山东省沂源县张家坡地区铀矿地质特征及矿床成因浅析

姚修春 马浩宁 姜芳芳

（1 山东省核工业二四八地质大队 山东青岛 266041 2 山东省地矿局放射性地质勘查技术重点实验室 山东青岛 266041）

0 引言

山东省沂源县张家坡地区位于沂沭断裂带西侧，大地构造位置分属华北板块鲁西隆起区［1］。基底为新太古代泰山岩群及傲徕山序列花岗岩，盖层为寒武系、第四系［2］。

本次对该地区铀矿资源开展了调查评价工作，圈定了放射性综合异常2 处、铀矿体1 个，对其矿床地质特征、矿床成因等情况有了进一步认识。

1 地质特征

1.1 地层

区内出露地层由老到新为新太古界泰山岩群雁翎关组、寒武系长清群、九龙群张夏组、第四系山前组和沂河组。岩性特征见表1。

表1 张家坡地区地层划分表

1.2 构造

本区位于沂沭断裂带西侧，以新太古代变质岩及侵入岩体构成基底岩系。区内断裂构造发育，主要断裂有北东向断裂、北西向断裂，其中北东向断裂F6对本区的矿化有一定的控制作用。

1.3 岩浆岩

区内主要发育新太古代晚期傲徕山系列侵入岩，包括虎山单元、松山单元、孙家峪单元。而松山单元发育分布最广泛，岩性为中粒二长花岗岩，弱片麻状、块状构造。新太古代脉岩以伟晶岩为主，总体呈北东向，宽0.5～4 m，长2～30 m，沿走向常有膨胀、狭缩和分枝复合现象。中生代脉岩主要为闪长玢岩脉，宽1～3 m，出露长度<10 m，呈岩席状顺层侵入。

2 放射性异常特征

2.1 放射性元素含量

各地质单元放射性元素含量见表2。朱砂洞组下灰岩段中铀平均含量明显高于其他组段含量，其中铀含量最高值出现于该段中。

表2 各地质单元放射性元素含量表

2.2 放射性异常特征

通过地面放射性测量，区内圈定铀异常12 个、钍异常7 个、钾异常5 个、伽玛总量异常10 个。纯铀异常主要沿北东向黄石崖断裂分布，钍异常主要分布在松山单元内，钾异常与区内朱砂洞组余粮村段分布有一定相关性，伽玛总量异常与部分钍、钾异常分布相吻合。

2.3 综合异常特征

于区内圈定综合异常2 处，编号为DZ-1、DZ-2。较好的DZ-2 异常大致呈条带状展布，走向近南北向，长约600 m，宽40～100 m，面积约0.05 km2，eU、Γ 异常套合较好，eU 含量6.9～26.8×10-6，eTh 含 量3.7～13.1×10-6，K 含 量0.7～3.8%，Γ 含 量12.8～41.7×10-6，钍铀比＜3，为1 条纯铀异常带，见图1。

图1 DZ-2 综合异常平面图

异常分布在断裂两侧寒武系范围内，主要受北东向F6断裂控制。PZ3 剖面300～400 m 范围内，eU、Γ 含量均相对较高，eTh、K 含量相对较低，对应地层为朱砂洞组上灰岩段及李官组并受F6断裂影响，eU 含量最高值为20.4×10-6，位于朱砂洞组上灰岩段，靠近F6断裂带，见图2。

图2 PZ3 剖面图

3 矿体特征

3.1 矿体分布

矿体赋存于长清群朱砂洞组下灰岩段，主要含矿岩性为深灰、灰黑色薄层白云质灰岩。

3.2 矿石特征

矿石自然类型为原生矿石，工业类型主要为富含碳酸盐、硫化物的低硅酸盐铀矿石和富含有机质、黏土矿物的铀矿石。

矿石结构主要为他形粒状结构，少量为自形—半自形粒状结构、半自形—他形粒状结构、细微脉状、网脉状、显微浸染状结构。矿石多为薄-中厚层状构造，与矿体围岩一致。

矿石矿物主要为沥青铀矿及金属硫化物［3］。沥青铀矿呈分散吸附状态赋存于炭泥质集合体中，呈细微脉状、网脉状、显微浸染状以及胶状产出，常与黄铁矿、方铅矿共生。

脉石矿物主要为方解石、白云石。方解石多呈他形粒状分布，粒度大小介于0.01～0.05 mm 之间，在矿床内分布广泛，按形成时间可划分为3 期。成矿前的方解石为纯白色，呈脉状、网脉状穿插于围岩中，或呈角砾、团块状被较晚形成的脉石矿物所胶结；成矿期的方解石呈杂色，常与沥青铀矿、黄铁矿、方铅矿等密切共生，也能与含铀炭泥质物及金属硫化物组成紧密连生体；成矿后期的方解石呈细脉状，颜色较成矿期的方解石浅，局部可见其穿插杂色方解石脉［4］。白云石多呈菱形分布，自形—半自形微粒状。

