湖南省綏寧縣桃坪礦區花崗巖型鈾礦化特征與找礦潛力分析

謝玉華

(湖南省核工業地質局三〇一大隊，湖南 長沙 410114)

0 引言

花崗巖型鈾礦床是湖南省重要的鈾礦床類型，集中分布在華夏陸塊的炎陵—汝城沖斷褶隆帶和寧遠—桂陽坳褶帶，其次散布于揚子陸塊中[1]。桃坪鈾礦區位于揚子陸塊中部，產于瓦屋塘花崗巖體北東部的內外接觸帶上，目前規模為一小型鈾礦床。自20世紀60年代以來，先后有中南三〇九大隊、核工業三〇一大隊等勘查單位斷續對瓦屋塘花崗巖體開展過鈾礦普查工作，發現了數處鈾礦點，積累了一定的地質資料[2-3]，取得了一定的找礦成果。然而對區內成礦地質條件、鈾礦化特征及下部找礦潛力開展研究較少，缺乏系統總結分析。本文基于近年來對桃坪鈾礦區的勘探實踐，結合區域鈾成礦研究資料，系統總結了桃坪礦區鈾礦化特征，開展了控礦因素與找礦潛力分析，圈定了找礦靶區，為下一步找礦突破提出了建議。

1 成礦地質背景

桃坪鈾礦區位于湖南省綏寧縣境內，處于揚子陸塊內雪峰沖斷帶東南緣(圖1a)。出露地層有奧陶系、志留系、泥盆系及古近系(圖1b)，均分布于瓦屋塘花崗巖體的外圍。奧陶系橋亭子組(O1q)為一套中厚至厚狀條帶狀板巖夾炭質板巖。志留系周家溪群(S1Zn)為一套厚狀石英砂巖、長石石英砂巖、板巖，成互層或互為夾層產出。泥盆系跳馬澗組(D2t)為一套厚至巨厚石英砂巖、泥質粉砂巖。上述地層與花崗巖侵入接觸處，因熱變質作用往往成為各類角巖與斑點板巖等。

瓦屋塘花崗巖基略呈橢圓狀產出，東西長30 km，南北寬20 km，出露面積約460 km2(圖1b)。據野外產狀、侵入接觸關系及前人同位素測年資料[3]，該巖體為多期多階段侵入的復式花崗巖體。印支期(207～226 Ma)巖漿侵入，形成了瓦屋塘巖體的主體，依據巖性變化與分布特征，可將主體劃分為內部相、過渡相和邊緣相；其中過渡相最發育，主要巖性為中粒—中細粒斑狀二長花崗巖；內部相主要分布在上白沙—唐家坊—黃土坑一帶，為中粗粒斑狀二長花崗巖；邊緣相為中細—細粒斑狀二長花崗巖，斑晶較少，含白云母；三者為漸變關系，無明顯界線。燕山早期(148～194 Ma)巖漿分兩階段侵入形成補體：第一階段補體為細粒—微細粒二長花崗巖；第二階段補體為微細粒斑狀花崗巖、細粒黑云母花崗巖；補體空間分布受斷裂構造制約，呈近SN向展布。補體大小懸殊，產狀多變，呈巖枝、巖株、巖瘤、巖墻等產出。

區內經歷了雪峰期、加里東期、印支期、燕山期—喜山期的多期構造與印支—燕山期巖漿侵入活動，形成了NNE—NE向為主的斷裂構造以及巖體接觸帶構造體系，為鈾的活化遷移和熱液富集成礦創造了良好的條件。

2 鈾成礦地質特征

2.1 鈾礦空間分布特征

在桃坪鈾礦區，鈾礦化主要受瓦屋塘巖體的巖相巖性控制。目前業已發現的鈾礦床(點)均產于過渡相斑狀二長花崗巖中，而內部相鈾異常點很少，邊緣相則幾乎未見異常。過渡相中的鈾礦化與斷裂構造關系密切，鈾礦化與異常基本上沿NNE向斷裂破碎帶及其附近密集裂隙帶分布。大多數鈾礦脈產于斷裂分支、交匯部位及其上下盤次級斷裂中。

