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秦岭群纸房沟地区铀矿地质特征及成因浅析

2015-02-23胡小佳张少平文忠论

地下水 2015年4期
关键词:晶质骡子铀矿

胡小佳,马 晔,张少平,文忠论

(陕西省核工业地质局二二四大队,陕西 西安710024)

据国际原子能机构提供的铀矿田储量推算,我国铀矿探明储量居世界第10位之后,不能适应发展核电的长远需求。矿床类型主要有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型铀矿床4种,各类型矿床的储量分别占全国总储量的38%、22%、19.5%、16%,目前我国所探明的铀矿储量2/5都来源于花岗岩型铀矿[1]。鉴于此,在铀矿勘查中应重视花岗岩型铀矿的寻找。纸房沟铀矿产出于秦岭群第三岩性段片麻岩分布区的骡子坪岩体分支内部,是陕西商州-丹凤-商南铀矿整装勘查区内花岗岩密切相关的一个典型铀矿床,研究其成矿机制、矿床成因,总结成矿规律,对于指导寻找该类铀矿有着重要的意义。

1 区域地质背景

工作区置位于丹凤地区东南部,陕西商州-丹凤-商南铀矿整装勘查区。其大地构造位置处于秦岭造山系(Ⅳ)东部,北秦岭中-晚元古代活动陆缘弧(),南临商—丹早古生代蛇绿混杂带(),北接二郎坪早古生代弧后盆地()。工作区位于铀成矿有利区带,处于秦岭—大别铀成矿省(Ⅱ-5)北秦岭铀成矿带(Ⅲ-16)东段伟晶岩型铀成矿带,陈家庄—光石沟伟晶岩型铀矿集中。

出露地层主要为秦岭群第三岩性段,岩浆岩主要为加里东期形成的骡子坪岩体[2]。

2 矿区地质特征

区内地层为下元古界秦岭群第三岩性段(Pt1qn3),岩性以黑云斜长片麻岩为主,夹角闪斜长片岩、黑云母变粒岩和少量大理岩。

本区秦岭群第三岩性段自下而上划为三层,第三层(Pt1qn3—3)为铀源层,平均能谱 U=4.6 × 10-6,Th=18.5 ×10-6,Th/U=4.02。总体构成一背斜构造,轴部沿骡子坪 -黄龙庙一线展布,轴向近东西向,在王家庄一带向北西西向倾状,北翼产状 350°~10°∠70°~75°,南翼产状 210°~220°∠65°~79°,核部被黄龙庙岩体和骡子坪岩体吞噬,与第三岩性段片麻岩呈侵入接触关系。

区内断裂构造有主要为骡子坪断裂,近东西向展布,均为中生代脆性断层,断裂产生于骡子坪岩体岩体之后,对区内地质体影响不大。

3 矿体地质特征

3.1 矿体特征

铀矿体主要产于骡子坪岩体分支内部,骡子坪岩体侵入到背斜核部,并对上覆片麻岩吞噬,其岩支则沿片麻理近顺层侵入到片麻岩中。含矿主岩为中粗粒二长花岗岩,颜色较杂,局部石英呈烟灰-浅肉红色,主要矿物为石英、钾长石、斜长石,并含少量石榴子石与黄铁矿,黑云母含量少。在主岩体周围的岩枝内共圈定5个工业铀矿体。

KTⅠ-1号矿体位于骡子坪岩体北侧,矿体主要赋存于骡子坪岩体分支内部。矿体在走向上具膨大收缩、分枝复合特征。矿体呈北西西~南东东向展布,在走向、倾向上同地层产状基本一致。矿体一般走向90°~120°,倾向北北东,倾角 65°~75°,深部变缓,平均倾角 35°。矿体长/宽 >500,品位510~690×10-6。

KTⅠ-2矿体位于KTⅠ-1号矿体南部平行排列,矿体在走向上具膨大收缩、分枝复合特征。矿体一般走向90°~120°,倾向北北东,倾角 65°~ 75°,深部变缓,平均倾角 35°。该矿体长/宽 >500,品位 500~790×10-6。

KTⅠ-3矿体位于KTI-1及KTI-2号矿体南部平行排列,矿体一般走向90°~120°,倾向北北东,倾角 65°~75°,深部变缓,平均倾角60°。矿体长度/宽度 >800,品位500 ~710 ×10-6。

KTⅠ-4矿体位于KTI-3号矿体南部平行排列,矿体一般走向90°~120°,倾向北北东,倾角65°~75°,深部变缓,平均倾角60°。矿体走向延伸远大于宽度,品位510~530×10-6。

