陜西省丹鳳地區(qū)鈾礦成礦規(guī)律及找礦方向研究

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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)

陜西省丹鳳地區(qū)位北秦嶺東段鈾礦集中區(qū)，是我國鈾礦勘查程度較高的地區(qū)。自20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)以來，陜西省核工業(yè)地質(zhì)局二二四大隊(duì)和北京核工業(yè)地質(zhì)研究院等單位在該區(qū)做了大量的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和基礎(chǔ)地質(zhì)研究工作，為進(jìn)行深入研究奠定基礎(chǔ)，在區(qū)內(nèi)確立了偉晶花崗巖型和構(gòu)造熱液型鈾礦類型，建立了成礦模式，總結(jié)了部分找礦標(biāo)志，并進(jìn)行了成礦預(yù)測，肯定了丹鳳地區(qū)是有利的鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)。但對本區(qū)鈾礦富集規(guī)律，找礦標(biāo)志的研究不夠深入。

1 區(qū)域成礦地質(zhì)背景

丹鳳鈾礦田位于北秦嶺造山帶東段復(fù)合島孤雜巖構(gòu)造帶，夾持于蔡川斷裂與商丹斷裂構(gòu)造之間，形成著名的丹鳳三角成礦區(qū)。以分水嶺斷裂為界，其北為偉晶花崗巖型鈾礦區(qū)，分布著光石溝、小花岔、陳家莊、紙房溝-毛芋園、石板溝鈾礦床和若干個(gè)鈾礦化點(diǎn)，出露秦嶺群地層，是一套下元古界的陸源海相沉積的碎屑巖、碳酸鹽巖及泥質(zhì)粉砂巖建造；分水嶺斷裂以南為構(gòu)造熱液型鈾礦區(qū)，分布著張灣、高山寺鈾礦床和若干個(gè)鈾礦化異常點(diǎn)，出露丹鳳群地層，為早古生界的細(xì)碧角斑巖建造，巖性組合有沉積巖、火山碎屑巖、火山巖，并發(fā)現(xiàn)有從酸性到基性超基性巖混雜堆積的蛇綠巖套。該區(qū)曾受到元古代的秦嶺裂谷作用、古生代的板塊俯沖和碰撞以及中新生代斷塊逆沖推覆構(gòu)造的影響，構(gòu)建了以近東西向?yàn)橹鞯膮^(qū)域構(gòu)造基本格架(圖1)。區(qū)內(nèi)斷裂由南向北分別發(fā)育商丹、雙槽、分水嶺、蔡川四條深大斷裂，其中商丹斷裂和蔡川斷裂為Ⅱ、Ⅲ級構(gòu)造單元的分界線；分水嶺斷裂和雙槽斷裂是地層的分界線(馮明月等，1996)。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，北帶主要分布加里東早期花崗巖體(γ31)、晚期富鉀花崗巖株、花崗巖脈(γ32)以及偉晶巖組合(黑云母花崗偉晶巖、二云母花崗偉晶巖、白云母花崗偉晶巖)。南帶主要處露海西期花崗質(zhì)巖石及基性-超基性巖脈。

2 典型礦床地質(zhì)特征

丹鳳地區(qū)存在兩種類型鈾礦床：偉晶巖型鈾礦床和構(gòu)造熱液型鈾礦床。在丹鳳地區(qū)北帶，主要發(fā)育有以光石溝礦床、小花岔、陳家莊等為典型的偉晶巖型鈾礦床；在丹鳳地區(qū)南帶，主要發(fā)育有以張灣、高山寺為典型的構(gòu)造熱液型鈾礦床。

圖1 丹鳳地區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

2.1 偉晶巖型礦床

光石溝鈾礦床位于黃柏岔-小花岔-光石溝黑云母偉晶花崗巖密集區(qū)東部，是偉晶巖型鈾礦典型礦床。礦床產(chǎn)于灰池子巖體和大毛溝巖體南接觸帶黑云母偉晶花崗巖密集區(qū)內(nèi)(圖2)。