此外，在外接觸帶泥盆系跳馬澗組中，也發現一些鈾異常。這類鈾異常多產于層間破碎帶中。然而，目前尚未發現工業鈾礦化。

不同類型鈾礦化，空間位置分布也有差異。黑紫色螢石型鈾礦化，主要分布在巖體中部及深部；微晶石英型(黃鐵礦型)與碳酸鹽型鈾礦化，主要分布于巖體南北接觸帶附近及淺部。這顯示出了熱液成礦的水平分帶和垂向分帶特征。

2.2 鈾礦化特征

區內已落實井沙沖小型鈾礦床(圖2)及數處鈾礦(化)點。其中典型1101號礦帶產于瓦屋塘巖體內帶，共圈定工業鈾礦體7個，賦存在北東向展布硅化斷裂帶或碎裂二長花崗巖帶中，含礦主巖為主體過渡相中—中細粒斑狀黑云母二長花崗巖，圍巖蝕變主要為硅化、絹云母化、赤鐵礦化等，含礦脈體為暗紅色微晶石英脈和膠黃鐵礦-瀝青鈾礦脈。主要礦體形態呈扁平狀、透鏡狀及不規則脈狀等(圖3)，產狀與構造帶基本一致。走向長45～86 m，傾向延伸32～166 m，分布高程在100～300 m之間，垂幅200 m，埋深45～200 m。主礦體水平厚度為0.49～3.76 m，平均厚度為1.54 m；鈾的品位為0.051%～0.571%，平均值為0.092%。

圖2 桃坪礦區井沙沖礦段地質簡圖Fig.2 Geological sketch map of Jingshachong ore segment in Taoping mining area1—第四次 2—古近系 3—泥盆系跳馬澗組 4—印支期主體過渡相 5—角巖化帶 6—地質界線 7—斷層 8—勘探線及編號

圖3 井沙沖礦段8號勘探線剖面圖Fig.3 Sectional map of exploration line No.8 in Jingshachong ore segment

鈾礦石礦物主要以獨立礦物——瀝青鈾礦形式存在(圖4)，呈浸染狀、細網脈狀分布在碎裂花崗巖、構造角礫巖裂隙間(圖5)。次生鈾礦物見鈾黑、銅鈾云母、鈣鈾云母及硅鈣鈾礦等。伴生金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、赤鐵礦等，脈石礦物有螢石、石英、絹云母、方解石等。

圖4 ZK0-5沿碎裂二長花崗巖裂隙發育細脈狀瀝青鈾礦Fig.4 Bituminous uranium ore veinlet developed along the fracture of monzonitic granite in drilling core ZK0-5

圖5 ZK8-11裂隙面上微脈浸染狀鈾礦石Fig.5 Disseminated uranium ore microvein on fracture surface of drilling core ZK8-11

2.3 圍巖蝕變與熱液成礦階段

圍巖蝕變較發育，有硅化、水云母化、綠泥石化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、高嶺土化等。鈾礦化主要與黃鐵礦化、赤鐵礦化(俗稱紅化)有關。在巖體接觸帶及礦體邊緣附近，黃鐵礦含量普遍增高，這表明了黃鐵礦對含鈾熱液起到了還原作用，促使成礦熱液中鈾的沉淀，并富集成礦。

依據鈾礦脈的礦物組合、蝕變分帶、礦石結構構造和穿插關系，將區內熱液成礦劃分為6個階段(表1)，分別為白色粗晶石英脈階段、灰色微晶石英脈階段、紅色微晶石英階段、黑紫色螢石階段、瀝青鈾礦-膠黃鐵礦階段和方解石階段。其中第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段為鈾成礦階段。鈾礦化類型主要為鈾-微晶石英型、鈾-螢石型。

表1 桃坪礦區熱液活動階段及其礦物組成Table 1 Hydrothermal activity stage and mineral composition in Taoping mining area

