江西相山铀矿田邹—石断裂新解*

2014-03-19 03:28张万良
华东地质 2014年1期
关键词:矿田含矿核工业

张万良

(核工业270研究所,南昌 330200)

邹—石断裂即邹家山—石洞断裂,是相山铀矿田中最著名的断裂,也是江西省中南部规模较大的断裂构造之一。在历年的相山铀矿田地质生产和科研报告中都将邹—石断裂描述成重要的成矿或控矿构造[1-3],在核工业270研究所等(2005)[4]实施的中国核工业地质局“十五”生产中科研专题“南方经济型铀矿成矿条件研究及其远景预测”曾开设子课题,专门对此断裂开展成矿作用研究。笔者近年来在对相山铀矿田成矿后隆升剥露的研究过程中,对此断裂进行了新的观察和研究,在取得丰富第一手资料的基础上,提出邹—石断裂可能不是成矿构造,而是新构造期形成的矿后构造的新认识。

1 对邹—石断裂的基本认识

邹—石断裂实际上是一条区域性大断裂的北端。根据江西省地质构造图[5],这条区域性的大断裂是德兴-遂川深大断裂带的组成部分,可称为乐安—遂川断裂,北到相山矿田的北部,往南西延伸,穿过相山火山—侵入杂岩后,经万安、遂川,直至湘赣边境的诸广山,全长超过320km,控制了吉泰红盆的南东边界。重磁资料反演分析表明,断裂深切基底达10km 以上[6]。地形地貌上与沟谷叠合,遥感影像上线性影像清晰。

相山铀矿田邹-石断裂发育于矿田西部的下白垩统鹅湖岭组火山岩中(图1),北段(荷上-巴泉)切错震旦系、下白垩统打鼓顶组和花岗斑岩、流纹英安斑岩,花岗斑岩单颗粒锆石U-Pb年龄为135.4 Ma[7],流纹英安斑岩年龄129.54±7.93 Ma[8]。前人还将邹—石断裂划分为石马山段、邹家山段、书堂段和石洞段[9]。断裂带由数条大致平行的断裂组成,断裂带宽几米至几百米,总体走向30°~45°,倾向北西或南东,但认为倾向北西的资料较多。

从相山矿田地质图上(图1)可以看出,矿田北部近EW 向花岗斑岩脉被邹—石断裂左行错移,反映了邹—石断裂具有左行平移的性质。在相山矿田西部,遥感图像上还显示出数条与邹—石断裂平行的断裂构造,包括同富—芜头断裂、湖溪—小陂断裂等,推测其活动时代与邹—石断裂一致,其中同富-芜头断裂切割了K2n红层。NE 向断裂呈近等间距分布,断裂带之间发育了规模较小的北北西—北西向断裂,与NE向断裂一起,构成了相山西部特有的菱形块体构造格架[10]。

图1 相山铀矿田地质略图[10]Fig.1 Geological sketch map of Xiangshan uranium ore field

2 邹—石断裂控矿作用讨论

前苏联矿床学家弗.伊.斯米尔诺夫(1985)在“矿床地质学”一书中给出了控矿构造的定义[11],认为控矿构造是“包含矿体,决定矿体形态、规模,以及在某种情况下决定其结构特点的地质构造”。汪劲草(2007)[12]给出的成矿构造的涵义与弗.伊.斯米尔诺夫(1985)[11]的控矿构造含义相近,即认为成矿构造是指控制矿体几何形态、具有独立自然边界、为矿质直接充填或交代的地质构造单元。邹—石断裂是矿田构造,也是石马山、邹家山、书堂、石洞矿床构造,但是不是成矿构造或含矿构造呢?邹家山矿床3号带与邹—石断裂具有密切的空间关系,通常认为是邹—石断裂控矿的典型实例,但实际上,3号带仅有部分矿体产于邹—石断裂带的主断裂中(图2),与其它矿带(如1、2、4、9、14号带)相似,大部分矿体位于其旁侧甚至远离主断裂的破裂构造(可能是一种韧脆性环境中形成的液压致裂构造)中,这些破裂构造是否是邹—石断裂的派生构造是问题的关键所在。到目前为止,还没有发现可靠的证据来证明这些含矿的破裂构造是邹—石断裂的派生构造。至于3号带部分矿体是否产于主断裂带中,目前还无法确认邹-石断裂是控制了矿体的产出,还是破坏改造了矿体的形态。

