0 引言

核桃坝隶属于内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县，位于坝上高原的北部，海拔高度为1 300~1 400 m。核桃坝铀异常点发现于20世纪80年代，与沽源铀矿床属于同一火山岩带，成矿条件基本相似，核工业系统开展了长期研究和找矿勘查^[1]。近年来，华北地勘单位在多伦地区发现了银矿，核工业二○八大队在2010年取得了铀矿找矿突破，发现了工业品位的铀矿化层，但其成矿条件、主要控制因素等还有待深入研究。根据核工业总公司地矿事业部铀矿科研项目要求，笔者对多伦县、正蓝旗(包括核桃坝地区)几个主要与铀成矿密切相关的中生代火山机构开展了地质、物化探综合调查工作，初步查明铀成矿主要控制因素，提出铀矿找矿标志。

核桃坝铀矿点位于榛子山中生代火山机构南缘弧形火山岩隆起带上。其大地构造位置为华北陆块北缘与内蒙古海西褶皱带交接过渡部位，属于大兴安岭－燕山火山活动带西南缘，张家口－多伦晚侏罗世－早白垩世火山喷发带的中段(图 1)。位于多伦县及正蓝旗东部的多伦火山盆地为早白垩世上叠式火山塌陷盆地，盆地中发现了大量的铀钍异常点、矿化点(图 2)，是沽源－红山子铀成矿亚带重要成矿区段之一^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]}。

Ⅱ1.冀北－蒙南侏罗纪火山活动带；ⅡI2.燕山侏罗纪－白垩纪火山活动带；Ⅲ11.太仆寺旗－正蓝旗晚侏罗世－早白垩世火山喷发带；Ⅲ12.张家口－多伦晚侏罗世－早白垩世火山喷发带；Ⅲ13.丰宁－围场晚侏罗世－早白垩世火山喷发带；Ⅲ21.蔚县－延庆早侏罗世－早白垩世火山喷发带；Ⅲ22.滦平－承德早晚侏罗世－早白垩世火山喷发带。据文献[1]改编。 图 1 大兴安岭－燕山火山活动带中南段火山构造单元划分图 Fig. 1 Sketch distribution map of volcanic structure unit in middle and south of the Great Xing’an range

图选项

1.第四系；2.下白垩统梅勒图组；3.上侏罗统白音高老组；4.上侏罗统玛尼吐组；5.上侏罗统满克头鄂博组；6.下二叠统变质岩；7.太古宇乌拉山群；8.流纹斑岩；9.花岗斑岩；10.石英正长斑岩；11.花岗岩；12.花岗闪长岩；13.闪长岩；14.早白垩世火山洼地；15.晚二叠世火山穹窿；16.破火山；17.断裂构造(①康宝－围场岩石圈断裂;②赤城－崇礼岩石圈断裂；③桃山－榛子山断裂；④大北沟－多伦断裂；⑤姚家营子－黑山咀断裂；⑥大二号－骆驼场断裂)；18.火山岩型铀矿化点；19.火山岩型铀异常点；20.变质岩中钍异常点；21.沉积岩中伽马测量铀异常点；22.火山结构边界。据文献[1]改编。 图 2 内蒙古多伦地区火山机构分布图< Fig. 2 Distribution map of volcanic structure at Duolun area, Inner Mongolia

图选项

多伦火山盆地具有三层结构：前寒武纪结晶基底、晚古生界褶皱基底、中生代火山岩盖层，区域地层概况见表 1。

乌拉山群(Ar3Wl)是区内太古宇出露最多的岩系，岩石组合以石榴钾长浅粒岩、二长浅粒岩、含石榴黑云变粒岩为主，局部变形较强，呈条文状、条带状，含有肠状长英质脉体。该组地层以浅色、似层状、细粒、含较多石榴石为特征，并遭受强烈变质改造，直至形成条带状、条痕状和眼球状混合岩，与海相变质岩构成本区结晶基底。混合岩化作用使铀获得一定程度的预富集，铀质量分数从原来的(0.5~2.0)×10^-6提高到2.3×10^-6[4]。

下二叠统三面井组(P1s)和不整合于其上的额里图组(P1e)构成直接基底。三面井组为海陆交互相碎屑岩夹碳酸盐岩沉积，不整合于前寒武纪片麻状石英闪长岩之上。额里图组为一套发育绿色蚀变的陆相火山岩(英安质火山碎屑岩)，钻孔研究发现额里图组顶部炭质板岩铀质量分数达到(5.0~10.0)×10^-6，构成特殊的含铀层。

