遼陽縣高家溝鈾礦床地球物理異常特征及成礦遠景預測

李準喆 武建勇 潘貴明

摘 要：高家溝鈾礦床是遼寧省東部重要的鈾礦床之一，礦床受太古界鞍山群茨溝組磁鐵石英巖控制，屬典型的鐵鈾共生的沉積變質型鈾礦床，具有明顯的層控礦床特征。文章從鈾礦床產出的地層、構造、巖漿巖等方面闡述了鈾礦床形成的地質條件;對鈾礦體的空間展布特征、產出圍巖、厚度、品位變化情況進行簡要論述;對礦區范圍內的地球物理、地球化學特征進行總結，最終預測出1級成礦遠景區一處，2級成礦遠景區2處，3級成礦遠景區3處，通過上述工作，希望對該區的地質找礦工作有所益處。

關鍵詞：成礦遠景地段 ?地球物理場 ?地球化學場 ?鈾礦化特征

中圖分類號：P63 ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0100-04

高家溝鈾礦床位于弓長嶺—連山關—八河川東西向鈾成礦帶西段，是遼寧省重要的鈾礦化類型之一，該礦床因鈾礦與鐵礦共生，多年前就引起了相關部門的高度重視。20世紀中期遼寧省冶金地質系統地勘隊伍在該區進行鐵礦普查時發現，但地質勘查工作多是針對鐵礦進行，鈾礦勘查工作未取得明顯進展。在20世紀末及21世紀初，國家加大了鈾礦找礦力度，遼寧省核工業地質局所屬二四一大隊在該區進行了鈾礦普查找礦及勘探工作，最后落實一小型鈾礦床，并對其中的鐵礦資源進行了估算，鐵礦資源量規模達到了中型。文章在野外地質調查基礎上結合地質、物探、化探資料，在該區圈定了6處不同級別的找礦靶區，希望對該區下一步的找礦工作有所裨益。

1 區域地質概況

高家溝鈾礦床位于營口—寬甸隆起與太子河—渾江坳陷過渡部位的連山關短軸背斜西端與弓長嶺背斜東端的銜接處。該區廣泛分布太古界、下、上元古界地層和太古代花崗雜巖體。

2 礦區地質

2.1 地層

該區出露地層主要為前震旦紀太古宙鞍山群，下元古界遼河群以及上元古界細河群變質巖系。（見圖1）

太古界鞍山群：主要分布在弓長嶺高家溝、何家堡子等地。經地層對比應屬鞍山群茨溝組，其下部細粒角閃巖、黑云母二長變粒巖、二云母片巖、陽起石片巖;中部變粒巖、斜長角閃巖、綠泥片巖、云母石英片巖、磁鐵石英巖;上部二云母石英片巖、黑云母變粒巖、斜長角閃巖、石英巖等。巖石化學成分和稀土元素模式與拉斑玄武巖相當。巖石經受2 900 Ma和2 600 Ma兩期區域變質作用的改造。區內鈾礦床即賦存于該層位中。

下元古界遼河群：下元古界遼河群分布在弓長嶺弧形隆起帶的翼部，自下而上分為浪子山組、里爾峪組、高家峪組、大石橋組和蓋縣組。其中區內僅有浪子山組和里爾峪組。

上元古界細河群：分布在郝家溝、大安平、八盤嶺一帶。為一套濱海～淺海相陸源碎屑巖～粘土巖沉積，主要巖性為白色厚層石英砂巖、淺紅色含礫長石石英砂巖及紫紅色細粒砂巖、粉砂巖、泥巖、泥灰巖、頁巖等。

2.2 巖漿巖

區內主要出露太古代弓長嶺鉀質花崗巖體，巖體位于弓長嶺弧形隆起帶的核部，侵入和混合交代了鞍山群，鞍山群呈大小不等的捕虜體或殘留體分布在鉀質花崗巖體之中，共同組成了本區的花崗巖～綠巖地體。

