辽阳县高家沟铀矿床地球物理异常特征及成矿远景预测

李准喆 武建勇 潘贵明

摘 要：高家沟铀矿床是辽宁省东部重要的铀矿床之一，矿床受太古界鞍山群茨沟组磁铁石英岩控制，属典型的铁铀共生的沉积变质型铀矿床，具有明显的层控矿床特征。文章从铀矿床产出的地层、构造、岩浆岩等方面阐述了铀矿床形成的地质条件;对铀矿体的空间展布特征、产出围岩、厚度、品位變化情况进行简要论述;对矿区范围内的地球物理、地球化学特征进行总结，最终预测出1级成矿远景区一处，2级成矿远景区2处，3级成矿远景区3处，通过上述工作，希望对该区的地质找矿工作有所益处。

关键词：成矿远景地段  地球物理场  地球化学场  铀矿化特征

中图分类号：P63       文献标识码：A       文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0100-04

高家沟铀矿床位于弓长岭—连山关—八河川东西向铀成矿带西段，是辽宁省重要的铀矿化类型之一，该矿床因铀矿与铁矿共生，多年前就引起了相关部门的高度重视。20世纪中期辽宁省冶金地质系统地勘队伍在该区进行铁矿普查时发现，但地质勘查工作多是针对铁矿进行，铀矿勘查工作未取得明显进展。在20世纪末及21世纪初，国家加大了铀矿找矿力度，辽宁省核工业地质局所属二四一大队在该区进行了铀矿普查找矿及勘探工作，最后落实一小型铀矿床，并对其中的铁矿资源进行了估算，铁矿资源量规模达到了中型。文章在野外地质调查基础上结合地质、物探、化探资料，在该区圈定了6处不同级别的找矿靶区，希望对该区下一步的找矿工作有所裨益。

1 区域地质概况

高家沟铀矿床位于营口—宽甸隆起与太子河—浑江坳陷过渡部位的连山关短轴背斜西端与弓长岭背斜东端的衔接处。该区广泛分布太古界、下、上元古界地层和太古代花岗杂岩体。

2 矿区地质

2.1 地层

该区出露地层主要为前震旦纪太古宙鞍山群，下元古界辽河群以及上元古界细河群变质岩系。（见图1）

太古界鞍山群：主要分布在弓长岭高家沟、何家堡子等地。经地层对比应属鞍山群茨沟组，其下部细粒角闪岩、黑云母二长变粒岩、二云母片岩、阳起石片岩;中部变粒岩、斜长角闪岩、绿泥片岩、云母石英片岩、磁铁石英岩;上部二云母石英片岩、黑云母变粒岩、斜长角闪岩、石英岩等。岩石化学成分和稀土元素模式与拉斑玄武岩相当。岩石经受2 900 Ma和2 600 Ma两期区域变质作用的改造。区内铀矿床即赋存于该层位中。

下元古界辽河群：下元古界辽河群分布在弓长岭弧形隆起带的翼部，自下而上分为浪子山组、里尔峪组、高家峪组、大石桥组和盖县组。其中区内仅有浪子山组和里尔峪组。

上元古界细河群：分布在郝家沟、大安平、八盘岭一带。为一套滨海～浅海相陆源碎屑岩～粘土岩沉积，主要岩性为白色厚层石英砂岩、浅红色含砾长石石英砂岩及紫红色细粒砂岩、粉砂岩、泥岩、泥灰岩、页岩等。

2.2 岩浆岩

区内主要出露太古代弓长岭钾质花岗岩体，岩体位于弓长岭弧形隆起带的核部，侵入和混合交代了鞍山群，鞍山群呈大小不等的捕虏体或残留体分布在钾质花岗岩体之中，共同组成了本区的花岗岩～绿岩地体。

