广西摩天岭地区拉培地段铀成矿构造体系研究及成矿潜力分析.pdf
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1、第 39 卷第 5 期2023年9月UraniumGeology铀矿地质Vol.39 No.5Sep.2023广西摩天岭地区拉培地段铀成矿构造体系研究及成矿潜力分析陶志军1,2(1.核工业二八大队,内蒙古 包头 014000;2.核工业二三研究所,湖南 长沙 410007)摘要 为指导摩天岭地区北部拉培地段铀矿找矿工作,文章在前人区域构造体系研究基础上,通过对断裂构造走向、规模、活动期次和断裂充填物类型的详细调查分析,梳理了构造体系,划分了成矿期构造活动期次,应用里德尔剪切模型研究了成矿期构造运动学规律和动力学演化特征,最后分析了各构造带铀成矿潜力。文章将拉培地段构造体系划分为 4组:北东向乌
2、指山断裂、北西向断裂、近东西向断裂和北东向羽状断裂。矿前期,在伸展构造体制下,研究区构造应力场主要以张性为主,乌指山断裂活化;成矿期转变为左行走滑体制,与乌指山断裂配套形成了以 F20为代表的北西向张性 T断裂和以 F6为代表的近东西向反向剪切断裂;成矿中-晚阶段,随着剪切作用的不断进行,新生了一组与乌指山断裂呈小角度相交的北东向左行压扭性 P断裂,北西向断裂由张性转变为右行剪切,而近东西向断裂压性特点更加显著;矿后期,研究区基本结束左行走滑体制,转为东西向拉张作用。北东向乌指山断裂是研究区内重要的导矿构造,断裂本身成矿潜力一般;北西向断裂整体成矿潜力一般,但与北东向断裂交汇部位往往为重要的铀
3、成矿地段,应引起重视;近东西向断裂成矿期活动强烈,成矿作用明显,成矿潜力好;北东向羽状断裂成矿期活动强度较弱,成矿潜力较差。关键词 摩天岭;拉培地段;铀矿;成矿构造体系;成矿潜力文章编号 1000-0658(2023)05-0790-14 中图分类号 P619.14 文献标志码 A摩天岭地区是我国九万大山-元宝山铀成矿区重要组成部分,以“老岩体产大矿”而受到国内外广泛关注。前人针对该区区域构造体系和构造演化进行了大量的研究工作1-6,特别是 20 世纪 70 年代以后开展的区域地质调查工作,取得了一系列的新成果和新进展,为区域成矿作用研究和成矿远景区的优选提供了基础资料。本文在前人区域构造体系
4、研究的基础上,尝试在摩天岭地区北部拉培地段,重点针对铀成矿期开展断裂构造运动学和动力学演化研究,进而对断裂构造带成矿潜力进行综合分析。本研究成果可直接指导该地段找矿勘查工作,也可为其他地段找矿工作提供借鉴。1区域地质背景摩天岭地区位于扬子板块与华南地块过渡带江南造山带之西南段,吉羊穹状背斜北段,处于多构造体系复合的成矿有利部位:武陵山-苗儿山重力异常梯级带与南岭异常梯级带的交汇部位、岩石圈具有多层叠置式结构和断块结构的桂北幔凹区、雪峰-苗儿山隆褶带与纬向构造南岭复杂构造带的北亚带反接复合部位。在铀成矿单元上,摩天岭地区属于扬子陆块东南部铀成矿省雪峰山-摩天岭碳硅泥岩型、花岗岩型铀成矿带中九万大
5、山-元宝山铀成矿区。陶志军DOI:10.3969/j.issn.1000-0658.2023.39.069基金项目 中国核工业地质局项目“雪峰山摩天岭地区铀矿资源调查评价与勘查”(编号:201918)资助。收稿日期 2023-01-06 改回日期 2023-03-28作者简介 陶志军(1984),男,本科,高级工程师,2007年毕业于成都理工大学地球化学专业,现主要从事铀矿勘查和科研生产工作。E-mail:陶志军:广西摩天岭地区拉培地段铀成矿构造体系研究及成矿潜力分析第 5期区内出露有华南地区最老的产铀花岗岩摩天岭花岗岩体,侵位于三防穹状复式背斜核部(图1),面积为964 km2,呈不规则椭圆
