張字龍，漆富成，付 錦，李治興

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雪峰山隆起帶西北緣碳硅泥巖型鈾礦遠(yuǎn)景預(yù)測

張字龍，漆富成，付 錦，李治興

文章通過分析潘公潭鈾礦床的成礦特征和成礦條件，認(rèn)為雪峰山隆起帶西北緣地區(qū)的鈾成礦作用主要受賦礦地層(下寒武統(tǒng)牛蹄塘組)、NE向斷裂、斷陷紅盆和寒武紀(jì)巖相古地理等因素控制。區(qū)域化探表明，Mo、V和Ag等元素與鈾成礦關(guān)系密切，對指導(dǎo)找礦有重要作用。根據(jù)全國鈾礦資源潛力評價技術(shù)要求，通過總結(jié)、歸納區(qū)內(nèi)碳硅泥巖型鈾礦成礦地質(zhì)要素和預(yù)測要素，采用固體礦產(chǎn)礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測技術(shù)，預(yù)測了有利成礦遠(yuǎn)景區(qū)，為該區(qū)鈾礦地質(zhì)勘查提供依據(jù)。

雪峰山隆起帶西北緣；碳硅泥巖型鈾礦；成礦條件；預(yù)測要素組合；遠(yuǎn)景預(yù)測

雪峰山隆起帶西北緣是我國礦產(chǎn)資源非常豐富的區(qū)域之一，現(xiàn)今已探明多種沉積型的大中型金屬礦床和非金屬礦床，小型礦床或礦點(diǎn)更是不計其數(shù)。例如，大中型礦床主要有磷礦、重晶石礦、石煤礦、釩礦等，小型礦床或礦點(diǎn)有鈾、鎳、鉬、金、銀、銅、鍶、鉀、鈀、稀土等礦產(chǎn)。與U共(伴)生的元素主要有Mo、Ni、V、Ag、Au和Pt等。在研究區(qū)東北部的大庸地區(qū)有以U、Mo、Ni和Pt為主的多金屬礦產(chǎn)組合類型，中部及西南部為以U和V為主的組合類型[1]。鈾礦化主要分布于大庸-慈利古丈-鳳凰一線，該地區(qū)屬臺地邊緣斜坡相沉積環(huán)境。

目前在研究區(qū)僅發(fā)現(xiàn)一個小型碳硅泥巖型鈾礦床，相對于區(qū)內(nèi)廣泛分布的鈾礦化顯示以及下寒武統(tǒng)含鈾碳硅泥巖建造中充足的成礦物質(zhì)供應(yīng)量而言，鈾礦的找礦潛力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被發(fā)掘。本文旨在通過查明區(qū)內(nèi)鈾成礦條件和控礦因素，確定找礦和勘查方向，為雪峰山隆起帶西北緣鈾資源開發(fā)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子陸塊江南古陸邊緣復(fù)式褶皺帶內(nèi)的雪峰山基底逆推帶湘西-湘東斷隆西北端。區(qū)內(nèi)出露地層較齊全，從前寒武系至古近系均有發(fā)育(圖1)。

下寒武統(tǒng)牛蹄塘組是主要含礦層，其次是上震旦統(tǒng)陡山沱組。從大庸天門山-鳳凰鐵橋村至鳳凰潘公潭，呈北東向延伸約195 km范圍內(nèi)廣泛發(fā)育下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色巖系磷塊巖、黑色硅質(zhì)巖和黑色硅質(zhì)頁巖，黑色巖系中普遍含U-P-Ni-Mo-PGE組合的礦化層[2，3]，具有典型的黑色泥巖系礦化元素組合特征。區(qū)內(nèi)巖漿活動較弱，未見巖漿巖出露。區(qū)內(nèi)褶皺和斷裂發(fā)育，褶皺呈NNE向不對稱復(fù)向斜形式展布，次級褶皺發(fā)育。主要褶皺有鳳凰背斜、石水坡向斜、斗篷坳背斜、楊柳坪向斜等，背斜緊密，而向斜開闊；區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，吉首-鳳凰深大斷裂呈NNE向通過本區(qū)，斷裂展布方向與褶皺軸相近，多為壓扭性斷層。

圖1 雪峰山隆起帶西北緣鈾礦地質(zhì)略圖

研究區(qū)目前僅發(fā)現(xiàn)潘公潭一個小型碳硅泥巖型鈾礦床，礦化類型為沉積-成巖型，但鈾礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)數(shù)量眾多[4]，分布于整個區(qū)域。

