江西省寻乌县白面石地区铀资源潜力分析

2014-10-10张桂良雷练武吴海峰陈海飞童日发杨冰彬

东华理工大学学报(自然科学版) 2014年2期

张桂良，雷练武，吴海峰，陈海飞，童日发，杨冰彬

(1.江西省核工业地质局二六四大队，江西赣州 341000;2.江西省核工业地质局二六八大队，江西玉山 334700;3.东华理工大学地球科学学院，江西南昌 330013)

白面石地区的铀矿勘查是在1960年代进行的，到1980年代先后提交了6711、6712、6713和6714四个铀矿床和105号铀矿点，构成了一个大型铀矿田，成为了我国重要的铀资源产地。由于铀矿主要赋存在砂岩层内，当时作为了典型的沉积矿床，就此结束了该区的铀矿找矿工作。但近年来，通过在105号铀矿点的小型试采和补充勘查，其资源量已由一个小矿点，提升成为了矿床，并发现富铀矿具有明显的热液特征。为此，重新整理了前人大量的资料，并广泛搜集近年有关白面石地区同位素定年新成果，重新探讨其成因类型，进一步厘定白面石矿田的资源潜力及其找矿方向。

1 区域地质

白面石地区位于南岭铀—多金属成矿带东端，EW向全南—寻乌深断裂带与NNE向鹰潭—安远、邵武—河源深断裂带的夹持部位。

区域上分布着中—晚元古代地层，是一套巨厚的海相泥砂质、细砂质为主的富铀复理石建造。经晋宁运动该套岩系强烈褶皱回返，形成了寻乌岩组的千枚岩、片岩、变粒岩、片麻岩和混合岩。Pb-Pb同位素年龄为1 848 Ma(陈贵华等，2001)。是本区最古老的结晶基底。

该区大面积分布着印支—燕山期大型复式花岗岩体，其主体多为印支期(陈毓川等，1990;龚春雨等，2010)，沿南岭带分布有足洞、定南、白面石、单观嶂等岩体，岩性多为中粗粒似斑状黑云母花岗岩。

中生代华南地区经受了地壳拉张作用影响，赣南发生了强烈火山活动，沿南岭带形成了EW向分布的东坑、白面石、菖蒲基性-酸性组成的双峰式火山盆地，属中侏罗世菖蒲组旋回(179～160 Ma)。

图1 白面石地区地质略图Fig.1 Geological sketch of Baimianshi area

由于EW向南岭构造和NNW向鹰潭—安远、邵武—河源深断裂带的长期活动，形成了醒目的安远—寻乌热隆环状构造(张万良等，2005)，因此区内构造除EW向、NNE向外，NW向构造也十分发育，并多充填石英斑岩或辉绿岩(图1)。

2 白面石火山盆地

2.1 盆地基底

白面石火山盆地的基底为白面石花岗岩体，该岩体是由早禾岩体及柱石岩体组成的复式岩体。大致呈北西向展布，出露面积270 km2，侵入于寻乌岩组浅变质岩系中。岩体内见有片麻岩、变粒岩和混合岩捕获体。Rb-Sm等时线年龄为(241±7)Ma(孔兴功等，2000a，2000b)，为印支期。岩性自上而下为白云母花岗岩、二云母花岗岩和黑云母花岗岩，三者呈渐变过渡关系。岩体含铀量(9.70～12.5)×10－6，属含铀量极为丰富的重熔“S”型花岗岩体(董晨阳等，2010)，其顶部有风化壳(原称花岗质砂岩)，厚1～5 m，不仅是区内铀成矿的主要供源体，也是盖层碎屑的供源体。

2.2 盆地盖层

白面石火山盆地的盖层是由中侏罗世的陆相沉积碎屑岩和火山岩系组成，整个盖层厚度300 m左右。盆地底部的花岗质砂岩与第一层砂岩无明显界线。其上为一套沉积砂岩及玄武岩互层，共有5个沉积喷溢韵律，最顶部为流纹斑岩覆盖。其中第一层砂岩是该区最主要的含矿层位，分布面广，成层状产出，最厚可达40 m，最薄几十厘米(个别地段缺失)。反映当时沉积环境是处在河床、河网沉积环境中，前人称“槽状”构造，即为古河道。(图2)。

