王慶喜 張小勇，2 李 研 尹沈汾

（1.核工業(yè)二四0研究所；2.中核（沈陽）科技有限公司）

連山關(guān)地區(qū)某鈾礦床處于華北地臺的北緣，是華北地臺具有代表意義的內(nèi)生熱液花崗巖型礦床，該地區(qū)在20世紀70年代發(fā)現(xiàn)了多個大型火山巖型鈾礦床。華北地臺雖是我國規(guī)模最大、形成時代最老的地臺，但在后中元古代穩(wěn)定程度較差，即便頻繁的活化作用為鈾元素在造陸階段富集成礦創(chuàng)造了條件，卻不利于早期形成的鈾礦體保存。因此，整體加深華北地臺產(chǎn)鈾性能認識是尋找新礦體的基礎(chǔ)［1-5］。

隨著礦體連續(xù)開采，鈾資源缺乏已是礦山急需解決問題之一。因此，從實際出發(fā)，充分利用礦山有利條件，在找礦理論的指導(dǎo)下，對具有找礦潛力的遠景區(qū)重新認識，通過就礦找礦的思路，對控制礦體進一步查證，同時兼顧礦體近外圍的找礦，有希望緩解礦山資源緊缺壓力。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

連山關(guān)鈾礦床處于遼東裂谷的中部，位于天山陰山東西向構(gòu)造帶與新華夏第二隆起帶交接部位的連山關(guān)復(fù)背斜南翼西段（圖1）。區(qū)域地層岀露比較全面，由于中酸性巖漿多期的侵入作用，使各個時代的地層散布于侵入體周圍，遼河群的浪子山組與里爾峪組為遼東裂谷出露的地層。區(qū)域內(nèi)主要含鈾層位為大欲溝組、茨溝組，鐵與鈾2種元素常伴生出現(xiàn)。下元古界遼河群在研究區(qū)分部范圍較廣，底部浪子山組是主要的富鈾層位。區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造以張性、壓扭性斷裂為主，褶皺次之，受北西向構(gòu)造體系和新華夏構(gòu)造體系格局的共同影響作用。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 地層

礦床出露地層主要為遼河群地層和浪子山巖組地層、里爾峪巖組地層（圖2）。其中，遼河群浪子山巖組一段地層為主要的含礦層位，賦礦圍巖為石英巖、云母石英片巖及白色重熔混合巖，該組鈾含量普遍較高，最高可達9.1×10-6，最低為1.0×10-6。浪子山巖組二段以上及里爾峪組地層中基本未見礦化。

2.2 構(gòu)造

礦床位于遼東古裂谷北緣連山關(guān)短軸穹狀復(fù)式背斜（連山關(guān)復(fù)背斜）南冀、連山關(guān)混合雜巖體南緣與遼河群浪子山組地層接觸帶中部、四道溝至樟木溝之間。礦床構(gòu)造以斷裂為主，褶皺次之。

2.2.1 褶皺構(gòu)造

礦床褶皺構(gòu)造主要表現(xiàn)為一背斜褶皺。背斜由古元古代遼河群浪子山巖組一段石英巖，云母石英片巖組成。白色重熔混合巖充填充填于背斜核部。上部石榴云母片巖褶曲舒緩，表現(xiàn)不明顯。背斜軸NE65°—SW245°向展布，軸長120～140 m，兩翼寬120 m，背斜高60～80 m，為典型的穹狀構(gòu)造。背斜北東仰起，南西傾伏，傾伏角46°，仰起部位被花崗巖“吞蝕”。背斜核部被花崗巖“侵入”占據(jù)，縱向接觸界線與背斜傾伏方向一致。

2.2.2 斷裂構(gòu)造

礦床內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，依展布方向、性質(zhì)和生成先后順序分為4組：與地層走向一致的北西西向壓性斷裂組、北東向扭性斷裂、片巖中的北西向扭性斷裂、北北東向斷裂。其中，北西西向斷裂為礦前構(gòu)造，北東向斷裂與鈾礦基本同期形成，北北東向斷裂為礦后構(gòu)造，但是由于其規(guī)模較小，并未對礦體產(chǎn)生明顯破壞作用。

北東向斷裂是礦床內(nèi)最發(fā)育的1組斷裂，為成礦期主要構(gòu)造。規(guī)模最大的2條構(gòu)造長500～700 m，2條斷裂平行分布，貫穿礦區(qū)，南寬北窄，南深北淺，切割深度都在100 m以上，走向為NE50°左右。斷裂早期以壓性為主，晚期以張性為主，實際上是與控礦的傾伏小背斜同時形成，主要為發(fā)育于背斜兩翼遼河群與花崗巖接觸帶的層間斷裂，它們繼承了前期韌性變形活動的構(gòu)造薄弱面而形成。