晚侏罗世到早白垩世，大规模火山活动形成巨厚的中酸性－酸性火山堆积物，形成以晚侏罗世－早白垩世满克头鄂博组、白音高老组酸性火山岩和义县组安山质火山岩为主的中生代火山岩盖层，前两期火山岩地层也是本区铀多金属矿主要含矿层。

近年来随着区调修测工作和同位素年代学、地球化学专项研究的深入，对大兴安岭南带中生代陆相火山岩提出许多新认识^{[10, 11, 12, 13]}，一般认为满克头鄂博组属于晚侏罗世，玛尼吐组、白音高老组火山岩大部分应归入早白垩世。

多伦核桃坝地段地区铀矿化主要赋存满克头鄂博组和白音高老组酸性熔岩和碎屑岩中。这两个层位与沽源地区张家口组三段在岩性、岩相上更接近，考虑到其时代归属不是本文讨论的重点，且其上下接触关系明确，不影响与铀成矿关系研究，为便于与沽源地区的对比及与核工业系统前人铀成矿研究成果衔接，本文暂不改变其年代归属。1.3 区域火山构造

多伦地区最早被认为是陨石撞击形成的多伦环^[14]，随着大比例尺区调、航空物探测量、矿产资源调查和研究工作的深入，可确定为晚侏罗世－早白垩世形成的火山塌陷盆地^{[7, 15, 16, 17, 18, 19]}。控盆断裂主要是盆地北部的沽源－张北断裂、盆地南部的蔡家营－御道口断裂，两者均为NE向构造，与区域构造线方向一致；其次为盆内NW向、近SN向断裂构造。两条NE向断裂将盆地切割成一系列NE向展布的凸起和凹陷，形成现在的三凹两凸的构造格架^[19]：从西到东依次为闪电河近SN向断陷、桃山－榛子山近NNE向隆起、大北沟－多伦NE向断陷、大十八台－三道沟NE向隆起、骆驼场东－三道沟NE－NNE向断陷(滦河断陷)。在隆凹相间的火山构造格架中存在与铀成矿有关的中生代破火山机构，如榛子山、白家营子、西干沟等，这些火山机构或沿塌陷中心四周形成环形凸起，或塌陷中心被后期火山岩充填形成大面积隆起，前者以榛子山火山机构为代表，后者以西干沟火山机构为代表。核桃坝正位于榛子山火山机构南缘隆起带上(图 2)。

多伦地区自海西期以后到早中侏罗世长期隆起；晚侏罗世－早白垩世发育陆内断块活动，区域性褶皱变形和逆冲构造导致了地壳南北向缩短和岩石圈加厚，出现北东向大规模火山作用和陆内断陷；早白垩世末期发生了广泛的区域伸展变形，发育拆离正断层，沿近SN向断裂构造以隐爆作用为先导，火山喷溢为主，晚期发育浅成岩浆侵入活动为标志^{[20, 21, 22, 23]}。

以榛子山、西干沟等中生代火山机构为代表，构造方向以NE、NNE向为主。该构造控制了大规模火山岩浆活动，出露火山岩地层走向大多为NE或NNE向。

榛子山火山机构(包括核桃坝)晚侏罗世－早白垩世火山活动以裂隙式火山喷溢活动为主(中心式和裂隙式喷溢同时存在^[3])，间有爆发作用形成。依据核桃坝地区钻孔岩心岩性组合、接触关系和展布特征，可将该地区火山活动分为满克头鄂博期、白音高老期2个亚旋回，从下到上分别对应满克头鄂博组、白音高老组2个火山岩地层：

1)满克头鄂博火山旋回以酸性－中酸性岩浆活动为主。以宁静溢流开始，强烈爆发结束。底部为流纹岩、流纹斑岩、块状流纹岩夹角砾岩，中部为条带状流纹岩、流纹质熔结凝灰岩和粗面质含角砾熔结凝灰岩，上部为流纹质熔结凝灰岩夹少量条带状流纹岩，顶部出现碎斑流纹岩(烟灰色石英和钾长石斑晶碎裂纹发育，无明显位移，粒度变化大)。与下伏岩层呈断层接触，主要分布在火山机构西部和南部。

2)白音高老火山旋回以酸性岩浆活动为主。强烈爆发－溢流－强烈爆发－次火山岩充填火山管道。底部为一套流纹质火山角砾岩、熔角砾岩，中部为流纹质角砾凝灰岩、熔结凝灰岩，上部为紊流状流纹岩夹玻璃质透镜体或构造破碎强烈带。整套岩石顶部为剥蚀出露的强烈蚀变(赤铁矿化、硅化为主)流纹斑岩。

核桃坝地区白音高老亚旋回火山岩严格限制在NNW向、NE向构造和密集发育的规模较小的火山机构环状断裂、向心断裂(长一般1~10 m，宽0.1~3.0 m)复合部位，围绕裂隙式火山活动中心展布。

