赣南鹿井矿田铀成矿远景预测

周肖华， 付 湘， 王祝宁

(核工业270 研究所，江西 南昌 330200)

鹿井地区铀矿勘查工作始于1958年，至20 世纪90年代结束，已落实鹿井铀矿田。1958年原中南三○九队第三队进入鹿井地区，开展1∶ 25000伽玛普查工作，发现鹿井(东部三角形地段)、枫树下、洞房子、牛尾岭等矿床的异常点带。1959—1960年间相继发现羊角脑、黄蜂岭、沙坝子、下洞子、梨花开等异常点带，随后对鹿井异常“三角形”地段开展揭露，圈定部分矿体，落实为初勘点。在1960—1964年，原中南三○九队第十队二小队在鹿井矿田开展详查和地表揭露，并对牛尾岭、鹿井异常点进行深部揭露和初勘。1964年4月原中南三○九队第二队在矿田开展普查找矿工作，于1965年发现高昔异常点带，并对各异常进行详查、揭露及勘探。历经30 多年普查勘探，由中南地质勘探局三○二大队先后提交6个矿床(鹿井、黄蜂岭、高昔、牛尾领、沙坝子、梨花开)的储量报告，2个矿床的普查报告(下洞子、羊角脑)和枫树下铀矿床详查地质报告及洞房子铀矿初勘点报告，落实了鹿井铀矿田。累计完成地质工程工作量:槽探493 339.69 m3，井 探1 747. 7 m，钻 探1 069 966 m，硐 探43 501.26 m。其中在本工作区完成地质填图43.805 km2，槽探101 039.1 m3，井探1 517.95 m，钻探89 759.06 m，硐探3 298. 63 m。2009—2012年间核工业270 研究所在该区开展了铀成矿潜力评价及普查找矿工作，取得了一系列的勘查成果。新增铀资源量不少。前人对鹿井矿田进行铀矿勘查的同时，也开展了多项地质科学研究工作，对诸广山岩体(南部、中部)地质特征、成因及其与铀矿化关系、矿田铀矿化特征、控矿因素、成矿规律及矿床成因均做过专题研究，取得较好的科研成果。一些科研成果及时运用到勘查工作中，使矿田不断扩大，起到了指导勘查的作用。本文对鹿井矿田的铀成矿地质特征进行系统的总结，并提出了下一步的勘查建议。

1 鹿井矿田地质概况

鹿井矿田位于湖南省汝城县与江西省崇义县接壤处，为南岭东西向铀成矿带的组成部分，位于南华活动带华夏褶皱带武功-诸广断隆区，诸广山复式岩体中段，受遂川断裂及热水断裂组成的地堑式断陷带控制(王鸿祯等，1986)。区内一系列铀矿床、矿化点围绕着丰州盆地，产于印支期第二阶段花岗岩及燕山早期第二阶段、第三阶段花岗岩内部及其外接触带下寒武统香楠组及中寒武统茶园头组浅变质岩地层中。

下寒武统香楠组主要出露于该矿田的西部及南部，厚度大于400 m，与下伏震旦系整合接触。主要由黑色板岩组成，约占岩石组合75%，含磷结核及大量黄铁矿，常见水平纹层、正粒序层理、扰动构造和掺凝构造，局部见水下滑动或拖拽形成的单向层理和反复挠曲构造、水下冲蚀印模。次为砂质板岩、硅质板岩、长石石英砂岩及少量硅质岩、灰岩。上寒武统茶园头组厚度大于140 m，与香楠组整合接触。该组以厚—巨厚长石石英砂岩、石英砂岩、细砂岩为主，占65%，次为砂质板岩、硅质板岩、含碳板岩、碳质板岩及少量硅质岩。岩石颜色以灰、灰绿色和黑色为主。沉积厚度大，韵律发育，水平层理、掺凝构造、扰动构造、层面冲蚀坑槽及重力模等原始沉积构造发育。寒武系中浅变质岩系中的铀含量较高，是该区主要的铀成矿母岩。