2.3 构造

(1)矿田北部的EW向桂竹帽—足洞断裂带呈左行侧列出现，长达100 km，宽10～20 m，是控岩，控盆，控矿构造。在桂竹帽地段控制着白面石岩体与单观嶂岩体分界(周庭华等，2006)。

(2)受安远—寻乌热隆构造影响，NW向菖蒲—柱石断裂带，长达30 km，宽3～5 km，具有长期活动特征。控制着菖蒲和白面石双峰式的火山盆地以及众多的火山口、次火山脉岩带的产出，而且控制着区内各个矿床、矿点、矿化点的分布，对该区铀矿化的形成起着极为重要的作用。

(3)晚期的NNE向断裂带位于盆地东西两侧，以硅化破碎或碎裂岩带形式产出，以断陷形式保留着白面石残留盆地。其NNW向次级构造常切割“槽状”构造加富铀矿化的聚积。

(4)层间构造在第一层玄武岩与第一层砂岩接触界面处形成的层间破碎带成为铀的富矿地段。

(5)火山构造:白面石火山盆地呈NW向展布，为一残留的火山盆地。火山活动早期以裂隙式间歇喷发为主;后期以中心式(火山口)为主，岩性为玄武岩、凝灰岩、流纹岩，具有典型的玄武岩—流纹斑岩双峰式火山岩建造。白面石盆地内已发现有桐梓嶂、桂竹帽、马荠圹火山口多被晚期流纹斑岩所充填，呈漏斗状、地形多为陡立穹状山峰。

3 铀矿化特征

白面石矿田铀矿化主要分布于盖层底部的第一层砂岩、第一层砂岩与玄武岩接触带中(二者占矿田总资源量的87.5%)，其次是第一层玄武岩底部，二、三层砂岩和二、三层玄武岩仅出现少量矿化，未见工业矿体。少量花岗质砂岩和花岗岩顶板中的矿化不受层位控制，与构造、裂隙及脉岩有关。

3.1 第一层砂岩中铀矿化特征

矿化主要赋存于“槽状”构造(花岗岩顶板古地形相对低洼部位)的中心部位或较缓一侧的斜坡的砂岩层中;铀矿在砂岩层(包括花岗质砂岩)中成缓倾斜带状或面状分布，主要赋存在砂岩层顶部或跨层到玄武岩底板，矿化与砂岩厚度有一定关系，无砂岩基本无矿。矿化品位一般在0.060% ～0.150%之间。

3.2 玄武岩中铀矿化特征

玄武岩中矿化也是区内铀矿化的重要组成部份，矿化部位均赋存于玄武岩与第一层砂岩接触面形成的层间破碎带并靠近玄武岩一侧。矿体形态复杂，多呈缓倾角的细脉状、透镜状、团块状、不规则囊状产出。矿化品位高，一般在0.3% ～1%，最高达6.796%，常形成富矿体。

图2 白面石矿田地层综合柱状图Fig.2 Comprehensive columnar strata section of Baimianshiuranium ore field

3.3 花岗岩中铀矿化特征

由于当年勘查的主要对象是砂岩层，所有的钻孔只揭露到花岗岩顶部10～20 m，但已有208个钻孔(占总数的8%)在花岗岩中见矿，但铀矿化规模较小，多呈陡倾向脉状，所见的工业矿化品位一般0.05% ～0.12%，最高 1.799%，厚度一般 0.2 ～0.63 m，最厚 1.99 m。

3.4 花岗质砂岩中铀矿化特征

花岗质砂岩铀矿化主要产于花岗岩顶部，且矿化规模较小，由微细裂隙或网脉状裂隙含矿。单个矿体长10 m左右，常与第一层含矿砂岩中矿化合二为一，或与花岗岩中的矿化连成为一个矿体。