其主要巖石類型有：紅色鉀長混合花崗巖、紅色微片麻狀白云純潔二長混合花崗巖、紅色偉晶狀混合花崗巖和邊部灰白色花崗巖的斷層構造巖。其中以紅色鉀長混合花崗巖分布最廣。各類巖石均為漸變關系，各類巖石基本呈近東西向分布。

弓長嶺巖體為交代成因。巖體在太古代形成后，在呂梁構造運動期間（2 300～1 900 Ma）巖體遭受改造活化，發生了重就位，巖體邊緣和構造裂隙帶發生熱液交代作用，如鈉長石化、硅化、絹云母化、黃鐵礦化及瀝青鈾礦化等，也是本地區重要的鈾成礦期。

2.3 構造特征

該礦區位于太古代弓長嶺弧形隆起帶的東段，隆起帶呈東西向展布，向南凸弧形，兩端分別呈北西向和北東向分布。整個隆起是由弓長嶺鉀質花崗巖和其內的鞍山群殘留體、捕虜體構成。礦區內鞍山群呈北西310～330°方向分布，形成了由4個背斜和5個向斜組成的緊密線型復式褶皺。向南東傾沒，傾角10～45°。斷裂構造主要分布在巖體與地層接觸部位，按其走向可分為：東西向、北東向、北西向和南北向四組。

東西向斷層：主要發育在遼河群與巖體接觸面部位，沿不整合滑動，形成片理化帶，如墳溝～柞子溝斷層。

北東向斷層：斜切鞍山群壓扭性斷裂，如高家溝斷裂、翁家溝斷裂。高家溝斷裂控制了鈾礦體分布，翁家溝斷裂有近百米的擠壓破碎帶，使太古代鉀質花崗巖、遼河群地層超覆于細河群之上。是一條磁場低值帶，又是放射性水化學異常帶。

北西向斷層：多發育在巖體東南邊緣與連山關花崗巖體接合部，切穿上覆遼河群、細河群進入巖體，沿斷裂常有氡氣和伽瑪能譜異常。

南北向斷層：這組構造規模小，多發育在遼河群與巖體接觸面和細河群與遼河群不整合面附近。切割地層和巖體，有的斷裂還有放射性異常或鈾礦化。

3 鈾礦化特征

3.1 鈾礦體分布特征

高家溝鈾礦床位于高家溝地段的河谷內，礦體均隱伏于地下，通過鉆探工程共圈出了17個工業礦體。礦體平面分布范圍約400 m×270 m，主礦體分布范圍僅有170 m×40 m，礦體賦存標高在海拔71 m至海拔-75 m之間。

3.2 鈾礦體形態特征

礦體形態較復雜，多呈透鏡狀、扁豆狀產出。在剖面圖上呈疊瓦式平行排列，平面上呈脈狀沿北東向高家溝斷裂帶分布。礦體規模大小不一，其中主礦體走向長390 m，傾向延伸150～180 m，厚度1.5～2 m。鈾礦體在鐵礦層膨脹部位個數多，成群出現。礦體走向北東，傾向南東，傾角10～45°之間。（見圖2）

3.3 礦石類型及礦物組合

礦床礦石類型及礦物組合較為簡單，根據容礦圍巖不同可分為兩類。

（1）產于云母石英片巖中的鈾礦石類型：礦石礦物為瀝青鈾礦，金屬礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦;非金屬礦物有石英、白云母、綠泥石等。瀝青鈾礦呈浸染狀分布。

（2）產于過鐵磁鐵石英巖中的鈾礦石類型：是礦床主要礦石類型。礦石礦物為瀝青鈾礦，金屬礦物為磁鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦和少量黃鐵礦;非金屬礦物為石英、綠泥石和云母等。瀝青鈾礦呈細脈、網脈和浸染狀分布。

