粤北诸广岩体南部铀成矿地质特征及找矿潜力.pdf
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1、第 40 卷 第 3 期2024年 5月Uranium Geology铀矿地质Vol.40 No.3May2024粤北诸广岩体南部铀成矿地质特征及找矿潜力李海东1,2,3,江卫兵2,刘斌2,赖静2,郭新文2(1.东华理工大学核资源与环境国家重点实验室,江西 南昌 330013;2.核工业二九研究所,广东 韶关 512029;3.中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心,湖北 武汉 430205)摘要 诸广岩体南部地处闽赣后加里东隆起与湘桂粤北海西印支坳陷刚柔地块结合部,位于东西向南岭铀成矿带与北东向桃山-诸广铀成矿带的交汇部位,自西向东分布有城口、长江、百顺和全安 4个矿集区。文章通过对诸广岩
2、体南部区域成矿地质背景、岩浆热液活动、铀源以及控矿因素等成矿地质条件综合分析,同时结合前期已有工作成果,系统梳理了区内铀矿化类型、赋存空间及控矿因素;在此基础上进一步分析了诸广岩体南部铀找矿潜力,提出了以下找矿方向:1)棉花坑、书楼丘、水石等矿床深部及外围是区内成矿最有利地段,为下一步找矿重点地段;2)塘湾矿床深部、企岭、黄沙桥等矿床外围新发现的成矿有利地段可进一步进行扩大或钻探验证;3)对比华南邻区花岗岩外带型成矿地质条件和找矿成果,认为诸广岩体南部外带型铀矿化可作为区内铀矿的重要找矿方向。关键词 铀成矿条件;找矿潜力;矿化特征;控矿因素;诸广岩体南部文章编号 1000-0658(2024)
3、03-0442-17 中图分类号 P619.14 文献标志码 A诸广岩体南部是我国重要的花岗岩型铀矿基地,经过近 70 年的铀矿勘查工作,先后落实了 4 处矿集区(城口、长江、百顺、全安),20个铀矿床,其中包含 1个特大型铀矿床(棉花坑矿床),3个大型铀矿床(书楼丘、东坑及长排矿床),提交铀资源储量占华南铀矿资源储量的 40%。从 21世纪初至今,随着新一轮铀矿找矿工作的开展,核工业二九研究所先后在诸广岩体南部开展了区域地质调查、铀矿普查、补充勘探、铀矿接替资源勘查等工作,进一步扩大了矿床的主要矿体规模,同时新发现了富大矿体,在矿床外围也发现了一批较好的点带,扩大了诸广岩体南部铀资源储量。另
4、外,诸多学者也对区内铀矿床开展了地球化学、铀成矿作用、成矿时代、控矿因素、铀矿找矿前景和找矿预测等方面的研究,并取得了一系列重要成果1-10,认为诸广岩体南部成矿条件优越,具有较好的找矿潜力。而随着当今国际形势不断变化及双碳要求的背景下,我国核能的需求日益增长,核能的开发与利用离不开“基础粮食”铀资源。诸广岩体南部棉花坑矿床是目前南方唯一现役铀矿山,为更进一步满足矿山现阶段以及中长期开采需求,有必要加大对该地区铀矿资源的找矿工作,因而如何扩大矿床深部及外围找矿空间迫在眉睫。鉴于此,本文在前期找矿工作成果以及众多学者研究的基础上,对诸广岩体南部铀成矿地质条件、矿体赋存特征及找矿潜力进行了综合分析
5、及研究,探讨了诸广岩体南部下一步找矿思路,进一步明确了今后诸广岩体南部找矿方向。DOI:10.3969/j.issn.1000-0658.2024.40.039基金项目 中国核工业地质局项目(编号:202238、202239);中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心开放基金项目(编号:PMGR202107);中国铀业有限公司东华理工大学核资源与环境国家重点实验室联合创新基金(编号:NRE2021-09)联合资助。收稿日期 2023-12-01 改回日期 2024-02-26第一作者 李海东(1990),男,博士研究生,高级工程师,主要从事铀、多金属矿床研究。E-mail:李海东李海东,等:粤