核桃坝位于多伦盆地西部榛子山火山机构南缘。该火山机构为开口向北的半环形破火山机构，面积220 km²，以遭受深剥蚀后出露的流纹质熔结凝灰岩和中央侵入体构成火山岩隆起带的西部，东部和南部剥蚀程度较浅，隆起带面积约90 km²。中央侵入体整体具相带分布，岩体中心相为中细粒斑状斜长花岗岩，向外依次变为花岗斑岩、流纹质凝灰岩、熔结凝灰岩、复成分角砾岩。满克头鄂博组凝灰岩、流纹斑岩围绕花岗斑岩环状分布，地层产状向四周倾斜，构成火山穹窿构造；白音高老组火山岩覆在满克头鄂博组之上，局部出露次火山岩侵入体。随时间推移，火山活动中心不断向南、东迁移，至白音高老期，在早期火山活动中心东侧、南侧发现晚期小型破火山洼地及配套的火山口岩相组合(以球泡流纹岩、火山角砾岩为代表)。

白音高老火山期后，转入稳定的上升剥蚀阶段。早白垩世火山岩以珍珠岩、钾质流纹岩为主分布在外围及火山颈部，次火山岩剥蚀后出露地表。在火山断裂和区域性构造交切部位有隐爆特点的次火山岩侵位。

核桃坝铀矿化产于潜火山岩与NE向和近SN向断裂构造交汇部位(图 3)。该区火山活动受NE向和NNW向断裂构造控制。NE向断裂具多期活动性质，晚侏罗世具压性、压扭性质，发育满克头鄂博组火山岩及花岗斑岩侵入体，至早白垩世转为张性性质^[22]。

1.第四系；2.白音高老组1段；3.满克头鄂博组；4.额里图组;5.白音高老组2段流纹斑岩；6.满克头鄂博期花岗斑岩；7.满克头鄂博期流纹斑岩；8.流纹质熔结凝灰岩；9.流纹斑岩/花岗斑岩；10.粗面岩；11.推测断裂；12.正断层；13.逆断层；14.硅化/古火口；15.钻孔。据文献[1]改编。 图 3 核桃坝地区1∶50 000铀矿地质图 Fig. 3 1∶50 000 Uranium geologic map of Hetaoba area

图选项

出露的NNW向断裂构造长约2 km、宽100~500 m，倾向270°，倾角70°~80°，形成近SN向火山岩隆起带，该构造控制了白音高老期次火山岩的展布。构造范围内集中分布着以钾化、高岭土化、硅化、褐铁矿化为主的蚀变组合。NNW向构造交切NE向构造形成多条雁行排列的硅化带，每条长度从几米到几十米不等，宽1~10 m，岩石基质强烈硅化，裂隙和节理面发育强烈褐铁矿化蚀变，裂隙中有时见紫色萤石细脉。远离这两组构造蚀变类型减少、强度显著减弱。

通过对核工业208大队钻孔观察，发现铀异常基本都分布在NNW向构造两侧，当与次火山岩和NE向构造交汇时，往往为工业孔。铀矿体均赋存在蚀变的岩性接触界面、次火山转折部位、蚀变的构造裂隙、破碎带中，一般在次火山岩内外带中矿体品位和厚度均增大(图 4，5)。

1.满克头鄂博组；2.白音高老期流纹斑岩；3.满克头鄂博期花岗斑岩；4.流纹斑岩/花岗斑岩；5.流纹岩/流纹质熔结凝灰岩；6.火山角砾岩；7.黏土化/黄铁矿化；8.赤铁矿化/褐铁矿化；9.萤石化/水云母化；10.推测NE向断裂构造；11.铀矿体。钻孔资料据核工业208大队内部资料。 图 4 核桃坝ZKH7-0钻孔综合剖面图 Fig. 4 Integrate profile of bole hole of ZKH7-0

图选项

岩石地层与图4相同。 图 5 核桃坝ZKH7-0和HZK0-0钻孔综合剖面图 Fig. 5 Integrate profile of bole hole of ZKH7-0 and HZK0-0 at Hetaoba area

图选项

分析样品为位于榛子山火山机构西北部、南部及核桃坝地区白音高老组、满克头鄂博组的流纹岩、正长斑岩及侵入于满克头鄂博组的斑状花岗岩，均为含矿围岩和钻孔矿石岩心，均具有Si、Al、K质量分数较高，K>Na，贫Mg、Ca特征(表 2)，为岩浆演化到富硅、钾阶段的产物，岩浆分异程度较高。钾质量分数明显高于沽源张麻井赋矿的张家口组三段流纹岩^{[5, 7]}，表明存在富钾流体的交代蚀变。多数样品在TAS图中投影于亚碱性区的流纹岩(图 6)，在An-Ab-Or图中位于钾质火山岩区(图 7)。样品在w(K₂O)-w(SiO₂)图中为对数负相关关系，成分点Si与K之间为弱不相容关系(图 8)。说明成分点之间在岩性成分上差别不大，表明酸性火山岩演化程度逐渐加大。