2.3 混合花崗雜巖體

混合花崗巖出露于連山關(guān)復(fù)背斜核部、呈北西西向展布，東西長41 km，南北寬7～10 km，面積為320 km2。巖體與鞍山群、遼河群呈混合交代接觸，由巖體向外巖性依次為紅色鉀質(zhì)混合花崗巖、淡紅色混合花崗巖、白色堿交代混合花崗巖、重熔邊緣混合巖及混合質(zhì)云母石英片巖，重熔邊緣混合巖為主要含礦巖性（圖2）。此類花崗巖具有多期多階段特點，巖體富硅、富堿、貧鈣、鉀大于鈉，蝕變交代作用強烈，鈾元素豐度高，鈾成礦條件好。

2.4 圍巖飾變

礦床中有多種類型的圍巖蝕變，主要有鈉長石化、絹云母化、赤鐵礦化、綠泥石化、黃鐵礦化、硅化和碳酸鹽化，蝕變分帶性不明顯。絹云母化與礦化關(guān)系最密切，貫穿于成礦作用的始終，是礦床的主要飾變類型。近礦絹云母呈深黃綠色，反之顏色較淺，呈淺灰、淺黃色，在礦體兩側(cè)為帶狀分布于構(gòu)造破碎帶的碎裂巖中。

3 成礦地質(zhì)條件分析

3.1 地層條件

礦體賦存于太古界鞍山群與下元古界遼河群形成的交代接觸帶內(nèi)，鞍山群以殘留體的形式存在于混合花崗雜巖體中，這為鈾元素的遷移、富集提供了鈾源，而鞍山群的頂部正為遼河群的片巖所覆蓋，為鈾源的富集成礦形成了一個良好的屏蔽層（圖3）。

3.2 構(gòu)造條件

除上述地層條件外，鈾元素的遷移、富集、成礦離不開地殼活化作用。地殼的活化作用不僅為鈾源的遷移提供了動力支持，有利于溝通巖漿房，使含礦熱液上升，同時伴隨巖石間互相剪切作用使局部發(fā)生動態(tài)重熔重組，促使周圍巖石發(fā)生一系列舊物質(zhì)遷出與新物質(zhì)帶入，改變了原來巖石的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，使巖石孔隙度增大、滲透力增強，有利于礦體的富集。該區(qū)地殼活化成礦產(chǎn)物為一北東向短軸背斜，由于發(fā)育的韌性剪切作用，含礦熱液經(jīng)滲透交代形成了向SW傾伏的重熔混合“裙邊隆起”帶。

3.3 巖性條件

礦區(qū)滿足鈾成礦條件的主要巖性為遼河群石英巖和鞍山群混合花崗巖，混合石英巖為重熔混合巖化作用的產(chǎn)物，為主要的含礦母巖（表1）?；旌匣◢弾r為硬質(zhì)脆性巖體，構(gòu)造地質(zhì)作用易形成張性斷裂，為熱液流體的運移提供活動場所，而其上部為斷裂構(gòu)造基本不切穿的云母石英片巖，這些軟質(zhì)的片巖成為極好的隔熱隔水層。多年采礦發(fā)現(xiàn)，含礦構(gòu)造或礦體的接觸帶附近往往出現(xiàn)亮黑色的碳質(zhì)片巖，說明了熱液在高溫高壓環(huán)境下活動時可能存在CO2氣體，含石墨巖系的發(fā)育利于鈾元素的吸附和沉積。

3.4 暗色巖脈與鈾成礦關(guān)系

暗色巖脈既是區(qū)域構(gòu)造運動的重要表現(xiàn)形式，同時也是基性巖漿巖活動的產(chǎn)物，表明當時構(gòu)造環(huán)境為拉張環(huán)境，對鈾的沉淀富集起重要作用。在260 m中段的東北部出現(xiàn)局部的暗色煌斑巖脈，暗色巖脈的邊部或內(nèi)部與硅化帶的交點部位往往限制鈾礦體。在巖脈的破碎角礫面上，常發(fā)育有鮞狀瀝青鈾礦，可見方解石瀝青鈾礦團塊或細脈充填于裂隙中，說明暗色巖脈的形成與鈾礦化、富集關(guān)系較密切。

3.5 物理化學(xué)條件與鈾礦化的關(guān)系

通過對礦石氣液包裹體成份及熱力學(xué)計算可以看出，礦床形成于強還原環(huán)境中。礦床斷裂構(gòu)造發(fā)育，均為開放性差的壓性、壓扭性斷裂，地下水以構(gòu)造裂隙水及風化裂隙水的形式貯存，水質(zhì)類型為重碳酸鈣鎂和重碳酸鈣鈉型，pH為7.5左右，呈低礦化度中性—弱堿性水，易形成活性碳酸鈾酰絡(luò)合離子［UO2（CO3）2］2-，有利于鈾的遷移。與瀝青鈾礦關(guān)系密切的礦化為絹云母化、硅化、赤鐵礦等，根據(jù)綠泥石的顏色可判斷礦化程度，近礦綠泥石為褐綠—黑綠色。熱液富含Mg2+與Fe2+，F(xiàn)e2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)呈紅色，所以礦化好的地段均發(fā)生“紅化”現(xiàn)象。

