四川若爾蓋鈾礦田510礦床成礦地質特征及找礦潛力分析

陳田華，張新民，孫 祥，董之凱，馬 冰，李寶新

(1.四川省核工業地質調查院，四川成都 610052；2.核工業北京地質研究院，北京 100029)

四川若爾蓋鈾礦田位于川西北阿壩藏族羌族自治州若爾蓋縣與甘肅省甘南藏族自治州迭部縣和碌曲縣交界地帶，東西長約50 km，南北寬約6 km。區內有多個大、中、小型鈾礦床，礦床不僅規模大、品位富，而且分布集中，伴有多種金屬元素可供綜合利用，因而倍受廣大地質工作者關注(陳友良，2004，2008；金有忠和田文浩，2011；陳友良等，2019)。多家科研單位、院所及勘查單位從不同角度和不同側面以鈾礦床為中心，開展了大量的專題研究(何明友和金景福，1996；趙兵，2002；曾天柱，2002；陳友良，2008；張成江和陳友良，2010；陳友良等，2019)，取得了許多成果及切合實際的認識和結論，為深入開展區內鈾礦床及成礦規律等關鍵基礎地質問題研究提供了良好的基礎。自2006年該區恢復鈾礦勘查工作以來，特別是2012年本區被列為國家級整裝勘查區后，區內得到了持續的勘查投入，在區內原有礦床深部和外圍先后發現多層富厚鈾礦體，將區內原有礦體埋深由500 m以淺提升至900 m以深，取得較好的找礦成果和突破。本文在前人研究工作的基礎上，結合近些年深部勘查取得的成果和新的地質認識，對區內鈾礦化特征、成礦規律及控礦因素等關鍵基礎地質問題進行進一步的梳理、總結與探討研究，并對區內鈾礦成礦潛力和找礦遠景作出分析評價并提出下步找礦方向，以期為區內開展進一步的勘查部署工作提供依據。

1 區域地質背景

若爾蓋鈾礦田地處秦祁昆造山系秦嶺褶皺帶西段，位于西秦嶺成礦帶南亞帶。其南緣緊鄰瑪沁-略陽深大斷裂和若爾蓋古陸，礦田主要分布于由古生界所構成的白龍江復背斜西段(毛裕年和閡永明，1989；倪師軍等，2014；陳友良等，2019)。區域上以沉積建造為主，有少量的侵入巖建造。地層自震旦系至第四系皆有出露，其中泥盆系和志留系發育齊全。寒武系-志留系為區內的主要含礦層位，其海底噴流和障壁海灣環境下形成的硅質巖和碳硅泥巖建造為區內的主要含礦建造(陳友良等，2007；金有忠和田文浩，2011；黃昌華等，2015)(圖1)。

圖1 若爾蓋鈾礦田區域地質構造簡圖

區域南緣瑪沁-略陽深大斷裂主導了區域構造格架，其上盤包括白龍江復背斜在內是一大的推覆體，褶皺和斷裂構造均發育，斷裂以近東西向為主，北東向次之，北西向零星(張待時，1994；倪師軍等，2014；王永飛，2015)。近東西向斷裂及北東向斷裂組成菱形格狀構造格架，是區內的控礦斷裂，結點北西側往往控制著鈾礦床的定位，而近東西向斷裂帶控制著鈾礦體的產出。

區內巖漿巖大多零星分布，少數較集中，巖漿活動與斷裂關系密切；巖石類型有基性巖和中酸性巖(陳友良，2008；丁德建，2014；葉永欽等，2015b)。巖漿活動具多期、多階段性，以印支晚期和燕山期巖漿活動最為強烈，巖漿活動與礦源層的形成有著成生關系，礦源層形成之后又提供了改造所需的熱源及熱水成礦溶液(唐永忠等，2007；陳友良等，2019)。

2 礦床地質特征

若爾蓋鈾礦田內目前已查明的礦床均位于白依背斜北翼，主要產于下志留統羊腸溝組、塔爾組和拉垅組沉積的含碳灰巖和硅質巖建造中。礦田在平面展布上具有東西分帶的特征，以羅軍溝斷裂為界，礦田分為東部礦帶和西部礦帶，鈾礦床空間分布在東西兩帶具有東疏西密、礦床規模東小西大、礦石品位東貧西富的特點(陳友良，2008；倪師軍等，2014)(圖2)。其中位于礦田西部的510礦床最具代表性，為區內的主干礦床。

