相山矿田林头-苔洲铀成矿地质特征及远景分析

吉高萍， 庞文静， 成 霖

(江西省核工业地质局二六一大队，江西鹰潭 335001)

相山矿田是目前全国最大的火山岩型铀矿田(范洪海等，2003)，经几十年的地质勘查和科研工作，发现矿田内矿床、矿点众多，主要产于相山火山—侵入杂岩体的内部及外侧。矿床集中分布在相山的北部和西部，形成了2个矿集带，在东部仅发现1个矿床(云际矿床)。笔者在整理相山矿田东部林头-苔洲地区的地质资料及近几年江西省地勘基金在该地区工作成果的基础上，对该地区成矿地质条件及铀矿找矿远景进行了详尽的分析，认为相山矿田东部矿床仍具有较好的找矿前景。

1 区域地质背景

相山矿田位于江西省乐安、崇仁两县交界处，钦杭成矿带的北东段，扬子准地台与华南褶皱系两个一级大地构造单元过渡部位(图1)，处于我国东南部赣杭构造火山岩成矿带与大王山—于山都近南北向花岗岩成矿带交汇部位(范洪海等，2005)。

相山火山盆地呈近东西向的椭圆形，面积约400 km2，呈中高周低的正地形，为一大型中心式塌陷破火山口(沈锋等，1995;陈贵华等，1999)。盆地的基底为中元古界变质岩系(胡恭任等，1999;蒋振频等，2005)，其次是下石炭系华山岭组石英砂岩、砂岩、粉砂岩，上三叠系安源组石英砂岩夹炭质页岩和煤线。盆地盖层为上侏罗系打鼓顶组与鹅湖岭组的中酸性、酸性火山熔岩、陆相沉积岩、火山碎屑岩。火山活动具有两个明显的旋回。在大规模火山活动后期发生了中心式火山塌陷，次火山岩沿环状断裂及层间离张构造充填。

盆地基底构造格架由东西向、北东向、南北向及北西向四组构造组成，以东西向构造为主构造线(魏详荣，1998;周玉龙等，2011)。盖层构造以继承式北东向构造为主导，与火山构造一同组成线环交织的构造格架(章邦桐等，1997)。

2 地层特征

研究区岩石由基底和盖层两部分组成。基底岩石由中元古变质岩、下石炭系华山岭组和三叠系安源组的沉积岩组成，盖层岩石主要由酸性火山熔岩及次火山岩组成(图2)，自老至新分述如下:

图1 区域地质构造略图Fig.1 The regional geological structure

(1)中元古界(Pt2)。在工作区东部河口排一带出露，是相山火山断陷盆地的基底地层，主要岩性为绢云母千枚岩、黑云母石英片岩，新鲜岩石一般为青灰色，风化后常变为褐黄色，绢云母小鳞片小于0.1 mm，千枚理比较发育，略显示出NNE与NE向的紧密褶曲形态。局部见有少量石英脉贯入。

(2)下石炭统华山岭组(C1h1)。出露和分布在东部林头、娄岭恳植场以东一带，是一套内陆湖泊相沉积碎屑岩。岩性为石英砂砾岩、底砾岩，中粒石英砂岩、含砾石英砂岩。石英含量占80% ～90%，由于碎屑物质经过长期搬运，到滨湖地带后又受到波浪反复冲刷磨蚀，不稳定组分逐渐消失，最终剩下稳定性高的石英组分。与下伏中元古变质岩呈角度不整合接触，局部断层接触。

(3)下石炭统华山岭组(C1h2)。为粗—中粒石英砂岩与紫红色细砂岩互层，以紫红色细砂岩为主。岩石中含少量石英及千枚岩的砾石，磨圆度较好，分选性较差，见鳞片状的白云母零星分布其中。

(4)上三叠统安源组(T3a)。出露在东部增坊、苔洲一带，与华山岭组地层呈沉积不整合接触，主要是由炭质页岩、砂页岩、含炭细砂岩以及中细粒到中粒灰白色含云母石英砂砾岩粗细相间，局部含煤线的湖泊-沼泽相沉积岩层组成。

