姚春玲,王鳳崗,蔡煜琦,朱鵬飛,張文明,趙永安
(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院,北京 100029)
祁漫塔格地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)工作和非鈾礦產(chǎn)工作始于20世紀(jì)50年代,地礦部門在半個多世紀(jì)的斷續(xù)工作中,先后發(fā)現(xiàn)了肯德可克、尕林格和野馬泉等鈷、鉍、鉛、鋅和鐵礦床。近年來國土資源大調(diào)查在本區(qū)開展了覆蓋整個祁漫塔格山脈的1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作,為本區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)和礦產(chǎn)地質(zhì)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1-2]。近一輪的全國礦產(chǎn)資源潛力評價項(xiàng)目將該區(qū)作為典型示范,劃分出了灘北雪峰—烏蘭烏珠爾Cu-Au-Sn-Pb(Fe-Co-Ni-Zn-Ag-W)成礦帶、祁漫塔格Fe-Pb-Zn-Cu-Co-Sn-Au(Ag-W-Mo-Bi-Cd)成礦帶和卡而卻卡—大灶河Fe-Cu成礦帶,并估算了其資源量[3],這次工作一方面肯定了該區(qū)成礦前景,同時也使該區(qū)成為多金屬找礦熱點(diǎn)地區(qū)之一。
該地區(qū)鈾礦地質(zhì)研究較為薄弱。鈾礦地質(zhì)部門先后在本地區(qū)進(jìn)行過4次地質(zhì)測量工作:20世紀(jì)60年代進(jìn)行了1∶5萬~1∶10萬地面伽馬概查,發(fā)現(xiàn)一批鈾異常點(diǎn);20世紀(jì)90年代青海省地礦局化探大隊(duì)在該區(qū)開展的1∶20萬水系沉積物測量,圈出了一些面積較大的鈾異常區(qū);2008年,青海省核工業(yè)地質(zhì)局針對7303礦點(diǎn)開展了鈾礦普查工作,通過1∶25 000伽馬測量,圈定伽馬異常15處,通過槽井探工程揭露發(fā)現(xiàn)含礦構(gòu)造(蝕變)帶2條,礦體6個[4-5];2009年,通過該區(qū)鈾礦資源潛力評價項(xiàng)目,最終圈定和優(yōu)選出花崗巖型鈾礦預(yù)測區(qū)3片(Ⅰ級預(yù)測區(qū)1片,Ⅱ級預(yù)測區(qū)1片,Ⅲ級預(yù)測區(qū)1片),火山巖型鈾礦預(yù)測區(qū)2片(均為Ⅰ級預(yù)測區(qū)),花崗巖型和火山巖型混合預(yù)測區(qū)1片(為Ⅱ級預(yù)測區(qū))[6]。
總體來講,該區(qū)發(fā)現(xiàn)的鈾異常點(diǎn)、異常帶較多,遠(yuǎn)景分析認(rèn)為鈾成礦潛力較大,但到目前為止,還未發(fā)現(xiàn)鈾礦床,僅落實(shí)一個黑山鈾礦點(diǎn)。通過對該礦點(diǎn)鈾礦化特征和找礦標(biāo)志的深入研究,總結(jié)該區(qū)花崗巖型鈾礦的找礦標(biāo)志,為本區(qū)鈾礦找礦提供依據(jù)。
祁漫塔格跨越青海、新疆兩省區(qū),南與東昆侖山西段毗鄰,北與柴達(dá)木盆地相接,主體位于祁漫塔格—都蘭新元古代—早古生代巖漿弧帶,北跨祁漫塔格北坡—夏日哈新元古代-早古生代巖漿弧帶,區(qū)內(nèi)構(gòu)造巖漿活動強(qiáng)烈,總體呈NW向延伸(圖1)。
出露的主要地層有古元古代金水口巖組、寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)灘間山群,其次為泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、三疊紀(jì)和新近紀(jì)地層,第四紀(jì)地層分布廣泛。