图1 鹿井矿田地质略图Fig.1 The geological sketch of lujing-ore field

上白垩统出露于工作区北西部，属丰州盆地的一部分。岩性主要为红色砾岩、砂砾岩，岩性岩相不稳定，不整合覆盖于寒武系或花岗岩体之上。鹿井地区出露的岩浆岩主体为印支期第二阶段中粗粒似斑状黑云母二长花岗，次为燕山早期第三阶段细粒少斑黑云母二长花岗岩。另有少量燕山早期第二阶段中细粒二云母二长花岗岩、石英斑岩、花岗斑岩、细晶岩、辉绿岩、煌斑岩等脉岩。各期次岩体岩石化学成分变化不大。岩浆活动总特点是，从早期到晚期岩石结构由粗到细，即从粗粒—中粗粒—细粒—隐晶质，反映了随岩体演化，岩体侵位增高，结晶速度逐渐加快。岩体形态由大到小，从岩基-岩株-岩枝-岩脉，反映岩浆规模逐渐变小。岩石类型依次出现黑云母花岗岩-二云母花岗岩-电气石白云母花岗岩-花岗斑岩-石英斑岩。上述演化规律反映该区花岗岩为同源岩浆演化系列。

鹿井矿田褶皱、断裂发育。褶皱仅在西部寒武系中发育，断裂主要以北东向为主，次为北北东向。该区西部褶皱发育，褶皱轴呈北西向，自西向东经沙坝子、鹿井后由北西向逐渐转为近东西向或北东东向，最后被花岗岩所吞蚀。区内北东向断裂十分发育，由北至南分布有QF1，QF2，QF3，QF4，QF5等5 条区域性石英断裂带，构成区内基本构造格架和主要导矿构造。

铀矿化与断裂关系密切，矿床及矿体均受遂川断裂(矿田中QF1)和热水断裂(QF2，QF3，QF4，QF5)组成地堑式断陷带控制(裴荣富等，1999，图2)。如鹿井矿床受北东向QF2断裂硅化带、北西向BF1角砾岩带及北东东向BF2硅化角砾糜棱岩带交会区控制;黄蜂岭矿床受QF2，QF2-2与北西向断裂组成的似菱形圈闭构造控制;高昔矿床受一组相互平行的北东东向F1，F5，F6剪切带控制;下洞子矿床主要受北北东向F7断裂控制;羊角脑矿床受QF5硅化断裂带及其下盘次级断裂控制等。

图2 鹿井矿田剖面示意图Fig.2 The profile schematic diagram of lujing-ore field

矿体受断裂控制也较明显，矿体形态、产状及规模均取决于含矿断裂规模、含矿围岩破碎程度、产状、构造组合特征等因素。产于花岗岩体内部的铀矿床，矿体产状一般与含矿断裂一致，多为北东向或北北东向，以陡倾斜产出为主;产于花岗岩体外接触带的铀矿床，其矿体产状受含矿断裂、接触带及含铀地层控制，呈北西、近南北、北东、北东东等多方向展布，陡、缓倾斜均有。透境状菱形断块(张桂宏等，2003)对花岗岩型富大铀矿床的控制也比较明显。矿田范围内由一条主断裂分枝复合在平面上展示出圈闭的菱形断块，或由NE 向与NW向走滑伸展断裂夹接的菱形结环断裂系则是花岗岩型富大铀矿床控矿构造的主要类型之一，矿床定位于菱形断块内，如鹿井矿田黄峰岭矿床(图3)和梨花开矿床(图4)。黄峰岭矿床由北东向F1与QF1所夹持的菱形断块及次级断裂、裂隙群控制了铀矿的分布(图5)。断裂带上盘次级断裂带范围发生有碱交代岩及交代花岗岩，碱交代岩是最有利的矿化围岩(郑亚东等，1986)。梨花开矿床受遂川—热水走滑断裂的次级断裂形成的菱形断块控制，断裂呈北东向—北北东向，横切了轴向北西的褶皱构造(秦葆瑚，1994)，矿体受断裂带控制，矿体产状与断裂构造产状基本一致，矿化岩性为硅化角砾岩，围岩蚀变主要有硅化、黄铁矿化、萤石化。