6、状产出,属S型花岗岩7,其锆石U-Pb同位素测年数据多集中在825 Ma左右8-9,属雪峰期产物。摩天岭花岗岩体广泛发育片麻状构造,具韧性剪切带性质10,周围出露的地层主要有中元古界的四堡群、新元古界的丹洲群。图 1 广西摩天岭地区地质简图Fig.1 Geological sketch of Motianling area,Guangxi1丹洲群;2四堡群;3岩体内部相粗粒黑云母花岗岩;4岩体过渡相中粒黑云母花岗岩;5岩体边缘相细粒黑云母花岗岩;6混合岩、花岗混合岩、混合花岗岩;7变质岩残留体;8中-基性岩脉(未分);9地质界线;10角度不整合界线;11岩相界线;12断裂;13铀矿床;14铀矿
7、点;15铀矿化点;16研究区;17省界。791铀 矿 地 质第 39 卷摩天岭地区断裂构造极为发育,按其延伸方向和力学性质可划分为北东向压扭性和北西向张扭性两组。其中北东向断裂规模最大,走向为 1023,倾向北西,倾角为 4550,呈叠瓦状产出,以乌梓山(Fw)、高武(Fg)、梓山坪(Fz)、麻木岭(Fm)断裂为代表。北西西向断裂规模次之,走向为 295310,倾向南西,倾角为 5080。北东与北西向断裂在空间上构成“多”字型,具多次复活、充填物杂、产状多变、膨胀收缩明显等特点11-12。这些断裂除本身外,有的上下盘附近还派生出低级别、低序次的次级断裂组成各种帚状构造、“入”字型构造和“多”字
8、型构造等。北东和北西向构造均对区内大规模铀矿化有控制作用,尤其是北东向构造。铀矿床和主要矿点分布在区域性乌梓山(Fw)、高武(Fg)和梓山坪(Fz)断裂上下盘 2.5 km 范围内。新村矿床是本区重要铀矿床,位于摩天岭地区拉培地段西南方向 11 km 处。拉培地段铀成矿特征与其类似,铀矿化同受乌梓山断裂控制,铀矿化类型同属铀-硅质脉型。2成矿期大地构造环境摩天岭地区拉培地段铀成矿特征与新村矿床类似,新村矿床铀成矿年龄为7047 Ma13,构造期次属燕山晚期喜山早期,是岩石圈伸展减薄背景之下的产物14。在这一时期,本区构造活动主要表现形式为伸展构造和走滑构造。自白垩纪开始,区域上发生了中生代以来
9、的构造大转折岩石圈大减薄15-16,本区处于陆内岩石圈伸展的构造环境6。但与华南其他铀成矿带普遍发育陆内白垩纪红盆、基性-超基性岩脉等特征明显不同的是,本区伸展构造作用的行迹相对微弱,活动形式主要以北东向高武、乌指山等区域断裂的再次活化和断裂两侧普遍发育的碱交代为代表,外围局部地区出现侏罗纪-早白垩世陆相堆积,同时伴随有强烈的铀成矿作用。而岩石圈伸展并非连续而是幕式进行的,据胡瑞忠等17对前人研究资料 的 统 计 显 示,华 南 地 区 在 145135 Ma、125115 Ma、110100 Ma、9585 Ma、7570 Ma、5545 Ma 左右具有较集中的成矿年龄数据,它们可能代表了中
10、生代以来 6 次重要的岩石圈伸展事件;李子颖18利用地幔柱构造理论(热点构造)对伸展构造也进行了解释,可见新村矿床获得的成矿年龄与推测的白垩纪古近纪最近一次岩石圈伸展构造时间基本吻合。而在空间分布上,铀矿化的分布与岩石圈伸展背景下再次活化的区域断裂和广泛发育的碱交代、绿泥石化密切相伴。区域上伸展构造与走滑构造是交替进行的,至主成矿期,受太平洋板块向华南板块斜向俯冲影响,构造活动转换为陆内左行走滑体制19。在本区包括乌指山断裂在内的北东向区域性断裂由张性转变为左行压扭性质,并配套形成了北西向、近东西向、北东向羽状断裂等多组断裂,共同组成了本区铀-硅质脉类型成矿构造系统。3构造体系根据构造走向、规
