子坪巖體分支中，I號(hào)礦(化)帶中有4個(gè)礦體，其中KTI-2、KTI-3礦體為主要礦體，其次為KTI-1、KTI-4礦體。III號(hào)礦(化)帶中有1個(gè)礦體。礦體在平面上沿走向呈雁列狀分布，且沿傾向平行排列，礦體長(zhǎng)為300～900 m，厚度在0.9～2.2 m之間，礦體網(wǎng)度5～100 m。主要礦體特征敘述見表1。

表1 紙房溝地區(qū)礦體特征表

礦體含礦主巖為中粗?；◢弾r，其次為偉晶花崗巖，中粗粒花崗巖與偉晶狀花崗巖之間呈漸變過渡關(guān)系，偶見中粗粒局部達(dá)到偉晶狀結(jié)構(gòu)(見圖3)。表明中粗?；◢弾r與偉晶狀花崗巖應(yīng)該是同期巖漿上侵局部結(jié)晶不均勻而形成的。

圖3 中粗?；◢弾r和偉晶花崗巖接觸關(guān)系

圖4 礦石、礦物顯微(掃描電鏡背散射圖像)圖

2.1.2 鈾礦石特征

礦石具中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，以自形粒狀、自形板狀柱狀結(jié)構(gòu)為主，其次是它形粒狀、包含結(jié)構(gòu)及環(huán)邊結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，中粗粒結(jié)構(gòu)，一般粒徑為2～13 mm，少數(shù)可至0.2～1 mm，主要由微斜微紋長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、鈉-更長(zhǎng)石、石英組成，微斜微紋長(zhǎng)石中，鈉長(zhǎng)石條紋客晶含量少，呈微細(xì)脈狀，其次是黑云母、白云母、鋯石、磷灰石等，含稀土、放射性礦物獨(dú)居石、磷釔礦、晶質(zhì)鈾礦等，鈾礦物稀疏浸染狀分布在含礦巖石中(圖4a、圖4b)。

2.1.3 礦物特征

利用MLA自動(dòng)礦物定量測(cè)定，礦石中鈾主要分布在晶質(zhì)鈾礦中，占80.18%，其次分布在獨(dú)居石、磷釔礦、鈾石-釷石中(見表2)。

晶質(zhì)鈾礦多數(shù)呈自形粒狀、星散浸染狀分布在脈石礦物粒間，偶爾被包裹脈石礦物中，晶質(zhì)鈾礦常常有細(xì)小且斷續(xù)的細(xì)粒黃鐵礦環(huán)邊，其外部常常有一圈凹坑，晶質(zhì)鈾礦可單獨(dú)分布，也常常與鋯石、獨(dú)居石、鐵鋁榴石伴生。此外有少量晶質(zhì)鈾礦可呈微粒1～8μm被包裹在獨(dú)居石、磷釔礦、鋯石中(見圖4c、圖4d)。

表2 鈾元素配分

2.2 地球化學(xué)特征

在片麻巖、花崗巖及角閃巖中均可看到星點(diǎn)狀黃鐵礦與銅藍(lán)，針對(duì)這一現(xiàn)象，分析了31件化學(xué)分析樣，結(jié)合該區(qū)以往多金屬找礦成果，主要分析化學(xué)分析(U、Cu、Au、Ag、Bi、Li、Pb、Zn、Rb、Cs、稀土REE)。從分析結(jié)果中顯示，其中29個(gè)樣品Rb含量150～338×10-6。下步工作中應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)綜合找礦研究。

根據(jù)該區(qū)硅酸鹽樣分析結(jié)果顯示，該區(qū)花崗巖巖石化學(xué)特征為富硅、富鐵、貧鈣、貧鎂、低堿，K>Na，的Al過飽和巖石類型(見表3)。

3 礦床成因

3.1 鈾源

紙坊溝地區(qū)下元古界秦嶺群第三巖性段為富鈾層，其沉積成巖時(shí)古鈾含量為5.21×10-6。在加里東期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)事件中，秦嶺群富鈾層在來(lái)自下地殼、上地幔熱液的作用下，從而形成了富鈾花崗巖巖漿。

3.2 構(gòu)造控制作用

騾子坪背斜與騾子坪巖體控制了巖體外圍中粗粒-偉晶狀花崗巖產(chǎn)出位置和空間分布形態(tài)，給含鈾偉晶花崗巖提供了成礦有利空間。

3.3 成礦作用過程

早期主侵入階段重熔巖漿原地、半原地侵位結(jié)晶分異形成了騾子坪巖體-中細(xì)?；◢弾r。中期補(bǔ)充侵入階段重熔巖漿原地、半原地侵位結(jié)晶分異形成了騾子坪巖體外圍-中粗?；◢弾r與偉晶狀花崗巖。在巖漿的結(jié)晶分異成巖過程中，一部分鈾元素進(jìn)入結(jié)晶相賦存于騾子坪巖體中，另一部分向殘余流體相中聚集形成了富鈾殘漿，晚期富鈾殘漿沿早期巖體分支侵入，在巖體分支部位形成了含鈾中粗?；◢弾r。