金水口巖組:主要出露在烏蘭烏珠爾及其南北一帶,該巖組經(jīng)歷了多次地質(zhì)運(yùn)動,巖石發(fā)生了強(qiáng)烈的改造、破壞和變形,完整性較差。主要為一套中深變質(zhì)巖組合,巖性主要有二云母石英片巖、黑云母斜長片麻巖、混合巖和變粒巖等,總體呈NW—SE向展布。
寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)灘間山群:分布于烏蘭烏珠爾南北兩側(cè),由于受后期構(gòu)造改造破壞,出露比較零散。該群主要由一套淺變質(zhì)巖系組成,巖性主要為淺灰—灰綠長石砂巖、石英砂巖、板巖、酸性—基性火山巖夾結(jié)晶灰?guī)r、礫巖,厚度大。
晚泥盆世黑山溝組:分布于烏蘭烏珠爾北部,巖性以灰—淺灰碎屑巖為主,局部夾砂質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)結(jié)核和灰綠色英安巖等。下部以礫巖、含礫粗砂巖為主;中部為不同顏色、不同成分的砂-泥鈣質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖,局部夾較多的不純灰?guī)r透鏡體。
二疊紀(jì)打柴溝組:零星分布于東南角,出露的巖性主要為生物灰?guī)r夾燧石條帶及砂質(zhì)灰?guī)r,總體呈近EW向展布。
區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以NW向斷裂為主,控制區(qū)內(nèi)地層與巖漿活動分布的主干斷裂有祁漫塔格北緣隱伏斷裂(F1)、祁漫塔格主脊斷裂(F2)、 阿達(dá)灘北界斷裂(F3)和伊仟巴達(dá)深斷裂(F4),與黑山鈾礦點(diǎn)關(guān)系密切的區(qū)域性大斷裂為祁漫塔格主脊斷裂。區(qū)內(nèi)次級斷裂有NE、EW向斷裂。這些斷裂構(gòu)造構(gòu)成了本區(qū)的基本構(gòu)造格架[7-9]。
該區(qū)侵入巖漿活動十分強(qiáng)烈,巖漿巖分布極為廣泛,且具有多期活動的特點(diǎn)。中酸—酸性侵入巖相當(dāng)發(fā)育,約占全區(qū)基巖出露總面積的2/3,主要有3次較強(qiáng)侵入,分屬加里東期、海西期、印支—燕山期3個旋回。在這些巖漿旋回中尤以海西早期的酸性侵入活動最為強(qiáng)烈,以巖株?duì)疃L花崗巖、花崗巖和花崗閃長巖為主,基性、超基性侵入巖少見,僅產(chǎn)于海西早期,多呈巖株?duì)詈兔}狀[10-11]。
黑山鈾礦點(diǎn)位于祁漫塔格地區(qū)東部,構(gòu)造部位為祁漫塔格主脊斷裂的東段,鈾礦明顯受該斷裂控制,區(qū)內(nèi)含礦圍巖主要為金水口組二云母石英片巖和海西期二長花崗巖體,在礦區(qū)北部的加里東期二長花崗巖中也有零星鈾異常分布(圖2)。
金水口組二云母石英片巖:主要成分有黑云母、白云母及石英。白云母、黑云母呈半自形-他形長條狀,定向連續(xù)排列。石英因受后期構(gòu)造應(yīng)力作用拉長,形成他形長條狀,且長條狀石英具有定向排列的特征。石英與云母相間排列,形成片狀構(gòu)造(圖3)。鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá)10×10-6左右,可能是黑山鈾礦點(diǎn)最主要的鈾源之一。