4 成礦模式

連山關(guān)地區(qū)的鈾礦化在區(qū)域上受發(fā)育于太古宙花崗雜巖體南緣與古元古界遼河群接觸帶的NNW—NW向韌性剪切帶控制，礦床產(chǎn)于與韌性剪切帶配套、白色堿交代花崗巖增厚形成的軸向NEE—NE向短軸背斜部位，鈾礦體主要分布于與短軸背斜軸同向的構(gòu)造破碎帶內(nèi)。

鈾礦床是與大型韌性剪切作用有關(guān)的構(gòu)造重熔混合型鈾礦床，鈾源可能主要來自于多期次預(yù)富集的花崗雜巖體，而含礦熱液中的堿質(zhì)硫化物及碳酸鹽主要來自于地殼深部，長期緩慢而強烈的右旋剪切使局部地段的巖石（石英巖及白色堿交代混合花崗巖）動態(tài)局部重熔，這些不同程度重熔的半塑性—液態(tài)巖石（漿）及含礦熱液逐漸向壓力較低的部位集中。由于右旋剪切的持續(xù)作用，形成一些由不同程度重熔混合的塑性—液態(tài)巖石（漿）組成的向SW傾伏的裙邊隆起。韌性剪切作用中的富鈾熱液向這些裙邊隆起部位逐漸集中并進一步富集。在遼東古裂谷全面褶皺回返的1 900 Ma左右，由于地殼逐步隆起冷卻，壓力降低，韌性剪切向脆性剪切過渡，這些熱的傾向隆起在冷卻、釋壓的條件下凝固收縮，形成重熔邊緣混合巖。但同時造成韌性剪切作用的近SN向壓應(yīng)力場仍然存在，因此形成NEE向脆性張剪斷裂及裂隙。由于這些斷裂基本不切穿上覆較軟的浪子山組二段石榴二云片巖，這些片巖成為極好的隔熱隔水層，使更晚期冷凝的含礦熱液上升富集在這些脆性斷裂內(nèi)最終成礦。

5 深部找礦方向

5.1 勘查類型和勘查方法的選擇

根據(jù)礦體規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀變化、礦化的均勻性和連續(xù)性，確定礦床勘查類型為第Ⅲ類型，采用坑探、硐室鉆探相結(jié)合的方法，選擇以25 m×（25～50）m的硐室鉆探間距、20 m的硐探中段間距和穿脈間距控制礦體。

5.2 勘查技術(shù)手段

由于地表找礦工作程度較高，物化探資料也較為齊全，礦山已進行十幾年的生產(chǎn)、探礦工作，淺部礦體已基本采完或探明，礦區(qū)礦體賦存規(guī)律基本摸清。因此，隨著礦山開拓工程不斷深入，完全可以滿足探采結(jié)合、攻深找盲的要求。坑探工程輔助硐室鉆孔進行深部礦體控制，大大降低勘查工作成本。深部找礦遵循擇優(yōu)排序、先點后面、由稀到密、稀密結(jié)合、探采結(jié)合、攻深找盲、循序推進的原則。

5.3 成礦遠景預(yù)測

在充分研究礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、圍巖蝕變等因素的基礎(chǔ)上，初步總結(jié)下一步找礦方向：

（1）接觸帶處發(fā)育NWW向大型韌性剪切帶，由于成礦作用的物質(zhì)來源及作用機制均取決于剪切作用，這決定了主要的鈾礦體不會離該構(gòu)造太遠。

（2）由于重熔混合巖形成于大型剪切作用，同時伴隨著花崗巖的隆起，這些重熔混合花崗巖的增厚體的軸向常表現(xiàn)為NE—NEE向走向并向SW傾伏，即裙邊褶皺，在其東部的仰起部位常見有鈾礦化現(xiàn)象。依據(jù)花崗巖體向南西側(cè)伏的特點，在其與片巖重熔混合巖化接觸帶附近極有可能存在新的礦體。

（3）在樟木溝地段已發(fā)現(xiàn)的礦體，在其南西方向礦體未能圈定封閉，具有較好找礦潛力。

6 結(jié) 論

（1）連山關(guān)地區(qū)具有較好的鈾成礦條件，太古界鞍山群與下元古界遼河群形成的交代接觸帶為鈾元素的遷移、富集提供了豐富的鈾源。

（2）研究區(qū)北東向斷裂為主要控礦構(gòu)造，與鈾礦化關(guān)系極為密切，北東向與北西向斷裂交匯部位是鈾礦富集的有利場所。

（3）研究區(qū)滿足鈾成礦條件的主要巖性為遼河群石英巖和鞍山群混合花崗巖。

（4）鈾源可能主要來自于多期次預(yù)富集的花崗雜巖體，而含礦熱液中的堿質(zhì)硫化物及碳酸鹽主要來自于地殼深部。

（5）暗色巖脈對鈾礦化的富集起著很重要的控制作用，可以作為較好的找礦標志。