江西相山铀矿田东部与西部地质特征对比及其意义

2022-01-27姚亦军许芸芸

铀矿地质 2022年1期

姚亦军，许芸芸

（1.江西省地质局二六一大队，江西鹰潭 335001；2.江西省能源矿产地质调查研究院，江西南昌 330103）

相山铀矿田是我国目前品位较高、矿量丰富的热液脉型铀矿田。矿田内的铀矿化主要产在相山火山盆地内的火山岩和次火山岩中。从空间分布位置上来看，除盆地东部发现一个云际铀矿床外，目前已发现的铀矿床均集中在火山盆地的西部和北部，其余地段仅零星分布一些小的矿点或矿化点。这种不均衡的铀矿床产出规律，一般认为是侵蚀程度不同所致，从矿田西北部到东南部，矿床侵蚀深度逐渐加大［1-2］，使得东南部早期形成的铀矿化由于缺乏良好的保矿条件，而逐渐消失。本文以盆地深部结构、岩浆岩、断裂构造、成矿特征、控矿因素等为研究内容，对相山铀矿田东部与西部差异特征进行了对比分析，指明了东西部找矿方向。

1 矿田地质概况

相山铀矿田位于北东向赣杭火山岩型铀多金属成矿带南西段与北北东向大王山-于山花岗岩型铀成矿带的交接部位［3］，受区域性抚州-永丰深大断裂控制［4-5］（图1）。

图1 区域地质构造略图Fig.1 Sketch of regional geology in the study area

相山火山盆地平面上呈东西向的椭圆形，地层发育不完整，总体由基底和盖层两部分组成，基底主要包括中元古界、下石炭统华山岭组和上三叠统安源组；盖层主要是下白垩统酸性、中酸性火山熔岩、火山碎屑岩。盆地北西侧有上白垩统红层覆盖［6］。

相山火山盆地形成过程中的构造运动相当复杂，构造格架主要包括断裂构造和火山构造，断裂构造以北东和东西向基底构造为主，北西向次之，它们控制了火山盆地的形成和发展，控制了相山铀矿田的定位；火山构造有火山口、火山管道、火山塌陷构造和爆发角砾岩筒，它们控制了铀矿床的定位。

2 东、西部差异特征

相山火山盆地经历了长期的发展历史，形成了一个十分典型且内部结构构造相当复杂的破火山机构。火山盆地中部，由罗陂至上南穿过整个火山盆地，在Spot 卫片上清晰的显示线性构造信息。该断裂全长大于25 km，沿走向呈舒缓波状，由北北西和北北东向断裂首尾相连组成一条很重要的近南北向断裂带（图2），倾向以东倾为主，倾角较陡。罗陂-上南断裂形成于加里东期，其演化受抚州-永丰深断裂和相山-黄陂-宁都断裂带控制，不但生成时间早，具有长期活动性，而且表现在控岩、控矿作用方面具继承性特点，与东西向断裂构造复合控制了相山主火山口，并将火山盆地分割成在地质构造、铀矿特征、控矿因素等方面差异特征明显的东西两部分。

图2 相山矿田构造略图Fig.2 Structura sketch of Xiangshan ore field

2.1 地质构造差异

相山盆地以南北向罗陂-上南断裂为界，东部在卫片上呈暗色［7］，碎斑熔岩呈巨厚层状产出，断裂构造不发育，次火山岩大面积出露，沿盆地边缘呈陡倾环带状岩墙（北东面）和面型（南东面）分布，在北段东侧与东西向断裂带交汇，控制了矿田北部与次火山岩有关的呈东西向分布的矿集带（图2）；西部在卫片上呈浅亮色［7］，除大面积出露碎斑熔岩外，还见流纹英安岩在西北边出露，次火山岩在地表呈零星状，但在深部分布较广，在居隆庵、李家岭等矿床施工的多个钻孔深部均有见到，且两地块深部揭露所见的次火山岩赋存标高相对高差最大达800 m。