海西期黑云母二長花崗巖:具有產(chǎn)鈾巖體的基本特點(diǎn)[12],即化學(xué)成分偏酸性(SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于70%)、富堿(氧化鉀和氧化鈉總量大于7%)、鉀大于鈉、鋁過飽和等特點(diǎn)。其中:SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多為70.47%~72.33%,Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.45%~14.47%,K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.92%~4.75%,Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.71%~3.90%,K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體大于Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
區(qū)內(nèi)主干構(gòu)造為NWW向和NW向斷裂構(gòu)造,在區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的沿伸長度大于15 km,這些構(gòu)造為區(qū)域性大斷裂祁漫塔格主脊斷裂的一部分,在地貌上表現(xiàn)為負(fù)地形。祁漫塔格主脊斷裂兩側(cè)發(fā)育有明顯的三角形斷面山,由于受后期地質(zhì)作用的影響,其產(chǎn)狀很不穩(wěn)定,局部變化大。該斷裂控制了該地區(qū)巖漿巖展布,也是該區(qū)最重要的鈾礦導(dǎo)礦構(gòu)造(圖 2)。
次級斷裂方向多變,主要產(chǎn)狀以NNW向和NE向?yàn)橹?,?guī)模多小于1 km,多以破碎帶的形式產(chǎn)出,是本區(qū)主要的含礦構(gòu)造。目前發(fā)現(xiàn)的Ⅰ和Ⅱ號礦帶均發(fā)育在構(gòu)造破碎帶中,礦帶外圍的鈾異常點(diǎn)也與次級破碎帶關(guān)系密切。這些斷裂為本區(qū)主要的含礦構(gòu)造,在地貌上多表現(xiàn)為負(fù)地形,斷裂帶內(nèi)見構(gòu)造角礫、斷層泥及鏡面擦痕,斷裂帶中礦物具有明顯的拉長、定向排列特征。構(gòu)造破碎帶內(nèi)巖石蝕變強(qiáng)烈,主要有水云母化、碳酸鹽化、硅化、綠泥石化及黏土化,另見少量金屬硫化物,局部見電氣石化。斷裂帶內(nèi)穿插有晚期細(xì)晶巖脈、偉晶巖脈。該斷裂帶出露地表部分見較多的鈣鈾云母、銅鈾云母等次生鈾礦物,次生鈾礦物主要發(fā)育在各類巖石的裂隙內(nèi)。
目前,該區(qū)地表共發(fā)現(xiàn)兩條鈾礦化帶:Ⅰ號礦帶和Ⅱ號礦帶。其中Ⅰ號礦帶鈾礦化帶受NNW、NE向斷裂構(gòu)造帶控制,延伸長2.3 km左右;產(chǎn)狀總體傾向NW,傾角約50°;根據(jù)地表探槽揭露,共圈出鈾礦體3條(即 M1、 M2和 M3), 其中 M2鈾礦體長 173 m,平均厚度為 1.43 m,平均品位為 831×10-6,產(chǎn)狀為 275°~285°∠45°~70°。 Ⅱ號礦帶鈾礦化帶位于黑山溝支流的下游南端,沿走向延伸長1.5 km;根據(jù)地表探槽揭露,共圈出鈾礦體 3條 (即M4、 M5和M6), 其中M4鈾礦體長112 m,平均厚度為4.02 m,平均品位為582×10-6, 產(chǎn)狀為 315°∠65°。
Ⅰ號礦帶與Ⅱ號礦帶屬同一鈾礦化帶的不同地段,中間被溝谷所切割。
在垂向上,地表及鉆孔資料顯示,該地區(qū)鈾礦化自上而下有2條礦體。上部礦體較陡,規(guī)模較小,局部達(dá)到工業(yè)品位,明顯受斷裂構(gòu)造控制;下部礦體規(guī)模較大,礦體相對較平緩,礦體產(chǎn)于海西期花崗巖與黑云母片巖接觸界面附近(圖4)。
產(chǎn)于構(gòu)造破碎帶內(nèi)的礦石,因受構(gòu)造作用影響而較破碎,常見礦化花崗巖中的石英等礦物因受構(gòu)造作用而被拉長。