2 典型鈾礦床特征

2.1 地層

潘公潭鈾礦床所在區(qū)內(nèi)出露地層為上震旦統(tǒng)和寒武系，鈾礦化產(chǎn)于下寒武統(tǒng)牛蹄塘組中下段和上震旦統(tǒng)陡山沱組上段，含礦層為磷塊巖、含鈣質(zhì)泥巖與含碳硅質(zhì)巖互層。牛蹄塘組分為上、下兩段：下段底部為中厚層狀硅質(zhì)巖夾薄層狀含鈣碳質(zhì)泥巖和碳質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r透鏡體，厚26～34 m，鈾含量為(42～57)×10-6；中部為薄層狀碳硅質(zhì)巖與含鈣碳質(zhì)泥巖互層，夾碳質(zhì)灰?guī)r和結(jié)晶灰?guī)r，厚6～10 m，為主要鈾礦化層，含釩、鉬伴生元素；上部為結(jié)核狀磷塊巖，厚0.1～0.65 m，是鈾礦化層位；中段巖性為黑色含粉砂碳質(zhì)泥巖，含少量碳質(zhì)硅質(zhì)結(jié)核，其層間破碎帶有鈾礦化，含釩、鉬伴生元素，厚26～39 m，鈾含量為(55～57)×10-6，為主要鈾礦化層；上段巖性以碳質(zhì)泥巖為主，局部為含鈣砂質(zhì)碳質(zhì)泥巖，夾碳質(zhì)灰?guī)r、含粉砂碳質(zhì)泥巖和灰?guī)r透鏡體，厚160～188 m，鈾含量為(28～29)×10-6，是次要的鈾礦化層。

含礦層具有區(qū)域性分布特點(diǎn)，鈾礦化受層位和巖性控制，由中厚層狀硅質(zhì)巖向含粉砂碳質(zhì)泥巖過渡的部位有利于鈾的富集。

2.2 構(gòu)造

鈾礦床位于鳳凰背斜南東翼水田向斜北段，地層產(chǎn)狀比較平緩，傾角8°～15°，軸向?yàn)楸睎|25°～28°。在水田向斜西部發(fā)育次級褶皺，軸向與水田向斜基本一致。在含礦層中廣泛發(fā)育小褶曲，單個褶曲范圍不大，一般為1～5 m，往往連續(xù)出露。由于褶曲使脆性的碳硅質(zhì)巖、磷塊巖破碎，柔性的含鈣碳質(zhì)泥巖則在褶曲核部增厚。主要斷裂呈NE向和近EW向展布，為平移正斷層和壓扭性斷層，有些斷裂延伸并切穿北部中新生代斷陷紅盆。礦區(qū)廣泛發(fā)育的褶皺和斷層構(gòu)造，既可以使富鈾圍巖破碎，使鈾活化，隨地表含鈾、含氧水遷移，又大大增加了容礦空間。

經(jīng)鈾礦勘查證實(shí)，在近地表的氧化帶內(nèi)，局部有后期鈾礦化疊加改造作用。在褶皺軸部巖層加厚及巖石破碎部位，有利于形成外生改造型鈾礦化。

2.3 鈾礦化特征

鈾礦體具有礦化均勻穩(wěn)定、厚度小、礦石品位低(0.030%～0.049%)的特點(diǎn)[5]。礦體在平面上呈等軸狀，在剖面上呈層狀、似層狀，產(chǎn)狀與地層一致。近地表的小礦體多呈透鏡狀沿層分布，產(chǎn)于兩層結(jié)核狀磷塊巖及其間所夾的含鈣碳質(zhì)泥巖與含碳硅質(zhì)巖互層內(nèi)。鈾主要以吸附形式存在，吸附劑為膠磷礦、碳質(zhì)物、黏土礦物和鐵的氫氧化物。次生鈾礦物主要為銅鈾云母、硅鈣鈾礦和芙蓉鈾礦等[5]，主要見于巖石節(jié)理面和破碎帶中。鈾與有機(jī)碳、A12O3和S、Mo、V、Ag、Ni等關(guān)系密切，其中V和Mo含量達(dá)到綜合利用指標(biāo)[6]。

3 區(qū)域成礦地質(zhì)條件分析

根據(jù)研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)、成礦作用和礦床特征研究，雪峰山隆起帶西北緣碳硅泥巖型鈾礦主要受鈾源(含礦富鈾層)、控礦構(gòu)造、沉積相(含礦建造)、斷陷紅盆等因素控制。這些成礦要素的相互關(guān)聯(lián)區(qū)域，是找鈾礦的有利區(qū)域。