圖2 光石溝鈾礦床地質(zhì)簡圖

該區(qū)地層為秦嶺群第三巖性段泥砂質(zhì)碎屑變質(zhì)巖，主要巖性為黑云斜長片麻巖夾大理巖，賦鈾黑云母偉晶花崗巖呈密集帶狀產(chǎn)于其中。褶皺構(gòu)造為土地嶺—牛家臺(tái)背斜(圖2)，軸部位于礦區(qū)北東部，軸走向NW—SE，西段被大毛溝巖株吞蝕，往南東方向傾伏，背斜南北兩翼和傾伏端控制了黑云母偉晶花崗巖的分布，為礦床的控巖控礦構(gòu)造。斷裂構(gòu)造不發(fā)育，小毛溝—大東溝斷裂從南部通過，近東西走向，屬中新生代脆性斷層，對礦床影響不大(沙亞洲等，2011)。

丹鳳地區(qū)的巖漿巖主要是加里東期花崗巖，而花崗巖又是以巖體或巖株出露。由東向西已證實(shí)鈾礦床或鈾礦點(diǎn)的巖體為灰池子巖體和黃龍廟巖體，兩個(gè)巖體呈大小不均、形態(tài)各異的長軸狀或穹窿狀沿留仙坪—巒莊復(fù)背斜的軸部和南翼展布。黃龍廟巖體的東南側(cè)產(chǎn)出黃龍廟巖株，灰池子巖體的東南側(cè)產(chǎn)出大毛溝巖株，在巖體、巖株外接觸帶呈近環(huán)帶狀展布著無數(shù)條花崗偉晶巖脈。光石溝地區(qū)巖漿巖以灰池子巖體、大毛溝巖株為主。其中灰池子巖體以加里東片麻狀黑云母二長花崗巖為主，及少量的黑云母斜長花崗巖、黑云母鉀長花崗巖，而大毛溝巖株為加里東淺肉紅色中粗?；◢弾r，含暗色礦物較少。野外觀察發(fā)現(xiàn)，灰池子巖體與秦嶺群地層呈近侵入接觸關(guān)系，并且在巖體邊緣的局部地段與秦嶺群地層發(fā)生同化混染、滲透交代現(xiàn)象，這可能是花崗巖漿在上侵的時(shí)與地層發(fā)生混合巖化而形成的。

鈾礦化產(chǎn)在黑云母花崗偉晶巖和黑云斜長片麻巖的接觸帶。產(chǎn)鈾黑云母花崗偉晶巖的造巖礦物主要由黑云母、石英、微斜長石、條紋長石、更長石和少量的鈉長石組成(馮張生等，2011)。其黑云母通常以團(tuán)塊狀或條帶狀的形式出現(xiàn)，顏色呈黑色-帶紅色調(diào)的亮黑色，石英主要為煙灰色-玫瑰紅色。通常情況下，團(tuán)塊狀黑云母越富集、石英發(fā)紅色調(diào)的區(qū)域，指示了含礦性越好；除此之外，產(chǎn)鈾黑云母花崗偉晶巖中還出現(xiàn)了晶質(zhì)鈾礦、鈾石、Fe-Ti氧化物(金紅石、磁鐵礦、鈦鐵礦)、金屬硫化物(黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、輝鉬礦)、碳酸鹽礦物(鐵白云石、方解石)、石榴子石、黑稀金礦。礦石中有用礦物為晶質(zhì)鈾礦。礦石結(jié)構(gòu)以中—粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)為主，次為偉晶結(jié)構(gòu)，局部見文象結(jié)構(gòu)、碎斑花崗結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，局部間有斑雜構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造。礦石類型為黑云母偉晶花崗巖型鈾礦石(左文乾等，2010)。

花崗巖漿晚期分異出的流體富鉀、富鈉、富硅。熱液蝕變分為堿性和酸性兩大類。堿性蝕變主要包括鉀長石化、鈉長石化和白云母化。酸性蝕變是多種低溫?zé)嵋何g變的組合，主要蝕變類型有硅化、綠泥石化、綠簾石化(圖3)。過光學(xué)顯微鏡對礦石進(jìn)行了巖相學(xué)觀察，發(fā)現(xiàn)晶質(zhì)鈾礦與鐵質(zhì)礦物關(guān)系密切。