6、北诸广岩体南部铀成矿地质特征及找矿潜力第 3期1 区域地质背景诸广岩体南部地处闽赣后加里东隆起与湘桂粤北海西印支坳陷结合部位(图 1)11,受九峰-内良东西向隆起带、万洋山-诸广山南北向隆起带和万长山北东向隆起带共同控制,属古华夏地块西缘活动带,是构造、岩浆长期活动的地区,也是重要的多金属成矿带12。研究区历经了前寒武纪结晶基底、前泥盆纪冒地槽和中生代伸展裂陷构造-岩浆活化等 3 个发展阶段。前寒武纪结晶基底除在东南部澜河地区有少量出露外,多隐伏于巨厚的前泥盆系浅变质岩系之下,包括震旦系、寒武系、奥陶系,以形成分布广泛且厚度巨大的碎屑岩建造为特征,在空间上主要围绕诸广岩体分布13。图 1 粤北
7、诸广岩体地质简图11Fig.1 Geological sketch map of the Zhuguang pluton in northern Guangdong11诸广岩体为多期多阶段的巨型复式岩体,是加里东期-印支期-燕山期岩浆侵入活动的复合产物,其中以印支期-燕山早期岩浆侵入活动最为强烈,形成岩基主体,不同期次的岩体大致呈近南北展布。其中岩体南部岩浆岩整体呈近东西向展布,呈“倒锤子”型,出露面积近 2 880 km2(图 2),岩性主要为黑云母花岗岩、二云母花岗岩、二长花岗岩、云辉二长岩、辉绿岩、煌斑岩、拉辉煌斑岩、辉绿玢岩、闪长玢岩等,局部地区见火山岩及火山碎屑岩。区内断裂构造发育,
8、主要有北东向、北西向、东西向、南北向等,其中深断裂有北东向吴川韶关深断裂带和北西向惠来安仁深断裂带,大断裂有东西向展布的九峰仙游大断裂带和南北向分布的桂东热水大断裂带,这些深大断裂对铀矿产出均具一定的控制作用14。2 铀成矿地质条件诸广岩体南部构造密集且经历了多次活动、多期多阶段岩浆活动、热液蚀变发育。多期次强烈的构造、岩浆活动、毗邻断陷盆地的优势位置和强烈的拉张作用均为区内形成大型铀矿聚集区提供了有利条件;并自西向东分为城口、长江、百顺、南雄断陷带,控制着区内 4 个矿集区的分布,其中城口断陷带控制城口矿集区,长江断陷带控制长江矿集区,百顺断陷带控制百顺矿集区,南雄断陷带控制全安矿集区(图
9、3)。2.1 铀源条件铀源是形成任何类型铀矿床的先决条件,研究区及其外围分布有古元古代老地层和加里东-喜山期花岗岩,且均显示出较高的铀含量。诸广岩体南部古元古代结晶基底岩石平均铀 443铀 矿 地 质第 40 卷含量为 8.2510-6,表明本区前寒武纪结晶基底是由富铀岩石所组成。区内地层从新元古代第四系均有出露,奥陶系以笔石页岩及碎屑岩建造为主,普遍含碳质页岩,有利于铀的预富集;下古生界地层为一套浅海相复理式碎屑岩建造,寒武系(粤北地区称八村群)下部属浅海-海湾相沉积,是粤北地区的一个富铀层位15。区内大规模出露加里东至喜山期花岗岩体。岩浆侵入活动大致可分为 5 期,为加里东期、海西期、印支
10、期、燕山早期和燕山晚期,成岩年龄介于435105 Ma 之间15-18。其中以印支期、燕山期为主,印支期岩体沿万洋诸广呈南北向分布,燕山早期岩体则呈北东东和北西西向展布。印支-燕山期岩体均具有富硅、富碱、铝过饱和、钾大于钠的特征,属高钾钙碱性系列,为“S”型花岗岩,为区内重要的产铀岩体。另外,印支-燕山期岩体中铀含量为(1619.8)10-6,明显高于大陆地壳,且各岩体中晶质铀矿含量可达(15)10-6以上,张龙19研究表明,诸广岩体南部印支期-燕山早期各岩浆岩体中晶质铀矿具有明显熔蚀现象,这是铀活化迁移的直接证据。以上均说明了区内具有丰富的铀源条件,为铀成矿奠定了很好的物质基础。2.2 断裂