3.1 鈾源

研究區(qū)內(nèi)各地層中的平均鈾含量，除了上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)外，其它地層均較低。區(qū)域鈾礦化明顯受下寒武統(tǒng)控制，尤其是牛蹄塘組，其由碳硅泥巖建造、含鈾磷塊巖建造、炭硅質(zhì)頁巖建造和含鈾、磷碎屑巖建造及碳酸鹽巖建造組成，巖石原巖鈾含量為n(1～10)×10-6，在沉積成巖過程中發(fā)生過鈾的預(yù)富集，并在局部達(dá)到了低品位的鈾礦化，局部地段鈾含量為(100～400)×10-6，為鈾成礦準(zhǔn)備了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)[6]。因此，區(qū)域鈾源主要來自上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)含鈾層，尤其是牛蹄塘組富鈾層。也可以說，含礦層本身就是鈾源層。

3.2 控礦構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造以NE向?yàn)橹鳎浯螢榻麰W向，鈾成礦在空間上受區(qū)域性大型斷裂構(gòu)造的控制。雪峰山隆起帶西北緣控制早寒武世臺緣斜坡相坳陷群分布的同沉積斷裂，也控制了鈾資源的形成與分布。

區(qū)域上有3條NE向主干壓扭性斷裂帶(花垣-寶靖-大庸壓扭性斷裂；澤龍溪-銅瓦溪壓扭性斷裂；四都坪-飛燕垣壓性斷裂)，為控制研究區(qū)NE向坳陷群分布的同沉積斷裂。這類斷裂活動帶是在古構(gòu)造基礎(chǔ)之上發(fā)展起來，在沉積前期和沉積期都有明顯活動，對沉積巖相有著嚴(yán)格的控制作用。區(qū)域上主要的褶皺構(gòu)造有巖溪-寶子界復(fù)背斜、奪溪-鴨堡寨復(fù)向斜、竹子寨-大雅堡背斜和鳳凰復(fù)背斜等。這些褶皺的兩翼控制著含礦層的分布，同時也控制了研究區(qū)沉積-成巖型鈾資源的形成與分布。

晚古生代以來發(fā)育的褶皺和斷裂構(gòu)造，對低品位的鈾礦化沒有明顯的控制作用，但在近地表的氧化帶內(nèi)，斷裂對次生鈾富集有明顯的控制作用。一方面控制了工業(yè)鈾礦體的分布，另一方面對含礦層的礦化起著貧化作用。

3.3 沉積相與建造對鈾成礦的控制作用

早寒武世早期，雪峰山隆起帶西北緣地區(qū)由于大陸邊緣發(fā)生解體和沉降作用，海平面迅速上升及洋流上翻，造成黑色巖系廣泛分布，自西北向東南清晰地顯示了開闊的臺地相、臺地邊緣相、臺緣斜坡相、臺間坳陷相、水下坳陷相、水下島隆相和盆地邊緣相沉積(圖2)，隨后臺地和斜坡相帶逐漸向東南深水盆地推進(jìn)。晚震旦世-早寒武世，該地區(qū)由于強(qiáng)烈拉張和構(gòu)造沉降，伴隨同生斷裂、海水對流循環(huán)和熱液噴溢，接受了碳硅泥巖沉積[7]。在張家界、吉首、銅仁一線為臺地邊緣相、深水斜坡相，其同沉積斷裂控制NE向坳陷群(曉坪、吉首、鳳凰、新晃等)的沉積物均為黑色薄層頁巖、炭質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖、磷結(jié)核夾層、黑色炭質(zhì)板巖，該線東南為雪峰山水下隆起。該時期黑色巖系的分布范圍及規(guī)模是雪峰山隆起帶西北緣歷史上最大的一次，其結(jié)果也造就了許多大型、超大型礦床(如重晶石、石煤、磷等)及大量中小型金屬、非金屬及稀有元素的富集(如V、Mo、Ni、Au、Ag、U、稀土等)。早寒武世晚期雪峰山隆起帶西北緣(銅仁、保靖、大庸一線以北)以淺水臺地相灰?guī)r、白云巖沉積為主，而湘中則主要為半深水-深水的斜坡相。

圖2 雪峰山隆起帶西北緣寒武紀(jì)巖相古地理與鈾礦化關(guān)系圖

根據(jù)雪峰山隆起帶西北緣鈾成礦地質(zhì)條件、找礦標(biāo)志及成礦規(guī)律研究，筆者認(rèn)為與早古生代沉積成巖作用有關(guān)的鈾礦床，其礦質(zhì)主要來自早寒武世早期同沉積的含鈾建造組合；研究區(qū)內(nèi)，受早寒武世早期形成的深大斷裂所控制的臺緣斜坡相水下坳陷群，是鈾多金屬礦床形成和發(fā)育的有利地區(qū)，也是該區(qū)找鈾礦的主攻類型和找礦方向。