富鈾殘漿在形成花崗巖體過程中，鈾元素大部分富集于含鈾花崗巖巖體分支中。含鈾花崗巖巖體分支結(jié)晶、分異成巖過程中，鈾元素在適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)環(huán)境下結(jié)晶形成晶質(zhì)鈾礦，晶質(zhì)鈾礦富集于中粗?；◢弾r巖體分支部分地段、鈾含量達(dá)到工業(yè)指標(biāo)，形成了中粗粒花崗巖型鈾礦(化)體。

表3 平均氧化物百分含量

4 找礦標(biāo)志及前景分析

4.1 找礦標(biāo)志

1)原巖為富碳、硅、泥巖層的秦嶺群第三巖性段3、4層為富鈾層，是尋找這種類型礦床的圍巖條件。2)重熔花崗巖外接觸帶、穹隆構(gòu)造及裙邊褶皺構(gòu)造發(fā)育區(qū)是鈾成礦的有利構(gòu)造部位。3)片麻巖分布區(qū)，騾子坪巖體分支發(fā)育且規(guī)模大、數(shù)量多、分布密集，是花崗巖型鈾礦床的巖性條件。4)中粗?；◢弾r顏色、結(jié)構(gòu)、礦物成分是識(shí)別含礦巖脈、尋找工業(yè)礦體的巖石學(xué)標(biāo)志，顏色及結(jié)構(gòu)雜、更長(zhǎng)石的花崗巖是含礦主巖。5)含礦花崗巖中棕紅色更長(zhǎng)石、石榴子石、磷灰石及獨(dú)居石富集部位及產(chǎn)狀突變部位是鈾礦(化)體有利富集部位。

4.2 找礦前景分析

紙坊溝侵入體主要分布在王家莊-騾子坪秦嶺群片麻巖穹窿西北部?jī)A伏圈閉部位，受穹窿傾伏端秦嶺群層間滑脫構(gòu)造影響，侵入體中秦嶺群片麻巖俘虜體較多，一般呈大的脈狀、囊狀、透鏡狀、不規(guī)則狀成群產(chǎn)出。從鉆探揭露情況對(duì)比可以看出，紙坊溝侵入體與下伏上騾子坪侵入體間大致界面呈北西西向緩傾，預(yù)示紙坊溝侵入體在穹窿傾伏圈閉部位深部形態(tài)有變?yōu)橥暾麕r體的趨勢(shì)(見圖5)。并且紙坊溝地區(qū)鈾礦II號(hào)、IV號(hào)礦(化)帶未系統(tǒng)揭露，礦體均未封邊，下毛芋園礦段-毛芋園礦段KTIII-1礦體未封邊。并且該區(qū)與毛芋園鈾礦點(diǎn)含礦地質(zhì)體為同一地質(zhì)體，且有大量異常分布于其間。

因此紙房溝礦段鈾成礦的地質(zhì)環(huán)境和條件都十分有利，外圍及中深部仍有較大資源潛力，是鈾成礦的重點(diǎn)區(qū)段之一。

圖5 紙坊溝侵入體空間形態(tài)示意圖(沙亞洲，2016)

5 結(jié)語(yǔ)

(1)北秦嶺東段紙坊溝地區(qū)秦嶺群富碳、硅、泥質(zhì)的第三巖性段B、D層為紙坊溝鈾礦提供鈾源，騾子坪背斜與騾子坪巖體控制了巖體外圍中粗粒-偉晶狀花崗巖產(chǎn)出位置，并控制了含鈾中粗?；◢弾r空間分布，決定了礦體的產(chǎn)出形態(tài)及位置。

(2)騾子坪巖體中粗粒花崗巖是礦區(qū)含礦主巖，其鈾含量大于偉晶花崗巖，二者屬于同一花崗巖流體形成。

(3)紙坊溝鈾礦屬于巖漿活動(dòng)和混合巖化共同作用的結(jié)果。具有品位低、厚度大、礦層多、潛在資源量大的巖體型特征。

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1004-1184(2017)05-0135-03

2017-06-20

陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2016JM4009)資助；整裝勘查區(qū)找礦預(yù)測(cè)與技術(shù)應(yīng)用示范項(xiàng)目

(12120114014401)資助

陳偉男(1990-)，男，陜西長(zhǎng)武人，助理工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究工作。