沽源-红山子铀成矿带广兴源地区断裂构造特征及其找矿意义

赵博，刘洋，郭恒飞，王常东，张海龙，祝洪涛

（1.核工业二四三大队，内蒙古 赤峰 024000；2.中核（广东）科技有限公司，广东 韶关 512000）

与火山岩、花岗岩有关的热液型铀矿（俗称火山岩型、花岗岩型铀矿）是我国东部重要的铀矿类型［1-3］，也是近年来铀矿地质部门重点勘查的类型之一。热液型铀矿明显受断裂构造（包括断层、破碎带和裂隙群）控制，成矿具有明显的后生性［4］。横跨大兴安岭火山-侵入杂岩带和沽源-红山子铀成矿带，既产出与火山岩有关的张麻井大型铀钼矿床、大官厂中型铀钼矿床和红山子中型铀钼矿床等，也发育与花岗岩有关的灶火沟门和南窝铺小型铀矿床等，受到了铀矿地质工作者的广泛关注［5-19］。前人的研究主要集中在赋矿围岩的年代学和地球化学特征［5，8，11，13-15，17-19］、围岩蚀变特征和成矿机理探讨［9-10，12］、成矿条件分析［6-7，16］等方面，但对断裂构造特征及其与铀矿的关系研究相对薄弱。

广兴源地区位于大兴安岭南段，沽源-红山子铀成矿带北东端，西邻红山子铀矿床、东至经棚岩体南端，作为中国北方热液型铀矿的重要勘查区之一，近年来开展了地质填图、物探测量、钻探揭露及基础地质科研等多项工作。该区断裂构造发育，NE 向、EW 向、NNE向、NW 向和SN 向断裂构造相互切割，形成了菱形断块的断裂构造格局。以往的铀矿勘查实践及基础地质研究认为，铀-多金属矿化主要受NE 向断裂构造的控制。近年来核工业二四三大队在广兴源地区开展了大量的地质、物探及深部揭露工作，通过梳理总结已经取得的勘查成果，认为广兴源地区的铀矿化与断裂构造和花岗岩岩体的内外接触带关系密切，铀矿化除受NE 向断裂构造控制外，还与NW 向断裂构造和近SN 向断裂构造紧密相关。

1 区域地质概况

广兴源地区地处华北古板块与中亚造山带过渡的华北地块北缘加里东期增生带上（图1a），位于EW 向西拉木伦河缝合带以南、华北北缘断裂带和NE 向大兴安岭主脊-林西深断裂、嫩江-八里罕深断裂的夹持部位，属滨太平洋铀成矿域、华北陆块北缘铀成矿省、沽源-红山 子 铀 成 矿 带［1，3］。受 蒙 古-鄂 霍 茨 克 洋 闭合［22-26］、中亚造山带造山后期局部伸展［27-28］，古太平洋板块向西俯冲等事件影响［20-21］，广兴源地区的构造活动频繁，地质演化、成矿作用过程复杂。张连昌等认为［29］，华北古板块北缘由于受到古太平洋板块向亚洲大陆俯冲作用的影响，在侏罗纪至白垩纪大地构造活动始终频繁且强烈，并在晚侏罗世至早白垩世达到高潮，在这一时期，形成于古生代的构造再次活化同时产生多组新生构造，形成区域性的广泛构造运动及成矿事件。

图1 广兴源地区大地构造位置（a）及地质略图（b）（据参考文献［20-21］修改）Fig.1 Tectonic location（a）and sketch geology（b）maps of Guangxingyuan area（modified after references［20-21］）

广兴源地区西南部为红山子复式花岗岩体，主体岩性为黑云母花岗岩及碱长花岗岩，其成岩年龄主要集中在153～131 Ma，属燕山期岩浆活动产物；中北部为侵位于中-晚二叠世的广兴源杂岩体，主要由花岗岩、石英二长闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩构成，边部出露少量二长辉长岩和闪长岩，岩体大致呈北东-北东东向展布，花岗闪长岩及二长岩的SHRIMP U-Pb 年 龄 分 别 为263.3±2.5 Ma 和263.8±2.1 Ma［30］；东南部为广兴源-芝瑞火山塌陷盆地，出露上侏罗统新民组（J3x）流纹岩、流纹质凝灰岩、熔结凝灰岩［13，17-18］，厚度100～700 m，在火山盆地边缘发育北东向流纹斑岩、花岗斑岩及正长斑岩脉，基底为下二叠统大石寨组（P1ds）中-酸性火山碎屑岩系，厚度大于600 m；东部则为新近系汉诺坝组（N1h）玄武岩，不整合覆盖于晚古生代—中生代地层及同期侵入的广兴源杂岩体之上，厚0～150 m（图1b）。