图2 邹家山矿床综合剖面图(F1 为邹-石断裂)[13]Fig.2 Composite profile of Zoujiashan deposit

根据邹家山矿床4号带开采资料[14],矿体产状与原勘探矿体产状明显不同,-50m、-90m 中段矿体走向大致呈EW 向(图3),-170m 和-210m中段矿体走向大致为NW 向,矿体倾角大小各异,有的小于30°,而勘探期间确定的矿体走向基本上都是与邹—石断裂平行的NE 向,矿体倾角70°左右。因此,实际的控矿构造根本不是前人认为的与邹—石断裂平行的次级NE 向裂隙带,并且这些含矿构造与邹—石断裂是否有成生联系目前还不得而知。

图3 邹家山矿床-90m 中段地勘矿体与开采矿体对比图[14]Fig.3 Comparative map of strikes and dips of exploration ore bodies and mining ore bodies of-90 m level in Zoujiashan deposit

横涧—岗上英、石马山、巴泉等矿床虽然在空间上与邹—石断裂毗邻,但与成矿有关的花岗斑岩并没有沿邹—石断裂贯入,含矿构造与邹—石断裂也没有任何因果关系。相反,邹—石断裂切割了含矿花岗斑岩或含矿构造。

位于邹—石断裂南西段的石洞矿床,虽然矿化产于邹—石断裂两侧,但容矿构造却是北西向破裂构造(图4),邹—石断裂左行错断了NW 向的含矿构造,断距约100m,具有矿后期构造的特点。

图4 石洞铀矿床北西向破裂构造控矿示意图[据文献[15]略改]Fig.4 Sketch map showing ore control of N-W-trending crush structures in Shidong uranium deposit

上述情况表明,相山矿田西部的多个矿床,矿体并不产于邹—石断裂本身,此断裂没有控制矿体几何形态,不是矿质直接充填或交代的地质构造单元,邹—石断裂作为控矿构造的依据是不充分的。由于含矿构造与邹—石断裂的力学关系尚不清楚,把含矿构造当成是邹—石断裂的派生构造的依据也是不充分的。因此,本文认为,邹—石断裂可能不是成矿构造,也不是含矿构造。

3 邹—石断裂新构造活动踪迹

3.1 地貌证据

邹—石断裂通过处,特别是在脆性的火山岩系地层中,断裂通过处多呈山坳地貌特征(图5),有的地方形成了陡崖(图6)。此外,在遥感影像图上呈现清晰的线性影像(图7),是断裂形成线性沟谷的反映。

大量研究资料证明,现代地形的基本轮廓是由新近纪—第四纪时期的新构造运动所决定的[16]。逢沟必断是老地质的经验之谈。另一方面,具有线性沟谷特点的线性断裂构造,其活动时代往往较新也是不争的事实。邹—石断裂控制了地形地貌形态的发育特点,表现了新构造活动的踪迹。

图5 邹-石断裂通过处的山凹口地貌(摄于石洞村,由北东往南西拍摄)Fig.5 Ghat landform where ZouShi fault is traversed

图6 邹-石断裂通过处的陡崖地貌(摄于书塘村北,由南向北拍摄,该图左侧即为邹-石断裂通过的深沟)Fig.6 Cliff landform where ZouShi fault traversed

图7 邹-石断裂影像图Fig.7 Remote-sensing image of Zoushi fault

3.2 构造证据

图8 邹-石断裂旁侧裂隙密集带露头Fig.8 Outcrop of zone of closely spaced fissures nearly ZouShi Zonshi

邹—石断裂形成的构造岩主要是围岩的破碎角砾、构造透镜体和断层泥,除水云母化外,很少发育其它热液蚀变矿化现象,呈现出矿后期构造形迹特征。

邹—石断裂之构造岩由构造角砾岩、构造透镜体及其所围绕的断层泥所组成,单个构造透镜体大小不等,延伸长度可长可短,透镜体轴面走向变化大,与主断裂面往往呈一定角度斜交。有时断层带内发育多个挤压透镜体,呈斜列展布,指示邹—石断裂具有左行平移的特点。

邹家山矿区露头表明,主断裂旁侧发育一组与之平行的密集节理(裂隙)带(图8),裂隙带宽10~20m,产状303°∠65°;断裂及其旁侧裂隙带未见热液蚀变现象,但表生的水针铁矿沿裂隙面发育。

