大兴安岭红山子盆地铀矿勘查新进展及其找矿意义

2014-11-21祝洪涛李继木王常东

东华理工大学学报(自然科学版) 2014年4期

祝洪涛，李继木，赵博，王常东

(核工业二四三大队，内蒙古赤峰 024000)

红山子盆地位于内蒙古中部地槽褶皱系的温都尔庙—翁牛特旗加里东褶皱带与苏尼特右旗晚华力西褶皱带的过渡部位，属沽源—红山子铀成矿带北东段的一个火山盆地(方锡衍等，2012)。盆地内的铀矿勘查工作始于1959年航放异常点的发现，经地面检查、普查、详查等工作，在层间滑动断裂F2和弧形断裂F1上盘先后发现了2，3，4，11，12号矿带和5，7，8，9 号矿带(马国祥等，2009)，逐步发展、扩大成为铀矿床。“十一五”期间，红山子盆地重新纳入规划(张金带等，2011)，2010 ～2012年开启了新一轮的“攻深、扩围”补充勘查工作，对基础地质开展了深入研究。经过3年的努力，不仅在原有矿带的深部和外围发现新的矿化富集地段，而且基本查明断裂构造和矿化特征，理清了赋矿围岩岩石组合和地质时代，发现了盆地西侧F1断裂以西存在推覆构造及F0，F4盆缘断裂构造，并在推覆构造区和盆缘断裂上盘揭露到规模较大的铀钼矿化。本文试图对红山子盆地铀矿勘查工作的新进展进行归纳，希望对深入开展沽源—红山子铀成矿带乃至大兴安岭南部地区的铀矿勘查有所帮助。

1 盆地特征

红山子盆地火山岩系不整合于下二叠统大石寨组中-酸性火山岩系或燕山早期花岗岩之上，上覆有新近系中新统汉诺坝组橄榄玄武岩，盆地西部和北东部分别出露有燕山期安山玢岩和花岗斑岩，次火山岩主要侵入基底大石寨组或燕山早期花岗岩，局部侵入火山盆地的火山岩系(图1)。大石寨组下部为安山-英安质角砾凝灰岩、夹安山岩、凝灰岩，主要分布于盆地西部和东部，南部有零星分布，厚100 ～600 m;上部为流纹质熔结凝灰岩，小面积出露于盆地北部，厚0 ～120 m。燕山早期花岗岩出露于盆地东部和南部，为复式岩体，岩性主要为细粒黑云母花岗岩、碱长花岗岩和钾长花岗岩，其中黑云母花岗岩主要分布盆地东部和南部，碱长花岗岩小面积出露于盆地南部边缘接触部位，钾长花岗岩以岩株形式产出。盆地火山岩系主要由流纹岩、火山角砾岩和角砾熔岩组成，厚大于100 m。钻孔资料显示，底部见有灰黄、灰绿、灰黑色复成分砾岩、砂砾岩、沉凝灰岩、粉砂岩、凝灰质页岩。流纹岩包括高钾钙碱性流纹岩和碱性流纹岩，高钾钙碱性流纹岩主要分布于盆地中部，碱性流纹岩主要分布于盆地东南部、局子沟后山一带(巫建华等，2013;徐勋胜等，2010)。汉诺坝组橄榄玄武岩小面积分布在盆地中部，盆地北部也有零星出露，厚度30 m 左右。

图1 红山子盆地地质图Fig.1 The geological map of Hongshanzi basin

盆地的主要断裂构造为弧形断裂F1和层间滑动断裂F2，以往发现的铀矿体均位于F1，F2断裂上盘的一定范围内。F1断裂为北东向弧形断裂，分布于新民组流纹岩与沉凝灰岩接触带，长6 km，宽2～3 m，压扭性，中南段倾向南东，北段发生扭转而倾向北西，倾角上陡下缓，浅部70°左右，深部小于50°;F2断裂为北东向层间滑动断裂，上盘为流纹岩，下盘为沉凝灰岩，长约4 km，宽30 ～60 m，总体倾向290°，倾角46 ～70°。

2 铀矿勘查新进展

2.1 火山盆地岩石组合的厘定

长期以来，红山子盆地的火山岩被分为亚碱性岩和碱性岩两类。亚碱性岩类表现为一套酸性岩，即流纹质类岩石，包含火山碎屑岩、熔岩、次火山岩等，化学成分总体表现出高钾或高硅的特点，部分表现出高钠的特点，曾与同一铀成矿带西南段的沽源地区张家口组第三岩性段对比;碱性岩类以高钾为主，部分高钠，具有多斑晶和不含斑晶的两类，曾被称为正长斑岩和粗面岩，并与沽源地区张家口组第二岩性段的主体岩性对比(吴仁贵等，2011)。但新的分析成果表明，红山子盆地原定的粗面岩和正长斑岩在全碱-硅(TAS)图解和Zr/TiO2-Nb/Y 分类图(图2)均落入碱性流纹岩的区内，在SiO2-AR 图解上，全落入碱性-过碱性的区内，在标准矿物绘制的Q-A-P 图解(图3)中也都落在碱性流纹岩区内。可见，红山子盆地原定的粗面岩和正长斑岩实属碱性流纹岩，火山岩组合不是高钾钙碱性流纹岩-碱性粗面岩组合，而是高钾钙碱性流纹岩-碱性流纹岩组合。