11、模、活动期次和断裂充填物类型的不同,可将拉培地段构造体系划分为 4 组(图 2),分别为北东向乌指山断裂(Fw)、北西向断裂(F20)、近东西向断裂(F6、F8、F10、F15)和北东向羽状断裂(F1、F2、F3、F4、F5、F7)。通过野外调查工作,重点对各断裂充填物进行了详细观察,并对活动期次进行了系统厘定。3.1北东向乌指山断裂乌指山断裂(Fw)为研究区规模最大的区域性断裂,整体走向为北东 20,向北段逐渐偏转为 45,其上盘还派生有一系列与之呈小角度相交的低级别、低序次、同倾向次级断裂(F1、F2、F3、F4、F5、F7),构成了典型的羽状断裂体系。据前人资料11-13,乌指山断裂(F
12、w)主要形成于加里东期、印支燕山期,具明显的压扭性特征,局部地段有后期压性、张性、扭性构造复活,并伴随多期次成矿热液活动,为铀活化、转移、富集提供了热源和动力源,是区内重要的导矿、赋矿构造。经野外现场调查,乌指山断裂(Fw)充填物极为复杂,说明乌指山断裂记录了本区构造活动的最全信息。通过对构造岩类型、构造样式、交切关系等构造要素详细观察,可将乌指山断裂活动期次划分为 5 期 8 个阶段,各期次 792陶志军:广西摩天岭地区拉培地段铀成矿构造体系研究及成矿潜力分析第 5期活动各具特点。第一期:韧性变形阶段;第二期:白色中晶石英脉、角砾岩阶段;第三期:可分为 3个阶段,包括硅化岩-硅化碎裂岩阶段、
13、含黄铁矿灰色玉髓胶结角砾岩-硅化岩阶段、硅化碎粉岩阶段;第四期:可分为 2 个阶段,包括杂色断层角砾岩阶段、白色梳状石英脉阶段;第五期:包括红色未胶结构造泥、构造角砾阶段。这 8 个阶段构造活动特征分述如下:1)韧性变形阶段该阶段是在乌指山断裂带中可识别出来的最早的构造活动。构造活动产物主要是糜棱岩,因被后期构造活动所破坏,现主要残留分布于乌指山脆性断裂两侧,宽度几米至十几米,可见后期脆性构造活动形迹明显切割糜棱岩面理。韧性变形主要发育于摩天岭花岗岩之中,可延伸至围岩副变质岩中(图 3),由于围岩遭受强烈的变质作用,活动形迹不清晰。糜棱面理产状与断裂产状基本一致,呈小角度相交,但与围岩片麻状花
14、岗岩片麻理呈大角度相交,明显是不同期次产物。糜棱岩中长石呈残斑状,石英呈拉长条带状、眼球状定向排列(图4),云母类矿物围绕长石、石英作定向排列,发育变晶结构、S-C 组构、旋转碎斑结构、骨牌结构,指示为逆冲挤压性质。根据其叠加于围岩片麻理之上等特点推断,可能形成于海西印支期(据陈峰等6结合构造年代学数据系统论述,摩天岭片麻状花岗岩韧性变形发生于加里东期)。2)白色中晶石英脉、角砾岩阶段该阶段构造活动强烈,主要以充填巨厚的热液脉体为主,充填于第 1 阶段形成的糜棱岩图 2 拉培地段地质简图Fig.2 Geological sketch of Lapei segment1四堡群鱼西组;2四堡群文通
15、组;3中粒黑云母花岗岩;4细粒黑云母花岗岩;5细粒花岗岩脉;6中基性岩脉;7硅化带和断层;8地质界线;9主要铀异常点。793铀 矿 地 质第 39 卷中,形成白色中晶石英脉、构造角砾岩。剖面上分为数段分布于乌指山断裂中,宽度合计 7 m,主要成分为纯白色中晶石英(图 5),局部含围岩角砾(图 6),角砾呈棱角状,显示张性充填性质。图 3 发育于副变质岩中的糜棱岩Fig.3 Photo of mylonite developed in parametamorphic rocks图 4 发育于花岗岩中的糜棱岩Fig.4 Photo of mylonite developed in granite图