2 断裂构造特征

2.1 NE 向构造特征

广兴源地区NE 向断裂构造共有三组：即北带柳林-南大贝断裂带、中带三地-黄营子断裂带及南带大兴永-南窝铺断裂带。三组断裂带具有明显等间距分布特性，间距大致在1.5 km左右（图1b）。

1）北带主体断裂共两条，西起广兴源杂岩体中部，东至下伙房岩体南东端，中部贯穿基底下二叠统火山碎屑岩系，总体走向45°左右，断续延伸4～6 km，主要由构造角砾岩带及地表破碎带组成；

2）中带主体断裂共有四条，西起红山子复式花岗岩体北东端，呈北东向贯穿整个广兴源杂岩体，总体走向40～48°，延伸规模相对较大，多在5～8 km 左右，主要由大型硅化带及破碎蚀变带组成；

3）南带主要为盆缘断裂，主体断裂共有三条，西起红山子复式花岗岩体东端，中部贯穿广兴源杂岩体与广兴源-芝瑞火山塌陷盆地过渡接合部位，东端至南窝铺铀矿床东部汉诺坝组玄武岩盖层形迹消失，总体走向34～48°，延伸4～7 km 左右，地表出露宽度多在10～25 m 间，个别膨大部位可达50 m左右，主要由大型硅化及破碎带组成，多处可见明显的构造活动擦痕。

NE 向构造往往具有多次活动的特征，在野外实地调查中发现该组断裂既发育拉张应力环境下所形成的构造角砾岩带，亦发育挤压应力环境下形成的劈理化带、挤压构造透镜体。本次在大兴永-南窝铺断裂带西端测制了PM-1 构造剖面（图2），剖面所在断裂构造总体倾向北西，倾角在50°～60°间，延伸约6.5 km，空间上多次被NW 及近SN 向断裂错断而产生位移，主要表现为大型硅化带及构造角砾岩带，在其通过部位多见明显的山脊凹陷现象（图3）。剖面所在位置上，该构造主要表现为一条走向约37°的强硅化构造角砾岩带，中心部位见有透镜体，以透镜体为中心，构造在顶、底部延伸方向上有明显的扩张趋势，并且见有由于挤压作用而形成的劈理化带，劈理产状分别为125°∠38°、225°∠80°，并且前者劈理截断后者劈理（图4），说明构造在形成后至少经历了两次的应力改造，进而形成了“沙漏”状的表象。

图2 大兴永地段PM-1 实测剖面图Fig.2 Measured geological profile PM-1 in Daxingyong sector

图3 NE 向构造形迹Fig.3 Trace of NE-trending structure

图4 NE 向构造中发育的劈理化带Fig.4 Cleavage zones developed in NE-trending structure

2.2 NW 向构造特征

广兴源地区主体NW断裂向构造主要有三组，即东带乃林沟断裂带、中带熬二长沟断裂带及西带灶火沟断裂带，沿三组主体断裂发育多组平行的中小规模断裂。与NE 向断裂带相异的是，三组北NW向主体断裂在地貌上均表现为大型沟谷，沟谷两侧多见断层三角面（图5）。东带由一条主体断裂及五条次级断裂组成，沿小规模次级断裂多发育安山玢岩等中基性岩脉，主体断裂延伸约4.4 km，总体走向320°，由大型沟谷及两侧的硅化陡崖组成；中带及西带主体断裂为“穿盆”断裂，北起广兴源杂岩体中部，向南切穿中生代广兴源-芝瑞火山塌陷盆地，延伸规模均在10 km 以上，总体走向318°～325°，由硅化角砾岩带及大型破碎带组成。

图5 NW 向乃林沟断裂两侧所见断层三角面Fig.5 Fault triangle on both sides of NW-trending Nailingou fault

NW 向构造多具明显的张性应力特征，在地貌特征上主要显示为规模不等的沟谷，详细的野外观察可见这些断裂带发育大小不等的构造角砾岩、碎裂岩和次级断层面等等，后期被热液交代形成强度不一的硅化带。在三地地段实测构造剖面PM-2（图6）上，主体岩性为中细粒碱长花岗岩，构造产状29°∠56°，主要表现为破碎赤铁矿化蚀变带，带内可见有砾径5～10 cm的构造角砾，硅质及碳酸盐胶结（图7）。强烈的构造作用使原岩发生大规模破碎、碎裂，主要发育一组共轭节理，产状分别为150°∠72°和255°∠75°。

图6 三地地段PM-2 构造实测剖面图Fig.6 Measured geological profile of structure PM-2 in Sandi sector

图7 NW 向断裂中的赤铁矿化构造角砾岩带Fig.7 Structural breccia belt with hematitization in NW-trending fault