(5)上侏罗统打鼓顶组下段(J3d1)。为一套陆相碎屑岩，局部夹火山碎屑岩，沿云际—林头—浯漳弧形火山构造内外侧，呈零星分布，与下覆地层上三叠系安源组呈不整合接触或断层接触。岩性以紫红色的粉砂岩，含砾砂岩为主。层理较清楚，砾石成分为长石、石英及少量变质岩的砾石，磨圆度较好，但分选性稍差。局部含钙质结核，底部见底砾岩，局部露头见流纹质晶屑玻屑凝灰岩，晶屑有长石、石英。浆屑发育并伴有绿色蚀变。

(6)上侏罗统鹅湖岭组下段(J3e1)。以火山爆发或火山灰流成因的晶屑玻屑凝灰岩、弱熔结凝灰岩为主，正常沉积碎屑岩为辅的沉积-爆发亚相。主要有紫红色为主的杂色砂岩，晶屑玻屑凝灰岩、弱熔结凝灰岩。

图2 相山矿田东部林头-苔洲地区地质简图Fig.2 Geological sketch map of Lintou-Taizhou area in eastern Xiangshan ore field

(7)上侏罗统鹅湖岭组上段(J3e2)。该岩性是相山火山盆地的主体，与下覆地层总体呈火山喷溢覆盖接触，局部呈侵入接触。接触外侧岩石有烘烤褪色现象，内侧常发育细凝灰岩薄边(厚度几毫米至几厘米)。岩石呈青灰色、淡肉红色，风化后呈褐黄色。碎斑结构，块状构造，碎斑晶有长石、石英和黑云母;长石、石英大部分被震碎，构成碎斑，基质结晶程度较高，为微晶质。

(8)上侏罗统打鼓顶组次花岗斑岩(γπJ3d1)。岩体出露于苔洲正东方向约1 200 m处，面积约0.22 km2，侵入在上三叠统安源组地层中，岩性为浅肉红色，斑状结构，见石英及砖红色长石斑晶，含量25% ～30%，内部比边部斑晶含量多，结晶程度高。内接触带可见几十厘米到几米宽的凝灰岩、凝灰角砾岩、弱熔结凝灰岩，四周产状陡倾，倾向不定，倾角约55 ～80°。

(9)上侏罗统鹅湖岭组次斑状花岗岩(πγJ3e2)。主要沿云际—林头—浯漳弧形火山构造断裂构造带出露，地表风化强烈，从风化产物看，斑晶主要为斜长石、钾长石、石英及少量黑云母组成，斜长石粒径一般2～3 cm，石英含量15% ～20%，粒径5～6 mm，黑云母含量5% ～6%;基质呈显晶质，成分与斑晶成分相同。

3 构造地质特征

研究区内主要断裂构造有 F1，F2，F3，F4，F5(图2)。其中F1，F3，F4这三条断裂，主要分布在南部林头矿点附近，规模不大，地面出露约为100～500 m，断裂产状均为走向近南北向，倾向东，倾角60～68°，性质为张扭性断裂，断裂中明显的岩石破碎，断裂面粗糙，与矿化关系不密切。F5断裂构造分布在林头矿点北部的增坊—娄岭垦殖场，出露在石炭系华山岭组砂岩地层中，地表出露规模较大，呈破碎带形式出现，局部见破碎幅度比较大，沿走向4 km左右，产状北东走向，倾角55～70°，与矿化关系不密切，断裂性质跟F1，F3，F4一样研究区的最主要的控矿断裂为F2断裂破碎带，沿林头—增坊—娄岭垦殖场分布，走向为近南北向展布，至增坊向北逐渐转为北东向30°延伸，长度约5 km，倾向向东或东南，倾角65～75°。断裂早期活动，结构面粗糙，母岩成分的构造角砾，棱角清晰，大小相差悬殊，晚期断裂活动时，形成的椭圆状或扁豆状形态的角砾中，部分包含着前期构造角砾，这些椭圆状或扁豆状的角砾，虽大小悬殊，但基本沿断裂面平行排列。角砾间具有片理化现象，充填物另见糜棱岩及构造泥，该断裂应为先张扭后压扭性质。经过多次构造活动，表现为断裂破碎带，宽度在3～10 m，断裂破碎带在南段主要沿碎斑熔岩与次斑状花岗岩的接触带发育，在增坊以北均发育在三叠系安源组地层中。

研究区中经槽探施工，F2断裂构造产状较稳定，但矿化分布零散，连续性差，仅在TC-3，TC-4见有矿化现象。从钻孔揭露分析来看，矿化严格受断裂构造控制，工业矿体品位较高，规模不大。