圖2 若爾蓋鈾礦田地質構造簡圖

510礦床位于白依背斜北側翼部，主要由5個礦段、3個遠景段組成，由西向東分別為雪蓮溝遠景段、向陽西溝礦段、向陽東溝礦段、中長溝礦段、切路溝遠景段、天贊溝礦段、埡口礦段和那垅遠景段(圖3)。具有成礦地質條件好、礦體成群集中分布、盲礦居多、主礦體規模大且連續性較好、探深的資源潛力大等特點(張成江和陳友良，2010；陳友良等，2019)。

2.1 賦礦地層與巖性特征

510礦床內主要出露有寒武系、奧陶系與志留系。區內礦體主要賦存于下志留統羊腸溝組上段，該地層以灰色、深灰色薄至中厚層變絹云母石英粉砂巖為主，與粉砂質絹云母板巖互層，頂部板巖中含較多微粒狀黃鐵礦，中部夾似層狀硅質巖及灰巖，鈾礦化主要賦存于灰巖、含碳硅質灰巖夾薄層的硅質巖中。巖層水平層理發育，厚度大于426.3 m，鈾豐度11.5×10-6(陳友良等，2007；黃昌華和張成江，2015；王永飛，2015)。主含礦層下志留統羊腸溝組上段沉積的“砂巖+板巖”─“硅質巖+灰巖”─“板巖+砂巖”巖性組合為有利鈾成礦的巖性組合，由于主含礦建造硅質巖和灰巖兩側均為板巖，在構造應力作用下容易發生塑性變形，為礦液運移提供了良好的阻擋層，使含礦溶液不致側向流失。而灰巖具有較強的化學活動性，在熱液作用下容易被交代蝕變成礦，加之在構造應力作用下，灰巖與硅質巖易產生脆性變形，為含礦熱液的運移和富集沉淀提供了良好的通道和空間(張成江，2005；葉永欽等，2015b；陳友良等，2019)。

2.2 構造特征

礦床地處白依背斜北翼西段，區內褶皺及斷裂均發育，以斷裂構造為主，區內巖層之間多為斷層接觸。褶皺多表現為疊加褶皺以及褶皺被后期斷裂活動破壞；斷裂主要為近東西向、北西向、北東向三組，近東西向的走向斷裂最為發育，北東向次之，北西向零星，在伴隨斷裂的同時，巖層中常有小型褶皺生成。近東西向斷裂及北東向斷裂組成菱形格狀構造格架，是區內的控礦斷裂，區內已知的礦體多產于北東向斷裂切割近東西向斷裂交叉部位及其上盤順層斷裂帶的有限范圍內(圖3)。斷裂具有規模大、分布廣、分枝復合較復雜等特點，具多期活動性，印支褶皺期表現為逆沖斷層，燕山期表現為扭性斷層，斷層傾角一般60°～80°，斷面呈舒緩波狀(黃昌華和張成江，2015；王永飛，2015)。區內斷裂在地表發育規模較小，多為深部隱伏斷裂，特別是控礦斷裂向深部逐漸會聚成規模較大的斷裂，礦體也由地表的多個小礦體會聚成深部規模較大的主礦體(陳友良等，2019)。

圖3 510礦床鈾礦地質略圖

2.3 巖漿巖特征

礦區內侵入巖零星分布，巖體規模一般較小，多呈脈狀產出，少數為巖株，大多侵入于下志留統，主要巖石類型為輝綠巖、閃長玢巖和煌斑巖等，成因類型屬幔殼混合型(何明友和金景福，1997；丁德建，2014)。其中以礦床東側侵位于志留系中基性巖脈輝綠巖為主，在其它地層中有少量的中酸性巖脈侵位，巖性以英安斑巖、閃長玢巖為主。區內中酸性脈巖發育部位往往是大礦體和富礦體產出部位，二者在空間上密切伴生(倪師軍等，2014；陳友良等，2019)(圖4)。

圖4 鈾礦體與花崗巖脈的關系(a)、鈾礦體與花崗巖脈、輝綠巖脈的關系(b)