2.3 近SN 向构造

近SN 向主体断裂带主要由广兴源断裂及其次级平行的小型断裂构造组成，总体延伸约30 km，连续性较好，宽度在十几至两百米左右不等，其中次级断裂内多充填小规模的中基性脉岩。该断裂是EW 向西拉沐沦断裂带的区域性次级断裂，在南北向挤压作用下，表现为张性特征，在广兴源地区主要表现为贯穿全区的大型沟谷，其平行次级断裂通过部位往往在地形上具有阶梯状下降的特征。断裂两侧常见大型的硅化陡崖及断层三角面，三角面上多见构造活动擦痕。

3 构造期次的判别

在区域性构造运动的影响下，广兴源地区形成了三组NE 向、三组NW 向、一组近SN 的主体构造格架。在此构造格架内，NE、NW 及近SN 向断裂多次交汇，在交汇部位往往显示出明显的切割关系，为构造活动期次的判定提供了确凿证据：近SN 向断裂连续性最优，显示为后期构造；NW 向断裂多被近SN 向断裂切割错断，显示为SN 向断裂的前期断裂（图8）；NE 向断裂延续性最差，在空间上多被近SN 向及NW向断裂切割错动，显示为早期构造（图9），因此认为，广兴源地区的构造活动期次由早到晚顺序应为：NE→NW→近SN。在NW 向熬二长沟断裂带西端测制的构造剖面PM-3（图10）上，主体岩性为花岗闪长岩，发育NE 向、NW 向及近SN 向断裂构造各一条，三条构造交切关系明显。前期受明显的压性应力作用影响，三条断裂构造带内充填大量的构造泥、线性片理化和次级滑移面，其中F1倾向北西，产状陡立，倾角大致在75°～80°左右，后期可能受张性作用影响，进而形成少量砾径5cm 左右的构造角砾；F2倾向接近正东方向，产状近于直立；F3倾向南西，产状平缓。F1位于NE 向柳林-南大贝断裂带西南延伸方向，由于受NW 向熬二长沟断裂的影响，其与对侧NE 向硅化带产生了明显空间错动；在断面上，F2与F3的相互交切关系较为明显（图8）：由于受后期SN 向F2的改造，NW向F3在空间上产生了明显的错动位移，在二者交汇处见有形迹清晰的透镜体。剖面所显示的构造活动期次与广兴源地区的整体构造活动期次相符。

图8 SN 向断裂（F2）切割NW 向断裂（F3）Fig.8 SN-trending fault（F2）cutting NW-trending fault（F3）

图9 NW 向断裂错断NE 向断裂（右行错动）Fig.9 NW-trending fault cutting NE-trending fault

图10 柳林地段PM-3 构造实测剖面图Fig.10 Measured geological profile of structure PM-3 in Liulin sector

4 断裂构造与矿化的关系

构造的大规模伸展拉张运动对热液型铀矿成矿极为有利，大兴安岭南段的广泛成矿事件主要集中发生于中生代地壳由挤压转向伸展拉张、以及全面伸展的构造活动时期［31］，同期匹配大规模火山盆地的形成，在该背景下，中国东部在中生代发生了大规模的岩石圈减薄事件［32］，为深源岩浆及成矿流体的上涌提供了有利的运移通道及赋存空间。在广兴源地区的构造格架内，广兴源复式岩体被切割为三个大型的菱形断块，同时与南部广兴源—芝瑞火山盆地相连通，在NE 向盆缘断裂带的影响下，广兴源复式岩体与火山盆地的过渡接合部位密集分布着灶火沟门、南窝铺铀矿床及一系列的矿化、异常点，且其矿化情况相较火山盆地内部更优。广兴源地区的矿化具有明显的“北东向构造导矿、北西向构造储矿”的特征，二者交汇部位的矿化情况往往优于其他区段，这种规律在三地、南窝铺及南大贝地段尤为明显。

4.1 NE 向断裂带与矿化的关系

NE 向构造主要控制着区内酸性复式岩体的展布，由于后期基底隆起作用的影响，广兴源复式岩体在南大贝南侧出现缺失，但NE 向构造形迹得以保留，构造在岩体内部表现出脆-韧性特征，在火山岩地层区剥蚀抬升较少，多表现为脆性特征；相对于岩体内部，基底隆起带内的NE 向断裂构造在空间上有一定的抬升，这证明NE 向断裂构造组可能为起源于古生代的基底断裂，在中生代受多种区域性构造事件的影响再次活动，在此期间NE 向构造经历了先挤压、再拉张的两次应力影响，为深源含矿流体的运移提供了通道，因此，NE 向断裂带控制着区内矿化点（带）的总体展布方向：其中北带控制着南大贝矿点、33、4 号等矿化点，中带控制着51号矿点、164号等矿化点，南带控制着灶火沟门、南窝铺铀矿床及52号矿点、175、7、8、25 等矿化点，由此认为NE 向构造是区内的控矿构造，其与NW 向构造及花岗斑岩、正长斑岩等中酸性岩体的叠合部位是重要的潜在富铀区段。

