满洲里-额尔古纳地区铀成矿地质环境与境外邻区对比研究

2020-08-07李晓光薛春纪卫三元

铀矿地质 2020年4期

李晓光，薛春纪，卫三元

（1. 中国地质大学（北京），北京 100083； 2. 核工业北京地质研究院，北京 100029）

满洲里-额尔古纳地区位于中国、蒙古国和俄罗斯三国交界处，处于世界级大型、超大型火山岩型铀矿集中区，该区域发现有多处大型、超大型铀矿床，如：俄罗斯斯特列利措夫铀矿田、蒙古乔巴山北部的多尔诺特铀矿田。满洲里-额尔古纳地区与以上两个境外火山岩型铀矿田相邻，大地构造环境类似，成矿地质条件优越，是我国超大型火山岩型铀矿床极具远景的地区［1-5］。从20 世纪90 年代以来核工业地质系统在满洲里-额尔古纳地区开展了多轮找矿工作，也发现了一批铀矿点和矿化点，但整体的找矿效果不佳，未实现铀矿找矿的突破。

虽然研究区和境外邻区大型、超大型火山岩型铀矿同处于中蒙古-额尔古纳地块上，铀成矿环境具有一定的可比性，但研究区位于中蒙古-额尔古纳地块的东南边缘，地质环境有一定差异。本文在前人对本区铀成矿条件研究［6-16］的基础上，从火山岩盖层、基底、构造、铀矿化4 个方面，对满洲里-额尔古纳地区与境外邻区斯特列利措夫铀矿田、多尔诺特铀矿田在铀成矿地质环境开展对比研究，总结相似性和差异性，对分析研究区铀成矿规律、铀矿找矿潜力具有重要意义。

1 区域地质概况

满洲里-额尔古纳地区位于华北板块和西伯利亚板块之间的兴蒙造山带东段，构造单元上属于中蒙古-额尔古纳地块（图1）。

图1 研究区地质简图（a）和大地构造位置（b）Fig. 1 Geological maps （a） and geotectonic location （b） of the study area

额尔古纳地块的前中生界基底由古老的变质岩和花岗岩组成，该地块经历了多个微陆块之间的拼合，中生代又经历了蒙古-鄂霍茨克环和太平洋构造体系的叠加与改造。研究区内中生代花岗岩浆侵入和火山作用强烈，断裂构造发育，以NE 向和NW 向断裂为主，其次是SN 向断裂［17-18］。由于新的构造岩浆活动，满洲里-额尔古纳地区广泛分布中晚侏罗世富铀中酸性火山岩和花岗岩，由老至新依次为南平组、塔木兰沟组、上库力组和伊列克得组（图1a），岩性主要有玄武岩、安山玄武岩、安山岩、酸性凝灰岩、粗安岩和流纹岩等［19-20］。晚中生代构造运动以断块升降为主，伴生有玄武岩浆活动，区域上形成一系列掀斜断陷盆地［21］。

满洲里-额尔古纳地区与俄罗斯斯特列利措夫、蒙古多尔诺特铀矿田处于同铀成矿带上，具有相似的构造演化历史和铀成矿地质背景。根据前苏联在毗邻地区的找矿经验，满洲里地区具有火山岩型热液铀矿成矿条件。鉴于此，为推动满洲里-额尔古纳地区的铀矿地质地质勘查工作，本文从火山盆地盖层、基底特征、构造特征和铀矿化特征4 个方面对满洲里-额尔古纳地区与境外邻区开展对比研究。

2 火山盆地盖层

2.1 地层岩性和成岩时代

斯特列利措夫盆地早期近额尔古纳组由安山-玄武岩夹粗面英安岩组成，成岩年龄为165～156 Ma；晚期图尔金组由粗面玄武岩和流纹岩组成，成岩年龄为（155±1）Ma［22-23］。多尔诺特盆地火山岩盖层包括上侏罗统及下白垩统［24］，其中上侏罗统为玄武岩-石英斑岩-安山玄武岩-粗面英安岩组合；下白垩统主要由多层的流纹岩、凝灰岩和安山玄武岩组成。火山岩的同位素年龄为170～110 Ma［25］。

