冀北沽源地区铀钼矿成矿规律及找矿潜力*

2022-04-09王建青王纪昆刘建权刘高杰于达赵鹏孙培周刘

现代矿业 2022年3期

王建青王纪昆刘建权刘高杰于达赵鹏孙培周刘洋

（1.天津华北地质勘查总院；2.天津华北地质勘查局核工业二四七大队）

沽源地区是沽源—红山子铀成矿带的重要组成部分。20世纪80年代以来，经过长期的地质工作，发现有张麻井大型铀钼矿床、大官厂中型铀矿床及三间房、秦家营、脑包山、白碱滩—下火石梁、韩庆坝等一系列铀钼矿（化）点，取得了重大找矿突破，引起了地学界的广泛关注［1-3］。然而，以往科研及勘查工作多是就矿找矿，对成矿规律的研究总结较为薄弱，更没有从成矿区角度系统分析研究各铀钼矿床、矿（化）点共有及差异性特征，提炼成矿规律。通过系统总结成矿区地层、构造、岩浆演化等成矿地质条件，对比区内典型矿床成矿特征，分析地层、构造及岩体与成矿关系以及热液改造和围岩蚀变特征，进而总结出本区铀钼矿成矿规律，指出在已知矿床深部和外围具有很大的找矿潜力，对该区进一步的勘查找矿工作意义重大。

1 成矿地质特征

沽源地区位处华北地台北缘内蒙地轴中段，张家口火山盆地西北部蔡家营—双脑包北东向火山构造洼陷带（图1（a））。本区经历了漫长而复杂的地质演化，地层具有典型的二元结构。古元古界红旗营子群变质岩系基底为一套绿片—角闪岩相变质岩系，岩性主要为黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩、石英云母片岩、大理岩、长石石英岩等，铀含量可达（4～8）×10-6，构成了富铀基底。

张家口组火山岩盖层为一套中酸性、酸性火山碎屑岩、碎屑熔岩，具有堆积厚度大、岩性及岩相横向变化快、火山喷发韵律结构显著的特点（图1（a））。主要岩性为流纹岩、粗面岩及火山碎屑岩，少量石英粗面岩、粗安岩。盖层与基底形成时差较大，有利于铀的活化迁移；岩石机械物理性能反差较大，容易形成多种类型的裂隙；盖层铀的背景值为（4～5）×10-6，最高可达10×10-6，是有利的铀源体。

本区构造以断裂和火山构造为主。本区受尚义—赤城断裂、康保—围场断裂、上黄旗—乌龙沟深断裂和张北—沽源断裂4条深大断裂所夹持，成矿条件有利。北北东走向的蔡家营—御道口断裂带（F45）为本区控岩控矿构造（图1（b））。断裂带走向50°～75°，倾向南东，倾角45°～60°。断裂在张麻井、大官厂地段发育有多条规模较大的次级断裂，断裂面呈舒缓波状，多伴随有构造角砾岩，硅质脉和大面积水云母化、硅化及黄铁矿化等中低温热液蚀变及铁帽出现，并控制矿化的产出。火山构造洼陷盆地自西向东分布有西辛营、韩庆坝及大官厂3个破火山构造（图1（a））。火山断陷盆地和中心式火山机构分别是矿田与矿床的定位构造［3］。

2 典型矿床特征

2.1 张麻井大型铀钼矿床

张麻井铀钼矿位于蔡家营—双脑包火山构造洼陷带西北部，主矿体产出地层为张家口组三段流纹岩，地层全岩Rb-Sr等时线年龄为138.1±6.0 Ma。成矿地质体为次流纹斑岩，岩体产于F45断裂与北西向F3 断裂交汇部位的火山通道中，其全岩Rb-Sr 等时线年龄为125.7±6.7 Ma［4］。铀钼矿化主要受次流纹斑岩体控制，并且在隐爆岩发育部位形成富矿体（图2（a））。

张麻井铀钼矿成矿地质体为次流纹斑岩体，其外接触带为张家口组火山岩地层。矿体形态主要为脉状、透镜状及镰刀状。铀钼主矿体产状与次岩体产状一致，倾向为30°～45°，倾角为50°～67°；张家口组细纹状流纹岩中矿体产状与地层产状一致，倾角为30°～40°。钼矿化范围远大于铀矿化，铀矿体位于钼矿体内（图2（b））。