表 2 核桃坝地区含矿围岩主、微量元素分析结果及相关参数表 Table 2 Analyses and calculate results of major and trace element of ore-bearing volcanic rocks at Hetaoba area

表选项

O3.英安岩；R.流纹岩；T.粗面岩、粗面英安岩；Ir.Irvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。底图据文献[24]。 图 6 核桃坝地区中生代火山岩TAS图解 Fig. 6 TAS diagram of Mesozoic volcanic rocks in Hetaoba area

图选项

底图据文献[25]。 图 7 核桃坝地区中生代火山岩An-Ab-Or图解 Fig. 7 An-Ab-Or diagram of Mesozoic volcanic rocks in Hetaoba area

图选项

图 8 核桃坝地区中生代火山岩w(K2O)-w(SiO2)相关性图解 Fig. 8 w(K2O)-w(SiO2) diagram of Mesozoic volcanic rocks in Hetaoba area

图选项

文中所有地化数据均为核工业北京地质研究院分析所测试。主量元素采用AB-104L、PW2404 X衍射分析仪分析测试，误差小于10%；微量元素采用ELEMENT XR 等离子体质谱分析仪分析测试，误差小于5%；同位素测试采用ISOPROBE-T等离子体质谱仪完成，误差2δ。

含矿围岩蛛网图形态与板内玄武岩相似^{[7, 12, 26]}，微量元素总体上表现为高场强元素Th、U和大离子亲石元素Rb富集，大离子亲石元素Ba、Sr、Eu较强亏损的特征(图 9，表 2)。Ba、Sr的亏损反映出非造山环境下存在着强烈分异的分离结晶作用。Sr/Ba值绝大部分较低且比较一致，显示岩浆演化程度较高(SiO₂质量分数均增高、斜长石牌号较低)，流纹岩、钾质流纹岩、流纹斑岩、花岗岩为同源岩浆产物。Rb/Sr值普遍大于1(表 2)，为壳源来源成因。

a1、a2. 含矿围岩； b1、b2. 矿石。 图 9 核桃坝地区含矿围岩与钻孔矿石REE配分模式图和微量元素蛛网图 Fig. 9 REE and trace element spider diagram of ore-bearing rocks and ore rocks of bole hole at Hetaoba area

图选项

含矿围岩稀土元素具有稀土总量较高，轻稀土富集，δEu强烈亏损，δCe基本无异常的特征(表 2)，与冀北、大兴安岭南端中生代岩浆具有明显相似性。

3FD-08-3FD-13等6件矿石为浸染状红色少斑流纹斑岩，微量元素中铀急剧增高，Ba无亏损，Eu弱亏损，其他元素形态与围岩相似。Ba无亏损表明含铀热液可能深入下地壳循环后进入含矿部位。Sr/Ba值与围岩相似，但Rb/Sr值小于1(表 3)，表明在较晚期次中高温热液交代作用下Rb、Ba、La等强活动性元素淋失^[27]。矿石稀土总量中等((231.94~339.11)×10^-6)，轻重稀土比值处于中等(3.49~9.20，平均6.30))，大部分比围岩低。稀土总量减少及轻稀土选择性丢失与富含挥发分(F、Cl)流体交代蚀变作用有关，多次活动的流体引起重稀土组分的增加，这与地质观察相符，即铀矿石强烈赤铁矿化(红化)并可见到紫色萤石细脉穿插。δEu亏损减小与含铀热液从围岩中带入含Eu矿物如钾长石有关。

总之，核桃坝地段火山岩为上地壳重熔改造而成的流纹质岩浆，从满克头鄂博组到白音高老组流纹岩、流纹斑岩和花岗斑岩具有同源演化的特征，并存在富钾流体与熔体间交代蚀变作用，经历了碱性－酸性－碱性的变化过程。矿石为白音高老期流纹斑岩，铀来自含F、Cl、Si流体交代蚀变酸性火山岩围岩，该流体组成具有部分下地壳来源。

根据地质调查和钻孔揭露，核桃坝地区铀矿石有两种：一种为灰色－灰黑色角砾岩型铀矿石，含矿岩性为流纹斑岩碎裂角砾岩和含角砾流纹质熔结凝灰岩，发育硅化、黄铁矿化、黏土化蚀变；另一种为红矿，含矿岩石为构造裂隙发育强烈赤铁矿化的流纹岩或流纹斑岩。两类矿石均发育紫色、黑紫色萤石细脉的构造裂隙。