11、构造条件诸广岩体南部处于闽赣后加里东隆起与湘桂粤北海西-印支坳陷的刚柔地块结合部,是南北向(万洋诸广)、东西向(九峰内良)、北东向(万长山)岩浆活动隆起带的交汇部位,同时是吴川四会区域控矿深断裂往北延伸通过的部位,是长期、多次、强烈构造岩浆活动的特殊部位。研究区主要发育有北东东向、北西西向、北西向和北北西向 4组断裂构造(图 4),不同级别的断裂构造分别控制着矿集区、矿床及矿体的分布。北东东(北东)向断裂图 2 诸广岩体南部地质简图Fig.2 Geological sketch of the south of Zhuguang pluton1第四系;2古近系;3白垩系;4二叠系;5侏罗系安山玢
12、岩;6石炭系;7泥盆系;8奥陶系;9寒武系;10震旦系;11花岗闪长岩;12二长花岗岩;13印支期第一阶段花岗岩;14燕山早期第一阶段花岗岩;15燕山早期第三阶段花岗岩;16燕山晚期花岗岩;17辉绿岩脉;18断裂带;19推测构造;20蚀变碎裂岩;21大、中、小型铀矿床;22矿集区范围。444李海东,等:粤北诸广岩体南部铀成矿地质特征及找矿潜力第 3期图 3 诸广岩体南部控矿构造与断陷带分布略图(据核工业二九研究所修编)Fig.3 Distribution sketch of ore control structure and fault zone in the southern part of
13、 Zhuguang pluton(revised after Research Institute No.290,CNNC)1古近系上白垩统;2岩体;3主干断裂;4断陷带;5花岗岩型铀矿床;6火山岩型铀矿床;7市、县。图 4 诸广岩体南部地质构造简图(据华南铀矿地质志修编)Fig.4 Geological structure sketch in the south of Zhuguang pluton(revised after uranium geology chronicle of South China)1燕山晚期花岗岩;2燕山早期第三阶段花岗岩;3燕山早期第二阶段花岗岩;4燕山早期第一
14、阶段花岗岩;5印支期第三阶段花岗岩;6印支期第二阶段花岗岩;7印支期第三阶段花岗岩;8海西期第一阶段花岗岩;9海西期第二阶段花岗岩;10加里东期花岗岩;11南北向构造带;12北西西向构造带;13(北东向)主干断裂带;14铀矿床及编号。445铀 矿 地 质第 40 卷构造规模相对较大,是区内主要的控岩、控矿构造,为岩浆热液上升和铀的运移提供了通道,局部为含矿构造;北北西(近南北)向断裂密集分布于北东向主断裂带的旁侧,常为诸广岩体南部最重要的含矿构造,控制了区内多数铀矿体分布。2.3 热液活动条件诸广岩体南部热液活动强烈,主要包括矿前期的水云母化、绿泥石化、钾长石化;成矿期硅化、赤铁矿化、黄铁矿化
15、、紫黑色萤石化等,以及矿后期的硅化、碳酸盐化等蚀变。区内酸性、基性岩脉均发育,酸性、基性岩浆侵入对早期结晶的岩浆岩改造,将早期岩浆岩中惰性铀活化为活性铀。另外,伴随基性岩脉侵入的地幔流体在区内形成多期次碱交代作用,形成水云母化、绿泥石化及钾长石化蚀变。众多研究表明,地幔流体富碱(K、Na、Li)、富挥发分(CO2、S,H2O)及富含地球内部原始气体(3He、36Ar),具有独特的溶解、运输能力以及极强的渗透性、化学反应能力,当地幔流体进入地壳时,与地壳岩石之间产生强烈的交代作用,这一过程促使铀发生活化转移20-21。同时水云母化、硅化、高岭土化和钾长石化等还可以保持成矿所需的酸碱度,使pH值基