3.5 铀矿物特征

白面石矿田的矿石矿物类型主要有沥青铀矿—赤铁矿型，是区内最主要的矿石类型，以沥青铀矿、赤铁矿(水针铁矿)组合，以球形，蠕虫状和细粒集合体，呈浸染状或微脉状充填于砂岩胶结物、云母解理和绿泥石矿物中以及花岗岩各矿物中;沥青铀矿—绿泥石型，沥青铀矿以吸附状产于岩石的绿泥石、水云母中，以分散状或细脉状分布于砂岩和花岗岩中。沥青铀矿—硫化物型:以沥青铀矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等为组合，沥青铀矿常以胶状交代粒状，蠕虫状，乳滴状的硫化物矿，以浸染状，细网脉状分布于砂岩和玄武岩中。沥青铀矿—碳酸盐型:沥青铀矿呈粒状，团块状，浸染状产在红色方解石中或脉壁上，分布于玄武岩和花岗岩中。沥青铀矿—萤石型:沥青铀矿以胶状产于紫黑色萤石中或脉壁上，以团块状、细脉状、浸染状分布于砂岩、花岗岩和玄武岩中。

矿石结构形态有弯曲带状、棉絮状、巢状、脉状、球粒状及单雏晶形成的球形集合体。矿石构造是不均匀的浸染状，脉状和细脉浸染状。在玄武岩中常见带状构造、角砾状构造及环状构造。

4 铀矿化成因探讨

4.1 铀源

铀源主要来自基底花岗岩，白面石超单元岩体属陆壳重熔型花岗岩，是富铀岩体，铀含量(9.70～12.57)×10－6(戴民主，2006)，铀元素主要分布在造岩矿物中，岩体的自变质作用，大面积花岗岩的白云母化，水云母化使花岗岩造岩矿物中特别是云母、长石矿物中的铀活化迁移。经水冶实验，花岗岩的铀浸出率高达95%。岩体经长期隆起剥蚀、风化，形成几米至十几米的古风化壳，成为本区碎屑物和铀的供源体。当时古气候温热多雨，植被不发育，搬运沉积速度较快，形成了山涧、河床、河网相沉积，铀元素以铀的有机质络合物、铀酰碳酸盐结合物和含铀碎屑物等形式进入沉积物中，形成该区矿田的铀初始富集到 67.43×10－6(章邦桐等，2003)，为成矿的基础。

4.2 双峰式火山作用是该区铀成矿的关键

双峰式火山岩(孔兴功等，2000a)喷溢初期的玄武岩覆盖在未能成岩的砂岩之上，在其热力和压力条件下，使原生水不断挤压增温，且溶解大量的CO2，HCl，H2S等火山气体，使水质具有酸性特征，沉积物发生蚀变，砂岩内的胶结物绿泥石大量生成，造岩矿物发生重结晶，绢云母变为白云母，石英再生增长等。岩石空隙度缩小，固结成岩成矿，成矿年龄为156 Ma，160 Ma(张运涛等，2010;陈贵华等，2001)，第一层玄武岩成岩的Rb-Sr等时线年龄173 Ma(龚春雨等，2010)，两者时间相近，空间相伴。玄武岩的热覆盖是成矿的关键。

4.3 次火山岩对该区铀矿化起着后期富集作用

火山期后的次火山岩的侵入，再一次从深部幔源带来了一定的热源，或带来一些亲铜元素，并沿着NW向陡倾角构造大量充填，形成了矿田内“浩浩荡荡”的石英斑岩群(少量辉绿岩)，在其两侧的砂岩层中，在已有的铀矿基础上，加强了该区铀矿化迁移、再富集。成矿的U-Pb同位素年龄为99.86 Ma，其石英斑岩的成岩K-Ar同位素年龄为99 Ma(张运涛等，2010)。测得的铀成矿温度为276～343℃(张万良，2001)，近矿的赤铁矿化、萤石化、黄铁矿化蚀变及其铀矿共生组合，也都显示了热液成矿特征。坑道中常见石英斑岩两侧的砂岩层中，富矿出现几率较高，反映了次火山岩对铀矿化的富集作用。总之，白面石地区铀矿化是在富铀的花岗岩基础上，形成同生沉积铀矿化，为后生富集提供了良好的物质基础;双峰式火山岩中的玄武岩覆盖给铀富集提供了热源成矿条件，尔后次火山岩侵入，在热作用下又叠加改造了早期形成的铀矿化，充分反映火山活动对铀富集起主导作用。其成因可概括为成岩成矿、火山热盖及热液迭加的多期次、多因素复成因成矿。其主成矿期形成的是火山岩型的火山热盖亚型。

