安徽省黃梅尖地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征及成礦物質(zhì)來源分析

安徽省黃梅尖地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征及成礦物質(zhì)來源分析安徽省黃梅尖地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征及成礦物質(zhì)來源分析

中圖分類號(hào)：P57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X〔2022〕08〔b〕-0048-05

安徽省第三地質(zhì)隊(duì)于1958年在黃梅尖地區(qū)發(fā)現(xiàn)了鈾礦，經(jīng)過二十多年的勘查揭露，由安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院于2022年提交了8411鈾礦床。2022年以來，通過對(duì)安徽省樅陽縣黃梅尖地區(qū)鈾礦普查工程發(fā)展工作，取得較好的成果。因此，分析探討成礦物質(zhì)來源，不僅可以幫忙厘清礦床的成因，而且還可借此指導(dǎo)未來的找礦勘探工作，為進(jìn)一步擴(kuò)大鈾礦的資源儲(chǔ)量奠定理論根底。

1成礦地質(zhì)背景

黃梅尖地區(qū)位于下?lián)P子地塊沿江褶斷帶〔Ⅲ12〕次級(jí)構(gòu)造單元，區(qū)域性郯廬深斷裂和長江構(gòu)造斷裂帶在區(qū)內(nèi)相交，它的北端為近EW向磨子潭斷裂的東延周王斷裂，西北側(cè)毗鄰郯廬深斷裂。該區(qū)是廬樅火山巖盆地的組成局部，區(qū)域地層以印支運(yùn)動(dòng)形成的褶皺構(gòu)造為基底，主要以侏羅系和白堊系地層為蓋層。區(qū)域構(gòu)造形跡是以古生代凹陷為基底，以中生代斷陷盆地和侵入體為主，由南西段以“S〞型帚狀構(gòu)造和北東段網(wǎng)狀斷裂系聯(lián)合組成南西窄，向北東開闊的“喇叭〞型構(gòu)造巖漿巖帶。區(qū)域巖漿活動(dòng)頻繁，有屢次巖漿侵入活動(dòng)，在廬樅火山巖盆地南東部，燕山晚期的大龍山―城山石英正長巖和黃梅尖石英正長巖體組成石英正長巖堿性巖帶，每個(gè)巖體均由多階段侵入巖組成復(fù)式巖體或超單元。

1.1地層

區(qū)內(nèi)出露地層較單一，除第四系坡積、殘積層外，主要是一套侏羅系下統(tǒng)鐘山組和侏羅系中統(tǒng)羅嶺組碎屑巖系，其西側(cè)和北西側(cè)出露有侏羅系上統(tǒng)龍門院組、磚橋組火山巖。鐘山組主要巖性為灰黃綠色粉砂巖、頁巖夾細(xì)粒石英砂巖及煤層，地層在區(qū)內(nèi)主要出露鐘山組上段的七、八、九三個(gè)韻律層，而深部鉆孔中見到第六韻律層，產(chǎn)狀一般為195°～250°∠5°～20°。

羅嶺組地層，按沉積旋回、組合、所含化石等特征共劃分為23個(gè)韻律層，每個(gè)韻律層可細(xì)分為A層、B層。A層為含礫中粗粒―中粒―中細(xì)粒―細(xì)粒長石石英砂巖，B層為泥巖、粉砂巖、細(xì)一粉砂巖。

龍門院組不整合覆蓋在象山群砂巖之上或砂巖逆掩在火山巖之上，主要巖性為青灰-黃裼色粗安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、凝灰角礫巖，灰色角閃粗安質(zhì)角礫熔巖夾凝灰質(zhì)熔巖及凝灰質(zhì)粉砂巖。

磚橋組呈噴發(fā)不整合覆蓋在龍門院組之上，巖性分三段，第一段為灰紫色輝石粗安巖與青灰、灰色凝灰?guī)r、凝灰角礫巖、沉凝灰?guī)r，底部夾沉積鐵礦。第二段為紫紅-灰紫色粗安質(zhì)凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)粉砂巖，夾粗面質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，發(fā)育硅化、次生石英巖化。第三段為灰紫、紫黑色輝石粗安巖、黑云母粗安巖夾紫紅色凝灰質(zhì)粉砂巖。

1.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，鐘山組和羅嶺組砂巖為單斜巖層，構(gòu)成廬樅火山巖盆地的基底構(gòu)造層。

斷裂構(gòu)造：區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，按發(fā)育程度、構(gòu)造線方向、力學(xué)性質(zhì)可大致分為近東西向斷裂構(gòu)造、南北向斷裂構(gòu)造、北西向斷裂構(gòu)造、北北西向斷裂構(gòu)造、北東東向斷裂構(gòu)造，其中近東西向斷裂構(gòu)造為主要控礦構(gòu)造，8411鈾礦床就位于近東西向延伸的F5斷裂構(gòu)造與巖體接觸帶的夾持部位〔見圖2〕，北西向斷裂構(gòu)造和北北西向斷裂構(gòu)造賦存有工業(yè)鈾礦化。