其主要岩石类型有：红色钾长混合花岗岩、红色微片麻状白云纯洁二长混合花岗岩、红色伟晶状混合花岗岩和边部灰白色花岗岩的断层构造岩。其中以红色钾长混合花岗岩分布最广。各类岩石均为渐变关系，各类岩石基本呈近东西向分布。

弓长岭岩体为交代成因。岩体在太古代形成后，在吕梁构造运动期间（2 300～1 900 Ma）岩体遭受改造活化，发生了重就位，岩体边缘和构造裂隙带发生热液交代作用，如钠长石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化及沥青铀矿化等，也是本地区重要的铀成矿期。

2.3 构造特征

该矿区位于太古代弓长岭弧形隆起带的东段，隆起带呈东西向展布，向南凸弧形，两端分别呈北西向和北东向分布。整个隆起是由弓长岭钾质花岗岩和其内的鞍山群残留体、捕虏体构成。矿区内鞍山群呈北西310～330°方向分布，形成了由4个背斜和5个向斜组成的紧密线型复式褶皱。向南东倾没，倾角10～45°。断裂构造主要分布在岩体与地层接触部位，按其走向可分为：东西向、北东向、北西向和南北向四组。

东西向断层：主要发育在辽河群与岩体接触面部位，沿不整合滑动，形成片理化带，如坟沟～柞子沟断层。

北东向断层：斜切鞍山群压扭性断裂，如高家沟断裂、翁家沟断裂。高家沟断裂控制了铀矿体分布，翁家沟断裂有近百米的挤压破碎带，使太古代钾质花岗岩、辽河群地层超覆于细河群之上。是一条磁场低值带，又是放射性水化学异常带。

北西向断层：多发育在岩体东南边缘与连山关花岗岩体接合部，切穿上覆辽河群、细河群进入岩体，沿断裂常有氡气和伽玛能谱异常。

南北向断层：这组构造规模小，多发育在辽河群与岩体接触面和细河群与辽河群不整合面附近。切割地层和岩体，有的断裂还有放射性异常或铀矿化。

3 铀矿化特征

3.1 铀矿体分布特征

高家沟铀矿床位于高家沟地段的河谷内，矿体均隐伏于地下，通过钻探工程共圈出了17个工业矿体。矿体平面分布范围约400 m×270 m，主矿体分布范围仅有170 m×40 m，矿体赋存标高在海拔71 m至海拔-75 m之间。

3.2 铀矿体形态特征

矿体形态较复杂，多呈透镜状、扁豆状产出。在剖面图上呈叠瓦式平行排列，平面上呈脉状沿北东向高家沟断裂带分布。矿体规模大小不一，其中主矿体走向长390 m，倾向延伸150～180 m，厚度1.5～2 m。铀矿体在铁矿层膨胀部位个数多，成群出现。矿体走向北东，倾向南东，倾角10～45°之间。（见图2）

3.3 矿石类型及矿物组合

矿床矿石类型及矿物组合较为简单，根据容矿围岩不同可分为两类。

（1）产于云母石英片岩中的铀矿石类型：矿石矿物为沥青铀矿，金属矿物为磁黄铁矿、黄铁矿;非金属矿物有石英、白云母、绿泥石等。沥青铀矿呈浸染状分布。

（2）产于过铁磁铁石英岩中的铀矿石类型：是矿床主要矿石类型。矿石矿物为沥青铀矿，金属矿物为磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿和少量黄铁矿;非金属矿物为石英、绿泥石和云母等。沥青铀矿呈细脉、网脉和浸染状分布。

3.4 矿体厚度、品位变化特征

矿体品位与厚度之间成负相关，高品位矿段厚度小，低品位矿段厚度相对较大。经统计算出矿床品位变化系数为76%，厚度变化系数为93%。

3.5 容矿围岩及围岩蚀变

矿体的容矿围岩：包括角闪岩类、磁铁石英岩和赤铁磁铁石英岩等。其中赤铁磁铁石英岩是最主要的容矿围岩，95%的铀矿体赋存在其内。赤铁磁铁石英岩主要成分有石英（60%～70%）、赤铁矿（10%～25%）、磁铁矿（6%～27%）、镜铁矿（5%～15%）以及黄铁矿、绿泥石等。赤铁磁铁石英岩铀矿化段围岩中CaO、FeO含量有增高，可能与碳酸化、黄铁矿化有关。U与Cu、Pb呈正相关，U与Cu及U与Pb相关系数分别为0.449和0.477，说明铀成矿过程中伴随Cu、Pb聚集。