16、本上恒定,保持了成矿作用的持续进行。成矿期硅化(微晶石英)、赤铁矿化、黄铁矿化及紫黑色萤石化是区内铀成矿的重要标志,黄铁矿化为铀成矿提供了较好的还原环境,赤铁矿化可吸收含矿热液中的铀使之沉淀下来,矿后期蚀变可能对铀成矿局部起到破矿作用22-25。3 铀成矿地质特征3.1 铀矿化类型根据矿床地质特征、主要控矿因素和矿体产出部位,将区内铀矿床分为大脉型、群脉型、蚀变带型、交点型和盆地边缘花岗岩外带型矿床(图 5)。其中大脉型是诸广岩体南部分布的主要铀矿化类型,铀矿化主要受硅化带控制(图 5a);群脉型主要分布在靠近岩体边部,铀矿化受密集裂隙带控制(图 5b);蚀变带型铀矿化受断裂带两侧蚀变影响,矿
17、体产状与含矿构造产状基本一致(图 5c);交点型铀矿化特点是矿体受构造与辉绿岩交切的复合轨迹线控制,或受控矿构造与含矿构造相交的共轭线控制(图 5d);外带型铀矿化受层位及构造双重控制(图 5e),属成岩成矿为辅,后生热液改造为主的铀矿床。图 5 诸广岩体南部地区五种亚类型典型铀矿床剖(平)面示意图Fig.5 Schematic plane/section diagram of five subtypes of typical uranium deposits in the south of Zhuguang plutona棉花坑矿床;b澜河矿床;c东坑矿床;d中村矿床;e牛岱矿床。1棕-浅灰
18、色花岗质砂砾岩、砂岩;2棕红色砂砾岩夹薄层细砂岩、粉砂岩;3浅棕色砂岩、灰黑色粉砂岩和泥质灰岩;4细粒花岗岩;5黑云母花岗岩;6斑状二云母花岗岩;7二长花岗岩;8花岗斑岩;9碱交代岩;10中基性岩;11片理化碎裂正长岩;12片理化正长碎裂岩;13碎裂花岗岩;14蚀变碎裂花岗岩、碎裂岩;15糜棱岩带;16角砾岩;17硅化带、硅质脉;18褪色带;19铀矿体。446李海东,等:粤北诸广岩体南部铀成矿地质特征及找矿潜力第 3期3.2 矿石类型矿石类型主要为硅质脉型、萤石型、碳酸盐型及碎裂蚀变岩型。矿石矿物共生组合有沥青铀矿-紫黑色萤石、沥青铀矿-胶状黄铁矿-灰黑色微晶石英、沥青铀矿-赤铁矿-红色微晶石
19、英、沥青铀矿-方解石-赤铁矿组合,其中,沥青铀矿-胶状黄铁矿-灰黑色微晶石英是区内高品位矿体的矿物组合类型;而沥青铀矿-紫黑色萤石和沥青铀矿-方解石组合多易形成中低品位矿体。3.3 控矿因素依据诸广岩体南部花岗岩型铀矿成矿地质条件以及铀矿化特征,区内主要控矿因素为断裂控矿、岩体及界面控矿和热液蚀变控矿。1)断裂控矿:铀矿化多富集于产于北北西(近南北)向、北东东向等以张为主的张扭性断裂带及其两侧,矿体与断裂带的产状基本一致,矿化深度随断裂带向下延伸而延伸,多组方向断裂的交切、夹持部位,是铀成矿的有利部位;2)岩体及其接触面控矿:铀矿多产于不同时代花岗岩的接触界线、不同岩性花岗岩的接触部位、花岗岩
20、与基性和酸性脉岩的接触界面以及花岗岩与地层的接触界面等;3)热液蚀变控矿:铀矿化受热液蚀变影响,多种热液蚀变如硅化、赤铁矿化、黄铁矿化和萤石化叠加发育部位往往是铀成矿的有利部位。4 找矿潜力分析近十几年来,核工业二九研究所在诸广岩体南部已有矿床的深部及外围开展铀矿勘查并取得了较好的找矿成果,显示出区内深部及外围具有较大找矿潜力。从表 1 可以看出,诸广岩体南部 4 个矿集区中资源量占比从高到低依次为长江矿集区、百顺矿集区、城口矿集区和全安矿集区。其中长江矿集区铀资源储量占比最大,亦是目前南方唯一一个现役矿山,近年来在深部及外围发现大量富厚矿体。百顺矿集区的东坑矿床、澜河矿床等已开采完毕,多数矿