3 鈾礦化特征

3.1 礦體特征

礦床內現已圈定大小礦體92個，其中多數為盲礦體，規模較大的礦體12個。礦體分布東起埡口，西至拉爾瑪向陽西溝地段，延長近5 km。各已知礦段內的礦體多集中位于區內主含礦建造變窄部位并與北東向斷裂交匯的地段(陳友良，2008；金有忠和田文浩，2011；陳友良等，2019)，鈾礦化特征以礦床中部的中長溝礦段最具代表性(圖5)。

圖5 510礦床中長溝礦段地質簡圖

區內已知礦體多產于下志留統羊腸溝組上段的中下部的硅質灰巖與硅質巖含礦建造界面附近，其次是硅質灰巖中含碳板巖、硅質巖夾層界面，所發現的礦體多產于層間走向斷層中，礦體受巖性及構造控制較明顯(張玉龍和朱西養，2010；黃昌華和張成江，2015；姜濤等，2018；陳友良等，2019)(圖6)。

礦體形態不規則，總體呈近東西向以層狀、似層狀、扁豆狀及透鏡狀產出，局部有膨脹、收縮和分枝復合現象(金有忠和田文浩，2011；賈立城等，2014；王永飛，2015)(圖6)，沿走向、傾向和厚度方向上具有不同的變化特征，多呈一定方向排列的礦體群出現。產狀10°～30°∠68°～85°，與地層走向基本一致；賦礦標高在3612～2887 m，礦化垂幅達725 m，目前所發現的礦體多未控制完全，還有進一步向下延伸的趨勢。從現有勘查程度看，區內主礦體的賦礦標高介于3400～2800 m之間(圖7)。

圖6 510礦床中長溝礦段三中段(3478.6 m)礦體平面分布圖

圖7 510礦床典型勘探線剖面圖

礦體規模大小不一，在走向上一般長十幾米至數百米不等，總體表現為由東往西各礦段內礦體沿走向延伸越來越大，在礦床西部的向陽西溝地段，主礦體沿走向延伸達850 m；傾向延深一般50～200 m，最大延深>500 m，區內大多數礦體傾向延深大于走向延伸。礦體真厚度一般0.52～11.35 m，最大真厚度達29.80 m，厚度變化系數61%～146.3%，厚度總體較穩定；礦體品位一般0.052%～0.421%，最高品位2.066%，品位變化系數一般為64%～92%，僅有少部分礦體品位變化系數>120%，礦化分布總體表現為較均勻。圍巖和礦體沒有明顯界線，富礦地段見明顯的鈣質淋濾、脫炭現象，呈孔洞狀、蜂窩狀(圖8a)、角礫狀、粉末狀。

3.2 礦石特征

依據賦礦的巖石類型劃分(郭寧和孫澤軒，2017；陳友良等，2019)，區內礦石自然類型主要為灰巖型，次為硅質巖型，極少數板巖型(陳友良，2008；金有忠和田文浩，2011；王永飛，2015)。礦石礦物組分較復雜，主要金屬礦石礦物有瀝青鈾礦、黃鐵礦、鎳的硫化礦物、閃鋅礦、硫鉬礦、硫釩銅礦等；主要脈石礦物有方解石、石英、絹云母、炭質，有少量重晶石、白云石和石膏(圖8b～i)；鈾的次生鈾礦物有殘余鈾黑、鈣鈾云母、銅鈾云母。各類型礦石間除脈石礦物的含量有差別外所含礦石礦物組成基本相同(倪師軍等，2014；陳友良等，2019)。

圖8 510礦床礦石礦物產出特征

鈾的存在形式有獨立鈾礦物和分散吸附態形式兩種，其中以瀝青鈾礦的形式產出為主(張玉龍和朱西養，2010；陳友良等，2019)。根據電子探針分析，瀝青鈾礦的主要化學成分為UO2，不同測點含量在72.53%～87.10%之間(陳友良，2008；肖俊等，2019)(表1)。瀝青鈾礦結構多變，形態復雜，主要可分為顯微粒狀、膠狀、脈狀、網脈狀和浸染狀(圖8e～i)，呈分散吸附狀態的鈾主要賦存在炭泥質集合體和表生礦物中(陳友良等，2019；莫幫洪等，2019)。