图3 黄峰岭矿床菱形网结构示意图Fig.3 The structure diagram of lozenge network in huangfengling-deposit

在鹿井矿田的中部发育有丰州红盆，为长轴北东向的中生代椭圆状残留盆地，面积约16 km2。盆地地层为一套含火山岩的大陆火山—泻湖相沉积体系。下部夹火山喷发物质的杂砂砾岩、含砾砂岩(方适宜，1994)。地层产状环盆缘向中心倾斜，倾角9° ～15°，岩层层理不发育。遥感图象显示为环形影象特征。

图4 梨花开矿床地质图Fig.4 The geological map of lihuakai-deposit

图5 鹿井矿田黄峰岭-高昔地区断裂构造分布图Fig.5 The fracture structure pattern of huangfenglinggaoxi area in lujing-ore field

经对盆地“浅色体”(矿化蚀变体)黑云母及白云母等K-Ar 同位素年龄测定，另据丰州盆地已发现的恐龙蛋化石推断，丰州盆地火山岩形成时代应在早白垩世。丰州盆地火山岩主要为火山碎屑岩类，为爆发性火山活动产生的各种碎屑通过成岩作用形成的岩石，因此，该盆地火山作用应属中心喷发式。长久以来，因盆地尚未发现火山集块岩等粗粒火山碎屑岩，因而对盆地是否存在火山机构或火山喷发中心在哪里存在疑问和争论。根据盆内存在玻屑晶屑凝灰岩这一事实，且其往往分布在火山口附近或不远处，再根据盆内或盆缘皆存在酸性次火山岩(花岗斑岩、石英斑岩等)，以及盆地环形遥感影像特征等，可以肯定该盆内或盆地附近，应该存在火山喷发机构，喷发中心可能在盆地西北部蕉叶垅一带，也可能为盆缘已剥露出的次火山岩上方(火山口已被剥蚀殆尽，不复保存)，并且可能为多喷发中心。因此推出丰州盆地为火山作用后的塌陷式后红盆。

丰州盆地中生代酸性花岗岩杂岩体的存在，与汝城朱家盆地中生代基性、中酸性火山岩一样，表明区内中生代发生了强烈的异源岩浆活动。处于极为有利的大陆裂谷成矿环境。丰州盆缘呈环状分布的花岗岩型热液铀矿床群的发现就是例证。丰州含铀火山岩盆地铀矿找矿一直为铀矿地质找矿的关注点，已有线索表明，盆地区存在着铀矿找矿潜力，牛尾岭矿床凝灰质砂砾岩与花岗岩不整合面存在铀矿体，盆地中也发现了竹子坑矿区铀矿化赋存于3个灰色层(热液蚀变产物)中。今后应采用深部钻探方法，探明丰州盆地成因。研究该区花岗岩补体及其热液活动中心，研究花岗岩补体以铀成矿的关系。进一步了解丰州盆地的铀成矿地质因素、总结控矿规律，寻找深部铀矿体。

2 该区地球物理场和地球化学场特征

2.1 区域布格重力场特征

(1)规模较大的中新生代盆地出现明显的重力高，比周围地区高出20 ×10-5～30 ×10-5m/s2，丰州盆地为区内重力场值最高的地区，其重力场值大都高于-10 ×10-5m/s2。盆地所显示的这种重力高值区与物性测定结果完全相符，因此有人认为，这种重力高可能与盆地之下存在致密的“地幔垫”有关，这种地幔垫主要是超镁铁岩类。由于盆地形成时间晚、地势低，其物质来源必然是周围的高地形区。在机械搬运沉积过程中，重的致密物质处于下层，轻物质处于上层(物性测定都只限于轻物质层)，其总体引起的重力场与周围地区相当，由于上地幔的隆起，造成了重力场较其它地区高。