该断裂在南部林头控制了铀矿化分布，在娄岭垦殖场附近又控制着高岭土矿的产出。

4 矿体地质特征

研究区内现已控制10个工业矿体，分布在林头矿点，主要产于F2断裂及其上下盘次级裂隙带内(图3)，矿体主要赋存在斑状花岗岩及碎斑熔岩内，矿体形态为脉状、细脉状。赋存标高为40～－40 m，且均为盲矿体，产状与F2断裂基本一致。铀矿物主要有沥青铀矿、钛铀矿等，表生铀矿物有钙铀云母，金属矿物有赤铁矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿，脉石矿物常见有方解石、石英、水云母和绿泥石。

4.1 矿石物质成分

(1)沥青铀矿。为黑色，沥青光泽，胶状结构，细脉浸染构造。主要充填在绿泥石细脉中成断续分布的细脉状(图4a，b)，显微细脉状(图4c，d)，细脉宽0.01～1 mm左右。浸染状的沥青铀矿与绿泥石与绿泥石胶结物紧密共生(图5)，与沥青铀矿共生的还有赤铁矿、磷灰石，少量金属硫化物黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等。

(2)黄铁矿。成细小立方体及不规则细粒状分布，与绿泥石、碳酸盐、绢云母伴生，有的被沥青铀矿交代，粒径0.01～0.5 mm，在区内分布较广。

(3)闪锌矿。在区内出现较少，主要成细粒状分布，与黄铁矿、黄铜矿、方铅矿共生。

(4)方铅矿。区内量极少，为他形粒状集合体，与闪锌矿、黄铁矿共生。

4.2 矿石化学成分

对正常的原岩(主要指斑状花岗岩)和矿化斑状花岗岩(包括富矿和低品位矿)取样进行化学分析(表1)，化学成分有以下几个特点:

(1)富矿石中的 CaF2，U，Th，P2O2，CaCO3含量及烧失量高于贫矿石及围岩，这是由于富矿石经多期次含矿热液叠加而成，属成矿过程中的带入组分。

图3 林头-苔洲地区2-4线剖面图Fig.3 Profile map of 2-4 Line in Lintou-Taizhou area

(2)富矿石中的 SiO2，K2O，Na2O，Na2O+K2O，FeO，MgO等组分含量低于贫矿石和围岩，是成矿过程中带出组分。

(3)贫矿石的化学成分与围岩的化学成分变化不大，这是由于贫矿石交代蚀变不强。

(4)K/Na比值明显变小，说明矿化是经过钠交代作用。

(5)P2O5与U呈正相关关系，SiO2，Fe2O3与U呈负相关关系。

4.3 近矿围岩蚀变与矿化关系

区内由于构造多次活动和岩浆岩的侵入，热液沿构造上升，使构造带的岩石及构造带的围岩都受到不同程度的热液蚀变作用，产生多种围岩蚀变特征，它们沿着构造破碎带及靠近构造带的围岩呈条带状分布，并与铀矿化有着密切的联系。蚀变带的幅度由几十厘米到一二十米宽。主要围岩蚀变种类有钠长石化、绢云母化、水云母化、赤铁矿化、萤石化、黄铁矿化、碳酸盐化、绿泥石化、硅化、磷灰石化等。

绢云母化。分布较普遍，主要形成于自变质期晚阶段，表现为斜长石的绢云母化。

钠长石化。形成于自变质期及热液矿化阶段早期，表现为钠长石交代斜长石，热液矿化的钠长石化，属铀成矿期铀-赤铁矿化阶段的晚阶段，它是富含钠质的热液对围岩进行交代而形成。

赤铁矿化。是沥青铀矿-钠长石-赤铁矿-磷灰石矿化阶段产物，以晚阶段为最强，并伴有铀矿化，是良好的找矿标志。

萤石化。形成于萤石-水云母-沥青铀矿化阶段，呈紫黑色、黑色，与铀矿化关系密切。沥青铀矿呈密集微粒浸染状、胶状及脉状分布于黑色萤石中;在矿后热液活动阶段也有少量浅色萤石形成，与铀矿化无关。

