2019, Vol. 28
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辽宁岫岩中沟地区位于华北克拉通北缘东段, 辽吉古元古裂谷带的南段, 处于营口-凤城-长甸铀成矿亚带上.区域上古风化壳及断裂构造发育, 热液活动明显, 铀矿化显示良好, 铅锌、铁钴等多金属矿床丰富[1]. 1990年代, 前人在中沟地区开展过铀矿地质调查工作, 在古生界挫草沟组与古元古界里尔峪组不整合面附近发现了多处铀矿化.本文在此基础上, 结合2016年度调查工作, 根据不整合关联型铀成矿特点, 初步总结中沟地区铀矿地质特征, 探讨成矿条件和找矿前景.
1 成矿地质背景研究区大地构造位于华北克拉通北缘东段辽吉古元古裂谷带南段的老虎山盆地内(图 1), 属于东西向构造与北东向构造交汇部位.区域上经历了多次构造运动, 发育有多种沉积类型, 吕梁运动奠定了本区东西向的构造格局.伴随构造运动该区发生了强烈的区域变质作用和混合岩化-花岗岩化作用.吕粱运动之后, 经过长期剥蚀, 震旦纪初期部分地区地壳下降, 接受沉积.印支运动主要表现为岩浆侵入和震旦系及古生界褶皱形成.燕山运动是吕梁运动之后最强烈的一次构造运动, 主要表现为强烈的岩浆活动和北北东向断裂的形成.区内地层、侵入体主要受吕梁运动所形成的东西向构造控制.
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图 1 辽宁岫岩中沟地区区域地质图 Fig.1 Regional geological map of Xiugou area of Xiuyan in Liaoning Province 1-第四系(Quaternary); 2-下白垩统小岭组(L. Cretaceous Xiaoling fm.); 3-上三叠统温家沟组(U. Triassic Wenjiagou fm.); 4-上三叠统锉草沟组(U. Triassic Cuocaogou fm.); 5-古元古界盖县组(Paleoproterozoic Gaixian fm.); 6-古元古界大石桥组(Paleoproterozoic Dashiqiao fm.); 7-古元古界高家峪组(Paleoproterozoic Gaojiayu fm.); 8-古元古界里尔峪组(Paleoproterozoic Lieryu fm.); 9-侏罗世花岗岩(Jurassic granite); 10-三叠世花岗岩(Triassic granite); 11-古元古代花岗岩(Paleoproterozoic granite); 12-伟晶岩(pegmatite); 13-实测断裂构造(surveyed fault); 14-整合地质界线(conformable geological boundary); 15-平行不整合界线(parallel unconformity); 16-角度不整合界线(angular unconformity); 17-铀矿化点及编号(uranium occurrence and number); 18-研究区范围(study area) |
区内基底为古元古界里尔峪组、高家峪组、大石桥组, 岩石类型主要为变粒岩、浅粒岩、大理岩及片岩.其中里尔峪组平均铀含量为5.0×10-6, 构成本区基底高铀岩层.盖层为古生界挫草沟组、温家沟组.挫草沟组主要分布在盆地中部, 不整合覆盖于基底变质岩之上, 主要为河流相沉积, 以厚层石英岩、中粗粒长石石英砂岩、变质砾岩、泥灰岩为主.挫草沟组铀含量较高, 平均为9.7×10-6.基底构造主要表现为NWW走向的复试褶皱构造以及相伴形成的各种断裂, 褶皱轴面较陡.盖层构造主要以断裂为主, 有NE向, NW向、E-W向3组断裂, 以NE向断裂最为发育, 部分断裂被后期脉岩充填. E-W向断裂形成较早, 多附近, 规模小, 构造破碎带内见有逆冲擦痕、构造角砾, 部分断裂被石英脉充填, 属压扭性数断裂被花岗闪长岩、花岗斑岩充填, 并被后期的构造分割. NW向断裂多分布在不整合面断裂.区域上不整合关联型铀矿化与切穿基底和盖层的断裂关系密切, 在断裂切穿基底和盖层处, 古风化壳中铀矿化体增厚, 被切穿的盖层中也有铀矿化.未见断层的部位, 矿化多产于古风化壳破碎带内❶.
❶董春林, 等.辽东地区元古代地层中铀成矿地质条件及远景预测.核工业东北地勘局240研究所, 1993.
2 中沟地区铀矿地质特征中沟地区不整合关联型铀矿化发育, 主要产于古生界与古元古界不整合面附近, 古风化壳发育程度、物质组成与铀成矿有直接联系.
2.1 古风化壳特征古生界挫草沟组与古元古界里尔峪组间古风化壳出露在老虎山盆地西部边缘, 北起太阳岗尖, 南至周家堡子, 总长度约10.5 km.以温家岭为界, 其南北段有明显的差异❷.
❷董春林, 等.辽东半岛地区中日共同研究报告, 1993.
盖层岩石:南段不整合面上部以河流相沉积为主, 砾岩厚度较大, 砾石砾径变化大, 磨圆度好, 分选性差; 北段缺少砾石, 在不整合面附近存在厚度0.5~1 m的黏土层.
