黄沙坑地区蚀变碎裂岩型铀矿矿石矿物学特征

2021-12-02俞祺智

西部探矿工程 2021年11期

俞祺智

（广东省核工业地质局二九三大队，广东广州510800）

下庄矿田黄沙坑地区蚀变碎裂岩型铀矿成矿地质条件优越、找矿潜力巨大，近年来找矿勘查工作已取得了较大的突破。但因地质勘查工作的局限性，研究区基础地质研究程度仍非常薄弱，矿石矿物学的研究一直未能引起足够重视，因此本文主要研究黄沙坑地区蚀变碎裂岩型铀矿矿石矿物组份特征，为蚀变碎裂岩型铀矿成因提供新的证据、为矿石选冶提供科学依据。

1 区域地质背景

下庄矿田位于贵东岩体的东部，位于燕山期岩浆分异活动中心，东西向、北北东向及北东东向构造带的复合部位。已查明铀矿化主要分布于北东东向黄陂石英断裂带与马屎山断裂带夹持区内，多个铀矿床及一批铀矿（化）点，构成“下庄矿田”（图1）。

矿田东部、东北部、北部外接触带见有寒武系下亚群牛角河群，矿田西南、南部外接触带见泥盆系中统桂头组，矿田东南部外接触带见白垩系上统南雄群。

矿田内断裂构造十分发育，主要有东西向、北东东向及北北东向三组构造带，三组构造具有活动的长期性和继承性[1]，纵横交错，构成了矿田的棋盘格状圈围构造格局，控制着矿床矿体的形态和分布。

矿田内岩浆活动具有多期多次的特点，主侵入体、补充侵入体、中基性岩脉发育。主体岩石为燕山第一期主侵入花岗岩，呈岩基产出，岩体分相较好，岩性为渐变关系；中心相分布在矿田南部，出露面积小，岩性为粗粒斑状黑云母花岗岩；过渡相岩石在矿田广泛分布，岩性为中粒斑状黑云母花岗岩；边缘相仅见于矿田东缘，岩性主要为细粒黑云母、二云母花岗岩[2]。

矿田北部、东北部、东部外接触带见有寒武系下亚群牛角河群，为灰绿、深灰色砂岩、板岩与浅变质石英砂岩或长石石英砂岩互层；矿田南部、西南外接触带见泥盆系中统桂头组砂岩夹页岩、粉砂岩；矿田东南部外接触带见白垩系上统南雄群砾岩、砂砾岩、粉砂岩。

2 研究区地质特征

研究区位于下庄矿田西部，为下庄矿田内的黄陂石英断裂带与黄陂—张光营中基性岩脉的交汇部位。

2.1 岩浆岩

研究区岩性简单，主要为粗粒斑状黑云母花岗岩、中粒斑状黑云母花岗岩、细粒二云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩等，同时区内脉岩发育，以中基性岩为主。

2.2 构造特征

研究区内构造较为发育，有多期性和继承性特点，按构造展布方向可分为北东东向及北西向两组，北东东向的构造和北西向的构造相交构成了研究区基本构造格架。

（1）北东东向构造带：是本区的主要控矿构造带，主要有黄陂石英断裂带、F3组带、上洞断裂带。

①黄陂石英断裂带：该带为区域性大断裂，是区内规模较大的一组构造，由西南往东北横贯研究区。充填物成份比较复杂，随着位置和深度变化而变化，主要有硅化花岗岩、块状石英、碎裂花岗岩、角砾岩、糜棱岩等。由于构造活动的多期性，各种硅质细脉发育，具有分枝、复合、膨胀、收缩等特点。

②F3组带：该带具有压扭性质，左行扭动，为一组近平行或小角度相交的硅化碎裂岩带，主要出露于研究区的东部，具有西南段撒开，北东段收敛略呈帚状趋势展布的特点。成份复杂，主要由硅化碎裂岩、杂色微晶石英（玉髓）、玉髓胶结角砾岩、蚀变碎裂花岗岩、交代石英正长岩组成[3]。

③上洞断裂带：该带位于研究区北部，具有压扭性质，左行扭动，为硅化碎裂岩带，成份主要由硅化碎裂岩、杂色微晶石英（玉髓）、玉髓胶结角砾岩、蚀变碎裂花岗岩、交代石英正长岩组成，局部为石英脉、蚀变花岗岩、碎裂岩。