丹鳳地區(qū)偉晶巖鈾礦床的形成，大體經(jīng)歷如下發(fā)展過程：(1)早元古代華北地臺(tái)結(jié)晶基底被風(fēng)化剝蝕，秦嶺海槽接受沉積，形成了秦嶺群鈾源層；(2)中晚元古代、古生代早期區(qū)域變質(zhì)、混合巖化，使鈾元素活化遷移；(3)加里東期強(qiáng)烈構(gòu)造巖漿活動(dòng)，鈾元素進(jìn)入巖漿體系；(4)混源巖漿演化分異，愈到后期，鈾元素逐漸富集，具明顯的“級塔式累計(jì)定向增量”特征；(5)巖漿作用晚期殘余巖漿中鈾元素富集，并發(fā)生原地、半原地侵位，晶質(zhì)鈾礦隨黑云母偉晶巖同時(shí)結(jié)晶，形成同生偉晶巖型鈾礦床(羅忠戍等，2008)。以此得出，秦嶺群陸源碎屑變質(zhì)巖→加里東期片麻狀花崗巖(巖體)→白崗質(zhì)花崗巖(巖株)→黑云母偉晶巖(含晶質(zhì)鈾礦)→二云母、白云母偉晶巖(含氣成礦物)，是一個(gè)完整的成巖成礦序列，也是偉晶巖型鈾礦的成礦模式。這些花崗質(zhì)巖石是一次熔融事件所形成的一套巖石組合，是由于巖漿離開一個(gè)公共的母巖漿房之后分異演化的結(jié)果，而且這種分異發(fā)生在深部。從大巖體到小巖株大概有30 Ma的時(shí)差，從小巖株到含鈾偉晶巖脈大概有20 Ma的時(shí)差。

(a)偉晶巖漿沿灰池子花崗巖體的的片麻理和裂隙面進(jìn)行交代，使得斜長石被交代，形成鉀長石，可見斜長石的交代殘余結(jié)構(gòu)；(b)鈉長石沿條紋長石的裂隙進(jìn)行交代；(c)在不同的黑云母顆粒間，白云母沿黑云母的邊緣進(jìn)行交代；(d)白云母沿條紋長石的裂隙進(jìn)行交代；(e)綠泥石沿黑云母的邊緣、解理進(jìn)行交代，部分交代或交代完全。當(dāng)交代完全時(shí)，可保留黑云母的晶型，形成假象綠泥石；(f)堿交代的去硅作用，形成硅化帶. 縮寫：HG-灰池子花崗巖體；BP-黑云母花崗偉晶巖脈；Bt-黑云母；Mc-微斜長石；Pr-條紋長石；Ab-鈉長石；Ms-白云母；Chl-綠泥石

圖3光石溝鈾礦床的典型蝕變特征

2.2 構(gòu)造熱液型礦床

張灣鈾礦床位于丹鳳縣資峪鄉(xiāng)張灣村，是一處小型的構(gòu)造-熱液蝕變型鈾礦床，主要位于分水嶺斷裂以南的丹鳳群變質(zhì)變形的火山沉積巖及奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)巖體內(nèi)部，商丹斷裂帶北側(cè)構(gòu)造脈巖活動(dòng)帶中。礦區(qū)出露地層為丹鳳群第二巖性段，巖性以各類角閃片巖、角閃片麻巖為主，夾云母石英片巖、大理巖。鈾礦化帶主要賦于丹鳳群第二巖性段第三層(Pz1dn2-3)云母石英片巖夾角閃片巖，糜棱巖、角礫巖中。礦區(qū)構(gòu)造主要為一組NWW-SEE向壓扭性斷裂，鈾礦體、礦化點(diǎn)嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造巖控制。鈾礦體主要產(chǎn)在花崗碎裂巖蝕變帶中，含礦主巖以花崗碎裂巖為主。含鈾熱液主要來自于海西期花崗巖、丹鳳群中的富鈾石英片巖層位和次級斷層破碎帶中的燕山期碎裂花崗巖三個(gè)方面；在區(qū)域上受控于商丹NWW-SEE向分支斷裂破碎帶，同時(shí)，商丹斷裂內(nèi)部的并行走滑斷裂系統(tǒng)則控制了張灣礦區(qū)內(nèi)部礦化帶的展布(圖4)。工業(yè)礦體主要產(chǎn)于花崗碎裂巖中，但規(guī)模均較小，對礦體有小的錯(cuò)動(dòng)但影響不大。