基底岩石:南段主要是灰色片麻岩、黑云母变粒岩、黑云电气变粒岩.矿物组成上以富含黑云母为特征, 矿物粒度大, 线状构造发育; 北段以混合岩化斜长浅粒岩、黄铁斜长浅粒岩、磁铁浅粒岩为主.
不整合面附近的基底岩石均遭受了构造变形改造, 但是不同地段变形的强度有明显的差别.南段以韧性变形为主, 形成挤压片理化带, 砾石中的砾石均被压扁、拉长, 胶结物被改造形成片状.基底岩石片麻理及塑性流动形成的假流纹构造发育, 长石、石英定向拉伸明显, 形成眼球状拖尾构造.北段的变形主要表现为韧性-脆性, 并广泛分布糜棱岩、碎裂岩和挤压片岩.
古风化壳平均铀含量为4×10-6, 可以划分为下部带(厚5~10 m)、中部灰白色带(厚0~25 m)、上部黏土带(厚0~5 m).下部带主要为石英、斜长石、黏土矿物.中部带主要为黏土矿物(绢云母、高岭石、蒙脱石、绿泥石), 黏土矿物总量高达69%.黏土含量自下而上逐渐增多, 并且这些黏土矿物既有沉积特征, 又有热液蚀变的特点.中带具有的特定结构和物质组成, 是热液活动的良好通道, 也是铀矿化赋存的有利部位, 95、95-2铀矿化点赋存在此带内.上部带主要矿物为绢云母、石英和斜长石.
2.2 围岩蚀变特征后期热液叠加是本区不整合关联型铀成矿形成的重要条件, 对铀及多金属元素的迁移富集具有重要意义.近矿围岩蚀变以种类少、蚀变强为特征, 以黏土化为主, 硅化、红化、绿泥石化、赤铁矿化、黄铁矿化、云英岩化次之.云英岩化是古风化壳附近岩石最早的一期蚀变, 与铀成矿有关的蚀变主要为黏土化和硅化.
根据蚀变矿物组构及脉体之间的切穿关系, 将热液活动划分为2期3个阶段(图 2).
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图 2 主要矿化阶段和生成顺序 Fig.2 Main mineralization stages and formation sequences |
古风化壳岩石地球化学背景值表明, 里尔峪组浅粒岩以富Cu、Zn, 贫V、P为特点.古风化壳中蚀变岩U、Th、V、K2O显著增加, 并且Mo、Zn、V、Pb的含量较高.含砾云母石英片岩以贫Na2O, 富K2O为特点, 并且Mo和U的含量也高于该地区其他岩石.
主要矿化点含矿主岩微量元素分析结果表明, 随着铀含量增加, Mo、Pb、P元素含量同步增加, 而Na2O、K2O降低, 这是由含矿主岩强烈硅化引起的. 95-2矿化点铀矿化与黏土化有关, Cu、Pb、Zn、K2O与铀成正相关, Na2O与铀成负相关.特别是K2O在低品位矿石中含量显著增高, 这与绢英岩分布在矿体两侧相吻合. R型聚类分析显示, 当相似系数为0.3时, 元素共生组合可划分出3组: 1) U、Mo、Th、Pb、P; 2) Cu、Zn; 3) K2O、V.第一组合为铀矿化元素组合, 是本区不整合关联型铀矿化特征元素组合; 第二组合是亲硫元素组合, 反映了里尔峪组含黄铁矿浅粒岩、变粒岩的基本特点; 第三组合是围岩蚀变过程活化迁移组合, 在富矿化部位含量比较低, 在贫矿化和蚀变带内含量较高.
2.4 铀矿化特征中沟地区已发现较多的铀矿化点和异常点, 矿化点和异常主要产于古生界与古元古界不整合接触面附近, 以风化壳灰白色带内为最佳. 95、95-2铀矿化点最具代表性(图 3), 含矿岩石主要有绢英岩、绢英岩化斜长浅粒岩、云母石英片岩.
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图 3 中沟地区95、95-2铀矿化点地质简图 Fig.3 Geological sketch map of uranium occurrences Nos. 95 and 95-2 in Zhonggou area 1-古元古界里尔峪组变粒岩、浅粒岩(granulite and leptite of Paleoproterozoic Lieryu fm.); 2-石英岩(quartzite); 3-含铀石英砾岩(uranium-bearing quartz conglomerate); 4-变质石英质砾岩(metamorphic quartzitic conglomerate); 5-石英岩夹千枚岩(quartzite with phyllite); 6-千枚岩、板岩夹石英岩、变质砂岩、砂砾岩(phyllite, slate with quartzite, metasandstone and glutenite); 7-复成分砾岩(polymictic conglomerate); 8-花岗闪长岩脉(granodiorite dike); 9-实测断裂(surveyed fault); 10-推测断裂(inferred fault); 11-地质界线(geological boundary); 12-铀矿化点及编号(uranium occurrence and number) |
水系沉积物测量表明, 铀异常晕分布受断裂构造和不整合面控制, 大部分异常都分布在不整合面附近.由分析结果可以看出, U与Cu、Pb、Ni呈正相关, 相关系数分别为0.25、0.33、0.23.地面伽马能谱测量表明, 铀高场主要沿不整合面分布, 在基底黄铁矿化浅粒岩中也有分布, 高场位置与水系沉积物铀异常相吻合.