通过观察邹家山矿床-130 m 采矿坑道表明,邹-石断裂表现为断层破碎带,见碎裂岩、构造透镜体、构造泥、片理化岩石,也见褐铁矿化、次生铀矿,测量的断层产状为313°∠74°,在断层结构面上见到斜擦痕(图9),擦痕反映北西盘往南西斜滑,印证了邹—石断裂具有左行平移正断层特点。

邹—石断裂附近发育了大量节理,陈正乐等(2011)[17]实测的节理产状包括NNW 向、NW 向、NNE向、NE向和NEE向,NNE-NE方向的节理多呈张性—张扭性,NW 方向的节理以张性为主,NWW 和NEE 方向的节理大都呈压扭性特征[17]。这些节理或裂隙不是含矿构造。

通过对断裂带内的构造岩进行采样,开展X 光岩组测试分析[17]。结果表明,X 光岩组图基本上呈现球对称,不存在极密或环带,可认为岩石变形都为脆性变形,变形的温度和压力都较低,属于较新发生较浅层次的表壳构造。

图9 邹-石断裂构造特征Fig.9 Structural features of Zoushi fault

3.3 温热水证据

温泉或地热点的分布与新构造运动具有密切关系。我国地热异常区、带多受活动断裂控制,温泉与地热异常均出现在活动断裂带上或其两侧[16,18]。根据肖楠森(1986)研究[19],新构造断裂具有控水、富水的特点。

在相山矿田西部和北部矿床勘探过程中,观察到较多的低温热水(简称温热水)钻孔,孔口混合水温多在20~30°C之间,最高水温达38°C,这些温热水与NE向邹—石断裂关系密切(图10)。

邹家山矿床4 号带钻孔终孔后的井温资料表明,矿床平均井温梯度3.8°C/100m,高于其它矿床的平均井温梯度,而且主断裂带中的井温梯度高于非主断裂带0.64°C/100m(中国核工业地质局《华东铀矿地质志》编写组,2005)。相山温热水属大气降水深循环对流作用成因[20],由于NE 向邹—石断裂的新构造期的活动,渗流途中不断被加热,水温逐渐增高形成了温热水。温热水的存在提供了此断裂新构造活动的间接证据。

3.4 低阻异常

邹-石断裂书塘段,通过穿过邹-石断裂的101A线、115线、125线及135 线共4 个EH-4电磁测深剖面发现[21],在邹-石断裂带通过部位,出现显著的呈垂向延伸的低阻异常带(图11),进一步表明了邹—石断裂是一控水构造。钻孔(ZK111A-5、ZK121A-5、ZK103-1)揭露表明,在相应位置见到厚度较大的断层破碎带、断层泥,水云母化强烈,即邹—石断裂具有控水的新构造特点。

图10 地温与邹—石构造关系[据中国核工业地质局《华东铀矿地质志》编写组,2005略改]Fig.10 Diagram showing relationship between geotherm and Zoushi structure

4 结 语

(1)相山铀矿田铀矿体产状复杂,邹家山等矿床的含矿构造与邹—石断裂的成因联系不明,且铀矿成矿年龄为早白垩世[16]。邹—石断裂是新构造,形成于新近纪—第四纪,属矿后构造,即邹—石断裂不是成矿构造。

图11 书塘地区115线大地电磁测深反演视电阻率剖面图[21](FEH4-1为邹-石断层)Fig.11 Inversion apparent resistivity by CSAMT survey on line 115in Shutang area

(2)邹—石断裂呈现为左行平移正断构造形迹,水平断距约100m,垂直断距几十米到250m。由于处于下降的北西盘的铀矿床,如邹家山矿床4号带、居窿庵矿床、书塘矿床等,规模、埋深都较大,矿体埋深500~>1000 m,反映其南东盘的勘查深度较浅(<300m)的邹家山矿床1号带、14号带、如意亭、船坑矿床以及其它矿点深部应具有较大找矿远景。

(3)本文邹-石断裂新构造活动的间接证据(地貌特征、温热水发现)较多,但还没有找到错断第四系的直接证据(构造),这是一件遗憾的事,对于其直接证据的寻找,是我们今后工作中即将探索研究的课题。

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