區(qū)內(nèi)熱液活動(dòng)具多階段特征，鈾礦化類型簡單，鈾礦物以氧化物為主，主要礦化類型鈾-紅色玉髓、鈾-金屬硫化物、鈾-碳酸鹽。張灣鈾礦床花崗碎裂巖中鈾礦化富集最有利的部位是構(gòu)造角礫巖發(fā)育和蝕變強(qiáng)的地段，在這些部位礦體變厚變富。瀝青鈾礦呈浸染狀環(huán)繞微晶方解石。瀝青鈾礦在礦石表面部分已氧化成鈾黑。礦石中鈾除了以大量單礦物的形式存在外，還有大量的鈾呈分散吸附狀。分散狀態(tài)鈾的吸附劑主要是赤鐵礦、綠泥石及其含鐵雜質(zhì)。瀝青鈾礦與紅色玉髓，含黃鐵礦的方解石關(guān)系密切。鈾多呈浸染狀、星散狀、細(xì)脈狀產(chǎn)出，為鈾-碳酸鹽-赤鐵礦-硫化物-玉髓型礦化。瀝青鈾礦的反射色為藍(lán)白色，反射率較低，呈它型粒狀，常與赤鐵礦礦密切共生(圖5)。與礦化關(guān)系最密切的有硅化、碳酸鹽化、矽卡巖化、赤鐵礦化、黃鐵礦化等，這些蝕變即是構(gòu)造熱液型鈾礦床的找礦標(biāo)志，又控制著礦化強(qiáng)度與規(guī)模(沙亞洲等，2016)。

圖4丹鳳魚嶺水庫-大溝水庫一帶，走滑斷裂系統(tǒng)中，斷裂破碎帶發(fā)育斷裂破碎帶控制鈾礦床的形成，并且鈾礦化主要富集在更長石相對集中的部位

縮寫：Pbl-瀝青鈾礦；Ur-晶質(zhì)鈾礦；Hem-赤鐵礦；Py-黃鐵礦

礦化發(fā)生在海西期花崗巖體的內(nèi)、外接觸帶中，受區(qū)域一組NWW向斷裂帶控制。燕山期商丹斷裂帶產(chǎn)生走滑拉張，斷裂帶再次活動(dòng)，使斷裂附近的海西期花崗巖體、花崗巖脈、偉晶巖脈、圍巖(石英片巖、凝灰質(zhì)火山巖、大理巖、泥質(zhì)巖)破碎，經(jīng)富鐵構(gòu)造熱液蝕變交代，使鈾酰離子活化出來，六價(jià)鈾被還原形成熱液瀝青鈾礦。后經(jīng)表生作用，在礦石表面，鈾經(jīng)次生富集，形成黝黑。構(gòu)造角礫狀碎裂巖中的鈾進(jìn)入構(gòu)造熱液并遷移至上地殼斷裂體系富集成礦。含礦主巖為構(gòu)造角礫狀碎裂巖。與礦化有關(guān)的圍巖蝕變，如硅化、赤鐵礦和碳酸鹽化呈帶狀展布，蝕變強(qiáng)烈地段產(chǎn)鈾礦體，鈾礦體主要產(chǎn)在花崗碎裂巖蝕變帶中。

3 區(qū)域成礦規(guī)律總結(jié)

研究表明，陜西丹鳳鈾礦集區(qū)存在兩種類型的鈾礦，分別為巖漿(熱液)成因、構(gòu)造(熱液)成因。這兩類鈾礦具有三種富集特征，表現(xiàn)為偉晶巖脈型、花崗巖型和構(gòu)造蝕變巖型。丹鳳地區(qū)鈾礦總體表現(xiàn)出“鈾源多元、熱液多源、構(gòu)造多期、地層多變”的特點(diǎn)。綜合典型礦區(qū)和礦產(chǎn)地質(zhì)特征，初步總結(jié)了丹鳳地區(qū)鈾礦的控礦因素和富集規(guī)律。

3.1 控礦因素

(1)鈾源多元：鈾礦物質(zhì)來源以花崗質(zhì)熔漿為主，地層為輔。以灰池子、黃龍廟巖體為代表的殼幔混源深成相花崗巖巖體，巖性主要為片麻狀黑云母二長花崗巖，多侵位于秦嶺群地背斜軸部和片麻巖穹窿部位，為含鈾黑云母偉晶花崗巖提供了主要鈾源，秦嶺群變質(zhì)地層提供了少部分的鈾。

(2)熱液多源：成礦熱液主要來自巖漿結(jié)晶的熱液和構(gòu)造作用導(dǎo)致地層重熔的熱液，表現(xiàn)出多源特征。

(3)構(gòu)造多期：秦嶺造山帶被夾持于華北地塊與揚(yáng)子地塊之間，經(jīng)歷了復(fù)雜多樣、不同體制、不同類型的造山過程，形成了多階段、多式樣、獨(dú)特而復(fù)雜的復(fù)合型大陸造山帶(裴先治等，1995)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造控制了礦(化)體的空間分布與規(guī)模。