矿石类型主要为黑色浸染状矿石、红色网脉角砾状浸染状矿石和红色细脉角砾状矿石，分别位于矿床上、中下部位，对应3个不同的成矿阶段，矿石品位为0.135 5%～0.484 8%，其他特征见表1。

2.2 大官厂中型铀钼矿床

大官厂铀钼矿位于蔡家营—双脑包火山构造洼陷带东北部，矿体产出地层为张家口组三段钾长流纹岩。成矿地质体为次流纹斑岩，深度在260 m 以下，是以隐伏形态存在的岩体，在深部沿FH（Ⅱ）-2断裂侵入。次岩体与在FH（Ⅱ）-2 断裂上盘相交部位是矿化的有利部位，铀钼矿体多产在断裂上盘0～60 m（图3（a））。

目前，大官厂矿区北段发现的铀钼矿体，控制长度达1 500 m，宽200 m，矿体大小不一。矿体走向60°～75°，倾向150°～165°，倾角20°～50°，走向和延伸方向上均呈尖灭再现特征，深部有次流纹斑岩侵入，并且隐爆作用与铀钼矿化关系密切。铀钼矿体在空间上呈现出一定的叠加性（图3（b））。

矿石类型主要分为浸染状矿石与脉状充填矿石，对应2个不同的成矿阶段。浸染状矿化期的年龄为68.70 Ma，为燕山晚期产物，脉状充填型年龄为31.76±0.32 Ma，为喜山期产物［1］，其他特征见表1。

2.3 典型矿床类比分析

张麻井矿床在矿化类型、矿体形态、矿石结构构造、矿物共生组合及矿化蚀变特征等方面与大官厂矿床相同或相似，说明二者是在同一地质构造、同样的成矿作用和成矿方式下形成的。矿床的测年数据证明张麻井铀钼矿床具有122.2，89，23 Ma 3 期成矿事件；大官厂铀多金属矿同样测出具有67.7 和31.76 Ma 的成矿年龄。结合岩浆演化特征，122.2 Ma 为燕山晚期斑岩体岩浆作用的产物；89 Ma 和67.7 Ma 为晚白垩世末期裂陷伸展盆地背景下基性岩浆作用的产物；这2期均为热液作用，形成矿体以侵染状为主，蚀变作用以硅化为主。23 Ma 和31.76 Ma 古近纪渐新世产物为次生淋滤的产物，因张性构造空间加大，次生淋滤作用增强，侵染状矿体逐渐转变为脉状矿体，同时产生大量水云母化、黏土化、萤石化等低温蚀变产物［7］。

因此，从早白垩世早期到晚白垩世中晚期，再到古近纪，沽源地区先后经历了3 次成矿作用，成因分别与酸性斑岩岩浆作用、基性岩浆作用和天水次生淋滤作用有关。其中早期成矿的张麻井铀钼矿床经历了3 个阶段的叠加作用，故成矿规模更大；晚期成矿的大官厂铀多金属矿则只经历了后2个阶段，与酸性岩浆相比，富铀能力相对较弱，故成矿规模较小。

3 成矿规律

沽源地区铀钼矿床在区域上沿F45 断裂大致成等距离分布特点，而且这些矿床几乎定位于南北向、近东西向和北东东向组成的“构造结”附近，表现出构造交汇部位对矿床形成的控制作用。受白垩纪火山活动影响明显地段，特别是早白垩世晚期火山机构，是寻找铀钼矿床的重要部位。

（1）地层控矿。矿床处在具有双层结构的火山构造洼陷带内，带内张家口组三段火山岩层发育完整，厚度最大可达2 100 m。该地段火山活动强烈，延续时间长，形成了一个良好的盆地盖层，其岩性复杂，含铀、钼元素丰富，特别是细纹状流纹岩和角砾凝灰岩，铀含量分别为18.3×10-6和15.9×10-6，钼含量分别为146×10-6和106×10-6。盆地基底变质岩系分布稳定，但经过2 次钾质混合岩化后，铀丰度普遍明显增高。盆地基底重熔富铀和盖层的富铀、钼性为铀钼矿床的形成提供了物质基础。