1.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)出露的侵入巖為燕山晚期第二旋回石英正長巖，稱黃梅尖巖體。黃梅尖巖體為一多階段屢次侵入的復(fù)式巖體，按各侵入階段的接觸穿插關(guān)系、礦物組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)及微量元素特征可劃分為二個(gè)侵入階段、四次侵入活動(dòng)。黃梅尖巖體的自變質(zhì)作用非常普遍，種類有鉀長石化、鈉長石化、黑云母化，其中鈉長石化發(fā)育最廣泛，鉀長石化次之。

2成礦地質(zhì)特征

2.1礦體特征

礦體主要產(chǎn)于巖體外接觸帶0～400m內(nèi)的羅嶺組砂巖中，僅個(gè)別礦體產(chǎn)于內(nèi)接觸帶石英正長巖中。按控礦條件及礦體產(chǎn)出形式可分為緩傾角礦體和陡傾角礦體兩種。其中緩傾角礦體是礦床主要產(chǎn)出形式，礦體受順層構(gòu)造和層間裂隙破碎蝕變帶控制，礦體產(chǎn)狀與含礦地層根本一致，礦化層次多，連續(xù)性好，礦體多呈似層狀、透鏡狀，少量呈扁豆?fàn)罨蚰覡睢⒌V結(jié)狀。以8A層含礦性最好，其次為9A、10A及11A層。

陡傾角礦體產(chǎn)于近地表及淺部，受接觸帶、陡傾斷裂和裂隙所控制，如4360地段及四、六、七號(hào)礦帶均屬此種。鈾礦化產(chǎn)于構(gòu)造帶內(nèi)，工業(yè)礦體具有埋藏淺、規(guī)模小、尖滅快、形態(tài)復(fù)雜以及品位變化大等特點(diǎn)。

礦體具有厚度不穩(wěn)定、品位變化大、規(guī)模大小懸殊的特點(diǎn)。一般沿走向、傾向延伸30～60m，厚1～幾m，平均品位0.118%。主要〔大〕礦體沿走向長150～180m，沿傾向195～380m，厚4～14m，品位0.065%～0.147%。

2.2礦石特征

2.2.1礦物組成及鈾的存在形式

礦石中金屬礦物有黃鐵礦、膠黃鐵礦、白鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝鉬礦、黃銅礦、赤鐵礦、磁鐵礦、紅砷鎳礦、針鎳礦、硫鈷礦等。脈石礦物有微晶石英〔玉髓〕、石英、鈉長石、螢石、鐵白云石、方解石、電氣石、水云母、綠泥石、重晶石等。

鈾礦物有瀝青鈾礦、鈾石、鈾黑〔剩余〕、銅鈾云母，鈣鈾云母，硅鈣鈾礦。瀝青鈾礦是礦床主要鈾礦物，其U-Pb等時(shí)線年齡有三個(gè)時(shí)代：176Ma，此年齡與羅嶺組砂巖Rb-Sr等時(shí)線年齡根本一致，屬成巖階段產(chǎn)物；113Ma，屬礦床主成礦期；66.6Ma，為裂隙充填脈狀鈾礦化，疊加在早期鈾礦化之上。鈾石一般在瀝青鈾礦外圍，其反射率，結(jié)晶溫度較瀝青鈾礦略低。

礦石中鈾的存在形式有二種：一是鈾礦物形式；二是鈾呈離子狀態(tài)被吸附，在礦石中普遍存在，鈾被赤鐵礦、黃鐵礦、粘土和綠泥石所吸附。2.2.2礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)主要有變余砂狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、角礫膠狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造有角礫狀構(gòu)造、脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造。

2.3礦化類型

按礦化巖石可分為石英正長巖型礦化和砂巖型礦化。

按成礦階段礦物共生組合特征主要可分四種礦化類型：鈾―紅化粘土型，為礦床中主要類型，砂巖、正長巖中均有分布；鈾―黃鐵礦―微晶石英型〔包括含鈾紅色微晶石英、含鈾黑色微晶石英、瀝青鈾礦―膠黃鐵礦微晶石英〕，為礦床內(nèi)最主要的工業(yè)鈾礦化類型；瀝青鈾礦―黃鐵礦―碳酸鹽型〔包括瀝青鈾礦―黃鐵礦―碳酸鹽、瀝青鈾礦―微晶石英―黃鐵礦―碳酸鹽〕；堿交代型，礦石與紅化粘土型相似。

2.4圍巖蝕變

與鈾礦化有關(guān)的圍巖蝕變有鈉長石化、硅化、赤鐵礦化、水云母化、綠泥石化、高嶺石化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、螢石化；蝕變同巖體關(guān)系密切，根本都分布在巖體附近，遠(yuǎn)離巖體蝕變?nèi)?。與鈾礦化相關(guān)的蝕變受接觸帶、斷裂及裂隙控制，尤其成礦期蝕變多沿構(gòu)造帶及其兩側(cè)分布。礦前期蝕變鈉化、硅化、水云母化等在礦床中多呈面狀分布，成礦期蝕變等多呈線狀或脈狀分布于礦體及兩側(cè)。圍巖蝕變具明顯的側(cè)向分帶現(xiàn)象，由礦體向兩側(cè)為碳酸鹽化、黃鐵礦化、硅化、赤鐵礦化、水云母化。

