陕西丹凤纸房沟地区铀矿地质特征及找矿前景探析

2017-12-20，，，

地下水 2017年5期

关键词：纸坊丹凤骡子

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(中陕核工业集团二二四大队有限公司，陕西西安 710024)

陕西丹凤纸房沟地区铀矿地质特征及找矿前景探析

陈伟男，胡小佳，卞利，刘雷

(中陕核工业集团二二四大队有限公司，陕西西安 710024)

纸房沟地区铀矿产于秦岭岩群、骡子坪岩体内部，通过以往地质、物化探工作对该地区铀矿的异常特征和分布规律认识较为清楚，但对研究区铀矿地质特征和成因尚存在认识上的差异。本次研究综合野外钻探、测井和岩矿鉴定等手段对研究区铀矿地质特征及成因进行分析，认为研究区内岩体分支内部的中粗粒花岗岩富含铀矿，矿床属于岩浆活动和混合岩化共同作用的结果。

纸坊沟；铀矿；骡子坪岩体；地质特征；找矿前景

铀矿资源是国家十分重要的战略资源和能源矿产，也是我国发展核工业和国防事业的基础(张金带等，2012；蔡煜琦，2015)。陕西丹凤地区伟晶花岗岩型铀矿是我国近十余年来新发现的一种铀矿床类型，近五十年来，前人通过对该地区已知铀矿床(点)的研究认为，伟晶花岗岩型铀矿分布在北秦岭活动陆缘弧加里东期花岗岩岩体和秦岭群地层的接触部位，铀矿(化)体一般受伟晶花岗岩脉控制(万吉等1992；戎嘉树等，1996；沙亚洲等，2016)，形成了铀从花岗岩岩体→伟晶岩脉→铀富集成矿的演化序列。纸房沟地区铀矿赋存于秦岭岩群第三岩性段片麻岩内的骡子坪岩体分支内部，是陕西商丹地区铀矿整装勘查区内与花岗岩密切相关的典型铀矿，所以研究其矿床成因，总结成矿规律，对于指导该地区下一步铀矿勘查工作有着重要的意义。

图1 陕西商南-丹凤地区地质略图

1 区域地质背景

丹凤地区位于秦岭造山带东段北秦岭活动陆缘弧，北接二郎坪弧后盆地，南临商丹缝合带与刘岭前陆盆地相隔，属于秦岭—大别铀成矿省北秦岭铀成矿带东段丹凤三角区。区内由南向北分别发育商丹、分水岭、蔡川3条近东西向的深大断裂，其中商丹断裂和蔡川断裂分别是北秦岭活动陆缘弧的南、北界线；分水岭断裂是秦岭群和丹凤群的界线，也是商丹地区构造热液型铀矿和伟晶花岗岩型铀矿的分界线。

区域地层主要为区内主要出露的地层为古元古界秦岭群、下古生界丹凤群。区内主要出露秦岭群第2、3岩性段，主要岩性为片麻岩、大理岩、石英片岩等，受区域构造的影响发育强烈的混合岩化、花岗岩化作用。已有研究(曾令交，1994；孙远强等，2012；沙亚洲，2016)表明，秦岭群第3岩性段是区内岩浆成因铀矿床的铀源层；丹凤群黑云斜长片岩、石英片岩、硅质岩团块等是寻找构造热液型铀矿的有利地段。以灰池子(严阵等，1985；李伍平等，2000)、骡子坪(赵如意等，2014)等为代表的壳幔混源深成相花岗岩岩体加里东期花岗岩体在平面上呈NW-SE向带状展布，其岩性主要为浅灰-浅肉红色片麻状黑云母二长花岗岩。这类花岗岩多侵位于秦岭群地背斜轴部和片麻岩穹窿部位，也是含铀黑云母伟晶花岗岩的有利成矿空间。