表1 510礦床瀝青鈾礦化學成分電子探針分析結果(%)

續表1

礦石的化學成分主要為CaO、SiO2、MgO、Fe2O3等。伴生元素有Mo、Ni、Zn、V、P、Co等(常丹等，2015；葉永欽等，2015a；鄭玉文等，2019)，其中Mo、Ni、Zn、V已達綜合利用標準(金有忠和田文浩，2011；陳友良等，2019)(表2)。

表2 510礦床不同品級礦石中伴生有益元素含量變化

礦石中鎳的賦存形式是鎳的硫化礦物，主要為硫鐵鎳礦，分布最廣，常呈立方體或不規則粒狀等，次為針鎳礦、輝鎳礦、二硫鎳礦、紫硫鎳礦等。礦物嵌布粒度細微，多為0.075～0.35mm，礦石中鎳含量0.004%～1.198%，平均為0.067%，大于鎳的地殼豐度值數十倍(圖9a)；鉬的賦存形式主要為礦物態，其中以硫鉬礦為主，少量輝鉬礦、鉬鈣礦和鉬鎢鈣礦，礦石中鉬含量0.001%～0.159%，平均為0.012%(圖9b)；鋅主要以閃鋅礦礦物態存在，是瀝青鈾礦的重要共生礦物，呈球粒狀、皮殼狀、不規則粒狀等，礦石中鋅含量0.034%～18.889%，平均含量1.317%(圖9c)；釩的賦存狀態主要呈離子狀態被吸附于水白云母和有機炭中，其次為釩鈣鈾礦、水釩銅礦、硫釩銅礦等釩礦物和含釩的褐鐵礦、鐵硅質巖屑中，礦石中釩含量0.006%～0.560%，平均含量0.051%(圖9d)。

圖9 510礦床礦石鈾礦物與主要伴生元素能譜成分圖

根據對區內礦石樣品中的U與Mo、Ni 、Zn、V等伴生有益元素相關性分析表明，U與Mo、Ni、Zn、V相關性不強，均呈很弱的正相關，其中Ni與Zn的相關系數為0.852，呈明顯的正相關(表3)。

表3 鈾與伴生有益元素相關性分析表

3.3 圍巖蝕變

礦床內圍巖蝕變比較發育，有硅化、方解石化、褪色蝕變、絹云母化、水云母化、螢石化、重晶石化、黃鐵礦化、褐鐵礦化等。但總體上近礦圍巖蝕變標志不十分明顯，除硅化、方解石化和黃鐵礦化外，其它圍巖蝕變現象的野外標志不明顯(陳友良，2008)。

4 成礦規律及找礦潛力分析

4.1 成礦規律

結合礦床內礦體的地質特征、分布規律及以往的相關地質研究，初步確立了“灰巖與硅質巖組合建造-斷裂構造-巖性界面-熱液活動”多要素組合控礦的成礦規律。

4.1.1 成礦地質體與成礦結構面

區內鈾礦化嚴格受層位控制，礦化一般賦存于下志留統羊腸溝組上段含碳硅質灰巖和硅質巖建造組合體的特定部位中，特別是硅質巖和灰巖巖性界面附近是礦體產出的集中部位，其次是硅質灰巖中含碳板巖、硅質巖夾層界面(陳友良，2008；王永飛，2015)。區內含礦建造上覆和下伏板巖、變質砂巖層及其中所夾的單一硅質巖夾層，皆無鈾礦體產出。

4.1.2 成礦構造

大量地質事實表明，本區鈾礦體多數產于具有硅質灰巖和硅質巖組合建造的斷裂構造破碎帶中，幾乎所有的礦體都產于北東向斷裂切割的近東向順層斷裂帶的交叉部位，多集中賦存在交叉部位及其上盤順層斷裂帶的有限范圍內，礦體受斷裂構造控制作用十分明顯(姜濤等，2018；陳友良等，2019；孫岳等，2020)。

4.1.3 巖漿活動及熱液蝕變

根據以往研究資料，若爾蓋鈾礦田內成礦帶的分布與各類脈巖，特別是中酸性脈巖帶的分布在空間上基本重合，暗示鈾成礦與巖漿活動有一定的關系(葉永欽，2015b；陳友良等，2019)(圖4)。同時，礦體及近礦圍巖中硅化、方解石化是典型的與成礦同時形成的熱液活動產物(張成江和陳友良，2010；葉永欽，2015a)。