(2)规模较大的花岗岩基和一些构造隆起区均出现明显的重力负异常，一般比周围地区约低30 ×10-5～50 ×10-5m/s2，异常变化急陡是其特点，尤其在诸广山地区，形成大范围的低值负异常，最低的等值圈可达-85 ×10-5m/s2。可见，花岗岩类岩浆活动对重力场的分布有很大影响。

(3)剩余重力异常主要是浅部地质因素的反映。通常沉积岩层尤其是中新生代盆地沉积表现为正异常，而花岗岩基和褶皱隆起岩浆活动带为负异常。在本区布格重力和剩余布格重力异常图上，富大铀矿床或矿集区均位于重力低(负)异常区或其边缘。因此重力低(负)异常区或其边缘是今后该区找矿的突破口。

2.2 航磁异常特征

崇义-热水低(负)磁带:控制鹿井矿田。鹿井矿田基本被高航磁异常所环绕，除花岗岩体上磁异常偏低外，大片的磁异常出现在花岗岩体外接触带地层中，尤其在花岗岩体以西的地层中大范围分布。可以区分出以下两类磁异常。

铀成矿过程中磁性矿物充当着非常重要的角色，可以认为，没有磁性矿物加入就可能没有铀成矿作用的发生。在铀成矿流体运移过程中，铀以一种可溶的强氧化形式被地下水搬运，铀矿物的沉淀是在成矿流体受到还原作用影响的地区，铀矿物通常以石墨或二价铁的形式出现，磁铁矿、磁黄铁矿等可促使溶解的铀还原，然后分别氧化成赤铁矿和黄铁矿。所以，野外通常发现铀矿石与大量黄铁矿和赤铁矿共生。在片岩中铀矿和石墨通常密切共生，如果铁存在于这种环境，就会形成菱铁矿。钛磁铁矿可使铀还原形成钛铀矿。

人们已经认识到流体能够导致岩石磁性发生重要变化，反过来，围岩的磁性有时也可能成为流体运移和成矿作用的重要外部条件。成矿流体虽然以液态为主，但特定环境下可以具有液-气-固多相流特征，在中、低温状态下常常携带大量的磁性颗粒。外部磁场通过这些磁性颗粒反作用于流体，对其运移方式和成分演化进行约束。不同级别的岩石组织是控制流体成矿的重要因素。

铀是一种亲铁性和亲硫性元素，在流体作用下从源岩中析出转移到与磁性矿物颗粒更密切的岩石组织中。铀成矿过程中的热液具有去磁作用，热流体运移过程中一方面将铀源体(区)中的铀浸出，另一方面将大量铁磁性矿物如磁黄铁矿、磁铁矿转变成黄铁矿和赤铁矿，磁性消失。铁磁性矿物充当还原剂角色，使成矿流体成为强还原性溶液，这种矿前期和成矿早期形成的强还原性溶液，对铀沉积富集十分有利。由此看来，岩石中磁性矿物含量愈丰富，对铀成矿可能更有利，铀矿化规模会更大，矿石更富。这是因为成矿溶液在不断循环和铀沉积过程中要始终保持其强还原状态，需要有大量磁性矿物补充。因此，富铀矿石中往往含有大量赤铁矿、黄铁矿。铀成矿的另一作用是构造内部环境磁场对流体的作用，断裂构造带、花岗岩体与地层的接触带不仅是流体运移的通道，也是磁性矿物变化复杂的部位。构造运动、地震、不同成因岩石剩磁和磁暴均可引起成矿构造内部环境磁场的变化。磁场强弱交替变化有可能将富含磁性颗粒的成矿流体有节奏的推(拉)向成矿有利部位，形成一定规模的矿床。一般情况下，磁性矿物分布区磁场对铀成矿流体具有拉力作用，使铀成矿通常发生在富磁性矿物分布区附近。磁性矿物在形成富铀矿床中的重大作用。