KTⅠ-5矿体位于骡子坪岩体南侧下毛芋园地区,其西部被一层伟晶花岗岩覆盖,地表伽玛高值较连续。矿体呈北西西~南东东向展布,在走向上具膨大收缩、分枝复合特征,矿体倾向南南西,倾角65°~75°,深部变缓,平均倾角60°。矿(化)带长/宽为 100~500,平均品位 504~554×10-6。

各花岗岩支内的铀矿体走向均为北西西~南东东,沿走向从南到北雁行排列,沿倾向平行排列。其中KTⅠ-1~4号矿体均位于骡子坪岩体主岩体的北侧的岩支内,倾向均为北北东,分布于背斜的北翼。KTⅠ-5号矿体位于骡子坪岩体主岩体的南侧,位于背斜的南翼,倾向南南西。

3.2 矿石特征

矿石主要为中粗粒花岗伟晶岩,结构以中-粗粒花岗结构为主,局部见伟晶结构、文象结构,中粗粒花岗结构部位的矿石品位较高。矿石构造以块状构造为主,局部见斑杂构造、条带状构造(见图1)。

图1 正交偏光

矿石的矿物成份不均匀,主要脉石矿物微斜长石、石英、斜长石,含量基本相等,黑云母含量不定,变化在5% ~20%之间,偶见少量白云母。金属矿物有黄铁矿、磁铁矿、褐铁矿、辉钼矿、锆石、独居石、晶质铀矿。

矿石中的铀矿物主要为晶质铀矿,地表氧化见硅钙铀矿、铀黑等表生铀矿物。含铀矿物为锆石、磷钇矿、独居石。

晶质铀矿呈全自形粒状结构,浸染状构造,主要呈立方体、八面体自形晶形式嵌布于石英、钾长石、钠长石内,少量呈不规则状嵌布于长石或石英的裂隙内。晶质铀矿内部常有锆石、石英等矿物包裹体。锆石、磷钇矿、独居石、辉钼矿与晶质铀矿紧密共生(见图2),部分晶质铀矿被黄铁矿、褐铁矿或绿泥石等矿物包裹。

图2 电子探针背散射图像

4 矿床成因

下元古界秦岭群第三岩性段,沉积成岩时平均古铀含量5.21~6.98 ×10-6,为一富铀层,在加里东期构造 - 岩浆事件中,秦岭群在来自下地壳、上地幔流体的作用下,使得秦岭群富铀沉积层发生部分熔融,形成了富铀重熔岩浆[4-5]。

早期重熔岩浆侵位结晶分异形成了骡子坪岩体—中细粒花岗岩(),后期岩浆补充侵位结晶分异形成了骡子坪岩体外围—中粗粒花岗岩与伟晶状花岗岩(。在岩浆演化形成骡子坪岩体过程中,熔浆中的铀元素一部分进入结晶相中赋存于骡子坪岩体中,一部分向残余流体相中聚集形成了富铀残浆;同时,岩浆在侵位过程中与围岩还发生的强烈的混合岩化作用(交代作用),使残余岩浆中的铀元素进一步富集。由于岩浆的上侵,上覆地层发生了上拱形成背斜,为成矿提供了有利空间。晚期富铀残浆沿背斜转折端附近的层间空隙侵入形成岩枝,在岩枝过程中,铀元素在适当的物理化学环境下结晶成晶质铀矿,并不断富集,最终在岩枝部位形成了中粗粒花岗岩型铀矿(化)体。

5 结语

(1)该铀矿的铀源应有两个,一个是花岗质岩浆本身,另一个铀源则是秦岭群第三岩性段的第三层富铀地层。

(2)其主要铀矿物为晶质铀矿,及其共生矿物(锆石、磷钇矿、独居石、辉钼矿)均属高温矿物,为岩浆演化过程中伟晶岩阶段的产物。

(3)纸房沟地区铀矿是富铀地层部分熔融后岩浆上侵,同时与上覆围岩发生强烈的混合岩化,逐步结晶分异后形成的花岗岩型铀矿床。

[1]罗忠戌,沙亚洲,张展适,等.丹凤地区花岗伟晶岩型铀矿富集规律及成矿远景预测研究报告[R].中国核工业地质局.2008.

[2]王涛,胡能高,裴先治,等.秦岭杂岩的组成、构造格局及演化[J].地球学报.1997,18(4):345 -351.

[3]冯张生,焦金荣,张夏涛,等.丹凤地区北部加里东期岩浆岩演化特征与铀矿化关系[J].世界核地质科学.2011,28(4):202 -207.

[4]冯张生,张荣志,沙亚洲,等.陕西省商南县光石沟铀矿床外围铀矿普查报告[R].陕西省核工业地质局二二四大队.2011.

[5]巫建华,刘帅,余达淦,等.地幔流体与铀成矿模式[J].铀矿地质.2005,21(4):196 -203.

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