綜合區內各已知礦床內的礦體產出特征，認為低序次含礦灰巖和硅質巖組合建造內的順層斷裂及巖性界面控制了礦體的分布，同時巖漿活動與區內鈾礦體的空間分布亦存在密切關系，各要素在一定的地質構造演化環境下有著必然的內在聯系，控礦各要素必須在特定組合條件下才能成礦。綜合認為區內鈾礦化主要受巖性、斷裂、巖性界面及巖漿活動聯合控制，灰巖和硅質巖含礦組合建造上下“鑲邊”的順層構造和北東向斜切斷裂是有利賦礦部位，礦化集中在灰巖和硅質巖透鏡體的層間構造中。

4.2 找礦潛力分析

4.2.1 遠景分析

通過對510礦床內各礦段已知礦體礦化垂幅進行統計，區內各礦段內的礦化垂幅大多>500 m，甚至個別礦段垂幅近1000 m(表4)，目前各礦段內發現的礦體大多未探底封邊，反映該區仍有巨大的找礦空間和良好的找礦遠景。

表4 若爾蓋鈾礦田各已知礦段成礦垂幅一覽表

根據成都理工大學陳友良教授等的最新研究，地幔流體對若爾蓋鈾礦田礦床的成因起了決定性的控制作用，510礦床存在明顯的上酸下堿的垂直分帶規律，推測深部可能存在較大的“堿性基底及巖漿房，在巖漿房與圍巖邊界有大規模礦體存在的可能，向深部有極大的繼續探索空間(陳友良，2008；張成江和陳友良，2010；葉永欽等，2015)。從近年在510礦床外圍開展的深部勘查成果看，在標高2900 m以深的深部發現有規模較大的強碳酸鹽化煌斑巖脈，在該巖脈中發現有較好的鈾礦化，顯示礦床深部仍有極大的探索空間和找礦潛力。

通過構建該礦床深部礦體三維數字可視化模型，結合礦化的空間分布特征和成礦規律對該礦床進行了找礦預測，共預測了鈾礦深部找礦空間7處，為區內后續勘查工作部署提供了找礦方向和工作部署依據(圖10)。

圖10 510礦床礦體空間展布特征及預測圖

4.2.2 鈾資源擴大方向

區內鈾資源擴大主要有三個方向：一是重點針對已知礦體進行探深、擴邊；二是針對礦床東西兩端及外圍有綜合物探異常顯示較好位置開展深部探索與揭露；三是針對礦床南部寒武系太陽頂組等高放射性背景值和有已知異常信息顯示的遠景地段找尋新的礦化線索，開辟新的含礦層位，進一步擴大找礦區內找礦成果，提升資源潛力和規模。

5 結論

(1)510礦床作為若爾蓋鈾礦田內較具代表性的典型礦床之一，具有品位富、礦體成群集中分布、礦化垂幅大、盲礦多、礦體形態多變、礦化規模大小不一、各礦段主礦體占有的資源量大等特征。

(2)礦石自然類型以灰巖型為主，次為硅質巖型，極少數板巖型。礦石礦物組分較復雜，礦石中鈾主要以獨立鈾礦物形式為主，有少量分散吸附狀態的鈾存在。鈾礦物主要有瀝青鈾礦、鈾黑及次生鈾礦物，吸附狀態的鈾主要存在于碳泥質集合體和表生礦物中。礦石中共伴生的Mo、Ni、Zn、V已達綜合利用標準。

(3)綜合認為區內鈾礦成礦具有“灰巖與硅質巖組合建造-斷裂構造-巖性界面-巖漿活動”多要素組合控礦的成礦規律，各要素必須在特定組合條件下才能成礦。

(4)根據對礦床成礦規律的認識并結合礦床現有的控制程度，綜合分析認為該礦床深部和外圍仍具極大的找礦空間和潛力，礦床深部和外圍是今后資源擴大的主要方向。

致謝：在野外工作過程中得到各級專家的有力指導和項目組同志的大力支持；成文過程中審稿專家和編輯部老師提出了寶貴的意見和建議，在此一并表示衷心感謝。

[附中文參考文獻]

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