近矿围岩蚀变：主要有赤铁矿化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化等。其中赤铁矿化、硅化与铀矿化关系密切，赤铁矿沿着磁铁矿边缘或裂隙分布，磁铁矿被赤铁矿取代，形成交代残蚀、残留结构。成矿后期黄铁矿化与绿泥石化二者密切共生，是在相同条件下形成。

4 地球物理和化学特征

4.1 放射性地球物理场特征

该区进行的能谱测量结果表明，铀、钍、钾背景值含量以太古代花岗杂岩体最高，辽河群次之，鞍山群、细河群最低，高场及异常主要分布在坟沟、曾家堡子、何家堡子和三道岭地区。

4.2 矿区电磁场特征

测区东部为正磁场异常区，出露岩性为鞍山群磁铁石英岩及角闪岩类。测区西部及东面为低缓的负磁场区。对电剖面测量的成果表明，高家沟断裂是由多条线状断裂断续延伸或雁行排列组成的构造带，北东向高家沟断裂形成晚于北西向断裂。翁家沟断裂是一连续的线性磁场低值带与正负磁场伴生带。

4.3 放射性水化学特征

由于本区地下水主要接受大气降水的补给，处于浅循环、短径流的环境中，所以地下水的水质变化较大，但变化类型不多，主要由重碳酸型水、重碳酸-硫酸型水和重碳酸-氯化物或氯化物型水组成。

地下水中铀氡含量，区内地下水放射性元素的含量是北东部高于南西部，在地层中分布特征看是鞍山群中铀氡含量总体上要高于其他地层，这可能也与矿区地形西高东低有关。

纵观全区放射性水化异常，可以看出以下特点。

在區域上，异常水点多集中分布在北东向大断裂及其周围地层中，受构造控制明显，所以多集中成片;异常水点中的铀氡含量较高，有的可以作为铀矿化的直接标志。

异常水点中的铀氡含量较稳定。80%以上的异常水点经过重复多次取样，有的在长达几年的观测中，水中铀氡含量变化不大，仍然表现出较高的异常系数。

根据放射性水化异常的特点及其工作程度，结合地质构造条件，我们将全区水化异常圈定的14个异常片共分为3个等级。

一级水化异常晕共有两个，分别分布于高家沟地区和坟沟。这是最具找矿意义的地区之一。特点是异常水点分布广泛，异常含量高、工作程度亦较高，长期观测异常稳定性较好，综合找矿效果明显。

其中高家沟异常晕共发现异常水点32个，水中铀含量最高超过4 000×10-6 g/L，氡浓度最高超过10 000 Bq/L，而且在异常晕范围内所施工的多个钻孔均见到工业矿体（高家沟铀矿床）。异常点多出露在鞍山群斜长角闪岩、片岩、磁铁石英岩中，呈北东向展布，明显受高家沟大断裂所控制。水质类型多为重碳酸型-硫酸型。pH值小于7，矿化度小于0.2 g/L。同位素分析结果表明绝大多数异常点与铀矿化有关。

坟沟异常晕由11个异常水点所组成，其中铀含量最高达50×10-6 g/L。氡浓度最高可达4 000 Bq/L。且经多次反复取样，其水中铀氡含量始终较稳定，铀含量一般大于10×10-6 g/L，氡浓度一般大于1 000 Bq/L，出露地层为浪子山组二段片岩，经抽水试验，其异常含量始终稳定，并且保持在一个较高水平内，说明地下水中有充分的铀氡补给来源，同位素分析结果也表明该地下水异常与铀矿化有一定联系。因此初步认为此两个异常晕的水化异常主要是由地下水流经铀矿化地段所形成的，流经铀矿化地段的地下水在地下径流的过程中不断与无矿潜水相混合而形成不同含量的地下水出露地表。