因此，当利用较大比例尺(如1∶5万)航磁图在区域上划分出负磁区以后，就要在其周边地区寻找局部航磁异常，航磁异常范围愈大、强度愈高，所寻找到的铀矿床就可能愈富。当然，这里还有另外的条件就是附近要有铀源体(区)存在，否则巧妇难为无米之炊，且要有合适的储矿空间。其实，在花岗岩体附近，后两种条件普遍存在。大量事实表明，负磁区周围磁异常是寻找铀矿床的标志，铀矿床通常产于二者交接部位的低缓磁异常带，大范围磁异常分布或高强度磁异常存在，是判断能否找到富铀矿床的重要标志之一。

由花岗岩体磁性壳引起的磁异常通常范围小、强度高、变化剧烈、异常杂乱。这类异常主要分布在两个地区，其一是黄蜂岭以东岩体外接触带奥陶系，由两个高峰值航磁正异常组成，二者均呈东西拉长状，靠北的异常强度130 nT 左右，靠南的异常强度230 nT 左右。这两个航磁异常的存在，表明其附近对富铀矿床的形成非常有利，黄蜂岭、高昔以东地区具有成矿远景(方适宜，1998)。

2.3 航空伽玛能谱场特征

鹿井矿田及外围地区不同时期花岗岩体钾含量表现出较大的差异。印支期花岗岩()和燕山早期花岗岩()显示出较高的钾含量值，从所有已知矿床的分布来看，花岗岩型铀矿化一般均产于中到偏高钾含量区边缘部位，如鹿井、牛尾岭、高昔等铀矿床。个别铀矿床具有钾含量高值异常，如黄峰岭铀矿床。

区内铀含量总的变化范围为0. 06 ×10-6～49.07 ×10-6，花岗岩体铀含量普遍高于地层，通常在5 ×10-6以上，但不同期次岩体铀含量有差异。区内铀含量极高异常大多分布于丰州盆地周围，如鹿井、黄峰岭、牛尾岭，均存在20 ×10-6以上的铀含量异常，尤其在黄峰岭铀矿床上，航空实测发现有62 ×10-6的异常点。

区内钍含量总的变化范围为1. 05 ×10-6～62.19 ×10-6。岩体钍含量一般均＞12.5 ×10-6，钍含量通常在岩体边界形成等值线密集分布，但不同期次花岗岩钍含量存在明显差异。所有已知铀矿床一般位于12.5 ×10-6～20.0 ×10-6的中到偏低钍含量范围内，且钍含量场的变化都较小。因此，高含量的铀、钍异常是成矿的有利地区。

区内U·K/Th 总的变化范围为0. 01% ～9.84%。可以看到，无论是地层还是花岗岩体的场，都已经无法区分出它们的差别，几乎完全为低场显示。中、高场均以范围很小的局部异常表现出来，尤其是鹿井矿田铀矿床，如鹿井、黄峰岭、牛尾岭、高昔，都具有与之对应的局部高异常。以此U·K/Th 对成矿有指示意义。

除鹿井和牛尾岭矿床外，区内有两条明显的高铀含量带。其一在花岗岩体内，从牛尾岭以东向南经黄蜂岭一直到高昔以南，南北向全长约9 km，在U·K/Th 图上，共有6个局部异常显示，尤其是位于牛尾岭以东、白垩纪盆地边缘的两个局部高异常，对找矿具有十分重要意义。其二位于寒武系中，从梨花开以西向南一直到热水圩，呈南北向展布，全长约11 km。大致可分为6个局部异常区，其中集龙以西和热水花岗岩外接触带局部异常对于铀找矿具有重要意义。