2.2 火山岩地质时代的厘定

张振强(2001a，2001b)曾获得红山子盆地火山

图2 红山子盆地碱性流纹岩Zr/TiO2-Nb/Y 图解(数据引自武珺，2013)Fig.2 Zr/TiO2-Nb/Y diagram of rhyolite in Hongshanzi basins

可见，碱性流纹岩和流纹岩的年龄在误差范围内一致，均属晚侏罗世早期火山活动的产物，而不是早白垩世早期火山活动的产物。

2.3 盆地西侧推覆构造的发现

本轮铀的矿勘查中，先在盆地西侧F1断裂以西Ⅱ-37 号勘探线施工的2个钻孔中，发现下二叠统大石寨组安山质角砾凝灰岩覆盖于新民组碱性流纹岩之上(图4)，在接触界面上发现较大规模的构造破碎带，暗示这种“老地层”覆于“新地层”之上的现象可能是推覆所致。随后在这一认识指导下实施的多个钻孔，证实了推覆构造的存在，而且推覆断裂面产状近于水平(图5)，发育的范围(推覆构造区)为长约2.7 km，宽200 ～400 m。研究表明，前人施工的7 号矿带B 孔，铀矿化发育于推覆岩全岩Rb-Sr 等时线年龄为134.7 ～144.7 Ma，落入早白垩世早期的地质时代范围。因其年龄跨度高达10 Ma，巫建华等(2013)采用目前精度最高的SHRIMP 锆石U-Pb 测年法对红山子盆地2个碱性流纹岩和1个流纹岩样品进行了定年，2个碱性流纹岩样品的206Pb/238U年龄加权平均值分别为(154.7 ±1.7)Ma(MSWD=0.77)和(156.5 ±1.4)Ma(MSWD=1.16)，流纹岩样品的206Pb/238U年龄加权平均值为(156.5 ±1.6)Ma(MSWD=1.11)。构造断裂带内;本轮施工的A 孔，在推覆构造断裂带之下的碱性流纹岩内揭露到累计厚度为50.31 m的7 段工业钼矿化，平均品位0.312%，并辉钼矿化最强的部位伴有3 段铀异常，揭示了推覆构造对铀、钼矿化空间定位的控制作用。

图3 红山子盆地碱性流纹岩Q-A-P 分类图解(数据引自武珺，2013)Fig.3 Q-A-P diagram of rhyolite |in Hongshanzi basin

2.4 盆缘断裂构造的确认

图4 红山子盆地Ⅱ-37 号勘探线剖面图Fig.4 The exploration lineⅡ-37 in Hongshanzi basin

以往资料显示盆地的构造主要为F1，F2断裂，二者大致成环状。本次通过开展高精度磁测和可控源音频大地电磁测深两种物探方法，在F1以西，F2以东分别解释出F0，F4断裂(图6)。两种物探方法的吻合度较高，尤其是多条相距0.5 ～1.0 km的可控源音频大地电磁剖面对于F0，F4断裂的显示也较为明显与相似，其中F0断裂经施工ZKⅡ-37-7 号钻孔，在F1以西揭露到厚约50 m 的构造破碎带，位于构造破碎带内的岩心见有大量轴夹角约20°的擦痕，指示该构造破碎带的倾角约为70°，由孔内反推至地表，该断裂构造所在位置、产状与多种物探方法综合解释出的F0断裂吻合;而F4断裂亦通过施工局子沟地段ZKⅣ-04-06 号钻孔得到了验证。F0，F4断裂的确认，使得红山子盆地的实际范围明显扩大，而已发现较富大铀钼矿化的推覆构造区即位于F0断裂上盘，有工业铀钼矿化的局子沟地段位于F4断裂上盘，表明F0，F4断裂与F1，F2断裂一样具有控矿作用，为盆地的外围找矿工作提供了更大的有利空间。

2.5 碱交代矿化类型的进一步确认

以往的研究表明红山子盆地的矿化类型为碱交代-红化型(马国祥等，2009;陈东欢等，2011)。本次通过钻探揭露，在盆地西部F1断裂上盘5，7号等矿带揭露到了多个工业铀矿体，如5 号矿带C孔在41. 05 ～46. 55 m 见视厚度5. 50 m、品位0.179%的工业铀矿化，D 孔在54.65 ～60.15 m 见视厚度5. 50 m、品位0. 119% 的工业铀矿化(图7a);7 号矿带E 孔在121.85 ～123.25 m 与176.20～178. 30 m 见两段工业铀矿化，视厚度分别为1.40 m、2. 10 m(图7b)，品位分别为0. 249%、0.052%，矿化均产于钠长石化碱性流纹岩的赤铁矿化(红化)蚀变带内，与2，3，4 号矿带内所见矿化的热液蚀变类型一致，这一发现进一步确认了红山盆地的矿化类型为碱交代-红化型。