相山西部的北东、北西向断裂构造非常发育，交织成网，形成菱形格子状的构造格架，菱形断块内发育的北北西、近南北向次级断裂构造是该区最关键的控矿因素［8］，矿体主要赋存于次级构造及裂隙带中，火山岩组间界面附近是矿化富集的主要空间（图3）。

图3 居隆庵铀矿床赋存于次级断裂（F7）裂隙中的群脉型矿体示意图Fig.3 Schematic diagram of group vein type orebodies occurred in the secondary fracture of F7 in Julong'an uranium deposit

罗陂-上南断裂以东的相山北部除发育北东向、东西向构造外，盆地基底变质岩大面积逆掩于下白垩统打鼓顶组下段砂岩、砂砾岩（K1d1）之上，形成了一个呈东西向展布的推覆体构造（图4），其下面的构造、次火山岩和矿体被屏蔽隐伏，从而形成了特殊的“三盲”（盲构造、盲岩体和盲矿体）现象［9］，成为相山矿田北部最为典型的成矿地质特征。

图4 相山矿田北部的“三盲”特征示意图Fig.4 The "three blind" characteristic diagram in the north of Xiangshan ore field

推覆体构造的形成与火山盆地东西部差异密切相关，主要是由于盆地火山活动中心位于东部，深部岩浆上升，盆地核部隆起，出现火山穹窿构造侧应力推覆的产物。相山北部“三盲”的具体形成机制认为如下：

下白垩统打鼓顶组下段砂岩、砂砾岩沉积之后，火山活动开始之前，由于区域性构造体系的强烈活动，导致酸性火山岩浆向地壳上部运移，相山北部产生南北向挤压的局部应力场，使基底中向南倾的近东西向断裂首先复活，形成逆断层和逆掩断层。由于深部岩浆的上升，导致相山盆地核部逐渐隆起，一方面使逆掩断层产状逐步变缓，在隆起作用派生的侧压力作用下，产生南北向的长距离推覆运动，使基底变质岩盖在下白垩统底部的砂岩之上。推覆过程中，断层以下的砂岩、砂砾岩被辗搓成不规则和不稳定的透镜体及牵引褶曲，厚度和产状变化较大，其后推覆体被火山活动产生的火山岩覆盖成为盲构造。

火山活动结束后发生的大规模火山塌陷过程中，由于推覆体正位于北部塌陷环状破裂面附近，推覆体面被引张，充填了次火山岩，形成总体呈平缓板状的次火山岩体。火山塌陷时，推覆体面之下的变质岩中各种方向的陡倾老断裂发生引张，并被次火山岩浆充填，由于老断裂都被推覆体面所覆盖，生成的陡倾岩墙状次火山岩体一般不穿过推覆体面，从而形成推覆体面以下的盲岩体。在成矿期，推覆体构造对成矿起了非常重要的作用，因为推覆体本身就是一个具有多层结构和复杂内部构造的地质体，特别是侵入于变质岩和砂岩之间的次火山岩体，其机械物理性质明显不同于前者，最容易成为构造应力集中部位，产生容矿的裂隙群；而推覆面在一定程度上对热液运移起着屏蔽作用，使推覆体面以下相对有利于成矿。推覆体构造的存在是相山北部出现“三盲”的根本原因。

2.2 铀矿特征差异

在铀成矿特征方面，相山矿田东、西部分别形成于不同的地质环境。东部以次火山岩型矿床为主，矿床与火山机构密切相关，成矿作用主要与大规模火山塌陷及次火山岩侵位有关。热液蚀变为富钠的碱性热液活动，早阶段生成的钠长石化一般无铀矿化，后阶段出现的赤铁矿化、绿泥石化则伴有弱的铀矿化。矿化富集于花岗斑岩内外接触带和变异部位。矿床类型为单铀型，伴生元素及矿物种类少而简单。矿床规模以中、小型为主，矿石铀品位中等或较贫。

