湖南省绥宁县桃坪矿区花岗岩型铀矿化特征与找矿潜力分析

谢玉华

(湖南省核工业地质局三〇一大队，湖南 长沙 410114)

0 引言

花岗岩型铀矿床是湖南省重要的铀矿床类型，集中分布在华夏陆块的炎陵—汝城冲断褶隆带和宁远—桂阳坳褶带，其次散布于扬子陆块中[1]。桃坪铀矿区位于扬子陆块中部，产于瓦屋塘花岗岩体北东部的内外接触带上，目前规模为一小型铀矿床。自20世纪60年代以来，先后有中南三〇九大队、核工业三〇一大队等勘查单位断续对瓦屋塘花岗岩体开展过铀矿普查工作，发现了数处铀矿点，积累了一定的地质资料[2-3]，取得了一定的找矿成果。然而对区内成矿地质条件、铀矿化特征及下部找矿潜力开展研究较少，缺乏系统总结分析。本文基于近年来对桃坪铀矿区的勘探实践，结合区域铀成矿研究资料，系统总结了桃坪矿区铀矿化特征，开展了控矿因素与找矿潜力分析，圈定了找矿靶区，为下一步找矿突破提出了建议。

1 成矿地质背景

桃坪铀矿区位于湖南省绥宁县境内，处于扬子陆块内雪峰冲断带东南缘(图1a)。出露地层有奥陶系、志留系、泥盆系及古近系(图1b)，均分布于瓦屋塘花岗岩体的外围。奥陶系桥亭子组(O1q)为一套中厚至厚状条带状板岩夹炭质板岩。志留系周家溪群(S1Zn)为一套厚状石英砂岩、长石石英砂岩、板岩，成互层或互为夹层产出。泥盆系跳马涧组(D2t)为一套厚至巨厚石英砂岩、泥质粉砂岩。上述地层与花岗岩侵入接触处，因热变质作用往往成为各类角岩与斑点板岩等。

瓦屋塘花岗岩基略呈椭圆状产出，东西长30 km，南北宽20 km，出露面积约460 km2(图1b)。据野外产状、侵入接触关系及前人同位素测年资料[3]，该岩体为多期多阶段侵入的复式花岗岩体。印支期(207～226 Ma)岩浆侵入，形成了瓦屋塘岩体的主体，依据岩性变化与分布特征，可将主体划分为内部相、过渡相和边缘相；其中过渡相最发育，主要岩性为中粒—中细粒斑状二长花岗岩；内部相主要分布在上白沙—唐家坊—黄土坑一带，为中粗粒斑状二长花岗岩；边缘相为中细—细粒斑状二长花岗岩，斑晶较少，含白云母；三者为渐变关系，无明显界线。燕山早期(148～194 Ma)岩浆分两阶段侵入形成补体：第一阶段补体为细粒—微细粒二长花岗岩；第二阶段补体为微细粒斑状花岗岩、细粒黑云母花岗岩；补体空间分布受断裂构造制约，呈近SN向展布。补体大小悬殊，产状多变，呈岩枝、岩株、岩瘤、岩墙等产出。

区内经历了雪峰期、加里东期、印支期、燕山期—喜山期的多期构造与印支—燕山期岩浆侵入活动，形成了NNE—NE向为主的断裂构造以及岩体接触带构造体系，为铀的活化迁移和热液富集成矿创造了良好的条件。

2 铀成矿地质特征

2.1 铀矿空间分布特征

在桃坪铀矿区，铀矿化主要受瓦屋塘岩体的岩相岩性控制。目前业已发现的铀矿床(点)均产于过渡相斑状二长花岗岩中，而内部相铀异常点很少，边缘相则几乎未见异常。过渡相中的铀矿化与断裂构造关系密切，铀矿化与异常基本上沿NNE向断裂破碎带及其附近密集裂隙带分布。大多数铀矿脉产于断裂分支、交汇部位及其上下盘次级断裂中。

