棉花坑矿床9号带铀矿化特征及找矿前景分析

匡正平，付宏宁，朱全政，李祖荣

(中核韶关锦原铀业有限公司，广东 韶关 512329)

棉花坑矿床是长江矿田中成矿发育最好的矿床，也是目前中国花岗岩型铀矿床中单个铀矿床规模最大的矿床。该矿床为中低温热液充填交代型单铀矿床；其中9号带是棉花坑矿床中规模最大的含矿构造带，控制了矿床80%的资源储量。

棉花坑矿床于1985年投产，至今已开采30余年。近十年来主要围绕9号带43～15号勘探线范围进行补探和开采，控制9号带的钻孔工作量累计已达10万m，对其坑道探矿工程也累计超过7万m。目前-100 m以上9号带矿体基本回采完毕，已开采至-150 m中段，正对-150 m以下范围进行开拓和探矿。在梳理总结近年来9号带探矿情况的基础上，对其铀矿化特征开展研究分析，为下一步找矿和生产提供更多的指导。

1 9号带地质特征

棉花坑铀矿床位于棉花坑和油洞深大断裂带夹持之间，岩体构造非常发育，矿床内主要有北北东、北东、北西-北西西和北北西4组大的断裂构造带，其中北北西组是棉花坑矿床的主要含矿构造，为硅质岩骨架的硅化蚀变带。该硅化蚀变带中间为硅质骨架，主要由矿前的强硅化岩、矿期的硅化角砾岩(角砾成分为矿前期硅化岩及花岗岩，角砾多呈菱角状、次菱角状)及赤铁矿化硅化碎裂岩、灰黑色含黄铁矿的微晶石英组成。该成矿脉带主要以条带状白色石英-萤石脉、方解石脉、疏状晶洞状石英等组成，硅质骨架平均宽1～3 m，最宽达5～7 m。硅质骨架在15线以北沿走向、倾向连续性较好。

蚀变带的规模大小不一，较大的有近百条，9、7、8-1号带为主要含矿带；其中9号带规模最大，是棉花坑矿床内最大的含矿构造蚀变带(图1)。9号带向北延伸至书楼丘矿床南侧，向南延伸至油洞村，南北延伸近5 km，矿带局部出露地表，地表出露最高标高为555 m，深部控制最深标高为-647.5 m，垂深约1 200 m(图2),宽度最大达60 m。总体走向为330°～355°;总体倾向西，局部偏东，倾角在70°～85°，控制长度约2 500 m。9号带是主要矿体聚集产出和铀矿垂化幅最深的部位，目前已查明的铀资源量占棉花坑矿床总储量80%。

2 9号带铀矿化特征分析

2.1 矿体特征分析

9号带在棉花坑断裂以南的绝大部分矿体呈盲矿体出现，共有矿体百余个，矿体长度不等，平均长度约600 m。矿体走向为320°～355°，倾向南西，少量倾向北东，倾角75°～87°。矿体沿倾向最大延伸超900 m。浅部矿体(0 m以上)不连续，矿体形态、产状变化大，呈脉状、透镜状、豆荚状产出，尖灭再现；中深部矿体(0 m以下)形态稳定，呈脉状或扁豆状产出，矿体较连续(图2和图3)。9号带受燕山早期与印支晚期岩体接触部位影响，在其附近蚀变带规模较大，且矿体多增大、变厚，在隐伏晚期小岩体贯入部位亦可见大量矿体展布。

9号带共有74个矿体，占矿床总资源量的70.4%。矿体长度不等，主矿体最长759 m，最短531 m，平均长度592 m。矿体走向为320°～355°，倾向南西，少量倾向北东，倾角75°～87°。矿体水平厚0.15～11.13 m，平均厚2.69 m，39～27号勘探线间的矿体厚度较大，两端变小。矿体品位为0.051%～1.152%，37～23号勘探线间的矿体品位较高。

2.2 岩相分析

从0 m、-150 m中段巷道以及-150 m以下钻孔采集的铀矿石中选取4个样品(图4)，并对4个样品的手标本与探针片的岩相学进行观察，观察结果如下。

样品1为沥青铀矿，呈葡萄状、细脉状产于蚀变辉绿岩的表面和裂隙，与方解石、黄铁矿和绿泥石等矿物共生。沥青铀矿在SEM图像上呈现出亮白色，发育干裂纹，灰白色方解石胶结葡萄状沥青铀矿和脉状沥青铀矿。

