北山南部炭窑井地区花岗岩型铀矿地质特征及找矿模型_戴鹏飞.pdf

第 卷 第 期 年 月东 华 理 工 大 学 学 报（自 然 科 学 版）（）.收稿日期：基金项目：核工业地质局项目“内蒙古额济纳旗炭窑井地区铀 多金属矿调查评价”（）作者简介：戴鹏飞（），男，硕士，工程师，主要从事铀矿地质研究工作。：北山南部炭窑井地区花岗岩型铀矿地质特征及找矿模型戴鹏飞，苟学明，何大鹏，韩栋昱，娄汉生（核工业二三研究所，陕西 西安）摘 要：炭窑井地区位于北山造山带南部古活动大陆边缘的构造岩浆活化区，是花岗岩型铀矿成矿有利区域。通过对炭窑井地区构造与铀矿化的空间关系、岩浆岩特征和热液蚀变的研究，厘定了构造演化的四个期次。向断裂构造既是导矿构造，也是含矿构造，其中 和 断裂及二者夹持区域具备“构造 岩体 热液蚀变”的成矿有利条件，且已发现较好的铀矿找矿线索，显示该区具有巨大的铀矿找矿潜力。热液蚀变以绿泥石化、赤铁矿化和碳酸盐化蚀变组合为主，该套蚀变组合与铀矿化呈正相关性，其中绿泥石化和赤铁矿化蚀变与铀矿化关系最为密切。在总结构造演化与铀矿化成因关系基础上建立找矿模型，进行了炭窑井地区花岗岩型铀矿成矿潜力分析。关键词：成矿潜力分析；找矿模型；花岗岩型铀矿；炭窑井中图分类号：文献标志码：文章编号：（）戴鹏飞，苟学明，何大鹏，等，北山南部炭窑井地区花岗岩型铀矿地质特征及找矿模型 东华理工大学学报（自然科学版），（）：，（），（）：北山造山带是我国著名的多金属成矿带，目前已探明金、银、铁、锑、钼、铀等矿床多处（高全和等，；杨帅师，；杨岳清等，），其中铀矿床主要以中小型和矿点居多。炭窑井铀矿化集中区位于北山造山带南部古活动大陆边缘的构造岩浆活化区，铀成矿条件优越。众多学者已经对其构造活动、岩浆演化及侵入体、多金属成矿特征等进行了深入探讨（徐志刚，；朱鹏飞等，；赵国斌等，；朱伯鹏等，；钟福军等，）。本次以野外钻探查证、地质测量和室内资料整理分析为主要手段，对炭窑井地区岩浆岩特征、热液蚀变特征、伽马能谱特征、铀矿化带展布特征、铀矿体发育情况和断裂构造特征进行综合研究，并系统总结研究区铀成矿规律，建立该区花岗岩型铀矿找矿模型，进行找矿预测，旨在为区内花岗岩型铀矿调查及评价工作提供依据，实现找矿突破。区域地质背景北山地区位于中亚造山带中部南侧边缘，邻近塔里木板块和华北板块（图）。构造演化分为三个阶段，分别为前寒武纪陆块基底形成阶段、古生代洋 陆演化阶段和中生代板内构造演化阶段（，；，；，）。炭窑井地区广泛发育中二叠世火山岩（江思宏等，；聂凤军等，；辛后田等，；李舢，；戴鹏飞等，）。前长城系敦煌群为本区最古老的地层，主要由各种中 深变质岩及混合岩组成。长城系至寒武系以残留断块呈近东西向断续出露，构成北山中间隆起带（左国朝等，；刘雪亚等，）。古生界在北山地区南带比北带发育，南带为一套变质岩系。中生界出露较齐全，除中上三叠统为磨拉石建造，属山麓相堆积外，其余各地层均为河湖相杂色或红色碎屑岩建造。白垩系在公婆泉盆地北部有较好的砂岩型铀矿化显示。