柴达木盆地东北缘阿木内克山地区铀矿化特征及控矿因素分析

2023-08-23陈云杰张胜龙邵恒博

矿产与地质 2023年3期

陈擎, 陈云杰, 陈斌, 张胜龙, 邵恒博, 李强

(核工业二○三研究所,陕西西安 710000)

0 引言

阿木内克山地区位于柴达木盆地北缘,其属于欧龙布鲁克-乌兰铀成矿带中的布赫特山—果可山铀成矿亚带。区内铀矿地质工作程度较低,前期工作主要集中在20世纪50—60年代,通过少量的地表调查工作,在区内发现了较好的铀异常点带,显示了区内铀成矿潜力大。近年来工作区及邻区虽然开展了铀矿勘查[1-4]、区域地质[5-7]等相关研究工作,但对阿木内克山铀矿点开展的研究工作较少。

笔者依托近年来在研究区内开展的铀矿地质调查工作,对区内阿木内克山铀矿点的铀矿化特征和控矿因素的开展研究,以期为本区今后的铀矿找矿提供依据。

1 区域地质背景

研究区位于柴达木盆地东北缘,夹持于柴达木陆块和中祁连陆块之间[8],大地构造位置属于全吉地块(图1a)。全吉地块由古元古代结晶基底和南华纪—震旦纪盖层组成,基底为德令哈杂岩、古元古界达肯大坂群和浅变质的中元古界万洞沟岩群,盖层为南华系及以上的地层,包括全吉群及牦牛山组等。

图1 柴北缘阿木内克山地区大地构造位置(a)与地质图(b)

2 铀矿地质特征

2.1 地质特征

区内出露的地层主要为第四系(Q)和古元古界达肯大坂群(Pt1D)。达肯大坂群分为上段大理岩组(Pt1Db)和下段混合岩组(Pt1Da),其中Pt1Db岩性主要为灰白色大理岩和初糜棱岩化大理岩等;Pt1Da分四个岩性段,Pt1Da-4为花岗质混合岩夹石英岩透镜体,Pt1Da-3为云母石英片岩及变砂岩,Pt1Da-2为石英岩、石英云母片岩,Pt1Da-1为角闪石英片岩。区内达肯大坂群地层铀含量较高,其中Pt1Da-3中平均w(U)=20.3×10-6、w(Th)=55.4×10-6,是区内的主要含铀建造(图1b)。

研究区位于祁连山一柴北缘断裂系,地质构造比较复杂。断裂构造主要以NW向为主,其次为NEE、NE向。其中NW向F3断裂构造控制了本区主要铀矿化的展布,倾向SW,倾角约55°,构造局部有波状转弯、分支复合的特征,铀矿化主要发育在产在该构造膨大转弯的外侧2～50 m范围内。

区内岩浆活动频繁,主要以加里东期和华力西期的岩浆活动为主,加里东期岩浆岩为黑云母花岗岩,分布于区内西南部;华力西期岩浆主要为正长花岗岩,呈NW向条带状分布在研究区东南和西南部。此外,还有分布有晚期的伟晶岩、煌斑岩和闪长玢岩等岩脉,脉体一般宽1～3 m,延伸50～300 m,呈雁列式展布。在阿木内克山铀矿点中的煌斑岩和伟晶岩中见有铀异常的存在。

2.2 铀矿化特征

在阿木内克山铀矿点地表见有铀矿体6个,呈透镜状(图2),长度100～350 m,厚1.25～8.45 m,矿体产状倾向西南,倾角55°～75°,铀品位为0.051%～0.434%。赋矿岩石为云母石英片岩,其次在煌斑岩和伟晶岩中见有铀异常的分布。

图2 阿木内克山地区铀矿地质图

2.3 热液蚀变特征

阿木内克山铀矿点热液蚀变十分发育,主要发育有钠长石化、赤铁矿化、绿泥石化和碳酸盐化等一套碱交代蚀变组合,铀矿化与其关系密切。

钠长石化是与铀矿化关系最为密切的蚀变,蚀变强度大、分布范围广。钠长石化发育两期,早期与针铁矿紧密共生,钠长石呈细小短柱状、糖粒状,双晶清晰;晚期钠长石化呈细脉状穿插于矿物裂隙中。早期与矿化关系密切,而后者则为矿后产物,且蚀变强度弱;赤铁矿化使岩石呈鲜红色,一般红化蚀变地段大都有异常或矿化产出,是区内的主要找矿标志;绿泥石化呈细小鳞片状均匀分布或呈细脉状充填与矿物裂隙间,与铀矿物密切共生,呈绿泥石-铀矿脉产出;碳酸盐化在区内发育两期,前期呈结晶粒状散布于矿物颗粒中间,晚期为脉状,穿插于早期蚀变岩中。