满洲里-额尔古纳地区与境外邻区地层岩性和成岩时代对比见表1。根据铷锶同位素测年结果和前人［26-34］的年代学资料可知，满洲里-额尔古纳地区中生代火山岩形成于166～114 Ma。其中塔木兰沟组玄武岩（166～163 Ma）、上库力组粗面岩-流纹岩（158～152 Ma）［34］与斯特列利措夫盆地的近额尔古纳组和多尔诺特盆地相近时代的上侏罗统粗面英安岩岩性、成岩年龄相一致；伊列克得组橄榄玄武岩、玄武安山岩（128～114 Ma）与斯特列利措夫盆地图尔金组最后一期玄武岩以及多尔诺特盆地下白垩统安山玄武岩相对应［22，35］。满洲里-额尔古纳地区与俄罗斯斯特列利措夫-多尔诺特火山活动时代大致一致，从晚侏罗世到早白垩世具有相似的火山岩浆作用过程，境内的火山活动时间更长一些（图2）。

表1 满洲里-额尔古纳地区及邻区中生代火山岩地层对比Table 1 Correlation of Mesozoic volcanic strata between Manzhouli-Erguna and the adjacent areas

图2 满洲里-额尔古纳与斯特列利措夫中生代火山岩年龄频率图Fig. 2 Sample number and Age of Mesozoic volcanic rocks in Manzhouli-Erguna and Streltsovsky

2.2 地球化学特征

满洲里-额尔古纳地区和境外产铀斯特列利措夫盆地、多尔诺特盆地中生代火山岩具有相似的地球化学特征。满洲里-额尔古纳地区塔木兰沟组中基性火山岩与斯特列利措夫火山盆地近额尔古纳组玄武岩、多尔诺特火山盆地下部亚岩组安山玄武岩均为高钾钙碱性-钾玄岩系列（图3a）；满洲里-额尔古纳地区上库力组中酸性火山岩与斯特列利措夫火山盆地图尔金组的流纹岩、多尔诺特火山盆地上部亚组流纹岩均为高钾钙碱性系列（图3b）。

图3 研究区与境外邻区早期旋回（a）-晚期旋回（b）火山岩SiO2-K2O 图解（底图据Middlemost， 1985）Fig. 3 SiO2-K2O diagrams ofrocksin the early （a） and late （b） volcaniccyclein the study and the adjacent area

图4 研究区酸性火山岩和斯特列利措夫流纹岩稀土元素配分模式图（a）及微量元素蛛网图（b）（球粒陨石标准值引自Boynton， 1984；原始地幔标准值引自SunandMcDonough， 1989）Fig. 4 Chondrite- normalized REE pattern （a） and primitive mantle-normalized spidergram （b） of volcanicrocks in the study and Rhyorite in Streltsovsky

研究区上库力组英安岩和流纹岩与斯特列利措夫图尔金组流纹岩在稀土元素球粒陨石标准化配分图中都表现出相同的变化趋势（图4a），稀土元素配分模式为轻稀土富集缓右倾型，重稀土分布相对较为平坦，铕负异常显著；微量元素原始地幔标准化蛛网图上分布特征相似（图4b），大离子亲石元素（LILE）K、 Rb、 U、 Th 等相对富集，高场强元素（HFSE）P、 Ti 强烈亏损， Nb、 Ta 相对亏损。境内外邻区火山岩具有相似的元素化学含量特征。

2.3 火山活动

斯特列利措夫和多尔诺特铀矿田产铀盆地面积相对较小，火山岩盖层厚度适中，具有多旋回、多韵律、层序薄、分异好、岩性全、岩性差异大的特征［36］，熔岩所占比例大于陆相沉积岩，喷发的产物以火山熔岩为主、火山碎屑岩次之。满洲里-额尔古纳地区火山活动有多个旋回，火山岩厚度、火山活动规模较境外邻区更大。火山活动间歇时间长，火山碎屑岩多于熔岩，流纹岩所占比例相对较低［37］。满洲里-额尔古纳地区下白垩统仅有基性火山活动，而同时期邻区则存在双峰式火山岩。满洲里-额尔古纳地区火山活动过于剧烈，对铀成矿不是一个有利因素［38］。