3.4 斷陷紅盆

隨著燕山期構(gòu)造作用的影響，研究區(qū)廣泛發(fā)育白堊紀(jì)-古近紀(jì)斷陷紅盆(紅色碎屑沉積盆地)(圖1)。紅盆邊緣主要為上震旦統(tǒng)-寒武系含鈾巖系，由于長期構(gòu)造隆起、剝蝕作用及區(qū)內(nèi)部分NE向斷裂切過震旦-寒武系，切穿紅盆，溝通層間破碎帶，風(fēng)化地層巖石中的鈾易被活化、遷移，隨著地下水沿盆地邊緣和斷裂帶下滲，在氧化-還原過渡帶中形成沉積外生改造型鈾礦體。

在外生改造鈾成礦過程中，紅盆所起到的關(guān)鍵作用，一方面是紅盆邊緣斷裂溝通了層間破碎帶，極大地破碎了周邊富鈾地層或巖體，使鈾活化，并為含礦溶液的運(yùn)移提供了良好的通道，同時也為礦體的賦存提供了有利的空間；另一方面是在紅盆形成時，盆地和盆地邊緣一般具備良好的氧化-還原條件和水化學(xué)條件，這種良好的、有利于鈾元素聚集的條件往往決定了鈾礦床的定位。另外，盆地內(nèi)部通常也具備這種條件，紅盆對形成的鈾礦床還起到良好的保護(hù)作用[8]。

3.5 化探異常

對雪峰山隆起帶西北緣水系沉積物中24種元素的地球化學(xué)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，與鈾異常關(guān)系密切的元素主要有Mo、V、Ag等。鉬、釩和銀元素可反映碳硅泥巖成礦目的層的分布，其以NE向?yàn)橹?，呈條帶狀(圖3)，分布于張家界-吉首-銅仁一線，是本區(qū)最有找礦意義的異常暈。Mo-V復(fù)合異常比較好地保留了碳硅泥巖型鈾礦成礦目的層所產(chǎn)生的異常，其疊合異常部位是找礦的有利地段。

圖3 雪峰山隆起帶西北緣Mo、V元素地球化學(xué)異常分布圖

4 預(yù)測要素組合分析

基于研究區(qū)成礦地質(zhì)條件和成礦規(guī)律的研究，以及前人對碳硅泥巖型鈾礦找礦判據(jù)的歸納和總結(jié)[9-12]，筆者提出以含礦層(下寒武統(tǒng)牛蹄塘組富鈾層)、沉積相(水下坳陷富鈾建造)、控礦構(gòu)造、鈾礦化信息和化探組合異常等可量化的關(guān)鍵要素為預(yù)測變量，采用固體礦產(chǎn)評價方法和MRAS技術(shù)，以平方和法計算各預(yù)測要素所占權(quán)重，通過特征分析網(wǎng)格單元(2×2 km)，計算成礦有利度，圈定靶區(qū)和篩選預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)。

變量選擇時，依據(jù)鈾礦床成礦特征，需要擬合出部分要素與鈾成礦關(guān)系密切的緩沖區(qū)。控礦構(gòu)造(包括已知斷裂和重力、航磁推斷隱伏斷裂)，擬合出的緩沖區(qū)分別是1.4 km和1.12 km；以含礦層和斷陷紅盆邊緣外推2.4和10 km為緩沖區(qū)；將化探中Mo和V兩個元素的測量結(jié)果復(fù)合成一個異常要素共同參與預(yù)測，最終采用特征分析法篩選變量組合。各變量與鈾礦床的關(guān)聯(lián)性可從圖4中看出，其前3個關(guān)聯(lián)性較好的要素分別是Mo+V存在標(biāo)志(變量4，化探復(fù)合異常)、坳陷相存在標(biāo)志(變量5，沉積相中水下坳陷相)和含礦層存在標(biāo)志(變量2，含礦層緩沖區(qū))?？傮w上看，這6個變量的相關(guān)性層次分明、收斂性好，為該區(qū)域鈾成礦的有利預(yù)測要素組合。