此外，在外接触带泥盆系跳马涧组中，也发现一些铀异常。这类铀异常多产于层间破碎带中。然而，目前尚未发现工业铀矿化。

不同类型铀矿化，空间位置分布也有差异。黑紫色萤石型铀矿化，主要分布在岩体中部及深部；微晶石英型(黄铁矿型)与碳酸盐型铀矿化，主要分布于岩体南北接触带附近及浅部。这显示出了热液成矿的水平分带和垂向分带特征。

2.2 铀矿化特征

区内已落实井沙冲小型铀矿床(图2)及数处铀矿(化)点。其中典型1101号矿带产于瓦屋塘岩体内带，共圈定工业铀矿体7个，赋存在北东向展布硅化断裂带或碎裂二长花岗岩带中，含矿主岩为主体过渡相中—中细粒斑状黑云母二长花岗岩，围岩蚀变主要为硅化、绢云母化、赤铁矿化等，含矿脉体为暗红色微晶石英脉和胶黄铁矿-沥青铀矿脉。主要矿体形态呈扁平状、透镜状及不规则脉状等(图3)，产状与构造带基本一致。走向长45～86 m，倾向延伸32～166 m，分布高程在100～300 m之间，垂幅200 m，埋深45～200 m。主矿体水平厚度为0.49～3.76 m，平均厚度为1.54 m；铀的品位为0.051%～0.571%，平均值为0.092%。

图2 桃坪矿区井沙冲矿段地质简图Fig.2 Geological sketch map of Jingshachong ore segment in Taoping mining area1—第四次 2—古近系 3—泥盆系跳马涧组 4—印支期主体过渡相 5—角岩化带 6—地质界线 7—断层 8—勘探线及编号

图3 井沙冲矿段8号勘探线剖面图Fig.3 Sectional map of exploration line No.8 in Jingshachong ore segment

铀矿石矿物主要以独立矿物——沥青铀矿形式存在(图4)，呈浸染状、细网脉状分布在碎裂花岗岩、构造角砾岩裂隙间(图5)。次生铀矿物见铀黑、铜铀云母、钙铀云母及硅钙铀矿等。伴生金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、赤铁矿等，脉石矿物有萤石、石英、绢云母、方解石等。

图4 ZK0-5沿碎裂二长花岗岩裂隙发育细脉状沥青铀矿Fig.4 Bituminous uranium ore veinlet developed along the fracture of monzonitic granite in drilling core ZK0-5

图5 ZK8-11裂隙面上微脉浸染状铀矿石Fig.5 Disseminated uranium ore microvein on fracture surface of drilling core ZK8-11

2.3 围岩蚀变与热液成矿阶段

围岩蚀变较发育，有硅化、水云母化、绿泥石化、赤铁矿化、黄铁矿化、高岭土化等。铀矿化主要与黄铁矿化、赤铁矿化(俗称红化)有关。在岩体接触带及矿体边缘附近，黄铁矿含量普遍增高，这表明了黄铁矿对含铀热液起到了还原作用，促使成矿热液中铀的沉淀，并富集成矿。

依据铀矿脉的矿物组合、蚀变分带、矿石结构构造和穿插关系，将区内热液成矿划分为6个阶段(表1)，分别为白色粗晶石英脉阶段、灰色微晶石英脉阶段、红色微晶石英阶段、黑紫色萤石阶段、沥青铀矿-胶黄铁矿阶段和方解石阶段。其中第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段为铀成矿阶段。铀矿化类型主要为铀-微晶石英型、铀-萤石型。

表1 桃坪矿区热液活动阶段及其矿物组成Table 1 Hydrothermal activity stage and mineral composition in Taoping mining area