依据铀存在形式、矿物共生组合、物质成分及不同矿种穿插关系、成矿温度等，将铀矿化分为2期：早期高温热液期和中晚期低温热液期，分别形成脉状和浸染状两种矿石。

1)早期高温热液期铀矿化：矿石呈黑色，强硅化，角砾岩硅质黑色胶结物为特征。铀矿物为钛铀矿、铀钛磁铁矿、晶质铀矿、铀石及分散的铀质点。铀以微脉状沥青铀矿充填在黑色硅质脉、黑紫色萤石脉的微裂隙中，主要共生矿物为磷灰石、方铅矿、辉钼矿、黄铁矿等，分散状铀质点存在于微裂隙和角砾岩胶结物硅质脉中。

2)中晚期低温热液期铀矿化：酱红色、微红色带有黑色斑点或浸染状黑色物质。铀矿物以沥青铀矿为主，有少量铀石，呈浸染状分布。主要共生矿物为方铅矿、辉钼矿、萤石、胶状黄铁矿等。

早期铀矿化Si质量分数变化大，伴生矿物较多，为硅质热液作用结果。晚期铀矿化矿石较简单，为钾交代作用产物。早期矿化位于构造裂隙发育的硅化破碎带和角砾岩胶结物中，围岩选择性不强。晚期矿化以分布在次火山岩内带中为主，其次位于岩体与地层接触带中。 早期黑矿品位一般低于中晚期红矿品位。

除上述两类矿石外，还发现一种具有Pb、Zn、Mo矿化的强烈褐铁矿化、黏土化碎裂岩和强Fe、Mn氧化流纹岩、流纹质凝灰岩矿石，铀作为伴生矿物存在(达综合利用品位)。该类矿石是含矿热液中多金属物质先于铀沉淀于构造破碎带和裂隙中，随后隆升到近地表环境下遭受氧化淋滤作用的产物。

构造破碎带或角砾岩中的铀矿化一般以含金属硫化物硅质细脉呈脉状贯穿在岩石裂隙中，或为赤铁矿化角砾岩矿石，流纹斑岩体内外带的铀矿化一般以浸染状、微脉浸染状赋存于构造和脆性岩石裂隙、不同岩性界面、次火山岩转折、倾伏、变化部位。在钻孔中还可见到铀矿化产出于层间破碎带、不同地质体转换界面上。

镜下鉴定和电子探针分析发现两种矿石中的铀矿物主要是铀石、沥青铀矿(图 10,11)。部分铀石以增生边形式交代锐钛矿、黄铁矿，部分铀石以浸染状或细脉状分散于构造破碎或裂隙内硅质脉和少量早期萤石脉中。沥青铀矿则呈分散浸染状与方铅矿、辉钼矿等共生于萤石脉、硅质脉中或流纹岩基质中(图 12)。总体上铀与黄铁矿、辉钼矿关系密切，普遍具有铀钼共生的特点。

图 10 核桃坝钻孔矿石电子探针照片(KD10) Fig. 10 Electronic probe photo of uranium-ore from bore hole at Hetaoba area (KD10)

图选项

图 11 核桃坝钻孔矿石电子探针照片(3FD-12-08) Fig. 11 Electron microprobe photo of uranium-ore from bore hole at Hetaoba area (3FD-12-08)

图选项

左为碎裂角砾岩矿石，右为红化矿石。 图 12 核桃坝钻孔矿化岩心照片 Fig. 12 Photo of mineralized rocks from bole hole at Hetaoba area

图选项

已发现的铀矿化点位于核桃坝近NS向火山岩隆起带中NNW、NE向断裂构造交汇地段。NE、NEE向构造控制了满克头鄂博期、白音高老期火山活动，NNW向断裂构造控制了火山活动晚期及期后的热液活动，并形成上叠式火山塌陷盆地。两期构造叠加有利于铀的运移、沉淀和富集。

地表铀矿化岩石主要为白音高老期流纹斑岩，表现为强烈硅化、赤铁矿化、褐铁矿化的构造角砾岩，含矿地段通常发育褐铁矿化、钾化、硅化蚀变组合，部分地段还见绿泥石化和水云母化。蚀变构造呈NNW向和NE向带状展布，以NNW向为主，早期发育赤铁矿、硅化，晚期发育褐铁矿化和微晶石英细脉，局部发育网脉状紫黑色萤石化。