图2 纸房沟铀矿矿(化)带分布图

2 纸坊沟地区铀矿地质特征

2.1 铀矿化特征

纸坊沟地区主要出露下元古界秦岭群第三岩性段(Pt1qn3)黑云斜长片麻岩，其第三岩性段第三层(Pt1qn3-3)总体构成一背斜构造，骡子坪岩体和黄龙庙岩体侵入于背斜构造核部的秦岭群地层中，局部切层，岩体的展布方位与背斜轴基本一致。背斜轴部沿骡子坪-黄龙庙一带近东西向展布，在王家庄一带向北西西倾状，核部被黄龙庙岩体和骡子坪岩体侵位，北翼产状350°～10°∠70°～75°，南翼产状210°～220°∠65°～79°。纸房沟铀矿点、毛芋园铀矿点和王家庄铀异常点则围绕背斜的北西倾伏端呈环形分布于骡子坪岩体与秦岭群第三岩性段内接触带及其附近，主要受岩体内接触带的中粗粒至伟晶状钾质花岗岩和褶皱构造共同控制。

纸坊沟铀矿(化)体呈条带状、透镜状主要赋存于骡子坪岩体分支中，四组地表铀矿(化)带在平面上呈透镜状岩北西西～南东东向展布(见图2)，在走向上具膨大收缩、分支复合特征。矿体长为300～900 m，厚度在0.9～2.2 m之间，矿体网度5～100 m，大多以肓矿(化)体为主。含矿主岩为加里东期中粗粒伟晶状钾质花岗岩，与围岩界线不清，为渐变关系。

2.1.1 铀矿体特征

纸坊沟铀矿矿体主要赋存于骡子坪岩体分支中，I号矿(化)带中有4个矿体，其中KTI-2、KTI-3矿体为主要矿体，其次为KTI-1、KTI-4矿体。III号矿(化)带中有1个矿体。矿体在平面上沿走向呈雁列状分布，且沿倾向平行排列，矿体长为300～900 m，厚度在0.9～2.2 m之间，矿体网度5～100 m。主要矿体特征叙述见表1。

表1 纸房沟地区矿体特征表

矿体含矿主岩为中粗粒花岗岩，其次为伟晶花岗岩，中粗粒花岗岩与伟晶状花岗岩之间呈渐变过渡关系，偶见中粗粒局部达到伟晶状结构(见图3)。表明中粗粒花岗岩与伟晶状花岗岩应该是同期岩浆上侵局部结晶不均匀而形成的。

图3 中粗粒花岗岩和伟晶花岗岩接触关系

图4 矿石、矿物显微(扫描电镜背散射图像)图

2.1.2 铀矿石特征

矿石具中粗粒花岗结构，以自形粒状、自形板状柱状结构为主，其次是它形粒状、包含结构及环边结构，块状构造，中粗粒结构，一般粒径为2～13 mm，少数可至0.2～1 mm，主要由微斜微纹长石、微斜长石、钠-更长石、石英组成，微斜微纹长石中，钠长石条纹客晶含量少，呈微细脉状，其次是黑云母、白云母、锆石、磷灰石等，含稀土、放射性矿物独居石、磷钇矿、晶质铀矿等，铀矿物稀疏浸染状分布在含矿岩石中(图4a、图4b)。

2.1.3 矿物特征

利用MLA自动矿物定量测定，矿石中铀主要分布在晶质铀矿中，占80.18%，其次分布在独居石、磷钇矿、铀石-钍石中(见表2)。

晶质铀矿多数呈自形粒状、星散浸染状分布在脉石矿物粒间，偶尔被包裹脉石矿物中，晶质铀矿常常有细小且断续的细粒黄铁矿环边，其外部常常有一圈凹坑，晶质铀矿可单独分布，也常常与锆石、独居石、铁铝榴石伴生。此外有少量晶质铀矿可呈微粒1～8μm被包裹在独居石、磷钇矿、锆石中(见图4c、图4d)。