3 找矿潜力分析

瓦屋塘岩体呈小岩基产出，为印支期—燕山早期多期多阶`段侵入产物，富Si、Al过饱和，w(K2O)>w(Na2O)>w(CaO)，铀钍比值<1，岩浆演化晚期趋于酸性。岩体铀的丰度范围为8.6×10-6～16×10-6(表2)，为正常花岗岩2～3倍，铀的平均浸出率为29.47%，属于产铀花岗岩。其中过渡相中细粒斑状二长花岗岩平均w(U)=21.6×10-6，属富铀花岗岩。因此，过渡相花岗岩为铀成矿提供了丰富的铀源。

表2 桃坪矿区瓦屋塘岩体含铀量统计Table 2 List of uranium content of Wawutang rock mass in Taoping mining area

桃坪铀矿区处于区域性SN向和NE向断裂夹持部位。SN向和NE向断裂所派生的次级SN向、NE向两组裂隙在区内交汇复合，构成了“Y”型与“井”型交错构造格局。多期次多阶段岩浆-构造活动同时，伴随了多阶段性热液活动，为铀成矿提供充足的热源、水源与容矿空间。这与华南地区产铀花岗岩体具有类似铀成矿地质条件[4-12]。

通过多年的铀矿地质勘查，目前已经工程控制了1处小型铀矿床及数处铀矿点。对井沙冲铀矿床，业已圈定多个矿体。但因钻探工程投入有限，多数矿体在走向和倾斜方向上，均未封边控制，尚具有一定的找矿增储潜力。

目前已经实施的钻探工程，主要针对岩体内带的铀异常和蚀变矿化带。对于岩体侵入接触带及外带的铀异常带，仅实施了数个试探性验证浅孔，均见到了工业铀矿体，但没有系统勘探。这说明岩体外围，找矿前景广阔。

依据桃坪矿区构造、侵入岩、地层及铀矿化特征，类比九嶷山岩体铀成矿空间赋存规律[13-15]，综合分析认为，盐井和茅坪两个地区(图6)，应优先作为外围找矿靶区。

盐井地区位于瓦屋塘岩体东部古近系与岩体接触带附近，前期施工的远景孔，揭露到多处铀矿(化)体；古近系与岩体呈弧形接触，两条NE向控矿断裂贯穿该区，且发育一系列派生次级断裂，广泛出露燕山早期侵入补体，较井沙冲矿床铀成矿地质条件更优越，很有可能取得找矿突破。

茅坪地区位于瓦屋塘岩体西南部的泥盆系与岩体接触带附近，已发现数处铀矿(化)点；NE向断裂及其派生次级断裂贯穿该区，多处出露燕山早期侵入补体，成矿地质条件与井沙冲矿床类似。

4 结论

1)瓦屋塘岩体由印支期侵入主体及燕山早期侵入两次补体组成，为多期多阶段侵入产物，富Si、Al过饱和，w(K2O)>w(Na2O)>w(CaO)，铀钍比值<1，岩浆演化晚期趋于酸性。含铀量一般为8.6×10-6～16×10-6，为正常花岗岩2～3倍，铀的平均浸出率为29.47%，其中过渡相中细粒斑状二长花岗岩平均w(U)=21.6×10-6，属富铀花岗岩。

2)花岗岩型铀矿化产出与断裂关系密切。主要铀矿体呈扁平状、透镜状及不规则脉状等，赋存在断裂分支复合部位及上下盘的次级断裂中，含矿围岩为主体过渡相中—中细粒斑状黑云母二长花岗岩。沥青铀矿为铀主要存在形式，多呈浸染状、细脉状分布碎裂花岗岩或构造角砾岩裂隙间。

3)围岩蚀变有硅化、水云母化、绿泥石化、赤铁矿化、黄铁矿化、高岭土化等，铀矿化与黄铁矿化、赤铁矿化有关。热液活动分为6个阶段，其中红色微晶石英阶段、黑紫色萤石阶段、沥青铀矿-胶黄铁矿阶段为铀成矿主要阶段。

4)综合分析优选出盐井与茅坪两个地区作为下部找矿靶区，其中盐井地区可作为首选靶区。