(4)地層多變：由于不同程度的變形作用使地層巖塊發(fā)生倒轉(zhuǎn)、疊復(fù)，并由于巖漿侵入、韌性變形及混合巖化是巖層發(fā)育復(fù)雜流變褶皺和拉伸線理，造就了巖層的多變性。

3.2 富集規(guī)律

(1)該區(qū)偉晶巖型鈾礦床的成礦地質(zhì)體為加里東晚期的黑云母正長花崗巖(γ32)，構(gòu)造熱液型鈾礦床的成礦地質(zhì)體為海西期黑云母花崗巖(γ4)。

(2)脈體或巖體與圍巖接觸帶強(qiáng)烈混染的部位；脈體或巖體中變質(zhì)巖殘留體多，混染強(qiáng)烈，出現(xiàn)斑雜狀、云霧狀、條帶狀構(gòu)造的部位，及脈體邊部出現(xiàn)灰色、深灰色石英塊體或硅質(zhì)殼的部位(程德進(jìn)等，2014)。

(3)脈巖呈中粗粒結(jié)構(gòu)、團(tuán)塊狀黑云母及豬肝色更長石富集部位或互相混雜區(qū)段；獨(dú)居石、鋯石、磷灰石、石榴子石等副礦物富集部位。

(4)脈體或巖體邊部灰色、深灰色石英塊體或硅質(zhì)殼的部位。鈾-污色碳酸鹽金屬硫化物組合為富礦階段的礦物組合。

(5)礦化異常多產(chǎn)于顏色混雜、礦物成份雜、結(jié)構(gòu)混雜、蝕變強(qiáng)、構(gòu)造拐彎膨大的偏張部位和兩組構(gòu)造的交切部位。

(6)產(chǎn)狀變化較大部位。

4 找礦方向

丹鳳地區(qū)加里東期揚(yáng)子板塊向華北板塊俯沖，使該區(qū)熱流聚集上升形成強(qiáng)烈的加里東期區(qū)域變質(zhì)作用，混合巖化作用以及地殼物質(zhì)的重熔巖漿，使加里東期花崗巖及偉晶巖活動(dòng)十分強(qiáng)烈，形成的黑云母花崗偉晶巖脈分布于花崗巖巖體的內(nèi)、外接觸帶200米范圍內(nèi)，因此，花崗巖巖體南部巖株外接觸帶0～200 m范圍內(nèi)的富鈾黑云母花崗偉晶巖是該區(qū)鈾礦化分布范圍。

地表坡積物發(fā)育地段的活性炭異常區(qū)是礦化脈巖分布位置，地表坡積物發(fā)育地段的活性炭異常強(qiáng)度高、分布集中、展布方向與礦化脈巖走向基本一致的地區(qū)是礦區(qū)礦體賦存部位。溝谷區(qū)活性炭異常屬于礦化脈巖風(fēng)化滾石形成的次生異常，溝谷中高強(qiáng)度活性炭異常集中分布區(qū)上游是礦化脈巖分布區(qū)，因此活性炭異?？梢暂^好地指示礦區(qū)盲礦體。

5 結(jié)語

(1)陜西省丹鳳地區(qū)偉晶巖型鈾礦床的成礦地質(zhì)體為加里東晚期的黑云母正長花崗巖(γ32)，成礦結(jié)構(gòu)面主要為黑云母花崗偉晶巖和黑云斜長片麻巖的接觸帶及巖性變化處。加里東晚期黑云母正長花崗巖(γ32)的內(nèi)、外接觸帶(200 m范圍內(nèi))的偉晶巖-片麻巖的同化混染作用，以及鉀化、白云母化、薄膜狀黃鐵礦化是最重要的找礦標(biāo)志；

(2)陜西省丹鳳地區(qū)厘定構(gòu)造熱液型鈾礦床的成礦地質(zhì)體為海西期黑云母花崗巖(γ4)，成礦結(jié)構(gòu)面為海西期黑云母花崗巖外接觸帶的NWW向一組復(fù)雜的構(gòu)造蝕變碎裂巖。硅化、碳酸鹽化、赤鐵礦化、黃鐵礦化組合是該礦床類型的重要找礦標(biāo)志；

(3)花崗巖巖體的內(nèi)、外接觸帶200米范圍內(nèi)及活性炭異常區(qū)域是鈾礦體分布范圍及找礦方向。