贛杭帶盛源礦田鈾成礦作用與找礦方向研究

鄭師雄，李棟，昝芳

（江西省核工業地質局二六五大隊，江西鷹潭 335000）

1 前言

盛源礦田是贛杭構造火山巖鈾成礦帶三個鈾礦田之一，已探明大中小型鈾礦床各一個[1][2]。長期以來，人們將礦田東西部鈾成礦分隔成兩個獨立的系統，西部為高溫火山熱液成礦系統，東部為同生沉積后生火山熱液疊加改造成礦系統[3]，嚴重制約著盛源礦田深部找礦探索。筆者在江西省核工業地質局“兩山一帶”數據庫建設過程中，重新梳理了盛源礦田東西部鈾礦床巖/礦石化學成分、礦石礦物組成和圍巖蝕變等信息，結合近幾年礦田找礦實踐成果，將盛源礦田成礦作用，以期為礦田深部找礦和礦床研究提供新的思路。

2 礦田地質概況

盛源礦田地處華夏板塊饒南坳陷北部，毗鄰NEE向萍鄉—紹興地殼疊接斷裂帶主干斷裂，西側緊鄰NE向鷹潭—安遠深斷裂，成礦歸屬于贛杭構造火山巖鈾成礦帶。

礦田內地層發育較齊全（圖1），基底為青白口紀—寒武紀深-淺海相沉積碎屑巖建造，分布在盆地南部、東部和西部。蓋層由石炭系—白堊系組成，為淺海—陸相沉積建造，共同構成礦田獨特的“煤—火—紅”三層結構。石炭系為一套淺海碎屑巖—碳酸鹽巖建造，侏羅系為一套內陸河湖相含煤沉積建造，出露較少，下白堊統為一套厚度巨大的陸相火山碎屑—沉積巖建造，上白堊統為一套內陸河湖相紅色盆地沉積建造。其中早白堊世打鼓頂組和鵝湖嶺組為主要含礦地層，礦田內鈾礦床和絕大多數鈾礦點、礦化點均位于這兩套地層中。

在區域性深大斷裂影響下，礦田斷裂構造極為發育，按構造性質可劃分為三組：近EW向、NE向和NW向斷裂。近EW向斷裂多為萍鄉—紹興地殼疊接斷裂帶的次級斷裂，NE向斷裂多為鷹潭—安遠深斷裂的次級鍛煉，具有繼承發展和多期活動的特征，二者聯合控制了鈾礦床的定位。NW向斷裂多為蓋層張性斷裂，礦田西部發育推覆構造，張性斷裂和推覆斷裂的破碎帶是富大有礦體賦存空間。

圖1 盛源礦田區域地質簡圖（據資料2修改）

盛源礦田火山—侵入活動頻繁且強烈。晚白堊世，礦田及周邊火山活動極為活躍，形成了打鼓頂火山旋回、鵝湖領火山旋回、石溪火山旋回，并殘留多個隱伏火山機構，如西部楊梅塘火山機構。火山噴發形成的酸性—中酸性火山碎屑—沉積巖是礦田內主要的賦礦巖石。礦田周邊加里東期—燕山晚期侵入巖分布廣泛，據統計礦田內有大小侵入體約45處。依據侵入體空間分布、侵入順序、接觸關系、巖石成分、結構類型及同位素年齡，侵入巖共劃分5個時期、5個侵入階段和9 次侵入活動[4]。

3 鈾礦床地質特征

3.1 盆地東部鈾礦床地質特征

60礦床位于盛源礦田東部小凹槽內，礦區自大固定旋回之后長期處于淺湖湘沉積環境。礦床有兩種礦化類型：鈾磷礦化和鈾鉬礦化，鈾礦化總體上受近EW向基底斷裂、NE向斷裂及地層聯合控制，鈾鉬礦化，僅見于破碎強烈地段，沿NW向張性斷裂疊加改造鈾磷礦化，鈾礦體賦存于早白堊世鵝湖嶺組第三段中部凝灰質砂巖、沉凝灰礫巖中，呈層狀、似層狀、透鏡狀（圖2）。鈾鉬礦體品位普遍高于鈾磷礦體幾倍甚至幾十倍，單礦體厚度可達60余米，是礦田典型的富大礦體。兩種礦化類型的圍巖蝕變、礦物組成和化學成分具有相似性又有鮮明的特征差異。

圖2 60礦床11號勘探線剖面示意圖

鈾磷礦化：礦化類型屬鈾—膠磷礦化，礦石化學成分具有富Ti、Ga、P、U、F元素，Si、Al、K、Na、Mg、Mn元素貧化的特征。FeO/Fe2O3約為0.71，鈾與磷正相關，相關系數為0.89—0.91，可見磷元素是早期含鈾熱液特征元素之一，且在氧化環境成礦。鈾磷礦化地段圍巖蝕變主要有迪開石化、水云母化、碳酸鹽化、硅化、黃鐵礦化。蝕變分帶不明顯，按礦物組合大致可以分為迪開石—微石英帶，水云母—碳酸鹽帶。鈾磷礦化主要產出在迪開石—微石英帶中。