表2 铀元素配分

2.2 地球化学特征

在片麻岩、花岗岩及角闪岩中均可看到星点状黄铁矿与铜蓝，针对这一现象，分析了31件化学分析样，结合该区以往多金属找矿成果，主要分析化学分析(U、Cu、Au、Ag、Bi、Li、Pb、Zn、Rb、Cs、稀土REE)。从分析结果中显示，其中29个样品Rb含量150～338×10-6。下步工作中应继续加强综合找矿研究。

根据该区硅酸盐样分析结果显示，该区花岗岩岩石化学特征为富硅、富铁、贫钙、贫镁、低碱，K>Na，的Al过饱和岩石类型(见表3)。

3 矿床成因

3.1 铀源

纸坊沟地区下元古界秦岭群第三岩性段为富铀层，其沉积成岩时古铀含量为5.21×10-6。在加里东期构造运动事件中，秦岭群富铀层在来自下地壳、上地幔热液的作用下，从而形成了富铀花岗岩岩浆。

3.2 构造控制作用

骡子坪背斜与骡子坪岩体控制了岩体外围中粗粒-伟晶状花岗岩产出位置和空间分布形态，给含铀伟晶花岗岩提供了成矿有利空间。

3.3 成矿作用过程

早期主侵入阶段重熔岩浆原地、半原地侵位结晶分异形成了骡子坪岩体-中细粒花岗岩。中期补充侵入阶段重熔岩浆原地、半原地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。在岩浆的结晶分异成岩过程中，一部分铀元素进入结晶相赋存于骡子坪岩体中，另一部分向残余流体相中聚集形成了富铀残浆，晚期富铀残浆沿早期岩体分支侵入，在岩体分支部位形成了含铀中粗粒花岗岩。

富铀残浆在形成花岗岩体过程中，铀元素大部分富集于含铀花岗岩岩体分支中。含铀花岗岩岩体分支结晶、分异成岩过程中，铀元素在适当的物理化学环境下结晶形成晶质铀矿，晶质铀矿富集于中粗粒花岗岩岩体分支部分地段、铀含量达到工业指标，形成了中粗粒花岗岩型铀矿(化)体。

表3 平均氧化物百分含量

4 找矿标志及前景分析

4.1 找矿标志

1)原岩为富碳、硅、泥岩层的秦岭群第三岩性段3、4层为富铀层，是寻找这种类型矿床的围岩条件。2)重熔花岗岩外接触带、穹隆构造及裙边褶皱构造发育区是铀成矿的有利构造部位。3)片麻岩分布区，骡子坪岩体分支发育且规模大、数量多、分布密集，是花岗岩型铀矿床的岩性条件。4)中粗粒花岗岩颜色、结构、矿物成分是识别含矿岩脉、寻找工业矿体的岩石学标志，颜色及结构杂、更长石的花岗岩是含矿主岩。5)含矿花岗岩中棕红色更长石、石榴子石、磷灰石及独居石富集部位及产状突变部位是铀矿(化)体有利富集部位。

4.2 找矿前景分析

纸坊沟侵入体主要分布在王家庄-骡子坪秦岭群片麻岩穹窿西北部倾伏圈闭部位，受穹窿倾伏端秦岭群层间滑脱构造影响，侵入体中秦岭群片麻岩俘虏体较多，一般呈大的脉状、囊状、透镜状、不规则状成群产出。从钻探揭露情况对比可以看出，纸坊沟侵入体与下伏上骡子坪侵入体间大致界面呈北西西向缓倾，预示纸坊沟侵入体在穹窿倾伏圈闭部位深部形态有变为完整岩体的趋势(见图5)。并且纸坊沟地区铀矿II号、IV号矿(化)带未系统揭露，矿体均未封边，下毛芋园矿段-毛芋园矿段KTIII-1矿体未封边。并且该区与毛芋园铀矿点含矿地质体为同一地质体，且有大量异常分布于其间。

因此纸房沟矿段铀成矿的地质环境和条件都十分有利，外围及中深部仍有较大资源潜力，是铀成矿的重点区段之一。