样品2为赤铁矿化微晶石英铀矿石，碎裂结构，碎裂花岗岩角砾被微晶石英胶结，石英内见有细粒黄铁矿和脉状沥青铀矿。脉体两侧是发育强烈的绿泥石化、水云母化和赤铁矿化。在SEM图像中，沥青铀矿呈现细脉状、透镜状和不规则团块状，发育干裂纹，部分沥青铀矿充填在微晶石英的空隙或裂隙中。

样品3为赤铁矿化微晶石英铀矿石，呈肉红色，微晶石英脉体内可见黄铁矿细脉和沥青铀矿细脉，脉体两侧是发育强烈的赤铁矿化、绿泥石化。在SEM图像中，沥青铀矿呈不规则团块或碎块状，沥青铀矿边缘被后期流体改造形成了次生铀矿物。

样品4为赤铁矿化微晶石英铀矿石，呈肉红色，碎裂结构，赤铁矿化微晶石英脉体穿插于蚀变花岗岩中。脉体宽度2.5～10 cm，肉眼可见黄铁矿细脉和沥青铀矿细脉。在SEM图像中，沥青铀矿呈不规则脉状或团块状，与微晶石英和黄铁矿共生。

综上所述，9号带矿物以沥青铀矿为主，呈多形式出现，如不规则碎块状、放射状、葡萄状、浸染状、脉状、团块状结构，与黄铁矿、赤铁矿、微晶石英、绿泥石等矿物共生，发育不规则状干裂纹；可见少量的次生铀矿，以粉末状或粒状附在碎裂花岗岩上，与钠长石化、钾长石化、绿泥石化等共生。分析了20余个矿石样品，样品品位在0.061%～0.423%；其中这4个样品的品位在0.2%以上，而且产出部位矿体较为厚大。这些共生矿物为找矿的重要特征，尤其在赤铁矿、黄铁矿、微晶石英迭加强烈的区域，往往可能发现高品位矿体。

2.3 蚀变分析

棉花坑矿床热液蚀变非常发育，形成了多种热液脉体与蚀变相互混合叠加的现象。根据蚀变矿物组合和蚀变强度不同，9号带蚀变在水平方向上呈现一定的规律性。水平蚀变分带特征表现为由含矿带中心向两侧，为硅化→赤铁矿化→水(绢)云母化(或绿泥石化)→高岭土化(或碱性长石化)→正常花岗岩(图5)。

目前来看，9号带深部这一水平分带规律自地表至深部表现出一定的统一性。热液蚀变种类繁多，主要有绿泥石化、赤铁矿化、绢云母化、高岭土化等，其中赤铁矿化与铀矿化关系最为密切，深部水云母化也广泛发育，但在矿体中分布不均匀。

成矿前的碱交代对铀矿化也有较为重要的控制作用。局部在地表出露，蚀变岩呈现肉红色、暗红色，以钠长石化、白云母化、绿泥石化为特征，成矿期和成矿后以酸性蚀变为主，蚀变带以矿体为中心，往两侧蚀变程度逐渐降低，构成了矿体的水平蚀变分带[1]，主要蚀变类型为硅化、赤铁矿化、绿泥石化、水云母化、绢云母化、黄铁矿化和黏土化等。晚期含矿破碎带切穿碱交代岩，碱交代岩构成了矿床中下部矿体的重要赋矿围岩。与新鲜花岗岩相比，碱交代岩铀含量显著增高[2]。成矿期酸性蚀变受断裂构造控制，沿断裂带两侧分布，铀矿体即为强烈破碎蚀变带。

3 找矿研究分析

3.1 控矿因素

3.1.1 各级构造及裂隙控制矿体的产出

断裂构造是控制铀矿化的重要因素。9号带总体呈北北西向展布，基本倾向西，在生产探矿中发现棉花坑断裂附近以北出现倾向北东，倾角近直立或略缓。9号带两侧常分布有平行或斜交的次级脉带，在水平和垂向上具有分支、收缩膨大尖断重现等变化特征。构造带中心为“硅质骨架”，硅质骨架在北部沿走向、倾向连续性较好。受区域内多期复合的不同方向主干断裂构造带控制，矿体的形态、规模和产状受不同级别的断裂构造控制；其中E9-1号矿体(E代表“东”)沿近南北向，呈脉状产出于35～43号勘探线，走向长度约105 m，埋深530～870 m，见矿标高-150～-490 m，平均水平厚度3.90 m，平均品位0.258%。矿体严格受9号构造蚀变带控制，其产状与构造蚀变带一致，矿石主要为硅化碎裂岩、花岗碎裂岩。矿体连续性较好，走向上和倾向上未封边。在-50～-150 m中段29～35号勘探线、15～17号勘探线区域以及含矿构造带发生膨大分支的区域，含矿体厚度较大(0.6～7.3 m)，品位较高(0.137%～0.601%)，其中15号勘探线附近局部见沥青铀矿细脉，31号勘探线附近见粒状次生铀矿。