3 基底特征

斯特列利措夫矿床位于乌鲁柳恩古耶夫地块上，在中太古代—早元古代经历过镁铁质和超镁铁质岩浆活动，所形成的沉积岩和基性火山岩在元古宙—古生代经历了新元古代（930～770 Ma）、早古生代（580～410 Ma）、晚古生代海西期（260～230 Ma） 3 次交代花岗岩化作用［22，39］。多尔诺特火山机构基底包含各种成分和各时代的产物［40-41］，经历了早古生代和中生代花岗岩化作用。斯特列利措夫及多尔诺特铀矿产出在额尔古纳地块的中部，出露的基底地层层序多、年代老，基底花岗岩演化期次多，有利于铀的富集。

满洲里-额尔古纳地区属于额尔古纳地块东南边缘，地表仅见晚元古代变质岩零星分布，且多以捕虏体形式发育在前中生代花岗岩隆起中；尚未发现较老的侵入岩，仅见海西晚期花岗闪长岩、印支期和燕山期花岗岩（380 Ma、 300 Ma、 260～240 Ma）出露，缺少加里东期花岗岩［42］。与境外邻区相比，境内研究区基底花岗岩时代偏新［43-45］，花岗岩演化期次数少。

境内外基底埋深差异较大。斯特列利措夫和多尔诺特铀矿田的矿床和矿体产在基底隆起的地方，产铀火山盆地成矿后期剥蚀适中，盖层与基底不整合界面（矿体较集中部位）埋深小于1 000 m，盆地前寒武纪基底变质岩、花岗岩基底隆起程度高。满洲里-额尔古纳地区则处在古陆块边缘，盆地基底隆升及剥蚀程度较弱，导致该界面埋深2 000 m 左右［46］，增加了找矿的难度。

4 构造特征

4.1 相似的断裂分布

满洲里-额尔古纳地区断裂系统与斯特列利措夫、多尔诺特地区具有类似的分布特征。 NE向的构造是境内外主要的构造形迹方向，该方向的构造控制着整个地区的构造格局，次一级的NE 向断裂和NW 向断裂广泛分布， NW 向的断裂形成时代上稍晚，多切割NE 向断裂，NE 向断裂与NW 向断裂的交汇部位多控制着具体矿床的产出位置，这样形成了NE 向断裂控制矿带， NW 向断裂控制矿点产出位置的特征。

4.2 不同的断裂发育程度

研究区与境外邻区相比，断裂发育程度不同。斯特列利措夫和多尔诺特铀矿田破火山口内各种方向断裂极为发育，致使基底和盖层岩石极度破碎，具备了良好的渗透性和贯通性，使得矿田范围内发生多期的矿化和蚀变作用。方锡珩（2012）指出，火山岩盆地被切割的越破碎，对铀成矿越有利［1］。满洲里-额尔古纳地区具有深大断裂构成的网络构造系统，但是中生代火山-沉积建造中的线性构造裂隙、断裂发育较弱，而且盆地面积一般较大，盖层厚，基底埋深也大，断裂构造影响范围明显弱于境外邻区。

4.3 火山机构

斯特列利措夫和多尔诺特产铀火山盆地处在基地隆起带上，火山机构明显，边界清楚，规模适中，且以塌陷为主。满洲里-额尔古纳地区火山盆地则处于相对坳陷区，火山机构不明显，盆地之间、火山机构之间界线不清，且火山盆地以断陷为主，火山口类型多为火山锥，破火山口较少，不利于含矿汽水热液反复改造和铀富集成矿。

5 铀矿化特征

满洲里-额尔古纳地区火山-沉积盖层杂岩破碎带中发育有较强烈热液蚀变作用的铀异常，有些异常铀含量较高，达万分之五以上，但整体上铀矿化异常品位低，厚度薄，规模小，且多为点状矿化异常，铀的富集作用相对较弱，铀活化、迁移、聚集作用不强。从满洲里地区4002 铀矿化点赋铀岩石镜下分析结果来看，蚀变带外侧为碳酸盐化，内侧（中心部位）为蛋白石、硅化［47］，铀矿化主要与早期碳酸盐化和晚期硅化、高岭石化有关。与境外邻区相比，满洲里-额尔古纳地区热液蚀变程度相对较弱（表2）。

从铀矿化类型来看，斯特列利措夫铀矿田内只有U-Mo 型矿化，多尔诺特矿田内除了U-Mo 矿化外尚有Ag-Pb-Zn 矿化；满洲里-额尔古纳地区的铀矿化与Cu （Mo）、 Ag-Pb-Zn、萤石矿床区域上相邻，但各自独立成矿，在矿田或矿床范围内未见伴生或共生关系。