据基本分析结果，矿石中的主要有用组分为U，含量0.033%～0.066%，平均含量0.045%。矿石中的Th 含量0.65×10-6～24.60×10-6，平均含量7.45×10-6；Th/U 值0.002～0.024，均＜0.1，平均比值0.013；矿石中的K 含量0.08%～3.42%，平均含量1.53%；矿石中的Ra 含量5.58×10-11～46.40×10-11，平均含量15.44×10-11。

根据化学全分析结果，本区矿体矿石主要化学组分为CO2（37.8%）和CaO（31.86%），其次是MgO。光谱分析结果表明，矿体伴生元素的含量普遍偏低，仅Ti、Mn、Zn、Pb、Sr 略高。

4 矿床成因

通过本次调查工作及对比国内其它碳硅泥岩型矿床特征，初步认为本区铀矿床成因类型属于碳硅泥岩型中的沉积—热液叠加亚类［5］。矿床形成经历了沉积成岩铀矿层阶段，具同沉积特点，严格受层位控制，矿后叠加次生热液改造富集。

4.1 沉积成岩富集阶段

太古代至新元古代，基底岩系被长期风化剥蚀剧烈，使铀活化，铀元素被淋蚀迁移，长达十几亿年的沉积间断，风化剥蚀作用经历了漫长的地质时期，这对铀迁移十分有利；新元古代南华纪，开始接受沉积，少量铀元素被泥质吸附沉积；至古生代寒武纪，地壳下降，海水侵入，形成滨海相-浅海相沉积，堆积了由海流和潮汐带来的海生动物遗体，有一定数量铀的沉淀和吸附剂，如有机碳、硅泥质和金属硫化物等，加之近海岸带有更强的还原条件，铀得以初步富集沉积，形成沉积成岩期富铀层或相对富铀地段的矿化雏形，为后期铀叠加改造富集提供铀源基础［6］。

4.2 矿后叠加次生热液改造富集阶段

中生代之后，受沂沭断裂的长期活动的影响，区内形成了北东、北西、近南北及近东西方向的脆性断裂，压扭性的构造应力，使早期沉积形成的富铀层破碎。伴随岩浆活动剧烈，形成一些岩脉和火山岩浆，促使地下热液上升，与循环大气渗入水组合形成混合溶液。溶液中可能本身含铀，在上升过程中，不断从流经的围岩中浸取铀与其他元素［7］。进入到近地表富含有机质等吸附剂，以及构造较破碎地段，压力降低，吸附作用影响下，富集成矿［8］。由于构造、岩浆活动多期性的特点，成矿作用也具有多期性。

5 找矿标志

5.1 放射性异常是找矿的直接标志

铀矿具有放射性特征。本区放射性异常与钻探揭露含矿层位对应较好，因此，地面放射性异常沿地层倾向的深部为有利成矿部位。另外，本区铀矿床具构造控矿特征，而磁场、重力场可反映区域上的构造分布格局，可作为找矿的间接标志。

5.2 含有机碳、黄铁矿、方铅矿的层位为找矿标志

朱砂洞组为主要的含矿地层，朱砂洞组下灰岩段灰黑色、黑色白云质灰岩、白云岩为主要的含矿岩性，是较好的找矿标志层位。另外，其含有丰富的有机碳、黄铁矿及方铅矿，分析表明岩体中富含碳屑和黄铁矿，可使含铀流体在丰富的还原介质吸附下沉淀下来，这些还原介质使得目标层中的含铀水发生还原作用而形成铀矿体。因此，岩层中的有机碳、黄铁矿及方铅矿可以作为该地区的找矿标志。

6 结论

通过研究本区地层、构造、岩浆岩的分布特征及其成矿关系，得到以下结论：

（1）本区铀矿床成因类型属于碳硅泥岩型中的沉积—热液叠加亚类，矿床形成经历了沉积成岩铀矿层阶段，具同沉积特点，严格受层位控制，矿后叠加次生热液改造富集。

（2）矿床成因：朱砂洞组、泰山岩群及傲徕山序列花岗岩为铀源层；成矿流体来源具有围岩和深部混合特征；脉岩提供热量，使地层中的活化铀形成含铀热水；沿断裂运移，富集沉淀形成矿床。