川北303铀矿床矿化特征及其控矿因素

侯学文，孙泽轩，莫帮洪，张亮



川北303铀矿床矿化特征及其控矿因素

侯学文1,2，孙泽轩2，莫帮洪2，张亮2

（1.成都理工大学，成都 610059；2.核工业二八〇研究所，四川 广汉 618300）

303矿床是四川盆地内一砂岩型铀矿床。近年来，该区铀矿找矿工作未取得突破性进展。根据野外地质调查、薄片、光片、系列编图等资料，运用砂岩型铀矿成矿、找矿理论，对303矿区下白垩统苍溪组地层特征及铀矿化特征进行研究，认为川北砂岩型铀矿化主要分布在新华向斜的南东翼，矿石以砂岩型铀矿石为主，砾岩型铀矿石和泥岩型铀矿石次之。铀矿石中铀的存在形式以沥青铀矿、铀石以及吸附铀为主。主成矿年龄较大，矿体主要赋存在辫状河沉积体系之中，矿化与沉积微相、构造、岩相古地理及砂体厚度关系密切。

铀矿；砂岩型；矿化特征；川北

上世纪七十年代，前人在川北地区先后发现4210、7201和303矿床，开启了四川盆地寻找砂岩型铀矿的篇章。通过几十年的研究，前人对303地区砂岩型铀矿床的矿床成因的认识不断加深，先后经历沉积富集成因（主流观点）、铀矿化受断裂控制（陶卫中，1989）、渗滤水成（王淦顺，1992）、热水改造（朱西养，1991）、热水沉积成矿（戴杰敏，1994）。本文在综合前人认识的基础上，对303矿床的铀矿化特征和制约因素进行研究，旨在对今后在川北地区寻找砂岩型铀矿床的同行有所启发。

1 区域地质背景

303矿床位于南江县境内，大地构造位置位于通江台凹（图1）。下古生代时，通江台凹是大巴山坳陷的西南延伸部分。古生代大巴山褶皱带隆起后，为一残余圈闭凹陷，中生代晚期它和成都凹陷连成统一的坳陷。二叠纪沉积前通江凹陷中心在巴中和通江以北地区。在中生代早期，凹陷中心西南迁移到仪陇及平昌以南地区。中生代晚期，凹陷走向扭转为北北东向，并向西南扩展。

图1 工区位置略图

1-物源区；2-矿床及编号

通江台凹在发展演化中，表现为米仓山、大巴山长期的隆升，盆地长期相对继承性沉积凹陷，北部地区不断的剥蚀风化，为盆地提供沉积物源和铀源。受到南北两侧古隆起的夹嵌，大巴山弧形隆起向西南方向推挤，在凹陷内产生不同走向的基底错断活动，使表层沉积发生扭动褶曲，并形成北东向通江—仪陇断裂和乱石子—草坝场断裂。此外还有几条较小的断裂，整体形成大巴山弧带，将区域构造分成NW-SE弧形褶皱带和NE向华夏构造系及莲花旋转构造等。

2 铀矿化特征

2.1铀矿体空间分布特征

铀矿化主要产于侏罗系蓬莱镇组与白垩系苍溪组的沉积间断面之上（图2），严格受层位控制，而工业矿体则赋存于苍溪组第一韵律底界之上0～8m的范围内。但在层内分布却不均匀，厚度与品位的变化幅度很大，矿体边界呈突变尖灭，在主岩内呈“准整合”状产出，倾角一般为几度至十几度，个别地段达20°～30°，无论地表或深部矿体，尤其是串沟和凹槽充填物中的矿体，呈现出薄、小、散的特点，呈似层状、透镜状顺层分布，走向上呈雁行式，倾向上呈叠瓦状排列，常穿越不同的层面和层理，但不切穿层位。有利地段内他们常密集成群，构成矿化带或矿化群，在古河床内富含有机质的钙质砂岩中，形成个别较大的工业矿体，具有一定的金属铀储量，矿体平均厚度在1m左右，含矿段第一层内有机质、黄铁矿化与铀矿化关系密切，是寻找铀矿的有利标志。

2.2 成矿年龄特征

样品测定，矿床成矿年龄为：107.4±9.4Ma，114.4±2.2Ma，116.5±2.3Ma和124.5±3.3Ma，产于有机质中沥青铀为116.5±2.3Ma中，产于胶结物中的沥青铀矿为107.4±9.4Ma～124.5±3.3Ma。根据沥青铀矿的同位素年龄分析，锆石与主岩之间有一定的时差，但不大。矿床铀矿成矿期为早白垩世末至晚白垩世。