（2）构造控矿。区域上东西向、南北向2 组深层断裂构造交汇组成“构造结”，是深部岩浆侵入地表的通道，它控制着火山喷发并形成盆地破火山构造。火山机构为成矿热液提供运移通道和储矿场所，其与F45 火山成因断裂构造联合控制着蔡家营—双脑包火山断裂洼陷带张家口组晚期火山岩地层的堆集，为张家口晚期酸性残余岩浆侵位形成次流纹斑岩体创造了条件［8］。

（3）岩体控矿。次流纹斑岩体的形成、演化，是矿床形成的根本因素。张家口晚期，火山喷发逐渐减弱。火山管道中残余酸性熔浆沿与破火山口连通的北西向张性构造侵入地表，在张家口组三段地层定位、固化，形成次石英斑岩体，并使被侵的张家口组地层抬升。由于抬升和火山期后的频繁地质构造活动，次岩体及侵入界面外带地层产生断裂和破碎，为含矿溶液的运移和富集创造了条件。另外，次流纹斑岩体本身是铀、钼丰度很高的地质体，其铀含量达23×10-6，钼含量达238×10-6，对成矿起到了重要作用。

（4）热液改造。侏罗纪晚期大规模的火山活动后期，酸性残余岩浆上升，形成次火山岩体并伴随隐爆破碎。早白垩纪张家口期中后期基性火山岩浆活动，为火山期后热液与地下热活动提供了通道，直至白垩纪晚期，火山活动趋于结束，转入酸性岩浆活动期。因此，当矿床主体次流纹斑岩体生成后，在后继漫长的地质时代，有充足的热源提供。已测得铀3期成矿年龄分别为122.2，89，23 Ma，表明张麻井铀钼矿床在时空上基本与侏罗纪以后的火山岩浆活动期相吻合。铀钼矿化强弱与侏罗纪晚期和白垩纪中基性火山活动强烈程度和延续时间有密切关系［9-10］。

（5）围岩蚀变。区内围岩蚀变发育广泛，主要有硅化、水云母化、萤石化和赤铁矿化等。宏观上，成矿部位主要发育两期蚀变。水云母化和硅化等中高温蚀变为矿前期蚀变，常伴有钼矿化，矿床中的单钼矿多属该期产物；后期水云母化、硅化、萤石化、绿泥石化及赤铁矿化等中低温热液蚀变，为成矿期蚀变，往往与铀钼矿化关系密切。在两期蚀变叠加地段，是铀钼矿高品位矿石产出部位。

以上几条是沽源地区铀钼矿床形成的基本因素，也是主要找矿标志。

4 找矿潜力

（1）沽源地区位于华北地台北缘与内蒙—大兴安岭华力西褶皱带过渡部位，是台缘深大断裂活动带，岩浆火山活动带与基底混合岩带叠合区，铀多金属成矿条件有利。区域上大中型铀及多金属矿产及铀矿点的分布，如张麻井大型铀钼矿床，大官厂中型铀钼矿床，丰宁的下洼子、德合园铀矿点，围场御道口、多本沟等多处铀矿（化）点等，都显示了在该区寻找以铀为主的多金属矿具有一定的潜力。

（2）本区与产铀有关的花岗岩体多是S型或壳幔混熔型岩体，岩石化学特点是富硅，富碱K20＞Na2O，贫铁镁，和华南产铀花岗岩一致［11-13］。从太古代混合花岗岩到海西期花岗岩，再到中生代火山岩、次火山岩，铀含量呈递增趋势，铀成矿与矿源岩存在密切联系。区域已发现的热液型铀矿床（点）总是与花岗岩有成因联系，混合热液型铀矿插入混合花岗岩体内，火山热液型铀矿床的含矿围岩多是流纹斑岩或其他中—酸性火山熔岩，虽然绝大部分产于中生代火山盆地中，但盆地基底主要坐落在花岗岩体上。

（3）沽源盆地基底重熔富铀和盖层的富铀钼性为矿床的形成提供了物质基础；区域构造交汇为岩浆侵入及含矿热液提供了通道；成矿地质体次流纹斑岩的侵入为含矿溶液的运移和富集创造了条件；广泛的火山期后热液活动为成矿提供了源源不断的热动力源。经以往工作，已落实张麻井和大官厂矿床，已获得铀工业储量7 000 多吨、钼工业储量150 000 多吨。因此沽源地区成矿地质背景有利，成矿地质条件优越，已知矿床深部和外围具有继续寻找大—中型铀钼矿床的潜力。