礦石中的主要鈾礦物為瀝青鈾礦,近地表見銅鈾云母、鈣鈾云母等次生鈾礦物。礦石中的瀝青鈾礦呈細(xì)小粒狀、脈狀產(chǎn)出,多產(chǎn)在細(xì)小的碳酸鹽脈中,鈾礦化與碳酸鹽化關(guān)系密切。含礦的碳酸鹽脈充填巖石裂隙,其形成的時間晚于圍巖花崗巖。
通過研究發(fā)現(xiàn),鈾礦化主要為單鈾型,無其他金屬元素共、伴生富集,僅在局部地段見少量的黃鐵礦化、黃銅礦化、閃鋅礦化及方鉛礦化。
巖石蝕變強(qiáng)烈,特別是構(gòu)造破碎帶內(nèi)的巖石蝕變更為強(qiáng)烈。主要蝕變類型有碳酸鹽化、水云母化、白云母化、硅化、綠泥石化及褐鐵礦化等,局部見少量的黃鐵礦化。
碳酸鹽化:破碎帶內(nèi)巖石碳酸鹽化強(qiáng)烈,主要交代鉀長石呈脈狀、團(tuán)塊狀,在碳酸鹽脈中見瀝青鈾礦。
水云母化:主要交代斜長石,在破碎的巖石中水云母化更發(fā)育,呈細(xì)小片狀(圖5)、脈狀產(chǎn)出。
白云母化:白云母化較普遍,主要交代黑云母、鉀長石,其中交代黑云母的白云母多保留黑云母假象。另外,水云母化強(qiáng)烈的部位也可見新生的小片狀白云母。
硅化:硅化普遍且強(qiáng)烈,在破碎帶內(nèi)的巖石幾乎都有強(qiáng)烈的硅化,蝕變巖見大量新生的石英。
綠泥石化:構(gòu)造帶綠泥石化強(qiáng)烈。綠泥石化有3種產(chǎn)出形態(tài),交代黑云母的綠泥石、呈脈狀產(chǎn)出的綠泥石及呈小片狀產(chǎn)出的綠泥石(圖 5)。
褐鐵礦化:構(gòu)造帶普遍發(fā)育,主要發(fā)育在巖石裂隙內(nèi)。
3.1.1 巖性控礦
金水口組變質(zhì)巖是該地區(qū)最古老的結(jié)晶基底,成熟度高且鈾含量高,制約著該地區(qū)鈾礦化的分布,它是鈾成礦的重要鈾源。由于區(qū)域熱動力變質(zhì)作用,使該地層經(jīng)受強(qiáng)烈混合巖化作用,地層中的鈾活化遷移。青海省核工業(yè)地質(zhì)局一大隊(duì)2010年鈾礦普查中發(fā)現(xiàn)的2條含礦構(gòu)造帶,6條礦體就位于元古界金水口巖群與花崗巖體的接觸帶[4]。
海西期黑云母二長花崗巖與金水口組變質(zhì)巖為侵入接觸關(guān)系,在兩者接觸部位的黑云母二長花崗巖一側(cè)的巖石中見大量變質(zhì)巖包體。在金水口組二云母石英片巖一側(cè)的巖石因受熱接觸作用而具有明顯的分帶性,靠近巖體部位二云母石英片巖中石英發(fā)生重結(jié)晶作用。變質(zhì)作用的影響致使變質(zhì)巖中的鈾發(fā)生活化遷移,海西期二長花崗巖為活化遷移提供了重要的熱源。根據(jù)現(xiàn)有資料,鈾礦化均產(chǎn)于花崗巖與金水口組接觸帶附近的花崗巖體邊緣過渡帶。
綜上所述,金水口組變質(zhì)巖和海西期黑云母二長花崗巖是鈾成礦的主要鈾源和熱源。
3.1.2 構(gòu)造控礦
通過黑山鈾礦點(diǎn)構(gòu)造特征分析,鈾礦化、鈾異常均位于祁漫塔格主脊斷裂南側(cè)的花崗巖體內(nèi),與主干斷裂相距最遠(yuǎn)不大于10 km,而且表現(xiàn)出遠(yuǎn)離主干斷裂礦體品位逐漸變低的趨勢,指示主干斷裂對礦床的控制作用。該斷裂構(gòu)造為導(dǎo)礦構(gòu)造,主干斷裂帶內(nèi)本身并不含礦,鈾礦體主要賦存于與主干斷裂相連通的次級構(gòu)造破碎帶中,次級構(gòu)造控制了鈾礦體的產(chǎn)狀與形態(tài),次級構(gòu)造為該區(qū)容礦構(gòu)造。這些特征與我國南方花崗巖型、火山巖型等熱液型鈾礦構(gòu)造控礦的特點(diǎn)相似,兩者構(gòu)成了大斷裂導(dǎo)礦、次級斷裂容礦的完整熱液活動體系,聯(lián)合控制了鈾礦的空間定位。
3.1.3 熱液蝕變控礦
研究發(fā)現(xiàn),鈾礦體附近圍巖普遍發(fā)育硅化、水云母化、綠泥石化和碳酸鹽化等熱液蝕變,與鈾礦化最為密切的蝕變?yōu)樘妓猁}化和水云母化。