岩浆岩从中条期至燕山期均有活动，而侵入强度和规模以海西期最大，加里东期次之，其他各期次微弱（孙耀锋等，）。区内岩性十分复杂，从图 炭窑井地区地质简图 炭窑井地区大地构造位置略图；炭窑井地区铀矿地质图；第四系全新统；下侏罗统火山口群；下石炭统红柳园组；海西晚期中 粗粒黑云母花岗岩；海西晚期中粗粒黑云母花岗岩；海西期中细粒花岗闪长岩；海西期细粒闪长岩；蚀变花岗岩；辉绿岩脉；石英脉；细粒花岗岩脉；热液型铀矿化点、矿点及编号；压性 压扭性断裂及产状；逆断层；性质不明断裂；地质界线；研究区范围；地区名称。超基性岩到酸性岩均有分布，但以酸性岩占绝对优势，出露面积约占岩体总面积的，基性、超基性岩零星出露。区内与各期侵入岩相伴生的脉岩主要有辉绿岩脉、细粒花岗岩脉、石英脉等。空间分布主要受、向两组岩石节理裂隙控制，其次为 向及 向裂隙构造分布，时间上以海西期为主。矿区地质特征炭窑井地区发现众多铀矿化点（带），其中规模较大的有 号点、点、点等（图）。号铀矿点中发育 条长度大于 的铀矿体，主要分布在 向 断裂北侧和南侧次级构造带内，矿体形态不规则，多呈团块状、透镜状、脉状，铀品位为 。地表数十处探槽揭露工业矿体，深部工程揭露发现 个工业孔、个矿化孔，铀矿化主要赋存于构造破碎带内的蚀变岩、中粗粒黑云母花岗岩和粗粒碎裂花岗岩中。铀矿点位于 号铀矿点的西部（图），共圈出地表工业铀矿体 个，矿化体 个，矿体长为 ，最长为 ，厚为 。铀品位为 ，最高为 。该铀矿点矿化受构造和岩性的双重控制，主要赋存在中粗粒黑云母花岗岩和辉绿岩破碎带及两侧蚀变碎裂岩中。含矿构造以 向及夹持的 向发育最好，铀矿段发育 条北东向压性构造，宽为 ，长为，由碎裂花岗岩和角砾岩组成（图）。总体来看，炭窑井地区铀矿化受北西西向断裂控制，产于海西晚期花岗岩中，赋存岩性主要为碎裂状蚀变中粗粒花岗岩、粗粒黑云母花岗岩，在碎第 期戴鹏飞等：北山南部炭窑井地区花岗岩型铀矿地质特征及找矿模型图 炭窑井 铀矿点地质简图 中粗黑云母花岗岩；细粒花岗岩脉；正长斑岩脉；闪长玢岩脉；辉绿岩脉；压性断裂；压扭性断裂；扭性断裂；性质不明断裂；灰绿色蚀变带；硅化带；地质界线；已施工探槽；浅井；铀工业矿体；铀矿化体；次生铀矿物。裂状辉绿岩中亦有矿化显示。铀矿化与赤铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化蚀变关系密切。矿体由 个块段组成，主要沿 断裂带呈 向展布。铀矿体形态不规则，多为透镜状、脉状。构造特征炭窑井地区断裂构造一共分为四个期次（图），具体特征如下：第一期为 向断裂构造（），七条断裂均为压性 压扭性（表），延伸约 ，且部分具有弧形的形态和小锐角分支复合特点，证实了七条构造带属于压扭性构造裂隙。断裂走向一致，倾角均较陡，角度为 ，野外测量产状均为北倾，宽为 不等。