3 找礦潛力分析

瓦屋塘巖體呈小巖基產出，為印支期—燕山早期多期多階`段侵入產物，富Si、Al過飽和，w(K2O)>w(Na2O)>w(CaO)，鈾釷比值<1，巖漿演化晚期趨于酸性。巖體鈾的豐度范圍為8.6×10-6～16×10-6(表2)，為正常花崗巖2～3倍，鈾的平均浸出率為29.47%，屬于產鈾花崗巖。其中過渡相中細粒斑狀二長花崗巖平均w(U)=21.6×10-6，屬富鈾花崗巖。因此，過渡相花崗巖為鈾成礦提供了豐富的鈾源。

表2 桃坪礦區瓦屋塘巖體含鈾量統計Table 2 List of uranium content of Wawutang rock mass in Taoping mining area

桃坪鈾礦區處于區域性SN向和NE向斷裂夾持部位。SN向和NE向斷裂所派生的次級SN向、NE向兩組裂隙在區內交匯復合，構成了“Y”型與“井”型交錯構造格局。多期次多階段巖漿-構造活動同時，伴隨了多階段性熱液活動，為鈾成礦提供充足的熱源、水源與容礦空間。這與華南地區產鈾花崗巖體具有類似鈾成礦地質條件[4-12]。

通過多年的鈾礦地質勘查，目前已經工程控制了1處小型鈾礦床及數處鈾礦點。對井沙沖鈾礦床，業已圈定多個礦體。但因鉆探工程投入有限，多數礦體在走向和傾斜方向上，均未封邊控制，尚具有一定的找礦增儲潛力。

目前已經實施的鉆探工程，主要針對巖體內帶的鈾異常和蝕變礦化帶。對于巖體侵入接觸帶及外帶的鈾異常帶，僅實施了數個試探性驗證淺孔，均見到了工業鈾礦體，但沒有系統勘探。這說明巖體外圍，找礦前景廣闊。

依據桃坪礦區構造、侵入巖、地層及鈾礦化特征，類比九嶷山巖體鈾成礦空間賦存規律[13-15]，綜合分析認為，鹽井和茅坪兩個地區(圖6)，應優先作為外圍找礦靶區。

鹽井地區位于瓦屋塘巖體東部古近系與巖體接觸帶附近，前期施工的遠景孔，揭露到多處鈾礦(化)體；古近系與巖體呈弧形接觸，兩條NE向控礦斷裂貫穿該區，且發育一系列派生次級斷裂，廣泛出露燕山早期侵入補體，較井沙沖礦床鈾成礦地質條件更優越，很有可能取得找礦突破。

茅坪地區位于瓦屋塘巖體西南部的泥盆系與巖體接觸帶附近，已發現數處鈾礦(化)點；NE向斷裂及其派生次級斷裂貫穿該區，多處出露燕山早期侵入補體，成礦地質條件與井沙沖礦床類似。

4 結論

1)瓦屋塘巖體由印支期侵入主體及燕山早期侵入兩次補體組成，為多期多階段侵入產物，富Si、Al過飽和，w(K2O)>w(Na2O)>w(CaO)，鈾釷比值<1，巖漿演化晚期趨于酸性。含鈾量一般為8.6×10-6～16×10-6，為正常花崗巖2～3倍，鈾的平均浸出率為29.47%，其中過渡相中細粒斑狀二長花崗巖平均w(U)=21.6×10-6，屬富鈾花崗巖。

2)花崗巖型鈾礦化產出與斷裂關系密切。主要鈾礦體呈扁平狀、透鏡狀及不規則脈狀等，賦存在斷裂分支復合部位及上下盤的次級斷裂中，含礦圍巖為主體過渡相中—中細粒斑狀黑云母二長花崗巖。瀝青鈾礦為鈾主要存在形式，多呈浸染狀、細脈狀分布碎裂花崗巖或構造角礫巖裂隙間。

3)圍巖蝕變有硅化、水云母化、綠泥石化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、高嶺土化等，鈾礦化與黃鐵礦化、赤鐵礦化有關。熱液活動分為6個階段，其中紅色微晶石英階段、黑紫色螢石階段、瀝青鈾礦-膠黃鐵礦階段為鈾成礦主要階段。

4)綜合分析優選出鹽井與茅坪兩個地區作為下部找礦靶區，其中鹽井地區可作為首選靶區。