（2）北西西向构造带：研究区主要为黄陂—张光营辉绿岩组，主要充填中基性岩脉，它们的单条延伸短、厚度小、走向变化大，且多数被北东东向构造错断拉开。该断裂带中异常点多，尤其是与构造带交切处，铀矿化明显。

2.3 围岩蚀变特征

研究区内岩石因受构造作用、岩浆热液作用和地下水作用而发生了多种类、多期次的围岩蚀变，蚀变发育，其中区域性蚀变主要有绿泥石化、高岭土化，局部见黄铁矿化、黑云母化、角闪石化、硅化、碳酸盐化、赤铁矿化、电气石化、褐铁矿化及绢云母化；近矿围岩蚀变主要有硅化、绢云母化、高岭土化、黄铁矿化、赤铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化等[4]。蚀变多分布在构造带及其上下盘的围岩中，具有一定的分带性。

2.4 矿体特征

研究区内的蚀变碎裂岩型铀矿体赋存在蚀变碎裂岩带、破碎带中，呈脉状，产状与构造带产状基本一致，严格受蚀变碎裂岩带、破碎带的控制[5]。含矿主岩大多为强烈破碎粘土化、绿泥石化、绢云母化、硅化、赤铁矿化的碎裂花岗岩，岩石中常见有微晶石英、萤石、黄铁矿、沥青铀矿等细小脉体；金属矿物主要有沥青铀矿、黄铁矿及次生铀矿物钙铀云母、铜铀云母；脉石矿物主要有微晶石英、玉髓、方解石和萤石。近矿围岩蚀变主要有硅化、赤铁矿化、高岭土化等；矿体主要分布在研究区内北东东向的黄陂石英断裂带、F3组带及上洞断裂带中。

3 矿石矿物特征

3.1 矿石类型

根据矿石物质组成的种类、铀矿物与共生矿物、化学成分、含矿围岩等，研究区蚀变碎裂岩型铀矿的矿石的类型为沥青铀矿—微晶石英—黄铁矿型，矿石的工业类型为铝硅酸盐铀矿石。

3.2 矿石矿物成份

（1）金属矿物。

①沥青铀矿：为主要的铀矿物，呈团状、乳滴状结构，集合体呈浸染状、脉状或团块状分布，反光镜下一般呈亮灰色，反射率低于方铅矿。有的具环带构造；干裂隙比较发育，在干裂隙中可见沥青铀矿交代黄铁矿，同时被硅质胶结。与其共生的金属矿物有黄铁矿；关系密切的脉石矿物有红、黑色玉髓，肉红色方解石及紫黑色萤石。

②黄铁矿：除浸染状分散的黄铁矿，晶形为完整的立方体五角十二面体，其他结晶程度差，为不规则的粒状、胶状或团块状、细脉状。光片中呈浅亮黄色，反射率高，硬度大。黄铁矿与铀矿化关系较密切，一般次生铀矿周围有黄铁矿出现。

③次生铀矿：为蚀变碎裂岩型铀矿的主要金属矿物，主要为钙铀云母、铜铀云母，均为地表常见的铀的次生矿物。其中钙铀云母呈浅黄绿色，鳞片状集合体，发出强的黄绿色萤光。解理完全，平行消光，具多色性，沿解理方向为负延性，二轴晶负光性；铜铀云母呈祖母绿色或苹果绿色，发出强的黄绿色萤光，板状、短柱状晶体，具多色性，一组完全解理。

（2）脉石矿物。

①石英、玉髓：浅白色、暗红色，晶质隐晶质显微晶质体，有的见环带结构，主要在蚀变破碎带或其附近分布，成脉状，不规则团块或晶洞状胶结中基性岩角砾。显微镜下，石英常成犬齿状紧密相嵌。表面常有泥质、铁质污染而成浅褐色。石英多于玉髓，是多期热液作用形成的。隐晶质玉髓与显微粒状石英有较明显的接触界限；大粒黄铁矿中有少量粒状石英，有的黄铁矿成浸染状出现在石英玉髓中，玉髓石英、黄铁矿环绕方解石发育或成细脉穿插于方解石中，并有交代方解石现象或其中有方解石的包裹体。有的红色玉髓成角砾被方解石、黄铁矿胶结，有后期白色梳状石英脉穿插于硅质岩中。黄铁矿化红色玉髓、黑色玉髓与铀矿化关系密切。