5 遠(yuǎn)景預(yù)測評價

根據(jù)全國鈾資源潛力評價技術(shù)要求，筆者依據(jù)預(yù)測區(qū)成礦有利度和成礦概率閥值，結(jié)合研究區(qū)內(nèi)實(shí)際地質(zhì)要素分布情況進(jìn)行靶區(qū)圈定和優(yōu)選，最終篩選出A類靶區(qū)4片、B類靶區(qū)11片、C類靶區(qū)6片(圖5)，并據(jù)此進(jìn)一步劃分出預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)3片，分別是大庸-吉首預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)、鳳凰預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)和銅仁預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)。其中，大庸-吉首遠(yuǎn)景區(qū)和鳳凰遠(yuǎn)景區(qū)中預(yù)測級別高的靶區(qū)(A類和B類靶區(qū))，在硅灰?guī)r和斷裂構(gòu)造發(fā)育的成礦有利地段，是鈾成礦潛力較好的地區(qū)。

需要說明的是，由于研究區(qū)巖漿巖不發(fā)育，含礦層在沉積成巖后，以及在鈾成礦過程中缺少巖漿-熱液作用，而且碳硅泥巖中的地下水滲透作用弱，后期氧化-還原改造作用也較弱，難以發(fā)生較大規(guī)模的鈾遷移和富集，僅在區(qū)域斷裂構(gòu)造破碎帶附近有局部鈾的疊加富集作用。另外，研究區(qū)褶皺、斷裂廣泛發(fā)育，后期構(gòu)造抬升作用較強(qiáng)，造成含礦層廣泛出露地表，遭受風(fēng)化、剝蝕，早期形成的沉積-成巖型鈾礦體可能被破壞，鈾礦化分散運(yùn)移，形成現(xiàn)今鈾礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)廣泛分布的現(xiàn)象。所以，研究區(qū)鈾礦找礦工作應(yīng)以沉積-成巖型和沉積-外生改造型的中小礦床為主攻方向，在含礦層、斷裂構(gòu)造和斷陷紅盆邊緣集中發(fā)育的重點(diǎn)區(qū)域開展找礦工作。

圖4 研究區(qū)定位預(yù)測過程中6個變量與鈾礦床的關(guān)聯(lián)性

圖5 雪峰山隆起帶西北緣碳硅泥巖型鈾礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測圖

6 結(jié)論

(1)雪峰山隆起帶西北緣鈾礦化主要受含礦層及巖性組合、斷裂構(gòu)造、沉積相和斷陷紅盆等要素控制。其中，鈾源主要來自上震旦統(tǒng)-下寒武統(tǒng)含鈾層，尤其是下寒武統(tǒng)牛蹄塘組富鈾層。

(2)將區(qū)域控礦要素與區(qū)域化探異常相結(jié)合，可以很好地構(gòu)成區(qū)域找礦預(yù)測要素組合。

(3)區(qū)域早寒武世早期發(fā)育的NE向臺緣斜坡相為鈾成礦的有利沉積相，其中發(fā)育的曉坪和鳳凰等坳陷群，為早寒武世陸緣裂陷成礦構(gòu)造環(huán)境下形成的，其與沉積成巖作用有關(guān)的含鈾碳硅泥巖建造分布區(qū)，可以作為鈾資源重點(diǎn)突破的遠(yuǎn)景地區(qū)。

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(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評價技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029)

Metallogenic Perspect Prognostication of Carbonaceous-siliceous -argillaceous Type Uranium Deposit in the Northwestern Margin of Xuefengshan Uplift Belt

ZHANG Zi-long ，QI Fu-cheng ，F(xiàn)U Jin， LI Zhi-xing

(BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,CNNCKeyLaboratoryofUraniumResourcesExplorationandEvaluationTechnology,Beijin100029,China)

Based on the characteristics and ore-forming conditions in Pan’gongtan deposit,the ore-hosting bed(Niutitang formation of Lower Cambrian),NE striking faults, downfaulted red basin and Cambiran lithofacies paleogeography are regarded as the primary ore-controlling factors in the region. According to regional geochemical exploration, Mo, V and Ag are closely related to uranium metallogenssis. According to the technical request in National Potential Evaluation of Uranium Resources, geological conditions and prognosis factors for the evaluation carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type uranium deposit was summarized in the northwestern margin of Xuefengshan uplift belt. The uranium potential of carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type has been estimated in the area, which can provide scientific basis to uranium exploration and strategic target selection.

northwestern margin of Xuefengshan uplift belt；carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type uranium deposits； metallogenic geologic conditions；combination of prognosis factors； pespect prognostication

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.05.001

2014-10-29 [改回日期]2015-03-12

張字龍(1978—)，男，2006年研究生畢業(yè)于核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，獲碩士學(xué)位，主要從事沉積學(xué)與鈾礦地質(zhì)研究。E-mail：zzl99132@tom.com

1000-0658(2015)05-0483-08

P612

A