部分地段因风化严重仅能观察到断层三角面和冲沟两壁破碎带，发育硅化、赤铁矿化、绿帘石化、绿泥石化和碳酸盐化表 炭窑井地区主要断裂构造一览表 断裂名称性质产状长度 断裂压性 压扭性断裂压性 压扭性断裂压性 压扭性断裂压性 压扭性断裂压性 压扭性断裂压性 压扭性断裂压性 压扭性断裂压性断裂压性 压扭性断裂走滑等蚀变，见灰白色 灰绿色断层泥，局部地段被后期含矿流体（热液）交代和硅质脉体充填，破坏了大部东 华 理 工 大 学 学 报（自 然 科 学 版）年图 炭窑井地区断裂构造略图 第四系全新统；下侏罗统火山口群；下石炭统红柳园组；海西晚期中粗粒黑云母花岗岩；海西晚期中粗粒似斑状黑云母花岗岩；海西期中细粒黑云母花岗闪长岩；海西期微粒 细粒闪长岩；蚀变花岗岩、碎裂花岗岩；辉绿岩脉 辉绿玢岩脉；石英脉；细粒花岗岩脉；热液型铀矿化点、矿点及编号；压性 压扭性断裂及产状；逆断层；性质不明断裂；地质界线；地区名称。分原来的构造变形遗迹，很多甚至是完全被硅质脉体交代充填固结，还有一部分矿脉或矿体的边部能够观察到反映断裂运动的构造遗迹（如擦痕、阶步、断层泥等），这些都是成矿后沿矿体（脉）边部重新发生构造活动的结果。向断裂至少经历了三次构造活动：早期以强烈的挤压破碎为主，中期仍以压性为主，见有压性结构面和挤压透镜体，晚期显示了扭性为主兼压扭性特点，具平直的结构面，糜棱岩错断花岗岩脉。由于 向断裂长期活动，发育较多次级断裂和裂隙密集带，并伴随形成绿色蚀变带，为热液作用的物质交代和充填准备了有利空间。第二期为 向断裂构造（），该构造截切 向断裂，延伸约 ，倾角为 ，主要分布在炭窑井岩体中西部，局部被灰绿色辉绿岩脉充填，脉体宽度为 不等，破碎带或者节理密集带可见赤铁矿化、绿帘石化、硅化、绿泥石化和碳酸盐化蚀变，断裂面发育线、条状挤压透镜体表明其属于压性断裂。该期断裂错段位移相对较小，在与 向断裂交会部位发育铀矿化，根据野外观察分析该段铀矿化实际为 向断裂所控制。因此，向构造为局部含矿构造。第三期为 向断裂构造（），延伸约，倾角为 ，尾部呈弧形，为压性 压扭性断裂。该期断裂发育的铀矿化与 向控制的铀矿化并非同期热液。该期热液硅化程度相对较高，发育成矿后石英脉，脉宽为 。石英脉呈烟灰 乳白色，局部具梳状构造，与铀矿化关系不大，邻近石英脉未见伽马异常值的升高，且石英脉与伽马异常等值线明显斜交。石英脉充填之后，脉壁与围岩结合紧密，未见后期断层沿脉壁活动，该期石英脉体未见铀矿化发育。第 期戴鹏飞等：北山南部炭窑井地区花岗岩型铀矿地质特征及找矿模型第四期为 向走滑断裂（），将前三期断裂错段 ，该期断裂主要位于炭窑井岩体中部，向断裂构造中未见铀矿化发育。综上所述，四期断裂中与铀矿化密切相关的主要为、和 断裂，其中 断裂为 向，主要发育灰绿色矿化蚀变带，呈现近蚀变带伽马值偏高，远蚀变带降低的规律。断裂以发育铀矿化、金、银、铜异常和硅化程度较高为特点。断裂仅局部含矿，未发挥导矿、控矿作用。断裂为走滑断裂，与该区铀成矿关系不大。图 炭窑井花岗岩镜下特征 黑云母花岗岩；斜长石表面高岭土化；绿泥石化发育；黑云母花岗岩手标本；钾长石；绿泥石；斜长石；石英。