赣杭带盛源矿田铀成矿作用与找矿方向研究

郑师雄，李栋，昝芳

（江西省核工业地质局二六五大队，江西鹰潭 335000）

1 前言

盛源矿田是赣杭构造火山岩铀成矿带三个铀矿田之一，已探明大中小型铀矿床各一个[1][2]。长期以来，人们将矿田东西部铀成矿分隔成两个独立的系统，西部为高温火山热液成矿系统，东部为同生沉积后生火山热液叠加改造成矿系统[3]，严重制约着盛源矿田深部找矿探索。笔者在江西省核工业地质局“两山一带”数据库建设过程中，重新梳理了盛源矿田东西部铀矿床岩/矿石化学成分、矿石矿物组成和围岩蚀变等信息，结合近几年矿田找矿实践成果，将盛源矿田成矿作用，以期为矿田深部找矿和矿床研究提供新的思路。

2 矿田地质概况

盛源矿田地处华夏板块饶南坳陷北部，毗邻NEE向萍乡—绍兴地壳叠接断裂带主干断裂，西侧紧邻NE向鹰潭—安远深断裂，成矿归属于赣杭构造火山岩铀成矿带。

矿田内地层发育较齐全（图1），基底为青白口纪—寒武纪深-浅海相沉积碎屑岩建造，分布在盆地南部、东部和西部。盖层由石炭系—白垩系组成，为浅海—陆相沉积建造，共同构成矿田独特的“煤—火—红”三层结构。石炭系为一套浅海碎屑岩—碳酸盐岩建造，侏罗系为一套内陆河湖相含煤沉积建造，出露较少，下白垩统为一套厚度巨大的陆相火山碎屑—沉积岩建造，上白垩统为一套内陆河湖相红色盆地沉积建造。其中早白垩世打鼓顶组和鹅湖岭组为主要含矿地层，矿田内铀矿床和绝大多数铀矿点、矿化点均位于这两套地层中。

在区域性深大断裂影响下，矿田断裂构造极为发育，按构造性质可划分为三组：近EW向、NE向和NW向断裂。近EW向断裂多为萍乡—绍兴地壳叠接断裂带的次级断裂，NE向断裂多为鹰潭—安远深断裂的次级锻炼，具有继承发展和多期活动的特征，二者联合控制了铀矿床的定位。NW向断裂多为盖层张性断裂，矿田西部发育推覆构造，张性断裂和推覆断裂的破碎带是富大有矿体赋存空间。

图1 盛源矿田区域地质简图（据资料2修改）

盛源矿田火山—侵入活动频繁且强烈。晚白垩世，矿田及周边火山活动极为活跃，形成了打鼓顶火山旋回、鹅湖领火山旋回、石溪火山旋回，并残留多个隐伏火山机构，如西部杨梅塘火山机构。火山喷发形成的酸性—中酸性火山碎屑—沉积岩是矿田内主要的赋矿岩石。矿田周边加里东期—燕山晚期侵入岩分布广泛，据统计矿田内有大小侵入体约45处。依据侵入体空间分布、侵入顺序、接触关系、岩石成分、结构类型及同位素年龄，侵入岩共划分5个时期、5个侵入阶段和9 次侵入活动[4]。

3 铀矿床地质特征

3.1 盆地东部铀矿床地质特征

60矿床位于盛源矿田东部小凹槽内，矿区自大固定旋回之后长期处于浅湖湘沉积环境。矿床有两种矿化类型：铀磷矿化和铀钼矿化，铀矿化总体上受近EW向基底断裂、NE向断裂及地层联合控制，铀钼矿化，仅见于破碎强烈地段，沿NW向张性断裂叠加改造铀磷矿化，铀矿体赋存于早白垩世鹅湖岭组第三段中部凝灰质砂岩、沉凝灰砾岩中，呈层状、似层状、透镜状（图2）。铀钼矿体品位普遍高于铀磷矿体几倍甚至几十倍，单矿体厚度可达60余米，是矿田典型的富大矿体。两种矿化类型的围岩蚀变、矿物组成和化学成分具有相似性又有鲜明的特征差异。

图2 60矿床11号勘探线剖面示意图

铀磷矿化：矿化类型属铀—胶磷矿化，矿石化学成分具有富Ti、Ga、P、U、F元素，Si、Al、K、Na、Mg、Mn元素贫化的特征。FeO/Fe2O3约为0.71，铀与磷正相关，相关系数为0.89—0.91，可见磷元素是早期含铀热液特征元素之一，且在氧化环境成矿。铀磷矿化地段围岩蚀变主要有迪开石化、水云母化、碳酸盐化、硅化、黄铁矿化。蚀变分带不明显，按矿物组合大致可以分为迪开石—微石英带，水云母—碳酸盐带。铀磷矿化主要产出在迪开石—微石英带中。