16、 5 白色中晶石英Fig.5 Photo of white medium crystal quartz图 6 构造角砾岩Fig.6 Photo of structural breccia3)硅化岩、硅化碎裂岩阶段该阶段主要以硅化交代为主,剖面上分为数段分布于乌指山断裂中,宽度合计 6.5 m,主要发育交代结构,主要成分为微晶石英,含少量原岩交代残留,两侧岩石发育较强硅化作用,形成硅化碎裂岩,显示压性特点。4)含黄铁矿灰色玉髓胶结角砾岩、硅化岩阶段该阶段构造活动强烈,构造岩主要以构造角砾岩和硅化岩为主,分为数段分布于乌指山断裂中,宽度合计 9.5 m。与前几期构造活动明显不同,该阶段形成的构造岩
17、以含星点状、立方体状黄铁矿为特点(图 7),岩石整体呈现灰色,经详细观察可见含少量前期硅化岩角砾和原岩交代残留,角砾磨圆度较好,交代胶结结构明显,显示压扭性特点。5)硅化碎粉岩阶段该阶段构造活动强烈,以发育规模巨大的硅化碎粉岩为特点,宽达几十米(55 m),在走向上延伸稳定。岩石具交代残留结构,含大量花岗质碎粉,显示压性特点。6)杂色断层角砾岩阶段该阶段构造活动强烈,以发育规模巨大的杂色断层角砾岩为特点,宽达几十米(43 m)。角砾多呈次棱角状(图 8),成分杂,以花岗质和中-微晶石英为主,含量大于 50%,基质为砖红色硅化、赤铁矿化碎粉和碎粒。构造岩显示张性特点。7)白色梳状石英阶段该阶段构
18、造活动主要形成群脉状、单脉状 794陶志军:广西摩天岭地区拉培地段铀成矿构造体系研究及成矿潜力分析第 5期白色梳状石英,广泛分布于乌指山断裂及两侧围岩中,单脉宽几厘米至几十厘米不等,分枝复合、膨胀收缩现象明显,整体产状与构造带产状一致,局部呈大角度甚至网脉状穿插,显示张性特点,贯穿前几期活动构造岩。图 7 含黄铁矿灰色玉髓胶结角砾岩Fig.7 Photo of halcedony cemented breccia with grey pyrite图 8 杂色断层角砾岩Fig.8 Photo of variegated fault breccia8)红色未胶结构造泥、构造角砾阶段局部见新构造活动
19、,形成构造角砾和构造泥,松散泥质胶结,氧化环境形成,呈赤红色,宽度一般只有半米,根据构造岩和区域发育的X共扼节理推断可能为逆断层。综上所述,乌指山断裂构造活动极为复杂,从构造特征可以判断,本区构造应力场多次转换,断裂经历了张性-压性多次构造反转。3.2北西向断裂北西向断裂以 F20为代表(图 9),属区域性断裂,与乌指山断裂(Fw)相切,走向为 295310,延伸不稳定,宽度大于 15 m,未完全出露,构造规模和倾向、倾角不明。向北西断续延伸至舒家湾一带,与舒家湾断裂同属一条。据前人资料11,构造应力场以张性为主,晚期叠加有压扭性局部发育铀异常,是舒家湾矿点和俾门矿点主含矿构造带。构造岩复杂,
20、以灰白、赤红、黄褐杂色强硅化碎粉岩、碎粒岩、构造角砾岩为主,穿插有粗晶石英脉,硅化、赤铁矿化、伊利石化、绿泥石化等热液蚀变强烈,强硅化岩中常见立方体状或胶状黄铁矿。该断裂本身控制的异常点(带)较少,但根据区域特点,其可作为含矿热液运移的重要通道,与北东向断裂交汇部位往往为重要的铀成矿地段,在本区应引起重视。通过对构造岩类型、构造样式、交切关系等构造要素详细观察,F20构造活动共分为 5期,各期次划分依据及特征分述如下:1)灰绿色夹肉红色绿泥石化、钾化花岗碎裂岩:分布于断裂最外侧,岩石以发育较强的绿泥石化和钾化为特点,发育宽度仅数米。2)深灰色含黄铁矿强硅化断层角砾岩:发育宽约 3 m,角砾成分