钻孔编录研究发现，铀多金属矿化主要赋存在蚀变的构造破碎、裂隙发育部位，含矿岩石一般为流纹质熔结凝灰岩和流纹斑岩体。ZKH7-0钻孔中含矿部位有两层，浅部构造破碎带中满克头鄂博组流纹质熔结凝灰岩，另一层为白音高老期流纹斑岩内外接触带中。ZKH0-0钻孔中铀矿化主要赋存在熔结凝灰岩与浅部流纹斑岩次体接触的构造破碎带中(图 5)。岩心编录还发现Pb、Zn、Mo等多金属矿化位于黏土化、褐铁矿化构造破碎带或角砾岩带，以及构造裂隙中充填的黑色硅质胶结物中。

钻孔揭露的隐伏含矿构造破碎带一般产状较陡，构造带中岩石裂隙发育、破碎强烈。根据钻探线方位和钻孔见矿情况推测含矿构造主要为NNW向构造，当与NE向构造交汇时(钻孔显示密集分布的多组不同方向裂隙及多段强烈破碎带)，出现多个铀多金属矿化段。

钻孔揭露的矿前蚀变为面状高岭土化、水云母化，含矿段一般发育硅化、赤铁矿化或褐铁矿化、胶状黄铁矿化、黑色萤石化、硅化等蚀变组合，多金属矿化通常还可见褐铁矿化、绿泥石化、黄铁矿化蚀变。

研究表明，多伦、沽源两地具有相似的铀源条件，晚侏罗世－早白垩世火山岩既是含矿围岩也是直接铀源。两地也存在一定的差别，多伦地区出露的太古宇乌拉山群和中生代酸性火山岩、侵入满克头鄂博组的燕山期花岗斑岩铀含量一般低于沽源地区，但核桃坝地区额里图组炭质板岩、白音高老期流纹斑岩铀含量较高，总体上铀源条件较好。多伦地区各类岩石铀、钍质量分数见表 4。

对核桃坝、榛子山地区出露的白音高老期潜火山岩-流纹斑岩能谱测量发现其铀质量分数达(5~15)×10^-6，最高达29×10^-6。前人^{[4, 5]}研究发现沽源地区张家口组3段流纹岩铀质量分数达(10~15)×10^-6。沽源、多伦地区晚侏罗世－早白垩世同源岩浆演化到后期形成了富铀火山岩，同时具有铀源和含矿岩石的双重性质。

核桃坝地区铀矿化赋存在喷溢相酸性火山岩地层(熔结凝灰岩、凝灰岩、流纹岩、流纹质粗面岩)及侵入相次火山岩(流纹斑岩、正长斑岩)构造破碎、裂隙与钾长石化、水云母化、赤铁矿化(红化)、硅化、多金属硫化物等热液蚀变叠加的部位。铀矿化一般存在早晚两期热液流体作用，总体上与冀北地区上酸下碱的蚀变分带模式相近，主要以中低温蚀变为主，按时间前后分期如下：

矿前期(早期)——钾长石化、硅化、高岭土化。

成矿期(中期)——水云母化、绿泥石化、硅化、萤石化。

矿后期(晚期)——硅化、高岭土化、赤铁矿化、萤石化。

成矿期后——硅化、萤石化、碳酸盐化。

早期为中高温热液交代阶段，形成于岩浆活动晚期的气液阶段，为高温矿物组合，既可以是强酸性蚀变矿物(如有些破火口见强酸、强氧化的明矾石、石英岩组合)，也可以是碱性蚀变矿物，如钾长石化(钾化)，钾交代钠长石斑晶和基质中钠-更长石雏晶，系受富钾的酸性火山岩控制。

随着温度和压力降低，一般在早期钾交代地段发育水云母化，沿构造带面状分布，交代钾长石斑晶，也交代基质中的雏晶和火山玻璃，在钾化不发育地段有时发育高岭土化和绿泥石化蚀变。

在近中性－弱碱性条件下进入成矿阶段，此时析出石英脉。成矿阶段早期为金属硫化物和钛铀矿：前者以微粒状黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿为主，有些附着在早期黄铁矿外围，是造成水云母发黑的主要原因；后者共生矿物很少，见磷灰石聚集和重结晶。成矿阶段晚期发生多金属硫化物、沥青铀矿沉淀。硫化物有胶状黄铁矿、微粒状黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、胶硫钼矿等，结晶程度均较差且含量甚微，以微脉状或散点状分布于微晶硅质及萤石脉中，含铀络合物与铁硫化合物、氟化物共沉淀，还原状态下析出沥青铀矿，以微脉分散状为主。

成矿期后(矿后蚀变)，构造薄弱部位仍有弱酸性热液活动，并发育表生低温蚀变组合，以硅化、萤石化、碳酸盐化为主。石英脉为白色、萤石为紫色、绿色或无色，碳酸盐为较纯的方解石，矿物结晶程度好，呈较大脉体或群脉充填在矿石及周围的裂隙中。