3.1.2 热液蚀变与铀矿化密切相关

热液活动呈现多阶段活动特征，成矿前、中、后期有区别。区内热液蚀变主要有3期，第1期为矿前期白色粗中粒高温石英，第2期为成矿期红色、灰色微晶石英矿，第3期为矿后期白色脉状石英及方解石。成矿阶段的热液脉体主要有含铀隐晶、微晶石英脉和含铀紫黑色萤石脉；其中含铀隐晶、微晶石英脉是该矿床最重要的含铀热液脉体。沥青铀矿往往与黄铁矿、赤铁矿、微晶石英、绿泥石等矿物共生，共生矿物为找矿的重要特征，尤其赤铁矿、黄铁矿、微晶石英迭加强烈的区域，往往可能发现高品位矿体。矿体规模越大，蚀变带越宽，蚀变带规模往往是矿体规模的数倍。

对0～-150 m中段的巷道探矿和-150 m以下的钻探发现，大部分见矿较好的部位，赤铁矿化蚀变较强，铀矿充填在微晶石英脉裂隙内，厚富铀矿伴随紫黑色萤石化、粉末状黄铁矿化等蚀变。这些蚀变呈现一定幅度迭加交替的区域，往往矿体较为厚大，品位也较高。如9号带17号勘探线ZK17-2号钻孔揭露工业矿段共3段，其中：第1段真厚度为0.29 m，品位为0.183%，见矿标高为-190 m；第2段真厚度为6.39 m，品位为0.169%，见矿标高为-220 m。15号勘探线ZK15-3号钻孔揭露工业矿段3段，其中：第1段真厚度为2.83 m，品位为0.313%，见矿标高为-521 m；第2段真厚度为0.39 m，品位为0.339%，见矿标高为-528 m；第3段真厚度为5.22 m，品位为0.339%，见矿标高为-533 m。在钻孔岩心取样见矿部位，可见硅化碎裂岩发育沥青铀矿及黄铁矿(图6)。

3.1.3 中深部矿化比浅部好

棉花坑矿床9号带从250 m到-150 m及以下来看，中深部矿化比浅部好，构造蚀变带的规模相比浅部要大。在0～-150 m的采场中常见2～3 m的石英萤石构造带，局部膨大地段达到5 m，赤铁矿化、黄铁矿化等与铀矿化密切的蚀变相比0 m以上呈现较多，沥青铀矿、次生铀矿以细脉、团簇等形状呈现。从上往下9号带矿体整体品位呈升高趋势，沥青铀矿等富矿部位相对较多。从200～-150 m中段9号带33个采场的回采平均品位统计情况来看，200～100 m中段品位升幅较小，其中：100 m和150 m中段采场平均品位基本一致；从50 m往下品位升幅增大，从0.110%升高到0.179%，升幅为62.7%(表1)。通过对-150 m以下的9号带矿体开展坑内钻探，-150 m以下资源整体品位相比上部升高，发现-200～-550 m范围内的整体品位为0.193%，其中332资源量平均品位为0.182%，333资源量平均品位为0.232%。

3.2 研究实例

棉花坑矿井的生产逐步向深部延伸，在探矿中根据构造和蚀变的特点，通过对构造蚀变带的追踪和勘探，发现了北东向的新控矿(含矿)断裂带，改变了矿体的形态、产状和赋存位置。

在-50 m中段的开拓中，在33号勘探线附近发现了一条北东向的断裂带FND；但断裂带发育的规模较小，以次级的裂隙带出现，对该中段9号带矿体基本未产生影响，该区域矿体仍然连续未出现错动分支。虽然FND断裂没有对矿体产生影响；但根据断裂带延伸分布情况，对-100 m的开拓探矿中，要布置工程加强对FND断裂带的认识和勘查。

在-100 m中段的探矿中，33～31号勘探线区域继续发现了FND断裂带，断裂带走向39°、倾向西北、倾角46°，揭露的宽度为0.7～3 m。FND断裂带上出现明显的构造分支，岩石以深破碎碎裂花岗岩为主，围岩以中粗黑云母花岗岩居多，裂隙面上有明显的错动痕迹。该断裂带将矿体往东错动约11 m，FND断裂带与9号带交错部位含矿矿体的形态、产状和位置发生了明显变化(图7)；与-50 m中段相比，FND断裂带向南偏移了12 m。