②方解石：白色、浅红色晶质体。分布不如石英、玉髓广泛。常成细脉状、团块状出现，少数方解石胶结角闪中基性岩角砾，有的成胶状充填在石英脉之间或石英晶洞中，有的穿插萤石，可见后期的方解石穿插前期方解石脉，亦有分布在团块状黄铁矿中，是多期性矿物。浅红色方解石、红色方解石与铀矿化关系较为密切。

③萤石：紫色萤石较多，绿色萤石次之。晶质体，晶形完整。断面是四边形或五边形，见环行结构。成不规则状和细脉状充填在石英玉髓裂隙和空洞中，少数胶结角闪中基性岩，有包裹石英的现象，亦见有黄铁矿、白铁矿分散其中。后期白色方解石成网状细脉穿插或方解石在其锯齿状顶端生长。紫色萤石与铀矿化关系密切。

3.3 矿石结构构造

（1）矿石结构：不规则团状、乳滴状、结核状、交代镶边结构。

（2）矿石构造：似脉状、细脉状、浸染状构造。

3.4 矿石矿物共生组合

研究区矿石矿物共生组合简单，结晶差，粒度小，色深，杂质多，矿脉以张性充填为主。蚀变碎裂岩型铀矿矿石的矿物组合为黄铁矿、微晶石英与沥青铀矿共生组合。

3.5 铀的存在形式

研究区蚀变碎裂岩型铀矿矿石中铀的存在形式为单铀矿物和分散吸附状铀两种。

（1）单铀矿物。铀以沥青油矿及铀的次生矿物钙铀云母、铜铀云母的形式存在。

（2）分散吸附状态的铀。铀以分散状吸附状态存在赤铁矿、碳酸盐中，或呈星点状存在于微粒钾长石颗粒表面。

3.6 矿物生成顺序

因矿物种类不多，沥青铀矿少见，研究区蚀变碎裂岩型铀矿矿物生成顺序大致为：黄铁矿—沥青油矿—表生次生铀矿（钙铀云母、铜铀云母），而微晶石英贯穿整个成矿期。

3.7 岩矿石化学特征

通过取样分析，黄沙坑地区蚀变碎裂岩型铀矿的矿石属于微晶石英型矿石，铝含量高，铁含量低；岩石化学成分与竹筒尖矿床相近，属高钾钙碱性过铝质S型花岗岩，具有酸度大（SiO2）、碱质高、铝过饱和特点，K2O含量较高[6]（表1）。

表1 岩矿石硅酸盐含量表

3.8 矿石加工技术性能

过类比相同矿化类型的矿石加工技术性能，黄沙坑地区蚀变碎裂岩型铀矿矿石易破碎，矿石矿物共生组合简单，宜用酸法浸出，耗酸量低，不需添加氧化剂，无需加热，铀浸出时间短，浸出率高，尾矿中铀含量低，萃取率高，萃取不发生乳化现象，其矿石水冶加工性能好，属易处理矿石。

4 成因探讨

研究区地质构造背景复杂，处于北东东向成矿带与北西向复杂构造带复合部位，是早、晚两期铀成矿热液活动叠加区。区内岩石碎裂、裂隙较普遍，但发育不均匀。在构造带及附近，岩石碎裂强烈，蚀变较强；裂隙为热液的运移和循环提供了通道，岩石物理性质的差异又为铀的成矿提供了空间场所，因此有良好的铀成矿环境。

黄沙坑地区蚀变碎裂岩型铀矿体产于蚀变碎裂岩带中，并发育有硅化、赤铁矿化、高岭土化、绢云母化、绿泥石化等中低温热液蚀变，共生矿物具有中低温热液矿物组合特征，矿石矿物主要为次生铀矿铜铀云母、钙铀云母和沥青铀矿，脉石矿物以石英、玉髓、方解石、萤石为主。因此，分析认为黄沙坑地区蚀变碎裂岩型铀矿成因类型属花岗岩型中—低温热液矿床。