鈾鉬礦化：礦化類型屬鈾—膠硫鉬礦化，鈾主要分散在膠硫鉬礦中，礦化強烈部位可見瀝青鈾礦，邊緣部位鈾賦存于膠硫鉬礦和膠磷礦中。磷元素發生了再分布的現象，從而出現大量的磷灰石，磷灰石基本不含鈾。礦石化學成分具有富Ti、Ga、P、Mo、S、U、F等元素，淋失Si、Al、K、Na、Mg、Mn元素的特征。FeO/Fe2O3約為0.73，鈾與鉬含量正相關，但與磷的關系則不明顯，可見鉬元素是晚期含鈾熱液特征元素之一，且在氧化環境成礦。鈾鉬礦化地段圍巖蝕變主要有迪開石化、水云母化、碳酸鹽化、硅化、螢石化、黃鐵礦化。蝕變分帶明顯，中心石英帶，兩側為石英-迪開石帶，外帶為水云母-碳酸鹽帶。中心石英帶中除石英外，還有較多的黃鐵礦。石英-迪開石帶中出現大量細脈浸染狀的螢石、少量水鋁氟石以及膠硫鉬礦為主的多金屬多硫化物等等。

3.2 盆地西部礦床地質特征

65礦床位于盛源火山盆地西部小凹槽邊緣，鈾礦化受近EW向基底斷裂、NE向斷裂、推覆構造破碎帶聯合控制，鈾礦體賦存于早白堊世打鼓頂組第二段熔結凝灰巖順層破碎帶中，呈層狀、似層狀、透鏡狀（圖4）。鈾的存在形式有兩種，一是以鈾礦物的形式存在，瀝青鈾礦、鈾石、鈦鈾礦及次生鈾礦物；二是分散在膠硫鉬礦中，膠硫鉬礦易被氧化生成黃鉬鈾礦和蘭鉬礦，這表明膠硫鉬礦中也含鈾。磷灰石多產在含瀝青鈾礦的紫黑色螢石脈或迪開石脈中，且在賦礦體中含量最多，最高可達10%以上。礦石化學成分具有富Ti、Ga、P、F、Mo、S、U，貧Si、Al、Mg、Na、K的特征，FeO/Fe2O3約為1.21，表明為弱還原環境成礦。從鈾與鉬、硫、磷關系曲線顯示鈾與硫、磷呈正相關，與鉬的關系較為復雜，反映處鉬礦化疊加在鈾礦化之上的，且分布不均勻。圍巖蝕變主要有硅化、紅化、螢石化、黃鐵礦化、迪開石化、水云母化、碳酸鹽化，其中紅化、紫黑色螢石化、膠黃鐵礦化、硅化與鈾礦化關系密切，蝕變越強，礦化越好。蝕變水平和垂直分帶比較明顯礦化中心為硅化帶，巖石破碎強烈，是富礦化帶；中間為迪開石化帶，是中等礦化帶，螢石化、紅化減弱；外帶為水云母化帶，巖石破碎微弱螢石化、紅化較弱。

圖4 65礦床鉆孔剖面示意圖

4 兩期成礦作用與鈾富集

4.1 早期熱液與鈾成礦

早白堊世早期是贛杭帶區域伸展運動活躍的時期，深大斷裂兩側廣泛發育平行的次級斷裂，并有基性巖脈貫入[5]。盛源礦田近EW向與NE向基底斷裂聯合控制了早期鈾磷礦化分布，基性巖與礦石是礦區僅有的富磷巖石，磷又是地幔流體的特征標志[6]，這種時間、空間和物質成分上吻合顯示早期鈾磷熱液是沿著深大斷裂及其次級斷裂上升成礦的。

早期熱液活動受近EW向構造和NE向基底斷裂控制，是礦田鈾成礦的基礎。近年來，礦田東部揭露到的鈾磷礦體和西部盆地邊緣深部粘土化蝕變帶及弱礦化段都順層展布，含礦巖性雖不相同，但都具有孔隙度較大，巖心完整的特征（照片1），如西邊熔結凝灰巖，東邊凝灰質砂巖、含礫凝灰質砂巖等，反映早期熱液沿孔隙度較大的地層活動的特征，但巖石氧化還原性質不同，對熱液演化的影響較大。

照片1 盛源礦田鉆孔巖心照片

60礦床中，早期鈾磷熱液進入具還原環境的鵝湖嶺組第三段凝灰質砂巖、含礫凝灰質砂巖中，鈾磷熱液混入地下水，與圍巖發生交代，產生粘土化蝕變，當混合溶液演化為弱酸性（氧化環境）時，溶液中的Ga、P、F元素形成膠磷礦沉淀并吸附鈾。在這一過程中，鈾、磷物質經過遷移方才沉淀，形成了膠磷礦微層理和膠磷礦交代火山玻璃、石英等現象，因此60礦床早期鈾磷礦化段蝕變分帶不清晰。65礦床中，早期鈾磷熱液進入具氧化環境的打鼓頂組第二段熔結凝灰巖中，鈾磷熱液進入地層，Ga、P、F、U等卸載成礦，并形成清晰的蝕變分帶。