矿田西部均为火山熔岩型矿床，矿床与西北面的断陷红盆拉张关系密切，成矿作用主要与区域性拉张、裂解及脉岩侵入活动密切相关。热液蚀变为富氟的酸性至弱酸性热液活动，可分为两个阶段：早阶段形成以萤石为主的充填型脉体，出现含钍沥青铀矿，但矿石中钍含量不高；后阶段以萤石-水云母为主的脉体，钍含量越来越高，可成为富钍铀矿体。矿化富集于断裂构造与组间界面复合部位。矿床类型为铀-钍混合型，伴生元素及矿物种类多而复杂。矿床规模以大、中型为主，矿石铀品位较高，并见有特高品位矿体。

2.3 控矿因素差异

相山矿田内的铀矿化主要受断裂构造、火山岩层界面、酸碱蚀变、次火山岩侵入等多种因素控制，其中的断裂构造是成矿热液运移和富集沉淀的主要场所，是最关键的控制因素。火山岩层界面附近及次火山岩内外接触带的构造裂隙密集发育，是铀矿富集的有利部位。成矿流体与围岩相互作用形成的酸碱蚀变是铀矿化形成和富集的重要因素。

控矿构造组合形式的多样性导致矿床具多构造部位产出的特点，东部主要是定位于成矿期活动的断裂与火山环状或弧形构造复合部位的矿床，还有定位于成矿期活动的断裂与爆发角砾岩筒复合部位的矿床；西部有定位于成矿期活动的主干断裂扭曲引张部位及其旁侧裂隙带的矿床，有定位于断裂交叉部位的矿床，有定位于成矿期活动的区域断裂旁侧次级断裂和裂隙密集带发育部位的矿床，还有定位于北东向和北西向断裂交汇形成的菱形隆起断块内的次级断裂或裂隙密集带控制的矿床。与东部相比，西部断裂构造发育，尤其是北东向和北西向断裂构造极为发育，在南北向断裂带的中段以西与东西向戴坊-相山断陷带交汇，控制了与火山塌陷有关的相山西部矿集带，且在与北东向邹家山-石洞断裂夹持地段集中产出了矿田80%以上的富铀矿床，这些富铀矿床普遍具有多期次矿化叠加的特点，反映了构造活动的多期性。

3 东、西部差异形成机制

通过对比相山火山盆地东、西两部分的火山岩、次火山岩分布、断裂构造、火山机构等地质特征及与成矿有关的差异特征（表1、2），笔者认为以罗陂-上南断裂为界，将火山盆地分割成东、西两部分，这两部分是不同地质事件产生的两个不同的地质体，除具有相山矿田普遍性的成矿地质条件外，还各具有其特有的成矿地质条件。

表1 相山火山盆地东、西两地块主要地质特征差异对比Table 1 Comparison of main geological characteristics between the east and west blocks of Xiangshan volcanic basin

相山火山盆地东、西部差异的形成，主要是由于盆地中部的南北向基底断裂规模大，并贯通到盖层，将相山火山盆地一分为二。这些南北向基底断裂起始于加里东早期，在以后的构造活动中又多次复活，尤其是在加里东期-燕山期抚州-永丰深断裂强烈的走滑作用下，形成东西向拉张环境，拉分复活了南北向的基底断裂构造，并沟通深部岩浆，与第一火山旋回已被拉张塌陷的东西向断裂构造形成复合部位，控制了第二火山旋回主火山口中心式火山喷溢侵出，由于抚州-永丰深断裂左旋走滑比右旋走滑强烈且规模大、时间长，因此第二火山旋回火山活动规模巨大，形成了相山火山盆地主体的火山岩。

表2 相山火山盆地东、西两地块主要成矿特征差异对比表Table 2 Comparison of main mineralization characteristics between the east block and west block of Xiangshan volcanic basin