铀钼矿化：矿化类型属铀—胶硫钼矿化，铀主要分散在胶硫钼矿中，矿化强烈部位可见沥青铀矿，边缘部位铀赋存于胶硫钼矿和胶磷矿中。磷元素发生了再分布的现象，从而出现大量的磷灰石，磷灰石基本不含铀。矿石化学成分具有富Ti、Ga、P、Mo、S、U、F等元素，淋失Si、Al、K、Na、Mg、Mn元素的特征。FeO/Fe2O3约为0.73，铀与钼含量正相关，但与磷的关系则不明显，可见钼元素是晚期含铀热液特征元素之一，且在氧化环境成矿。铀钼矿化地段围岩蚀变主要有迪开石化、水云母化、碳酸盐化、硅化、萤石化、黄铁矿化。蚀变分带明显，中心石英带，两侧为石英-迪开石带，外带为水云母-碳酸盐带。中心石英带中除石英外，还有较多的黄铁矿。石英-迪开石带中出现大量细脉浸染状的萤石、少量水铝氟石以及胶硫钼矿为主的多金属多硫化物等等。

3.2 盆地西部矿床地质特征

65矿床位于盛源火山盆地西部小凹槽边缘，铀矿化受近EW向基底断裂、NE向断裂、推覆构造破碎带联合控制，铀矿体赋存于早白垩世打鼓顶组第二段熔结凝灰岩顺层破碎带中，呈层状、似层状、透镜状（图4）。铀的存在形式有两种，一是以铀矿物的形式存在，沥青铀矿、铀石、钛铀矿及次生铀矿物；二是分散在胶硫钼矿中，胶硫钼矿易被氧化生成黄钼铀矿和兰钼矿，这表明胶硫钼矿中也含铀。磷灰石多产在含沥青铀矿的紫黑色萤石脉或迪开石脉中，且在赋矿体中含量最多，最高可达10%以上。矿石化学成分具有富Ti、Ga、P、F、Mo、S、U，贫Si、Al、Mg、Na、K的特征，FeO/Fe2O3约为1.21，表明为弱还原环境成矿。从铀与钼、硫、磷关系曲线显示铀与硫、磷呈正相关，与钼的关系较为复杂，反映处钼矿化叠加在铀矿化之上的，且分布不均匀。围岩蚀变主要有硅化、红化、萤石化、黄铁矿化、迪开石化、水云母化、碳酸盐化，其中红化、紫黑色萤石化、胶黄铁矿化、硅化与铀矿化关系密切，蚀变越强，矿化越好。蚀变水平和垂直分带比较明显矿化中心为硅化带，岩石破碎强烈，是富矿化带；中间为迪开石化带，是中等矿化带，萤石化、红化减弱；外带为水云母化带，岩石破碎微弱萤石化、红化较弱。

图4 65矿床钻孔剖面示意图

4 两期成矿作用与铀富集

4.1 早期热液与铀成矿

早白垩世早期是赣杭带区域伸展运动活跃的时期，深大断裂两侧广泛发育平行的次级断裂，并有基性岩脉贯入[5]。盛源矿田近EW向与NE向基底断裂联合控制了早期铀磷矿化分布，基性岩与矿石是矿区仅有的富磷岩石，磷又是地幔流体的特征标志[6]，这种时间、空间和物质成分上吻合显示早期铀磷热液是沿着深大断裂及其次级断裂上升成矿的。

早期热液活动受近EW向构造和NE向基底断裂控制，是矿田铀成矿的基础。近年来，矿田东部揭露到的铀磷矿体和西部盆地边缘深部粘土化蚀变带及弱矿化段都顺层展布，含矿岩性虽不相同，但都具有孔隙度较大，岩心完整的特征（照片1），如西边熔结凝灰岩，东边凝灰质砂岩、含砾凝灰质砂岩等，反映早期热液沿孔隙度较大的地层活动的特征，但岩石氧化还原性质不同，对热液演化的影响较大。

照片1 盛源矿田钻孔岩心照片

60矿床中，早期铀磷热液进入具还原环境的鹅湖岭组第三段凝灰质砂岩、含砾凝灰质砂岩中，铀磷热液混入地下水，与围岩发生交代，产生粘土化蚀变，当混合溶液演化为弱酸性（氧化环境）时，溶液中的Ga、P、F元素形成胶磷矿沉淀并吸附铀。在这一过程中，铀、磷物质经过迁移方才沉淀，形成了胶磷矿微层理和胶磷矿交代火山玻璃、石英等现象，因此60矿床早期铀磷矿化段蚀变分带不清晰。65矿床中，早期铀磷热液进入具氧化环境的打鼓顶组第二段熔结凝灰岩中，铀磷热液进入地层，Ga、P、F、U等卸载成矿，并形成清晰的蚀变分带。