早期鈾磷熱液活動產生的粘土化蝕變使巖石力學性質減弱，在后期構造應力作用下易破碎，為后期熱液貫入提供了空間，因此礦田各個礦床晚期熱液均未超出早期粘土化蝕變的范圍。早期鈾磷熱液不僅為礦區提供了深部成礦物質，而且為晚期熱液疊加形成富大礦體開拓了空間。

4.2 晚期熱液與鈾成礦

早白堊世晚期—晚白堊世早期華南經短暫擠壓構造事件后再次轉為強烈的拉張環境，火山—侵入活動再次活躍[7]，伴隨強烈的火山熱液活動。火山熱液活動范圍受火山機構、蓋層斷裂控制，其疊加在早期鈾磷礦化之上并帶入新的成礦物質，原膠磷礦中Ga、P、F、U元素重新分布，形成磷灰石和紫色螢石，鈾形成鈾礦物或混入其他礦物進一步富集，鈾鉬熱液活動范圍內圍巖蝕變和礦石化學成分有繼承性變化特征，因此晚期鈾鉬熱液活動是礦田內形成富大鈾礦體必要條件。礦石中硅質進入溶液，是晚期硅化蝕變的主要物質來源。晚期鈾鉬熱液的溫度差異，活動區域內的構造烈度對成礦的影響較大。60礦床晚期鈾鉬熱液活動范圍嚴格受NW向構造破碎—裂隙帶控制，疊加地段鈾礦體具穿層特征，礦石破碎呈帶狀，膠硫鉬礦呈脈狀、浸染狀，鈾均勻分布在膠硫鉬礦中，反映出火山熱液降溫較較快，礦物結晶不充分。65礦床鈾鉬熱液活動范圍受推覆構造作用產生的順層破碎帶控制，礦體順層但有堆積區，礦石破碎呈面狀，鈾主要以鈾礦物的形式存在，少量分散在膠硫鉬礦中，礦區可見輝鉬礦。礦區礦物結晶較好，且黃玉、水鋁氟石含量較高，表明火山熱液為高溫熱液，熱液降溫較慢，加之推覆構造作用下，層間破碎帶發育范圍較大，鈾鉬熱液對早期礦化疊加改造極為充分。

5 找礦方向

5.1 礦田西部找礦方向

盛源礦田西部曲溪地區鄰近65礦床，是礦田西緣小凹槽向盆地中心延伸部位，也是65推覆體的根部。曲溪地區地層產狀較為平緩，打鼓頂組陸相火山碎屑巖厚度大，南部隱伏近EW向東川—新田基底斷裂和蔡家—盛源基底斷裂，西部臨近鷹潭—安遠大斷裂帶，電測深資料顯示有隱伏的NE向斷裂和基底坳陷帶存在，其距南部隱伏的楊梅塘火山機構距離與65礦床近似。這些特征表明該區既有鈾磷熱液沉淀條件，也具有鈾鉬熱液疊加富集條件。

在65礦床“攻深擴邊”找礦行動中，65礦床NEE向約2km處施工鉆孔ZK0002，孔內530m左右揭露厚約17米的粘土化帶，并在鉆孔中見螢石化、赤鐵礦化和鈾礦化，局部赤鐵礦浸染葉臘石，鈾礦化與赤鐵礦化關系密切。對比65礦床鈾礦化特征和蝕變分帶可以看出，ZK0002鉆孔已揭露到早期鈾磷熱液產生的粘土化蝕變帶，且深度較淺，繼續向北東方向追索探尋到鈾礦體的可能性極大。

5.2 礦田東部找礦方向

盛源礦田東部緊鄰萍鄉—紹興地殼疊接斷裂帶，受近EW向和NE向基底斷裂控制的早期鈾磷熱液活動極為強烈。一致以來，該區找礦目標層為鵝湖嶺組火山碎屑沉積巖，但找礦效果不理想。個別深鉆孔雖揭穿了打鼓頂組，但揭露位置距基底斷裂水平距離超過500m，且對鉆孔中打鼓頂組鈾異常和蝕變特征未重點描述和追索。因此礦田東部應當在進一步研判礦區斷裂構造性質的基礎上，加強對打鼓頂組地層中鈾異常的追索，60礦區中西部NE向斷裂與近EW向斷裂交切部位，是探尋打鼓頂組鈾礦體的有利地段。

6 結論

（1）盛源礦田東西部含鈾熱液活動具有一致性，早期為以鈾磷為標志的深源熱液，是礦田成礦的基礎，受近EW向和NE向基底斷裂聯合控制；晚期是以鈾鉬為標志的火山熱液，是富大礦體形成的必要條件，與早白堊世晚期火山—侵入活動關系密切。

（2）盛源礦田打鼓頂組火山碎屑巖對鈾磷物質沉淀極為有利，應當作為礦田鈾礦找礦的主要目標層位。礦田東部曲溪地區南部隱伏的近EW向斷裂夾持部位和西部60礦區中西部NE向斷裂與近EW向斷裂交切部位是尋找打鼓頂組隱伏鈾礦體的有利部位。