图2 范家山矿床ZK8-3—ZK8-5勘探线含矿层剖面图

1-泥岩；2-粉砂岩；3-中砂岩；4-粗砂岩；5-含砾砂岩；6-砾岩；7-岩性分界线；8-工业矿体；9-矿化体；10-品位及厚度

2.3 矿石种类与铀存在形式

2.3.1 矿石种类

铀矿石种类主要有三种，分别为砂岩型铀矿石，砾岩型铀矿石、泥岩型铀矿石。

砂岩型铀矿石：为主要铀矿石类型，其储量占该矿床的95%以上。其中以厚层砂岩的品位高，稳定性好，砂岩成分：岩屑35%～50%、石英颗粒40%～50%，长石含量小于10%，颜色为深灰色至灰黑色、钙质胶结紧密，富含细分散状有机质，富矿石部位赤铁矿化明显，并有分散状黄铁矿细粒；薄层状砂岩铀矿石，则品位低、连续性和稳定性差，细粒结构，灰色，含条带状和薄层状凝胶化有机质，胶结较疏松。

砾岩型铀矿石：在矿石中局部可见，呈长透镜体产出，含有有机质和弱红化，沿走向和倾向均不稳定，向砂岩型矿石过渡，砾石成分主要为泥灰岩、石灰岩，偶见安山岩、火山熔岩，砾岩滚圆度中等，砾径0.5～1.0cm，钙质胶结，胶结紧密。砾石间夹有大量岩屑。

泥岩型铀矿石：为砂岩中的夹层，主要由泥质和钙质组成，矿石较贫，厚度小，矿化不稳定，矿石呈块状构造，微细粒结构，见有少量细分散状黄铁矿，胶结致密。

2.3.2 铀存在形式

镜下观察、放射性照相、显微放射性照相、电子探针扫描及电渗析等资料表明，矿石中铀的存在形式主要为矿物和吸附两种，其次尚有少量类质同象铀。铀矿物主要为沥青铀矿，其次是铀石，常见于富矿石中，呈胶状、不规则状、显微粒状及超显微粒状，分布于砂岩的钙质胶结物中、砾石和碎屑的边缘、长石和云母的解理缝中，或充填于钙质结合的龟裂纹和有机质的细胞腔中。矿石构造成星点状、条带状、不规则状、环状。

沥青铀矿呈黑色、具沥青光泽，反射光下呈灰色、均质性、无内反射。其反射率随粒径和含氧系数而变化与10%～16%之间，显微硬度为232～317kg/mm2。

铀石是铀的硅酸盐矿物，主要见于古植物碎屑的细胞腔内和红化矿石的胶结物中，呈短柱状隐晶结构，与球粒状黄铁矿及个别方铅矿立方体共生，颗粒极细，其反射率比沥青铀矿略低，约为10%±，普通显微镜下两者难以区别。

吸附铀主要存在于贫矿石中，吸附剂为有机质、胶状与黄铁矿、赤铁矿、绿泥石、粘土杂基等。

类质同象铀存在于锆石、独居石等含铀重矿物中，含量甚微。

2.4矿石铀地球化学特征

矿石中有利伴生元素由硒（Se）、钒（V）、钼（Mo）和钡（Ba）等，其中Se 、V、 Mo含量相对较高，但仅部分样品可达工业利用指标，无法单独圈定矿体，不能综合利用。铀矿石中含铅量较围岩高，原因是放射性元素衰变引起。

2.5围岩蚀变

矿床围岩蚀变弱，仅见方解石化、红化。

红化与铀矿化有着极为密切的关系。矿化地段均由暗紫红色至浅紫红色强弱不同程度的红化。矿化越富，红化越强，富矿石呈暗紫色色调。红化是由显微粒状和鳞片状赤铁矿、针铁矿分布在碎屑边缘及其显微裂隙中所致。红化矿石与正常岩石全铁含量基本相等，只是随着红化程度的增强，Fe2O3增加,FeO减少。因此矿石中Fe2O3的增加不是带入的，而是原岩中Fe2+被氧化的结果。

图3 苍溪组第一段沉积相与铀成矿关系图

3 铀矿化控制因素

3.1 地层控制

铀矿化主要产于侏罗系蓬莱镇组与白垩系苍溪组的沉积间断面之上，严格受层位控制，而工业矿体则赋存于苍溪组第一韵律底界之上0～8m的范围内，且矿体与地层呈“假整合”产出，含矿岩性多为浅色至深灰、灰黑色岩屑砂岩，局部含炭屑、砾岩透镜体及紫红色泥岩夹层。

3.2 沉积构造与岩相古地理

铀矿化展布、地层走向与古河道展布基本一致，铀矿主要赋存于古河道主流亚相和滨河亚相中，水平和垂向上冲刷面的数量、规模、深浅等因素与铀的富集和矿化程度呈正相关趋势。在古河道凹地、凹槽、河道转弯处是工业矿体形成的最佳场所。

矿体的产出距多阶段性、多层性的特点；矿体产在北东-南西向古河流沉积相带中，矿体长轴方向与古水流方向一致，空间上呈带状分布，但受岩相古地理-沉积凹槽、河流弯曲和主、支流交汇部位的控制。