3同位素年齡及包裹體測(cè)溫

3.1成礦年齡

同位素年齡測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，鈾礦化有三個(gè)成礦期：176Ma、113Ma、66.6Ma，其中主成礦期〔113Ma〕與補(bǔ)體巖石成巖期〔116Ma〕根本相近，鈾礦化在時(shí)間上表現(xiàn)出明顯的連續(xù)性，礦巖時(shí)差很小，即巖體侵入后尚未完全固結(jié)便開始鈾礦化。

3.2成礦溫度

在8411礦床的角巖標(biāo)本中，許多熱變質(zhì)斑點(diǎn)處有新生的絹云母、黃鐵礦、閃鋅礦礦物匯合體，在閃鋅礦內(nèi)見到了乳滴狀黃銅礦固溶別離產(chǎn)物，后者的理論形成溫度是300℃～350℃，這表明低級(jí)接觸變質(zhì)階段的介質(zhì)溫度是350℃左右。礦物包裹體測(cè)溫結(jié)果〔見表2〕數(shù)據(jù)說明礦物生成溫度以中低溫為主，隨礦化階段Ⅰ-Ⅷ，成礦溫度總的趨勢(shì)降低，結(jié)合典型的中低溫圍巖蝕變和礦物組合，推斷礦化期的溫度應(yīng)為300℃～100℃，瀝青鈾礦的形成溫度在150℃以上，主礦化期應(yīng)為240℃～170℃，礦前期礦物的形成溫度大于300℃，礦后期小于150℃。

4成礦物質(zhì)來源

4.1流體的性質(zhì)與來源

根據(jù)二七○研究1991年的研究報(bào)告，黃梅尖石英正長巖內(nèi)的石英其形成水溶液δ18OH2O平均為8.63‰，表明巖漿水富含重氧，在接觸變質(zhì)角巖中的石英―磁鐵礦組合其形成石英水溶液的δ18OH2O平均為7.2‰，在熱液成礦階段，在大龍山和8411兩礦床中的水云母、白云石、方解石組合中，其形成白云石、方解石水溶液的δ18OH2O平均為4.55‰，這些情況表明從巖漿期經(jīng)接觸變質(zhì)到熱液成礦階段，水的氧同位素比值逐漸下降，顯然與大氣水的影響加大有關(guān)。圖5是大龍山及8411礦床成礦熱液H、O同位素組成比照?qǐng)D，許多樣品點(diǎn)落在巖漿水范圍的邊界上和邊界外，同樣表明成礦熱液不是巖漿水而是混合水，即深源熱液回升到接觸帶內(nèi)，外有大氣水混入。

4.2硫的來源

二七○研究所通過對(duì)8411礦床的黃鐵礦、黃銅礦硫同位素組成計(jì)算顯示：8411礦床的50個(gè)黃鐵礦的δ34S為-14.4‰～+20.5‰，平均值為+8.6‰，而與大脈型富鈾礦有直接聯(lián)系的6個(gè)黃鐵礦樣品其δ34S為-2.2‰～+13‰，平均為+4.5‰，顯示硫更接近深源。

4.3碳的來源

根據(jù)二七○研究1991年的研究報(bào)告，在白云石和方解石的包體內(nèi)CO2濃度平均到達(dá)75.4g/kl水，與中酸性火山巖相比本區(qū)晚期石英正長巖漿及其剩余熱液更富含CO2組分〔火山巖漿內(nèi)的大量CO2噴發(fā)到空氣中〕。8411礦床在遠(yuǎn)離接觸帶的侏羅系中下統(tǒng)砂巖中很少見到碳酸鹽化，表明在沉積及成巖過程中流經(jīng)地層的地下水中CO2及碳酸的濃度較低，相反，在構(gòu)造熱液蝕變帶中卻出現(xiàn)強(qiáng)烈的碳酸鹽化，甚至出現(xiàn)大脈型碳酸鹽化，這表明CO2主要是深源，它與偏堿巖漿活動(dòng)有密切的聯(lián)系。

4.4鈾的來源

根據(jù)光譜及電子探針分析，瀝青鈾礦含Ba、Cd、V較高，個(gè)別樣品中V達(dá)0.5%，且均勻分布。而Ba、Cd、V是砂巖中的特征元素，說明鈾繼承了圍巖中微量元素，鈾局部來自砂巖。部分同生沉積的鈾提供鈾源，如礦床ZK-2孔貧礦段U-Pb法同素秦年齡為176Ma，為羅嶺組上段的同生沉積鈾。

瀝青鈾礦的鉛同位素初始值206Pb/204Pb為16.85-17.95，與本區(qū)下地殼的17.2接近，屬正常鉛；礦化砂巖的初始鍶比值87Sr/86Sr為0.705-0.7067；礦石和瀝青鈾礦中Hg、As、F、S、Pb、Zn、Mo