3 岩石地球化学特征

本次工作采集云母石英片岩(围岩)75个、弱矿化样品21个、矿石16个、伟晶岩脉8个、煌斑岩脉8个、花岗闪长岩脉8个、闪长玢岩脉8个。由核工业二○三研究所分析测试中心进行了主量成分、稀土元素含量测定,采用等离子体质谱仪(ICP-MS)测定,各项分析的精度均能满足国家标准。

3.1 主量成分特征

云母石英片岩(围岩、弱矿化、强矿化)和主要脉体主量成分分析结果见表1。围岩—弱矿化—强矿化,w(Na2O)分别为2.18%、4.60%和7.29%,w(Fe2O3)分别为2.49%、5.60%和5.06%,w(CaO)分别为3.03%、4.16%和4.58%,Na2O、Fe2O3、CaO含量明显增加,这与矿石中发育强钠长石化、赤铁矿化和碳酸盐化关系密切;w(SiO2)分别为61.10%、64.65%和58.16%,w(K2O)分别为4.45%、1.10%和1.61%,w(FeO)分别为6.13%、2.89%和1.70%,SiO2、FeO、K2O含量减少。这与西北地区龙首山碱交代铀成矿带的典型碱交代特征一致(陈云杰等,2015)。同时对比主要脉体主量成分特征,煌斑岩和闪长玢岩脉中Fe2O3、CaO含量比较高,可作为还原剂促使U+6还原为U+4沉淀。

表1 岩石主量元素分析结果

3.2 稀土元素特征

与正常云母石英片岩相比,矿石稀土元素总量ΣREE (265.30×10-6)、LREE含量(240.76×10-6)、HREE含量(24.54×10-6)略有增加(表2);LREE/HREE比值在正常云母石英片岩中为9.68、在矿石中为9.81,(La/Yb)N分别为11.48和10.98,δEu分别为0.57和0.54。正常样和矿石均具有轻稀土元素的相对富集、重稀土元素弱亏损的特点,在球粒陨石标准化稀土元素配分曲线图上(图3)呈δEu轻微的负异常右倾配分模式。对矿化岩石、围岩、伟晶岩、煌斑岩、花岗闪长岩和闪长玢岩稀土数据投图显示(图3),均为轻稀土相对富集,曲线形态为“右倾”型,矿化岩石和围岩曲线很相近,形态几乎一致,伟晶岩和煌斑岩与矿化岩石曲线形态一致。

表2 岩石稀土元素分析结果

图3 岩石球粒陨石标准化稀土元素配分曲线图

3.3 铀矿存在形式

本次岩矿鉴定及电子探针分析测试样品选取的是云母石英片岩,测试工作在东华理工大学核资源与环境国家重点实验室完成,分析精度均能达到国家标准。

前人报道矿石阿木内克山铀矿点中铀矿物主要为沥青铀矿,以独立和吸附的形式存在[6],当时使用显微镜在偏光镜下鉴定,主要依据铀矿物的形态鉴定。云母石英片岩中铀矿石受构造影响,基本都发生了变形、变质,主要表现在矿物的破碎细粒化、片状矿物定向排列(图4a、4b)。

图4 阿木内克山地区铀矿石特征图

本次矿石样品中未见到沥青铀矿,通过显微镜下观察和电子探针测试分析,表明阿木内克山铀矿点中铀以氧化物的形式存在,主要为钛铀矿,钛铁铀矿次之(图4c、4d、表3)。

表3 铀矿物电子探针分析结果

钛铀矿:呈自形—半自形细小板柱状晶形,集合体呈散染粒状、团块状,具有高UO2及TiO2、几乎不含ThO2的特征,w(UO2)为44.79%～69.92%、w(TiO2)为14.49%～26.56%,含有少量的SiO2(1.46%～8.48%)、Al2O3(0.09%～2.57%)、CaO(2.75%～4.19%)、MgO (0.01%～0.43%)、FeO (2.03%～7.66%)、PbO (0.23%～1.25%)等杂质。

铈铀钛铁矿:呈半自形板柱状晶体,集合体呈散染状,具有高UO2、TiO2和FeO、低ThO2的特征,w(UO2)为14.24%～52.27%,w(TiO2)为15.02%～44.84%,w(FeO)为10.05%～25.99%,含有少量的SiO2(4.17%～16.54%)、Al2O3(0.45%～7.38%)、CaO(1.88%～5.03%)、MgO(0.07%～0.25%)、PbO(0.26%～6.00%)等杂质。另外含量少量稀土元素,以轻稀土为主,ΣREE含量为0.57%～2.64%。