另外，铀矿化与含矿层砂体厚度有密切的关系。当含矿砂体厚度小于15m时，因空间有限，含铀水溶液不易流动循环，而不利于成矿；当砂体厚度大于25m时，因砂体过厚，发育的冲刷面过多，使流体流动性增大，造成矿液易过而不留或对铀的卸载不充分，也不利于成矿；苍溪组砂体厚度在15～25m时，适合含铀水循环和停滞，在岩性搭配适当的条件下形成矿体与矿化，且产出的矿体较厚大。

3.3 岩石物质成分与结构组合

岩石粒度适中、原始孔隙发育、有机质、粘土、黄铁矿含量较高以及地球化学条件变异部位等因素，可为后期铀的迁移、沉积、富集提供内部条件。资料证明：△Eh=30～60mV，还原系数Fe3+/Fe2+=1.56～2.63，反映铀成矿时的弱还原-还原环境，有机质（凝胶化和半凝胶化）含量增高的部位，往往形成较好的工业矿体。

3.4沉积微相

特定的沉积环境控制了铀成矿的位置，对303地区范家山矿床含矿孔、矿化孔、无矿孔进行分析对比。结果表明，含矿孔及矿化孔大多产于河道相至河漫滩相的过渡部位，其次是发育在支流交汇处横向砂坝、河漫洼地发育的沉积环境中。而无矿孔分布不具此规律。一方面由于河道滞留沉积、心滩沉积时期水动力较强，可以作为铀富集吸附剂、还原剂的有机质不易保存，沉积厚中砂体较厚、物性较好，一方面沉积期后由于心滩中砂体较厚、物性较好，含铀流体在其中流动更快，还原作用进行的不充分，虽有异常、矿化，但规模较小。因此，过渡地带水动力相对较弱，有机质较易沉积保存，有利于成矿。且根据钻孔资料，有机质的分布多与沉积物层面一致，厚度较薄，反映为在较弱水动力环境下的沉积。加之苍溪组、蓬莱镇组之间不整合面为构造薄弱面，在地层沉积之后由于地下动水压力增高或构造掀斜导致不整合面附近地层中铀的迁移、富集。矿体形态多为透镜状、薄板状，与有机质分布在空间上具有高度一致性。

4 结论

1）川北地区砂岩型铀矿床均分布在新华向斜南东翼，矿化点亦主要分布在新华向斜南东翼，少部分分布在新华向斜北西翼。在向斜核部老地层中未发现铀矿化及异常。

2）矿体主要分布在辫状河沉积体系中，空间定位主要为河道滞留沉积亚相顶部、心滩亚相底部，主要呈薄层状，矿体厚度一般只有n×10cm，厚者可达1m。

3）矿石种类以砂岩型铀矿石为主，砾岩型铀矿石、泥岩型铀矿床次之。铀矿石的存在形式主要以沥青铀矿、铀石。

4）地层、构造、岩相古地理及沉积微相等与铀成矿密切相关，共同作用导致铀在特定地方富集成矿。

[1] 刘宝珺、余光明，岩相古地理学教程[M]．成都地质矿产部岩相古地理工作协作组，1990.

[2] 中国人民解放军基建工程兵第二七三团．川北砂岩型铀矿床成矿条件及成矿模式探讨[R]．1980.

[3] 陈友良．三○三地区砂岩型铀矿床主矿段物质成分特征及矿化富集因素的研究[J]．四川地质学报．1995．15(1)：56-59.

[4] 核工业部西南地勘局二八○研究所．新华向斜南翼东段铀矿化特征及形成条件[R]．1985.

[5] 核工业西南地质勘探局二八二大队．四川省南江县花台寺铀矿床勘探地质报告[R]．1993.

[6] 中国核工业地质局．西南铀矿地质志[R]．2005.

[7] 核工业二八○研究所．四川盆地地浸砂岩型铀矿成矿条件研究[R]．2005.

[8] 核工业二八○研究所．西南铀矿地质质(内部资料). 2005.

Ore-formation and Ore Control Factors of the Uranium Deposit 303 in North Sichuan

HOU Xue-wen Sun Zexuan MO Bang-hong ZHANG Liang

(1- Chengdu University of Technology, Chengdu 610059; 2- No.280 Institute, CNNC, Guanghan, Sichuan 618300)

The uranium deposit 303 is a sandstone type uranium deposit in Sichuan basin. The uranium mineralization is confined to sandstone, conglomerate and mudstone belonging to Braided river sedimentary system of the Lower Cretaceous Cangxi Formation in the southeastern limb of the Xinhua syncline. Uranium occurs as pitchblende, coffinite and adsorbed uranium. The uranium mineralization is in close relationship with structure, sedimentary microfacies and paleogeography.

uranium deposit; sandstone type; mineralization; North Sichuan

2017-03-23

本文受中国核工业地质局（No.201365）资助

侯学文（1985-），男，山东菏泽人，工程师，在读博士研究生，主要从事沉积学及铀矿地质等方面的研究工作

P619.14

A

1006-0995（2017）04-0600-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.016