黄铁矿化。形成于萤石-水云母-沥青铀矿化阶段，呈不规则粒状与沥青铀矿共存于萤石中。

水云母化。主要形成于萤石-水云母-沥青铀矿化阶段，呈细小鳞片状与紫黑色萤石共生，与铀矿成矿关系密切。

绿泥石化。主要形成于矿后热液活动阶段，呈脉状穿插铀成矿各矿化阶段所形成的脉体。

磷灰石化。形成于赤铁矿-钠长石-磷灰石-沥青铀矿化阶段，它是深部富含钠、铀、磷的碱性热液在运移过程中对围岩进行交代而形成。

硅化。只发生于石英-黄铁矿-沥青铀矿化阶段。呈细脉状、枝杈状穿插于萤石、水云母、沥青铀矿化脉体中。

碳酸盐化。发生于矿后热液活动阶段，呈方解石脉体形式存在于岩石的裂隙面上，在铀矿化地段呈脉状穿插各矿化脉体，在富矿地段，由于受放射性影响，方解石脉呈玫瑰红色。

图4 细脉状沥青铀矿Fig.4 Fine vein-type pitchblende

图5 浸染状沥青铀矿Fig.5 Disseminated type pitchblende

5 矿床成因及远景分析

5.1 矿床成因讨论

(1)通过对该地区矿石物质成分、矿物共生组合、矿石结构构造、围岩蚀变等特征的研究，认为该地区铀矿(化)属于中低温碱交代铀绿泥石型，铀矿(化)主要受南北向F2张扭性断裂及次级构造裂隙的控制;沥青铀矿主要沿绿泥石细脉、绿泥石胶结物充填成细脉状、交代后呈浸染状。

(2)该地区的铀矿(化)严格受F2断裂的控制。通过研究表明，铀矿(化)主要产于受F2断裂的控制的含钠长石交代的碎裂斑状花岗岩及碎斑熔岩中，其他岩性则不利于成矿;如增坊、娄岭地区三叠系砂岩地层中的未见受F2断裂控制的矿化。

(3)研究表明，该地区的铀源主要来自岩浆分异，铀矿(化)的富集亦受到淋滤作用。从地球化学演化来看，由于火山作用，源自岩浆室富含碱性阳离子Na+和弱酸性阴离子CO2－3，SO2－4的热水溶液沿构造上升，与围岩发生物质交换，就出现了强烈的钠长石化、碳酸盐化(杜乐天，1983，1986)。而经过钠长石化的岩石孔隙度将增大，提高了岩石的渗透性，使岩石容易发生破碎，为铀的沉淀、富集提供有利场所。

(4)林头地区见有一层厚度较大的石英砂岩层，该石英砂岩层下部为铀矿(化)，并为铀矿(化)的富集起到一个坚实的顶盖作用;由于石英砂岩层抗风化性强，这也给成矿后形成了一个长期的保护作用，使该段矿体未能受到严重的氧化与剥蚀。

表1 样品化学分析结果表Table 1 Chemical analysis result table of original rock and mineralized wall rock %

5.2 找矿远景分析

(1)研究区北部苔洲地区工作程度较低，在出露三叠系砂岩地层，进行了地面放射性找矿工作，有较好的异常点;在槽探工作揭露的异常点中，也见较好的矿，以受层位控制为主。

研究区北部出露有大面积第一次火山旋回的次花岗斑岩，岩体范围内有大面积伽玛高场和偏高场异常区，表明次花岗斑岩与铀矿化关系密切。而且次花岗斑岩处于北东向砚元石断裂(相山主干断裂之一)和F2断裂夹持地段，具有有利的成矿条件，值得进一步工作。

(2)研究区西部出露相山火山岩的主体岩性碎斑熔岩，沿火山岩层间离张构造充填有斑状花岗岩，是否存在一个陡倾界面，呈“7”形，类似相山北部赋矿部位(图6)，加强对次火山岩内外接触带和变异部位的找矿工作，尚有很大的找矿空间。

(3)从该地区的见矿情况来看，见矿的平均厚度为1.60 m，平均品位0.139%，矿化垂深180 m左右，F2断裂南北长约4 km，多数地段没有进行控制;对次火山岩以及一些矿化异常点等成矿有利地段进行工作，还具有非常大的找矿远景。

图6 次火山岩呈“7”形剖面图Fig.6 Profile map of 7 shape sub-volcanics

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