阿木内克山铀矿点中的钛铀矿和铈铀钛铁矿与区内F3破碎带中煌斑岩脉关系密切,煌斑岩和铀矿化均产在构造带及次级裂隙中,且煌斑岩中铀含量较高 (平均40.4×10-6)。其锆石U-Pb同位素年龄为 135～133 Ma,属于青藏高原北部全吉地块早白垩世幔源岩浆[7],与青藏高原北部SN向拉张背景下沿深大断裂发生的岩石圈地幔局部部分熔融相关。本次发现的铀矿物高钛的原因与围岩中大量黑云母发生绿泥石化有关,黑云母蚀变为绿泥石时,释放出大量的Ti进入流体,进而与铀结合形成钛铀矿。

4 控矿因素分析

4.1 构造

阿木内克山铀矿点发育一组NW向断裂,其中铀矿化主要产在F3构造下盘50 m范围内,位于F3构造破碎带膨胀、弯曲部位。F4、F5、F6断裂构造是F3的羽状次级断裂,向东南与F3断裂分支复合,这些次级断裂直接控制着铀矿化和碱交代蚀变岩的展布。

4.2 热液蚀变

阿木内克山铀矿点近矿围岩蚀变主要发育有一套钠长石化、赤铁矿化、绿泥石化及碳酸盐化碱交代蚀变,碱交代蚀变带控制了区内铀矿化的分布。该期蚀变与加里东晚期在西北地区广泛发育的一起碱交代蚀变可能属于同一期产物[9-11]。

4.3 岩性

阿木内克山铀矿点中含铀建造以混合岩化为特征,混合岩在分布上无一定层位,变化大,但岩性有一定选择性,云母片岩类易于形成混合岩化岩石。铀矿化对岩性有明显的选择性,较好的矿化多产在云母石英片岩和变砂岩中或这些岩性中脉岩附近,这些岩石为刚性易破碎,给矿液流通和沉淀提供良好的通道和场所,同时这些岩石原岩铀丰度较高,在混合岩化过程中使原岩中的铀活化转移,发生再分配,在有利地段富集,后期的热液活动使之再次集中形成矿化。

4.4 脉岩

阿木内克山铀矿化点中较好矿化空间上多与伟晶岩、煌斑岩、闪长玢岩及安山玢岩脉等有密切关系,它们的稀土曲线特征基本已知。它们在空间上的产出反映了岩浆是沿F3上盘次级羽状裂隙贯入的,并在活动贯入过程中带来一定的含矿热液,为后期铀的富集起到了很好的作用。尤其是煌斑岩脉与铀成矿关系密切,一方面可能是煌斑岩富含角闪石、云母等矿物,这些矿物中所含 Fe+2,作为化学障还原剂促使成矿流体中的 U+6还原为 U+4沉淀。另一方面,煌斑岩、闪长玢岩及安山玢岩是斑状结构,说明它们的岩浆在侵位这些裂隙时发生了气-液分离并析出流体,其理论依据是,斑晶与基质是不同世代的产物,斑晶形成于侵位前的富水缓慢结晶环境,而细粒的基质则是因为岩浆侵位时发生了气-液分离,析出流体后导致岩浆水压降低,进而岩浆的液相线-固相线上升而快速结晶形成细粒结构[12-13]。显然,这些岩浆气-液分离析出的流体可以在F3上盘次级羽状裂隙及其围岩中进行热循环并萃取围岩的铀,最后又随着温度的降低在这些次级羽状裂隙中富集成矿。

5 成矿潜力分析

区内多期次、多阶段构造岩浆热液作用为后期铀元素迁移、富集提供了物源、载体、通道、能量和空间;区内含铀建造十分发育,且岩石中蚀变广泛发育,有利于铀聚集成矿;围岩蚀变作为热液活动过程中液固相互交代作用的产物,围岩蚀变与铀元素的迁移和沉淀关系密切。区内与铀矿化关系密切的蚀变主要为一套碱交代蚀变,蚀变带广泛发育,为后期成矿提供了良好的围岩条件;同时区内晚期的岩浆活动为后期铀矿化富集提供了良好的基础。综上所述,研究区具有较好的热液型铀成矿条件和较大的找矿潜力,通过进一步工作有望落实新的矿产地。