值得注意的是，在中低温矿化期及矿化期后，硅化和萤石化始终贯穿，在硫化物阶段以前以晶型较好的白色硅质脉(微晶石英)为特征，常混有鲜艳(紫色为主)萤石脉或团块，到硫化物阶段以结晶较差为特征。多期硅质脉既反映温度变化也预示了热液性质由碱－酸－碱多次循环的变化过程。硅化作用期次越多、越复杂以及规模和范围越大，预示着热液活动越强，与硫化物、水云母化蚀变组合是铀多金属矿化蚀变标志。赤铁矿化是在先期形成的铀矿化基础上的低温氧化物，为叠加蚀变，表现为红化，它的出现往往指示了高品位铀矿段。

从剖面(图 4)上看，铀矿化段外围往往具有硅化、钾化、褐铁矿化/赤铁矿化蚀变组合，向内逐渐过渡为黄绿色水云母化、白色黏土化、脉状黑色金属硫化物、萤石化(相对于浅部萤石脉加大、加宽)，深部次火山岩再次出现酱红色赤铁矿化蚀变。蚀变均出现在构造活动地段，如角砾岩破碎带和裂隙密集发育带。蚀变的垂向变化不是单纯的上酸下碱类型，是遭受至少两期热液活动形成了酸碱矿物复杂组合模式。

核桃坝地区与铀矿化密切相关的中低温热液蚀变分布在火山塌陷构造边部隆起带中，为火山断裂构造和成矿期断裂构造叠合地段，蚀变类型、蚀变矿物组成水平和垂向分带复杂化，为铀多金属矿化有利地段。

目前已经测试的沥青铀矿年龄为(113.8±2.0)、(82.0±5.1) Ma，可分为两个成矿阶段，早期113.8 Ma为贫矿石年龄，82.0 Ma为富矿石年龄(图 13，数据见表 5)。成矿年龄与含矿的白音高老期流纹斑岩(约120 Ma)矿岩时差最小约为7 Ma，最大约为20 Ma。根据铀矿赋存形式、矿岩时差、铀矿石形态及共伴生矿物组合特征，可以认为铀矿化是热液活动的产物，时间应在白音高老期火山活动晚期或期后。核桃坝地区铀成矿是与火山岩有关的热液型铀矿化。

a.低品位矿石；b.高品位矿石。 图 13 核桃坝地区铀矿石年龄图解 Fig. 13 Curves showing isotope age of ore at Hetaoba area

图选项

核桃坝地区铀矿化受构造和白音高老期流纹斑岩次火山岩体联合控制，地表主要表现为硅化、褐铁矿化、钾化破碎带，近矿蚀变矿物组合以硅化、赤铁矿化/褐铁矿化、高岭土化为主，其次为绿泥石化、水云母化。

核桃坝地区是在晚侏罗世－早白垩世火山塌陷机构边缘隆起带中发育铀矿化，白音高老期火山活动晚期大量酸性次火山岩沿NE向火山构造侵位，残余岩浆中有富挥发性成分(发育球泡流纹岩和隐爆角砾岩)，对火山期后含矿热液的形成有利。次火山岩侵位引起地热梯度变化，为地表水、地下水和岩浆水的循环移动变为热液提供热源。矿化位于酸性火山碎屑岩与次火山岩接触带及次火山岩内构造裂隙发育部位。构造破碎带是热液活动通道，富铀的珍珠岩、流纹斑岩、白音高老组流纹岩基质中大量存在的铀在被释放后沉淀在还原性质的水云母化、绿泥石化、金属硫化物蚀变破碎带中。

铀成矿控制要素：榛子山火山机构南缘隆凹过渡带满克头鄂博组、白音高老组酸性火山岩(含同期次火山岩)是主要铀源层三组构造交汇地段(火山机构边部环状断裂与放射性断裂、控制中生代火山岩浆活动的NE向断裂、早白垩世火山期后NNW向断裂)定位矿床，次火山岩侵位和随后的火山期后热液活动控制成矿；成矿期及期后一定的火山岩隆起上升可沟通地表水与地下水，有利于叠加形成富矿。

推测的铀矿化过程：晚侏罗世－早白垩世多期火山旋回促使早白垩世酸性、碱性火山岩中铀达到预富集－白音高老期次火山侵位及隐爆作用－混和热液形成－矿前蚀变和富铀热液形成－早期铀矿化及还原沉淀－晚期铀矿化去气充填阶段－适当抬升剥蚀叠加形成富矿。