(1)在布格重力场上，鹿井矿田正好位于重力梯级带向南开始发散的变异部位，而且鹿井矿田的场值要高得多，为-55 ×10-5m/s2～-65 ×10-5m/s2。

(2)航磁图上，鹿井矿田位于低(负)磁区的边缘，位于由北向南延伸的低磁带上。从上延500 m高度的磁场来看，鹿井矿田中的铀矿床如牛尾岭、鹿井、黄蜂岭、高昔都位于十分平静的磁场区内。

(3)在航空能谱场方面，如在铀含量上，鹿井矿田黄峰岭矿床上的最高铀含量值高达62 ×10-6，矿田内大于20 ×10-6的点非常多。在铀异常范围方面，鹿井矿田的铀含量异常呈现出范围极小的局部分布，每个局部异常只跟一个铀矿床对应。与铀含量相反，鹿井矿田的钍含量位于低钍区内，钍含量大约在10 ×10-6～15 ×10-6含量范围。在钾含量图上，鹿井矿田的铀矿床位于中偏高的含量区内，矿床上一般没有明显的异常显示。

3 局部靶区预测

(1)鹿井矿田丰州盆地远景区。鹿井矿田大地构造位置处于扬子板块与华厦板块的离散边缘或板内扩张带中，矿床定位于遂川-营前断裂与热水断裂离散走滑形成的丰州拉分区NE 向，NW 向及NNE 向三组断裂的交叉复合部位。

丰州断陷红盆围岩为花岗岩杂岩体，鹿井矿田铀矿床与花岗岩杂岩紧密相伴，铀矿体主要分布在花岗岩杂岩体顶部，旁侧等接触变异部位。钻孔揭露表明，隐伏杂岩体越多，矿体越多，矿量也越大。牛尾岭、黄峰岭、鹿井3个矿床90%的矿量均分布在花岗岩杂岩体外侧0 ～50 m 内，有的直接赋存在花岗岩杂岩体内。富铀矿物质成分与花岗岩杂岩体物质成分相似。

在U·K/Th 图上，共有6个局部异常显示，尤其是位于牛尾岭以东、白垩纪盆地边缘的两个局部高异常，对找矿具有十分重要意义。根据花岗岩型铀矿成矿规律，断裂构造是制约铀矿田定位的重要因素，铀矿床一般定位断裂构造的交汇部位，则紧挨着与QF1复合的丰州盆地(图6)是十分有利成矿地段，已有迹象表明，红层覆盖的丰州盆地16 km2范围内，矿山开采资料表面红盆覆盖下的花岗岩杂岩体已有铀矿化显示。另外在牛尾岭2 号剥土矿体，沿盆地不整合面分布，含矿岩石是晶屑凝灰岩，晶屑凝灰质杂砂杂，菩萨坑至竹子坑一带39号孔见视厚度1.73，品位0.09%;179 号孔见视厚度3.15 m，品位0.056%的矿体，含矿岩石是灰色碎屑沉积岩。很显然成矿热液来源以深部。蔡家、洞房子等地处于花岗岩杂岩的内带，且为洞房子、大场坪NNE 向QF1 南西延伸方向。这一切预示着盆地良好的成矿前景。因此丰州盆地以下具有较好的铀成矿远景。

图6 丰州盆地铀成矿预测图Fig.6 The uranium metallogenic prediction map in fengzhou-basin

(2)高昔、黄峰岭以东铀成矿远景区。该区处于铀含量极高区域，同时U·K/Th 也有异常显示，而且该区处于高航磁异常的周围对形成富大铀矿十分有利。在钾含量图上，该区位于中偏高的含量区内，局部有钾含量异常显示。而且该区见有铀钍异常，预示着该区有较好的找矿远景。该区热液活动频繁，断裂构造发育各种异常集中显现，预示着该区有较好的找矿远景。

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