通过钻探揭露，在大兴永-南窝铺NE 向控矿断裂带中段南窝铺矿床外围新发现2 个工业铀矿孔，其中ZK1 孔揭露到工业铀矿化3 段（图11），累计见矿厚度10.00 m，矿体产于NW 向断裂、近EW 向断裂与正长斑岩接触带三者复合部位，赋矿围岩为下二叠统大石寨组（P1ds）英安质晶屑凝灰岩，其经过构造破碎后被白色碳酸盐胶结，再被后期赤铁矿化浸染，从而形成构造角砾和矿石（图12）。

图11 南窝铺地段ZK1～ZK2 钻孔纵剖面示意图Fig.11 Schematic geological profile of borehole ZK1and ZK2 in Nanwopu sector

图12 早期构造破碎被碳酸盐胶结，后期赤铁矿化浸染Fig.12 Early structural fragmentation cemented by carbonate first and disseminated by hematite later

4.2 NW 向断裂带与矿化的关系

后期NW 向断裂的运动对NE 向断裂具有一定的改造作用，在空间上主要表现为二者交汇部位NE 向断裂出现规模不等的位移、错动，在此改造过程中，NW 向构造尤其是与NE 向构造的叠加部位产生了大量的破碎空间，为含矿流体的贮存富集创造了优越的空间条件，具体表现为NW 向断裂多见优于其他方向断裂带的热液蚀变，更多的显示出“湿构造”特性。通过近年的实地调查，发现NW向断裂更多的显示出“含矿构造”这一控矿特征，其中以位于灶火沟NW 向断裂带中段的8号异常点最为明显。该异常点受近乎平行的三条赤铁矿化蚀变带控制，蚀变带产于NW向构造角砾岩带内，倾向南西，倾角大致在25°～23°间，异常的产出形态严格受NW 向构造角砾岩带控制。

在三地-黄营子NE 向控矿断裂带西端的钻孔ZK3，揭露了1 段工业铀矿化、1 段铀矿化、8 段铀异常（图13），深部揭露到的矿体产状与地表所见的走向约300°的赤铁矿化、萤石化蚀变带产状相契合。综合钻孔及地表情况，认为在NE 向断裂活动后期产生了次一级的NW 向断裂，含矿热液通过NE 向深断裂上涌，最终在NW 向断裂内沉淀富集。

图13 三地地段ZK3 钻孔剖面图Fig.13 Geological profile of borehole ZK3 in Sandi sector

4.3 近SN 向断裂带与矿化的关系

由于活动期次相对较晚，近SN 向断裂在空间上往往错断NE、NW 向断裂，使其产生位移。这决定了近SN 向断裂对矿体的产出具有一定破坏作用，因此在近SN 向断裂通过部位，矿体连续性相对较差，矿体的定位通常在空间上有相应位移。通过对175 号异常点探槽的编录，发现该异常点的矿化产于NW 向破碎赤铁矿化蚀变带内，在探槽内同时发育一条产状大致为265°∠72°的近SN 向构造，该构造由大量的构造泥质组成，破碎极强，在其通过部位，NW 向含矿赤铁矿化蚀变带被明显错动（图14）。因此在探矿工程的布设上，在近SN 向构造通过部位应充分考虑其对矿体定位的影响因素。

图14 近SN 向破碎带错动NW 向红化蚀变带，使其产生空间错动Fig.14 NW trending red alteration zone broken and offset by the near SN trending fracture

5 结 论

综上所述，可得到以下结论：

1）北东向断裂构造是广兴源地区的主体控矿断裂，控制着区内矿化及广兴源复式花岗岩体的整体展布方向；北西向断裂构造是广兴源地区的主体含矿构造，控制着多数矿体的产出形态；就活动期次而言，NE 向构造最早，NW向构造次之，近SN 向构造最晚，在今后的工作中，除NE 向构造外，应重视对NW 向构造的综合研究。

2）近SN 向构造对矿体多具破坏作用，在矿体定位上，应充分考虑近SN 向构造的影响。

3）总体展布上，广兴源地区的已知铀矿化集中分布于复式岩体与中生代火山盆地的过渡连接部位，盆地中部矿化则相对分散；具体定位上，这些铀矿化总体呈NE 向展布，大多分布在NE 向断裂与NW 向断裂复合部位。因此，火山盆地边部与岩体叠合区是本区潜在的富铀区段，而NE 向断裂与NW 向断裂的复合部位是本区的重要找矿部位，可以作为广兴源地区攻深找盲的突破口加以探索，进而扩大找矿空间。