根据-50、-100 m中段的FND断裂带情况，在-150 m中段继续对FND断裂带进行勘查。位于33～29号勘探线的FND断裂带，走向、倾向、倾角与-100 m中段保持一致;但分布向南偏移了14 m,揭露的宽度为1.1～3.6 m；相比-100 m中段该断裂带将矿体错动9 m。FND断裂带与9号带交错部位含矿，矿体的形态、产状和位置与-100 m中段基本一致。

综合上述情况，在-200 m中段的斜井开拓中调整局部设计巷道位置，针对FND断裂带及控矿布置相应的探矿工程。目前揭露33号勘探线部分矿体，从揭露和推断情况发现，矿体变化和-150 m中段一致，FND断裂带发育较大，继续向南偏移，矿体规模有所减少(图8)。

从-50～-200 m中段35～29号勘探线矿体分布和品位、厚度的情况来看(表2)，FND断裂带从-100 m开始对9号带矿体错动明显，造成该区域局部矿体间断；相比地质钻探提交的矿体厚度变薄、品位变差，影响较为明显。通过探矿基本掌握了FND断裂带分布以及断裂带对矿体的错动影响情况，这对深部探矿和开采具有重要的指导意义。

表2 棉花坑矿床35～29号勘探线9号带矿体情况

3.3 9号带找矿前景分析

矿山企业在对9号带的坑探和开采过程中，发现39～17号勘探线的实际矿体情况与钻探地质资料吻合度较好，大部分地段矿体较为连续，新的尖灭断开情况少量存在；但39号勘探线以北、35～29号勘探线间、17号勘探线以南有一定的差异。结合上述对比分析，确定下一步找矿部位或指导方向。

3.3.1 蚀变带纵向和垂向上突变部位

在构造蚀变带水平形态变化发生改变的部位，在垂向上位于硅化蚀变带走向由近南北转为北北西向的接合地段，以及蚀变带倾角由缓变陡时，也可能发现多段矿体。如ZK33、19号勘探钻孔在蚀变带变陡部位矿体尖灭再现，再现矿体延深后出现分支。因此，在构造蚀变带水平和垂向上发生变化的部位，应投入更多的分析评价和探矿布置。

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3.3.2 蚀变带迭加部位

探矿和开采中发现沥青铀矿大多充填在微晶石英脉裂隙内，周围赤铁矿化蚀变较强，并且伴随紫黑色萤石化、粉末状黄铁矿化等蚀变叠加。这些蚀变与铀矿化关系密切，迭加交替的区域往往产出富矿，在找矿中作为重要参考标志。另外，花岗岩中普遍发育的绿泥石化、绢云母化是中低温热液蚀变的产物，因此，这类花岗岩的分布范围也可以作为优先开展找矿工作的区域。

3.3.3 断层带交汇部位

FND断裂带与北北西断裂带存在多处交汇点，对成矿前后时期均产生影响，会改变矿体的走向、厚度和品位。因此受北东向断裂构造控制的矿化点、γ异常点需开展评估和探矿，可以围绕9号带与FND断裂带交汇或联通性好的地段开展找矿工作，对硅化蚀变带交错、形态变化的部位进行补探。

3.3.4 棉花坑断裂带附近区域

9号带大部分矿体越往深部越靠近棉花坑主断裂带，热液活动幅度越强。考虑到构造蚀变及断裂带对成矿的影响，在深部各中段的探矿中注意对主断裂带与矿体交接区域的地质分析，在探矿中很可能会发现新的隐伏裂隙蚀变带和断裂蚀变带，对矿体的产状和品位产生改变影响。

4 结论

9号带铀矿化为多期次岩浆活动和蚀变叠加的含矿构造带，各级断裂、裂隙蚀变带控制了矿体的产出，铀矿产于构造裂隙和破碎带内，矿体成群成组分布。与矿化密切相关的蚀变是黄铁矿、赤铁矿、微晶石英、绿泥石等。在构造、蚀变拐弯、变厚处矿化更好，中深部的矿化较浅部好。百余个矿体的形态、产状受构造控制，呈脉状、透镜状等产出，中深部矿体较稳定连续。在9号带矿床深部各级构造发育、硅化蚀变带交错、突变收缩膨大或出现分支的部位，矿体产状将产生变化或可能发现新的矿体，具有较好的找矿潜力。建议结合探矿分析结果，开展针对性的钻孔和坑道工程，并应用三维探测等先进技术，提高找矿效果。