95号铀矿化点产于不整合面风化壳中部灰白色带内, 矿化受裂隙构造控制.蚀变具有分带性, 从矿化体向两侧围岩蚀变带可划分为:硅化带-黏土化带-红化带-正常围岩.铀矿化只局限在硅化、黏土化带内, 含矿岩石有绢英岩、绢英岩化浅粒岩等.矿体长10 m, 宽1.75 m, 一般品位为0.01%~0.5%, 最高可达0.7%.矿体呈似层状、透镜状分布, 原生铀矿物为沥青铀矿, 次生铀矿物有钙铀云母和硅钙铀矿.
95-2铀矿化点对应地表 1处伽马高场❶, 铀矿体沿不整合面呈似层状断续分布, 受构造控制明显.断裂构造与不整合面相交处矿体膨胀, 品位变富.南部矿化较好, 工业矿带宽大于3 m, 化学分析铀品位一般0.05%~0.16%, 最高可达0.2666%.在铀工业矿段内还圈定出宽达3 m左右的铅工业矿体, 化学分析铅品位一般大于0.7899%, 最高可达1.21%.此外, Zn、Cu、Au、Ag、Pb等元素含量也随之增高, 这与不整合关联型铀矿化特征元素组合相吻合.
❶李宏宇.辽宁省庄河市步云山-岫岩县老虎山地区铀矿资源调查评价2016年年报.
3 铀矿成因探讨本区铀矿化类型属于不整合关联型铀矿化.国际原子能机构对不整合关联型铀矿床定义为:矿产在空间上与主要的不整合面关系密切的矿床[2].其最大特点是严格受特定的区域不整合面控制.以俄罗斯卡尔库铀矿床为例, 朱吉才认为是伴随沉积盆地发育的后生改造作用的派生矿床, 并形成于抬升阶段的有利地质环境中[3].其有2个主要成矿期:1)不整合面发育期; 2)主要造陆期及断块运动期.
而本区成矿过程也与之相似, 其成矿过程大致可分为2个主要阶段: 1)在古元古界里尔峪组与古生界挫草沟组不整合面形成时, U元素随黏土物质和有机物等沉积物一起沉积下来, 形成铀元素的高丰度异常体或铀矿化层, 但这不是主成矿阶段; 2)古风化壳发育多处糜棱岩带和挤压片理化带, 其形成过程即为主成矿阶段.当不整合面被埋藏且处于构造运动环境下, 不整合面上、下地质体将沿不整合面发生类似于层间断裂那样的滑动, 古风化壳遭受挤压而发生破碎.这一过程多次发生, 一方面加强了不整合面的连通性, 扩大了含U成矿流体的流动范围和成矿物质的沉淀场所; 另一方面驱动活动于基底深部的成矿热液, 连续不断地进入到古风化壳中.古风化壳中的黏土物质、有机质等地球化学障的环境及张性裂隙, 可促使U、Pb等成矿物质被吸附、还原, 并在流体降温和减压环境下沉淀、富集成矿.应该说在古风化壳发生的这一成矿作用过程, 才是主成矿阶段[4].这一成矿作用主要是发生在地壳浅部, 且未受岩浆侵入影响, 因此本区铀矿化主要以低温热液作用为主, 成矿过程基本上也是在低温条件下完成的.在低温条件下, U、Pb、Au、Cu、Zn等易迁移成矿元素在不整合面附近形富集, 这也与本区的元素组合特征相吻合, 在U、Pb富集成矿的同时, Au、Cu、Zn等元素也有一定的富集.
综上所述, 研究区铀矿化受层位、风化壳发育程度及断裂构造联合控制, 铀矿化与低温热液活动关系密切.铀矿化类型属不整合关联型, 矿化成因类型为热液型.铀矿化品位较高, 且铀矿化带具有一定规模, 找矿前景较好.
4 结论1) 中沟地区处于凤城-长甸铀成矿亚带上, 区内古风化壳及切割不整合面的断裂发育, 热液活动明显, 为含铀热液的迁移及富集成矿提供了良好的地质条件和成矿空间.
2) 研究区U与Pb、Au、Ag、Cu、Zn等多金属元素相关性较好, 具备铀及多金属成矿前景.且以上多金属元素的异常、矿化部位, 可作为本区寻找不整合关联型铀矿的重要找矿标志.
3) 不整合面附近与铀矿化有关的热液蚀变发育, 铀矿化及多金属异常显示良好, 铀矿体品位较高, 矿体规模较大.因此, 中沟地区具有良好的铀及金、银、铜、铅、锌等多金属找矿前景.
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余达淦, 吴仁贵, 陈培荣, 等. 铀资源地质学[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2003: 200-201.
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吉才, 丛卫克. 不整合面型铀矿床的多阶段形成过程[J]. 世界核地质科学, 2009, 26(3): 153-156. DOI:10.3969/j.issn.1672-0636.2009.03.005 |
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