对比沽源460和534矿^{[5, 10, 30]}，同为火山塌陷机构中晚期次火山岩活动地段，次火山岩受晚侏罗世晚期与早白垩世断裂构造控制，成矿年龄相近，应属于同一成矿带相似成矿条件的产物。

核工业北京地质研究院在核桃坝地区实施土壤Rn气瞬时测量(1∶1万面积测量，结果见图 14)，以本底值加三倍标准偏差作为异常下限作图，发现Rn异常晕呈NE向和NNW向两种方向展布。

图 14 核桃坝地区土壤Rn气测量等值线图 Fig. 14 Isoline chart of earth Rn measurement at Hetaoba area

图选项

由于土壤Rn气异常往往反映浅部构造引起的Rn子体聚集，可指示构造位置。同时开展了电法(V8)、高精度磁法剖面测量，地表和钻孔岩心主要岩石物性参数测量发现，侵入岩具有中－高的电阻率值，构造和次火山岩接触带为磁化率陡变带，以电阻率和磁化率确定了隐伏构造或次火山岩与地层接触带部位。根据物探剖面测量反演结果结合钻孔揭露，发现隐伏构造或次火山岩接触带以NE向为主，其次为近SN向，与Rn气测量和地表构造情况基本吻合，可作为下一步铀矿勘查的依据(测量剖面位置、Rn气测量成果和物探W1剖面反演结果见图 14－16)。

图 15 核桃坝地区电法和磁法W1剖面反演结果 Fig. 15 Profile map of electronic and magnetic measurement (W1) at Hetaoba area

图选项

图例1－14与图3相同；15.土壤Rn气测量区物探测量剖面。 图 16 核桃坝地区铀矿地质简图 Fig. 16 Geological map of uranium deposit

图选项

研究表明，构造破碎带或由于多期火山岩浆活动形成的不同性质地质体接触部位是热液活动通道，也是铀及多金属成矿的有利部位。物化探测量预测的隐伏构造与地质调查发现的地表构造或不同岩性接触带基本吻合，其复合高场区(晕)也是下一步铀矿勘查的备选场所。

综合上述研究成果，核桃坝地区铀矿化预测标准可初步总结如下：

1)中生代火山机构边缘隆起带，具有多期火山岩浆和构造活动地区，表现为不同期次火山热液活动叠合区，剥蚀程度适中，并具晚期侵入相酸性次火山岩。

2)近SN向和NE向构造交汇段。

3)发育硅化、钾化、赤铁矿化/褐铁矿化、高岭土化蚀变组合。

4)物化探测量发现的异常复合部位。

根据上述研究成果，认为榛子山火山机构隆起带边缘白音高老组次火山岩出露地段，剥蚀程度适中发育NW向、NE向复合构造，具有硅化、钾化、赤铁矿化/褐铁矿化、萤石化蚀变组合(裂隙)构造带，构造交汇部位也是航放异常与地表伽马异常复合地段，是进一步铀矿勘查的潜在有利区段。

多伦盆地白家营子地区出露白音高老期流纹斑岩次火山岩体面积较小，发育强烈硅化和赤铁矿化蚀变，可加强对该次火山岩体深部构造、蚀变发育情况的勘查。

西干沟火山机构中NE向构造控制了满克头鄂博期火山岩浆活动和火山塌陷构造的形成，NW向构造则是晚期火山热液活动的通道，发育硅化、褐铁矿化和构造破碎带，沿硅化带发育绿泥石化、高岭土化蚀变，局部见水云母化，并发育浅粉色－绿色、浅紫色萤石细脉，该带与骆驼山781、782点类似^{[5, 7]}，可对该构造破碎带及硅化带的空间展布进一步调查，探索铀矿化空间赋存部位。

1)多伦县核桃坝地区铀矿化为与火山岩有关的热液型铀矿化，铀矿化一般位于晚侏罗世－早白垩世火山塌陷构造中隆凹过渡带，对应航放高场－中高场过渡区。

2)中生代晚期两组断裂构造控制了满克头鄂博期、白音高老两期火山旋回和火山期后热液活动，特别是早白垩世NNW向张扭性构造与铀成矿关系最为密切，沿该构造热液活动表现为硅化、赤铁矿化/褐铁矿化、高岭土化蚀变组合特征。

3)核桃坝铀矿化是满克头鄂博期、白音高老期火山岩浆活动和火山期后热液活动叠合产物，火山、热液活动分别受NE、NEE向和近SN向构造控制，这两组构造是中生代火山活动和含矿热液活动通道。

4)铀成矿主要有两个阶段，即113.8 Ma贫矿阶段和约82.0 Ma富矿阶段，为早白垩世晚期以来构造拉张阶段火山热液成矿，其中82.0 Ma成矿期在区域上具有可对比性。