图5 相山矿田西部河元背矿床8 号带剖面示意图Fig.5 Geologic section of ore belt No.8 of Heyuanbei deposit in the west of Xiangshan ore field

通过分析相山火山盆地的构造-岩浆演化史，结合相山火山盆地东、西两部分差异特征，认为相山火山盆地的形成史如下：1）加里东期或更早，大规模的区域性变质作用和构造运动，使区域上形成了一套变质-浅变质岩系，并在基底变质岩系中形成了区域性东西向展布的断裂带［12］，后期发育了区域性北东向断裂构造，即遂川-抚州断裂带。期间，强烈的构造活动，相山地区基底变质岩系中产生一系列东西、北东及南北向基底断裂构造，造成东部基底变质岩的隆起、抬升。2）侏罗纪—早白垩世，区域北东向深大断裂和基底东西向断裂复合拉张，导致相山火山盆地在基底断陷基础上形成和发展。3）早白垩世打鼓顶组旋回火山活动期，相山主火山口大规模的火山喷发-溢流活动，形成了凝灰岩沉积和流纹英安岩［13］。由于大量的火山岩浆向较低的西部溢流，造成西部流纹英安岩分布广泛，东部流纹英安岩较薄或缺失。4）由于抚州-永丰深断裂右旋走滑作用，拉分复活了相山中部及北部的东西向基底断裂构造，并深切基底，沟通深部岩浆，使深部岩浆在相山北部主要呈东西向隆起，并造成顶盖滑脱而形成东西向展布的基底变质岩推覆体，同时形成了呈东西向展布的裂隙式串珠状的流纹英安岩火山溢流带。5）早白垩世鹅湖岭组旋回火山活动期，随着火山喷发活动加强，进入火山喷发高潮期，西部牛头山、芙蓉山等处产生侧火山口，岩浆沿火山通道喷发，在火山口周边形成中间厚、边部薄的碎斑熔岩；随着火山活动的加强，火山溢流后形成的巨大空腔，导致大规模的火山塌陷，形成相山破火山口及一系列的火山塌陷构造，并导致了次火山岩沿区域东西向及北东向等断裂构造或火山塌陷构造的侵位，形成花岗斑岩。盆地西部由于上覆的巨厚的火山熔岩，埋藏较深，北、东、南部的次火山岩则呈现出3 个不连续的半环，以不规则的弧形和半环形围绕盆缘，侵入充填于区域断裂、基底断裂、火山环状断裂或火山塌陷作用产生的离张构造中［14-15］。次火山岩浆沿相互复合交叉的各类断裂构造充填，侵入基底变质岩和打鼓顶组砂岩层中，形成形态复杂多变的次火山岩。6）火山期后，由于区域性伸展拉张作用，相山火山盆地东、西部发生不均衡的构造隆升和剥蚀，东部剥蚀强度大，地层隆起；西部相对下降，并由于后期剥蚀强度减弱，继续沉积了上白垩统和局部区段的古近系，形成现代地貌的相山火山盆地。

4 东、西部找矿方向

由于相山盆地东、西部铀矿控矿因素、地质构造的差异，两个地区找矿方向也存在差异。相山矿田西部铀矿化主要受东西向及北东向断裂构造控制，这些构造（切盆深断裂、基底断陷构造、火山构造等）与界面（基底界面、侵入界面）复合部位、变异部位是有利的成矿空间，找矿勘查过程中应注意东西向基底断陷带及相山西部河元背、居隆庵、小芙蓉、白云、朋姑山等菱形断块控矿的研究，特别是要查明相对抬升的断块内受近南北向断裂控矿的成矿特征，这些部位中密集发育的次级构造破碎带是有利的成矿地质体；矿田东部次火山岩体内外接触带、火山管道是铀矿化富集的主要部位，特别是受推覆体构造和基底构造控制的花岗斑岩体变异部位，成矿地质体为小岩体，找矿方向主要是次火山岩及其内、外接触带。