21、为花岗质,以次棱角状-棱角状为主,大小不一,基质为深灰色细晶-微晶石英(图 10),含较多立方体状和星散状黄铁矿,局部呈胶状。蚀变类型属酸交代,与前期有明显区别,属不同期次产物,根据构造岩分带特征,推断晚于灰绿色夹肉红色绿泥石化、钾化花岗碎裂岩阶段。应力性质属张性。3)赤红色强硅化断层角砾岩:发育宽约3 m,角砾成分杂(图 11),有花岗质和微晶石英,以次棱角状为主,大小不一,基质强赤铁矿化呈赤红色,主要成分为微晶-细晶石英,含少量原岩交代残留碎屑,黄铁矿未见,构造形迹明显切 割 前 期 活 动 形 成 的 构 造 岩。应 力 性 质 属张性。4)碎粉岩、碎斑岩:在高马一带发育,宽度约 0.3
22、 m,明显叠加于早期强硅化断层角砾岩之上,岩石强烈破碎呈碎粉状、碎斑状,发育挤压片理和条带条纹状构造(图 12),赤铁矿化强烈。应力性质显示压扭性特点。5)白色梳状石英:局部穿插于前几期构造岩中,单脉宽度仅几厘米,延伸不稳定,显示张性特点。795铀 矿 地 质第 39 卷图 9 拉培地段 F20野外露头Fig.9 Photo of outcrop of fault F20in Labei segment图 10 深灰色含黄铁矿强硅化断层角砾岩(F20)Fig.10 Strong silicified breccia(F20)with dark gray pyrite图 11 红褐色强硅化断层角
23、砾岩(F20)Fig.11 Strongly silicified reddish brown fault breccia(F20)图 12 碎粉岩、碎斑岩发育挤压片理(F20)Fig.12 Powdery rock and mortar rock with compressionalschistosity(F20)3.3近东西向断裂近东西向断裂在乌指山断裂上下盘均有分布,以上盘最为集中,包括 F6、F8、F10、F15,走向95左右,呈近等间距状展布,间距均约500 m。该组断裂以 F6矿化最好,成矿期蚀变最发育,地表异常点带密集,是本区主要含矿构造带。通过对构造岩类型、构造样式、交切关系等
24、构造要素详细观察,构造活动期次可分为 5期,各期次划分依据及特征分述如下:1)白色细晶石英:F8构造东段局部可见,宽0.3 m,主要成分为白色块状细晶石英。2)含黄铁矿灰色玉髓胶结角砾岩、硅化岩:在各近东西向断裂带中普遍发育,宽几十厘米。不均匀含磨圆状的白色细晶石英角砾(图 13),基质为细晶-微晶石英,因普遍含星点状和胶状黄铁矿而呈现深灰色,表面常形成赤红色的氧化晕(图 14),F6构造带可见在其基质中含弥漫状浅紫色结晶萤石(图 15),在萤石边缘,石英结晶粒度明显变大,萤石与石英可能同时形成。由上述特点可推断该期热液富含SO42-、F-、SiO32-等矿化剂,对流经围岩中的铀具有较强的萃取
25、和携带能力,其本身普遍发育铀异常就是证明,在局部可形成工业铀矿化。根据构造岩特点推断应力性质具压性。796陶志军:广西摩天岭地区拉培地段铀成矿构造体系研究及成矿潜力分析第 5期3)红色硅质胶结断层角砾岩:在近东西向断裂带中局部发育,宽几十厘米。角砾以前期灰色微晶石英为主,其次为花岗质,砾石为次圆状,含量分布极不均匀,局部具压裂特点(角砾可拼接,图 16),基质为强硅化、赤铁矿化碎粉岩,无黄铁矿。应力性质属压性,局部发育铀异常。图 13 细晶石英角砾呈次圆状,显示压性特点(F8)Fig.13 Sub rounded fine crystal showing compressivecharacte
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