早期铀磷热液活动产生的粘土化蚀变使岩石力学性质减弱，在后期构造应力作用下易破碎，为后期热液贯入提供了空间，因此矿田各个矿床晚期热液均未超出早期粘土化蚀变的范围。早期铀磷热液不仅为矿区提供了深部成矿物质，而且为晚期热液叠加形成富大矿体开拓了空间。

4.2 晚期热液与铀成矿

早白垩世晚期—晚白垩世早期华南经短暂挤压构造事件后再次转为强烈的拉张环境，火山—侵入活动再次活跃[7]，伴随强烈的火山热液活动。火山热液活动范围受火山机构、盖层断裂控制，其叠加在早期铀磷矿化之上并带入新的成矿物质，原胶磷矿中Ga、P、F、U元素重新分布，形成磷灰石和紫色萤石，铀形成铀矿物或混入其他矿物进一步富集，铀钼热液活动范围内围岩蚀变和矿石化学成分有继承性变化特征，因此晚期铀钼热液活动是矿田内形成富大铀矿体必要条件。矿石中硅质进入溶液，是晚期硅化蚀变的主要物质来源。晚期铀钼热液的温度差异，活动区域内的构造烈度对成矿的影响较大。60矿床晚期铀钼热液活动范围严格受NW向构造破碎—裂隙带控制，叠加地段铀矿体具穿层特征，矿石破碎呈带状，胶硫钼矿呈脉状、浸染状，铀均匀分布在胶硫钼矿中，反映出火山热液降温较较快，矿物结晶不充分。65矿床铀钼热液活动范围受推覆构造作用产生的顺层破碎带控制，矿体顺层但有堆积区，矿石破碎呈面状，铀主要以铀矿物的形式存在，少量分散在胶硫钼矿中，矿区可见辉钼矿。矿区矿物结晶较好，且黄玉、水铝氟石含量较高，表明火山热液为高温热液，热液降温较慢，加之推覆构造作用下，层间破碎带发育范围较大，铀钼热液对早期矿化叠加改造极为充分。

5 找矿方向

5.1 矿田西部找矿方向

盛源矿田西部曲溪地区邻近65矿床，是矿田西缘小凹槽向盆地中心延伸部位，也是65推覆体的根部。曲溪地区地层产状较为平缓，打鼓顶组陆相火山碎屑岩厚度大，南部隐伏近EW向东川—新田基底断裂和蔡家—盛源基底断裂，西部临近鹰潭—安远大断裂带，电测深资料显示有隐伏的NE向断裂和基底坳陷带存在，其距南部隐伏的杨梅塘火山机构距离与65矿床近似。这些特征表明该区既有铀磷热液沉淀条件，也具有铀钼热液叠加富集条件。

在65矿床“攻深扩边”找矿行动中，65矿床NEE向约2km处施工钻孔ZK0002，孔内530m左右揭露厚约17米的粘土化带，并在钻孔中见萤石化、赤铁矿化和铀矿化，局部赤铁矿浸染叶腊石，铀矿化与赤铁矿化关系密切。对比65矿床铀矿化特征和蚀变分带可以看出，ZK0002钻孔已揭露到早期铀磷热液产生的粘土化蚀变带，且深度较浅，继续向北东方向追索探寻到铀矿体的可能性极大。

5.2 矿田东部找矿方向

盛源矿田东部紧邻萍乡—绍兴地壳叠接断裂带，受近EW向和NE向基底断裂控制的早期铀磷热液活动极为强烈。一致以来，该区找矿目标层为鹅湖岭组火山碎屑沉积岩，但找矿效果不理想。个别深钻孔虽揭穿了打鼓顶组，但揭露位置距基底断裂水平距离超过500m，且对钻孔中打鼓顶组铀异常和蚀变特征未重点描述和追索。因此矿田东部应当在进一步研判矿区断裂构造性质的基础上，加强对打鼓顶组地层中铀异常的追索，60矿区中西部NE向断裂与近EW向断裂交切部位，是探寻打鼓顶组铀矿体的有利地段。

6 结论

（1）盛源矿田东西部含铀热液活动具有一致性，早期为以铀磷为标志的深源热液，是矿田成矿的基础，受近EW向和NE向基底断裂联合控制；晚期是以铀钼为标志的火山热液，是富大矿体形成的必要条件，与早白垩世晚期火山—侵入活动关系密切。

（2）盛源矿田打鼓顶组火山碎屑岩对铀磷物质沉淀极为有利，应当作为矿田铀矿找矿的主要目标层位。矿田东部曲溪地区南部隐伏的近EW向断裂夹持部位和西部60矿区中西部NE向断裂与近EW向断裂交切部位是寻找打鼓顶组隐伏铀矿体的有利部位。