5 铀资源潜力分析

5.1 成矿地质前景分析

(1)区内处在华夏古陆边缘，闽赣后加里东隆起南部与湘桂粤海西—印支坳陷交接部位。EW向南岭铀—多金属成矿带东端。经历了三次不同规模碰撞对接和拉张裂陷:晋宁—加里东晚期、海西—印支期和燕山—喜山期频繁的断裂、断块活动，导致形成多期次岩浆活动，丰富了该区铀成矿热液的来源和活动空间。

(2)区内分布着高成熟度、高含铀量的古老结晶基底地层以及印支期白面石高铀花岗岩体，给后期铀的演化和成矿创造了前提条件。

(3)从江西省深部构造图中反映出该区处于武夷山西南地幔坡—坪区，其莫霍面深度31 km幔坪区。会昌—安远—定南居里面隆起边缘，居里深度30～32 km。其边缘及隆坳过渡带，热源物质活动剧烈，构造发育，尤其是赣南中侏罗世沿南岭带发生的火山活动，为铀矿的活化，迁移、富集提供有利条件。

5.2 找矿方向

白面石地区的白面石铀矿田虽已成为重要的铀资源产地，但受认识条件的限制，当时勘查的主要对象仅限于盖层底部的第一砂岩层，由于该区有得天独厚的铀成矿地质背景以及火山岩铀矿成因类型的厘定，因此该区还具有极大的找矿潜力。其找矿方向应为:

(1)探索白面石盆地基底花岗岩中的富矿。以往工作中对基底花岗岩研究不够，尽管勘查的所有钻孔仅揭露到花岗岩顶板10～20 m，但花岗岩石中也有8%的钻孔见矿，据6712矿床钻孔统计已有135个孔在花岗岩中见到不同级别的铀矿化，其中有连续4个孔在花岗岩中见到了工业铀矿体，呈EW 向展布，厚度0.2 ～0.63 m，最厚 1.99 m，品位0.05% ～0.12%，最高 1.799%(图 3)。其余几个矿床的基底花岗岩中也具有良好成矿条件。另外，在白面石盆地外围，尤其是在EW向的桂竹帽—足洞深断裂东段，上下盘发育密集平行的次级构造中，还发现了寨下花岗岩型铀矿床及一系列铀矿点，并有4条近EW向的水化异常带，形成面积约17 km2的L级花岗岩型水化成矿远景区。因此，白面石盆地基底和外围的花岗岩均有极大的找矿潜力。

(2)探索次火山机构控制的富铀矿体。白面石盆地已取得成功找矿经验，白面石盆地内已存在桐子嶂、马荠圹、桂竹帽三个火山口，均由流纹斑岩充填火山颈成相对高耸的正地形，四周发育有环状构造或放射状构造，流纹斑岩平面上呈椭圆形，剖面上呈漏斗状，并在周围的内倾的地层中，见有较好的富矿。NW向构造内“浩浩荡荡”的次火山岩脉带密集区，实际上也是火山机构存在的部位，也是成矿最有利地段。俄罗斯的红石巨型铀矿床，与白面石矿田有同样的地质背景、同样的基底和盖层和相同的成矿时期，但红石矿床主要的资源量(约15万t)集中在火山机构的通道壁上，这是前人在白面石矿田勘查最忽视的部位，因此，也是该区今后找矿潜力最大的部位。

(3)继续扩大白面石盆地盖层中铀资源量。白面石盆地约22 km2，尚有1/4面积处于勘查程度低或空白区。根据已控制的成矿集中区的分布规律，应沿着NW、NNE两个方向进行探索，特别是次火山岩脉发育地段。如马荠圹矿床的桐子岽、双坑矿床的高兰山地段，是矿化赋存的有利地段。105矿点通过试采已发展为小型矿床，类似该矿点的还分布有多处，具有相同成矿特征，且埋藏浅，便于勘查的小火山盆地残体，如香山、狼狗窝及屏风嶂等地段均有矿化出现，这些都是扩大白面石地区铀矿化规模的重要组成部分，其中屏风嶂残留火盆中地表出露工业矿体长 80 m，厚度 0.9～1.1 m，品位0.063% ～0.103%，最高达1.512%，显示该盆地蕴藏着一定的铀矿资源量。