二级水化异常晕亦有两处：一个是在五道沟地段，另一个在曾家堡子地段。这两个异常晕面积较小，但异常含量较高，异常稳定性较好，所处地层为太古代-元古代及辽河群云母石片岩，尤其是所处地质构造也正好在在北东向高家沟大断裂与南北向断裂的交汇处，成矿条件很有利，而且水中同位素分析结果表明，这些异常水点与铀矿化有一定联系。

三级水化学异常晕是指上述一、二级水化学异常晕以外的其他异常晕，这些水化异常晕所处地质构造条件有的与前述很相似，但是由于缺乏长期的观测和进一步工作，所以只能作为下一步工作的靶区来指导今后的工作。

5 成矿远景地段选择

根据以上工作成果，结合有关成矿的各种地质条件，将本区对铀成矿的有利地段进行归类评价，共选出1级成矿远景区一处，2级成矿远景区2处，3级成矿远景区3处。

1级成矿远景区位于高家沟地区，面积约4 km2，这是本区最有利的成矿远景地段，其依据是该区水化异常铀含量较高，异常强度大，经前人工程验证该区赋存有高家沟铀矿床，所以该区具较好的找矿前景。

2级成矿区在工作区内有2个，一个位于坟沟地段，另一个位于五道沟曾家堡子地区，这两个地区正好位于辽河群地层和混合花岗岩体的接触带附近，同时水化异常与水系沉积物异常、氡气异常都有反映，与地质条件也相吻合，且异常强度高，具备形成连山关式铀矿床的地质条件，因此该区也是具有较好找矿远景的地区。

3级成矿远景区共有3个，一个位于砟子岭地段，一個位于曲家沟地段，一个位于何家堡子东部地段，这3个地区的特点是各种异常反映明显，但异常强度较低，但该区工作程度较差，经过详细工作，该区是有可能成矿的远景区。

6 结论

通过对多年地质工作的总结，得出如下结论。

（1）铀矿体赋存于太古界鞍山群茨沟组地层内，按矿体的赋矿围岩可分为2种类型。云母石英片岩型及磁铁石英岩型，矿物共生组合分别为沥青铀矿+磁黄铁矿+黄铁矿+石英+白云母组合和沥青铀矿+磁铁矿（赤铁矿、镜铁矿）+石英+绿泥石组合;铀矿体形态复杂，呈透镜状、扁豆状产出，在剖面图上呈叠瓦式平行排列，平面上呈脉状沿北东向高家沟断裂带分布;矿体规模较小，其中主矿体走向长度仅为390 m，倾向延伸150～180 m，厚度1.5～2 m。

（2）矿床近矿围岩蚀变主要有赤铁矿化、硅化、绿泥石化、碳酸盐化、黄铁矿化等。其中赤铁矿化、硅化与铀矿化关系密切，赤铁矿沿着磁铁矿边缘或裂隙分布，磁铁矿被赤铁矿取代，形成交代残蚀、残留结构。

（3）铀矿体赋存于能谱测量的高值异常区内;矿体赋存于北东向高家沟断裂内，该断裂是由多条线状断裂断续延伸或雁行排列组成的构造带。

（4）已知铀矿体部位属于地下水铀氡高值异常区，异常受北东向断裂控制，异常水点中的铀氡含量较高，有的可以作为铀矿化的直接标志，并圈定了14个不同等级的水化异常。

（5）在上述工作基础上共圈定6处找矿靶区，其中一级靶区位于高家沟地段，也是下一步工作的重点工作地段。其他5处靶区在下一步工作中也要引起高度重视。

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