3.1.4 巖脈控礦
在鈾礦化地段均見有晚期偉晶巖脈產(chǎn)出,偉晶巖脈本身沒有鈾礦化,但在偉晶巖脈邊部與花崗巖接觸部位鈾礦化有加強(qiáng)的趨勢,指示脈巖與鈾礦富集具有一定的關(guān)聯(lián)性。
綜上所述,變質(zhì)片巖混合巖、花崗巖體邊緣過渡帶、晚期巖脈、斷裂構(gòu)造和熱液蝕變聯(lián)合控制了該區(qū)鈾礦化,即基底變質(zhì)巖為鈾成礦重要鈾源,巖體侵入作用則為成礦提供了熱源,斷裂構(gòu)造構(gòu)成了含礦熱液富集成礦的通道和富集場所,晚期巖脈可能與鈾礦為同構(gòu)造產(chǎn)物,熱液蝕變是鈾成礦熱液活動的直接產(chǎn)物。
3.2.1 圍巖標(biāo)志
根據(jù)控礦因素分析,祁漫塔格主脊斷裂旁側(cè)花崗巖與變質(zhì)巖接觸部位是找礦的重要區(qū)域,尤其是接觸帶附近花崗巖體邊緣過渡帶是該區(qū)碎裂蝕變巖型鈾礦找礦的重點(diǎn),是該區(qū)鈾礦最重要的找礦標(biāo)志。由圖3可見,已發(fā)現(xiàn)的鈾礦體、鈾異常均位于海西期黑云母二長花崗巖與金水口組變質(zhì)巖侵入接觸帶的花崗巖過渡帶之內(nèi)。
3.2.2 構(gòu)造標(biāo)志
區(qū)域性大斷裂及與之相連通的次級構(gòu)造是鈾礦重要賦存部位。祁漫塔格主脊斷裂兩側(cè)10 km范圍內(nèi)為該區(qū)鈾礦重要賦礦空間。斷裂構(gòu)造是該區(qū)鈾礦最重要找礦標(biāo)志。
3.2.3 蝕變標(biāo)志
通過蝕變與鈾礦化關(guān)系分析,鈾礦與碳酸鹽化、水云母化、綠泥石化和硅化等蝕變,尤其碳酸鹽化和水云母化蝕變關(guān)系密切,這些蝕變作用為本區(qū)鈾礦找礦的重要標(biāo)志之一。
3.2.4 放射性標(biāo)志
放射性異常顯示對淺表鈾礦化指示明顯,而淺表鈾礦化通常在其深部也發(fā)育鈾礦體。
該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)均產(chǎn)于地面伽馬高場區(qū)內(nèi)。經(jīng)青海省核工業(yè)地質(zhì)局一大隊(duì)地質(zhì)調(diào)查,該區(qū)鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為40×10-6~218.1×10-6, 最高值達(dá)到 860.1×10-6, 富 U,w(Th)/w(U)<1.826, 放射性異常為鈾所引起[4]。
該區(qū)已發(fā)現(xiàn)鈾礦化在水系沉積物U、Th、K放射性高場區(qū)。由圖2可見,在I號礦體發(fā)育部位,水中鈾異常含量可達(dá)2.4×10-4g·L-1,高出外圍的水中鈾異常含量1個數(shù)量級(外圍為 1.02×10-5~2.6×10-5g·L-1)。
說明該區(qū)放射性異常為鈾礦找礦重要標(biāo)志之一。
通過研究祁漫塔格地區(qū)黑山鈾礦點(diǎn)鈾成礦特征,總結(jié)該區(qū)鈾礦控礦因素,認(rèn)為變質(zhì)片巖混合巖、花崗巖體邊緣過渡帶、晚期巖脈、斷裂構(gòu)造和熱液蝕變聯(lián)合控制著該區(qū)鈾礦的形成和空間定位;提出了鈾礦找礦標(biāo)志:圍巖標(biāo)志——花崗巖體邊緣過渡帶,構(gòu)造標(biāo)志——祁漫塔格主脊斷裂兩側(cè);蝕變標(biāo)志——碳酸鹽化、水云母化、綠泥石化和硅化;放射性標(biāo)志——放射性高場。指出在祁漫塔格地區(qū)尋找碎裂蝕變巖型鈾礦的重點(diǎn)區(qū)域?yàn)槠盥裰骷箶嗔褍蓚?cè)的花崗巖邊緣過渡帶。
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