岩浆岩特征工作区主要出露炭窑井花岗岩体，属于海西晚期复式侵入岩体，沿 向复式背斜呈交错状侵入下石炭统和海西早期闪长岩中。南部、北部以、断裂为界，与下石炭统、侏罗系呈断裂接触关系，东部、西部与总口子盆地中新生代地层呈侵入接触关系。岩体内部常见残留的下石炭统陆相碎屑岩，说明剥蚀强度相对较小。炭窑井岩体东西长约 ，南北宽约 。受 向和 向两组断裂制约，呈 向菱形岩基产出，由主体和补体组成。炭窑井岩体与邻近地质体的伽马强度相比，其背景值远比其他地质体要高，主体又比补体高，岩体中心部位又比边缘高，中心偏西部正是号矿点及工作区主要铀矿点集中区域。据岩体侵入先后顺序可将主体划分为早期中中细粒花岗闪长岩、中期中 粗粒似斑状花岗岩、黑云母花岗岩和晚期细粒二长花岗岩（图）。岩体内部晚期脉体发育，分布广泛，在辉绿岩、辉绿玢岩等暗色岩墙密集分布区与 向控矿断裂的交汇部位铀矿化显示较好。热液蚀变特征炭窑井海西期复式花岗岩体受多期次构造活动影响，岩石强烈破碎，热液蚀变发育。蚀变带规模较大，宽约 ，长约 ，主要沿 向、及其旁侧次级构造分布。蚀变强度和叠加程度从断裂构造中心部位到断裂附近，再到围岩呈现减弱趋势（图）。在构造作用下形成灰绿色蚀变带、硅化角砾岩带和辉绿岩东 华 理 工 大 学 学 报（自 然 科 学 版）年图 号矿点矿化蚀变带剖面图 中 粗粒花岗岩；碎裂花岗岩（矿化蚀变带）；辉绿岩脉；褐铁矿化；赤铁矿化；绿泥石化；构造破碎带；铀矿体。破碎带等（图）。伴随多期次断裂构造活动，发育多期次的热液蚀变。蚀变顺序为硅化（微晶石英、图 炭窑井东 号铀矿点地质剖面图 中粗粒黑云母花岗岩；辉绿岩脉；细晶岩脉；断裂；灰绿色蚀变带；工业铀矿体；探槽。硅质脉）绿色蚀变（绿帘石化、绿泥石化、水云母化、碳酸盐化等）硅化（石英脉）黄铁矿化赤铁矿化铀矿化（晶质铀矿、沥青铀矿等）。蚀变带受 断裂构造控制时，热液蚀变期次多，规模大，延伸远。受次级断裂及裂隙构造控制时，呈宽而短的透镜状、团块状，与围岩呈渐变关系。在热液蚀变较强部位，如、断裂的西部及其 主断裂与次级断裂锐角交会部位，铀矿化显示较好。含矿热液中铀可能以碳酸铀酰络合物的形式存在，并夹杂着多种元素组分，在热液上升的同时与附近围岩发生化学反应，形成以绿泥石化为显著标志的含矿蚀变带，其中赤铁矿和绿泥石等矿物致使成矿物质卸载并富集形成铀矿体。伽马能谱特征研究区内、含量异常晕展布特征基本一致，主要位于测量区西南部 号矿点及周边，异常呈 向不规则展布，异常晕主要沿 断裂带发育，异常岩性为浅肉红色中粗粒黑云母花岗岩、灰绿色碎裂蚀变花岗岩和细晶花岗岩脉，最高铀含量为 ，铀异常部位花岗岩体热液蚀变均强烈，且异常规模、矿化位置等与铀矿点吻合性好（图）。结合地质信息发现，异常晕分布区除岩性为有利成矿的酸性岩外，热液蚀变也非常发育。主要有绿泥石化、赤铁矿化以及碳酸盐化等，多以组合蚀变带形式出现，异常走向与断裂构造密切相关，且第 期戴鹏飞等：北山南部炭窑井地区花岗岩型铀矿地质特征及找矿模型图 炭窑井地段东侧能谱测量铀道异常图 第四系砂土、砾石