21、体已封闭,在 2006 年之后,广东省核工业地质局二九一大队先后在矿床深部及外围开展钻探揭露,暂未获得较好的地质成果;部分小型矿床由于资源储量规模较小,经济价值较低,暂未开采;城口矿集区和全安矿集区仍未开采,城口矿集区内塘湾矿床主矿体规模目前已超千吨,近几年在城口矿集区亦发现富厚矿体。表 1 诸广岩体南部各矿床资源储量占比及利用情况表Table 1 Resource parentage and mine situation of uranium deposits in the south of Zhuguang pluton序号1234567891011121314151617181920矿集
22、区长江矿集区城口矿集区百顺矿集区全安矿集区矿床(地区)名称书楼丘(305)棉花坑(302)长排(长坑 301)水石(308)油洞(306)企岭(363)焦坪(362)高坪合江塘湾(2401)城口(2408)黄沙桥(2405)澜河(201)东坑(361)牛岱(231)罗坑(233)烟筒岭(235)中村东(238E)中村西(238W)暖水塘(234)坪下水资源储量占比/%15.9929.349.477.850.262.023.130.354.350.781.967.3610.021.160.760.401.411.261.690.45矿床规模大型特大型大型中型小型小型小型小型中型小型小型中型大型小
23、型小型小型小型小型小型小型利用情况未利用正开采未利用未利用未利用已利用已利用未利用未利用未利用未利用已利用已利用未利用未利用未利用未利用未利用未利用未利用通过对比,诸广岩体南部各矿床(体)赋存标高为-660850 m,各矿集区矿体之间赋存标高差异大(图6)。赋存标高最深的主要为长江矿集区内铀矿体,棉花坑矿床矿体埋深已达上千米,其南部施工的科研深钻更是在-1 000 m 标高、埋深 1 550 m 处发现了工业铀矿体。长排矿床在标高-300320 m 的空间内揭露到了较好矿体,并将矿床扩大成大型规模。总体对比来看,目前多数矿床已控制矿体埋深多在 300 m以浅,埋深 300 m 以下的找矿空间和
24、潜力探索控制不够,如长坑矿床,矿体赋存标高 180500 m,埋深约 320 m。此外,除棉花坑矿床、长排矿床以外,在其他矿床诸如塘湾、书楼丘等矿床深部及外围也在深部发现比较富、大的矿体。上述事实表明已有矿床深部还存在很大的成矿潜力。4.1 长江矿集区长江矿集区处于北东向塘洞断裂与成公坳断裂之间的断陷带内,区内铀矿床集中于北东向、北西向与近南北向断裂夹持区,铀矿化主要受近南北向断裂构造控制(图 7);同时处于呈南北向展布的印支、燕山期岩体接触部位;区内目前已发现有 1个特大型、2 个大型、1 个中型铀矿床,成矿条件优 447铀 矿 地 质第 40 卷越。已有研究成果表明长江矿集区内铀矿床具有典
25、型的“上硅、下碱”、“上氧化、下还原”、“垂直蚀变分带明显”等特征27-31,指示了矿床深部具有形成富大矿体的潜力。此外,现已揭露的深部铀矿物多为原生矿物,以团块状、细脉状沥青铀矿为主。整体对比其他矿集区,矿体具有标高深,埋深大等特点,具有较好的铀成矿前景。4.1.1 棉花坑矿床深部及外围棉花坑矿床位于诸广岩体南部长江矿集区内,是我国南方最大的花岗岩型铀矿床,也是目前南方唯一一个正在开采的矿床。区内具有优越的铀成矿地质条件,矿床主要含矿断裂带近南北向 9号带贯穿北东向棉花坑断裂与北西向油洞断裂夹持区,其规模大,在走向、倾向上延伸稳定,且构造中脆性破裂明显,与铀矿化关系密切的黄铁矿化、赤铁矿化、
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