3 找矿意义

红山子盆地的铀矿勘查的进展，对大兴安岭南部开展铀矿找矿工作具有重要的指导意义，具体体现在以下4个方面:

图5 红山子盆地西部推覆构造区纵向剖面图Fig.5 Longitudinal profile of nappe structure in western Hongshanzi basin

图6 红山子盆地岩体—构造分布略图Fig.6 Distribution map of Rock mass-Structure in Hongshanzi basin

(1)高钾钙碱性流纹岩-碱性流纹岩组合是有利于铀成矿的一个新的火山岩组合。沽源-红山子铀成矿带南段的张麻井大型铀钼矿床和大官厂小型铀钼矿床赋存在沽源盆地高钾钙碱性流纹岩-碱性粗面岩组合中(吴仁贵等，2011)，这一特征使铀矿地质工作者注意到了高钾钙碱性流纹岩-碱性粗面岩组合在铀成矿中的重要性，并在红山子铀矿的勘查中将红山子盆地的火山岩归于高钾钙碱性流纹岩-碱性粗面岩组合。通过本轮的铀矿勘查，将红山子盆地原定的碱性粗面岩厘定为碱性流纹岩，证实红山子盆地的火山岩属高钾钙碱性流纹岩-碱性流纹岩组合，这为大兴安岭南部地区开展铀矿勘查工作指明了一个新的有利的赋矿岩石组合。

(2)晚侏罗世早期长英质火山岩是铀矿勘查的一个新层位。沽源-红山子铀成矿带南段的张麻井大型铀钼矿床和大官厂小型铀钼矿床赋存在沽源盆地早白垩世早期张家口组火山岩之中(吴仁贵等，2011)，这一特征使铀矿地质工作者注意到了早白垩世早期火山岩在铀矿勘查中的重要性，并在红山子盆地的铀矿勘查中长期将盆地的火山岩归入可与张家口组对比的满克头鄂博组。本轮铀矿勘查通过高精度SHRIMP 锆石U-Pb 定年法将红山子盆地的火山岩厘定为晚侏罗世早期，证实红山子盆地的火山岩属新民组，这为大兴安岭南部地区开展铀矿勘查工作指明了一个新的有利的赋矿层位。

(3)推覆构造是铀矿勘查中值得重视的构造类型。沽源-红山子铀成矿带南段的张麻井大型铀钼矿床和大官厂小型铀钼矿床主要赋存在流纹斑岩与张家口组第三段接触带附近的隐爆角砾岩中(沈光银，2008;朱凤丽，2012)，这一特征使铀矿地质工作者注意了隐爆作用在该成矿带铀成矿中的作用。本轮铀矿勘查中在红山子盆地西侧发现的推覆构造，对铀矿的定位具有明显的控制作用，这为大兴安岭南部地区开展铀矿勘查工作提出了一个值得重视的构造类型。

图7 红山子盆地5 号矿带Ⅱ-4 号勘探线(a)和7 号矿带Ⅱ-25 号勘探线(b)剖面图Fig.7 The exploration lineⅡ-4(a)andⅡ-25 (b)in metallogenic belt 5、7 in Hongshanzi basin

(4)断裂构造分析是铀矿勘查中需要抓住的主线。以往在红山子盆地发现的铀矿床、矿点均受NE 向环形断裂构造F1，F2控制，F1，F2断裂的次级构造为容矿构造(马国祥等，2009)，本轮铀矿勘查在红山子盆地发现的F0，F4盆缘断裂构造的上盘均揭露到工业铀钼矿化，这对红山子盆地的外围及大兴安岭南部找矿具有重要的启发和指导意义。

(5)碱交代型铀矿是铀矿勘查中不可忽视的类型。目前关于沽源-红山子铀成矿带内火山岩型铀矿的蚀变规律研究认为一般都是上酸下碱，红山子盆地因抬升剥蚀程度较大，火山岩层薄，目前在该盆地内发现的成矿期热液蚀变都是碱交代蚀变，表明上部的酸性蚀变已经被剥蚀，故在区域上可对其他盆地地表及浅部酸性蚀变之下的碱交代蚀变进行深部探索。

致谢在项目的实施过程中，东华理工大学余达淦教授、吴仁贵教授和核工业二四三大队于文斌研究员级高工、于振清研究员级高工、姜山研究员级高工给予了实际指导; 在本文的撰写过程中，东华理工大学巫建华教授从选题和内容选择上给予了具体指导，并对全文进行了仔细审阅和修改，在此一并感谢。

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