3.4 礦體厚度、品位變化特征

礦體品位與厚度之間成負相關，高品位礦段厚度小，低品位礦段厚度相對較大。經統計算出礦床品位變化系數為76%，厚度變化系數為93%。

3.5 容礦圍巖及圍巖蝕變

礦體的容礦圍巖：包括角閃巖類、磁鐵石英巖和赤鐵磁鐵石英巖等。其中赤鐵磁鐵石英巖是最主要的容礦圍巖，95%的鈾礦體賦存在其內。赤鐵磁鐵石英巖主要成分有石英（60%～70%）、赤鐵礦（10%～25%）、磁鐵礦（6%～27%）、鏡鐵礦（5%～15%）以及黃鐵礦、綠泥石等。赤鐵磁鐵石英巖鈾礦化段圍巖中CaO、FeO含量有增高，可能與碳酸化、黃鐵礦化有關。U與Cu、Pb呈正相關，U與Cu及U與Pb相關系數分別為0.449和0.477，說明鈾成礦過程中伴隨Cu、Pb聚集。

近礦圍巖蝕變：主要有赤鐵礦化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等。其中赤鐵礦化、硅化與鈾礦化關系密切，赤鐵礦沿著磁鐵礦邊緣或裂隙分布，磁鐵礦被赤鐵礦取代，形成交代殘蝕、殘留結構。成礦后期黃鐵礦化與綠泥石化二者密切共生，是在相同條件下形成。

4 地球物理和化學特征

4.1 放射性地球物理場特征

該區進行的能譜測量結果表明，鈾、釷、鉀背景值含量以太古代花崗雜巖體最高，遼河群次之，鞍山群、細河群最低，高場及異常主要分布在墳溝、曾家堡子、何家堡子和三道嶺地區。

4.2 礦區電磁場特征

測區東部為正磁場異常區，出露巖性為鞍山群磁鐵石英巖及角閃巖類。測區西部及東面為低緩的負磁場區。對電剖面測量的成果表明，高家溝斷裂是由多條線狀斷裂斷續延伸或雁行排列組成的構造帶，北東向高家溝斷裂形成晚于北西向斷裂。翁家溝斷裂是一連續的線性磁場低值帶與正負磁場伴生帶。

4.3 放射性水化學特征

由于本區地下水主要接受大氣降水的補給，處于淺循環、短徑流的環境中，所以地下水的水質變化較大，但變化類型不多，主要由重碳酸型水、重碳酸-硫酸型水和重碳酸-氯化物或氯化物型水組成。

地下水中鈾氡含量，區內地下水放射性元素的含量是北東部高于南西部，在地層中分布特征看是鞍山群中鈾氡含量總體上要高于其他地層，這可能也與礦區地形西高東低有關。

縱觀全區放射性水化異常，可以看出以下特點。

在區域上，異常水點多集中分布在北東向大斷裂及其周圍地層中，受構造控制明顯，所以多集中成片;異常水點中的鈾氡含量較高，有的可以作為鈾礦化的直接標志。

異常水點中的鈾氡含量較穩定。80%以上的異常水點經過重復多次取樣，有的在長達幾年的觀測中，水中鈾氡含量變化不大，仍然表現出較高的異常系數。

根據放射性水化異常的特點及其工作程度，結合地質構造條件，我們將全區水化異常圈定的14個異常片共分為3個等級。

一級水化異常暈共有兩個，分別分布于高家溝地區和墳溝。這是最具找礦意義的地區之一。特點是異常水點分布廣泛，異常含量高、工作程度亦較高，長期觀測異常穩定性較好，綜合找礦效果明顯。

其中高家溝異常暈共發現異常水點32個，水中鈾含量最高超過4 000×10-6 g/L，氡濃度最高超過10 000 Bq/L，而且在異常暈范圍內所施工的多個鉆孔均見到工業礦體（高家溝鈾礦床）。異常點多出露在鞍山群斜長角閃巖、片巖、磁鐵石英巖中，呈北東向展布，明顯受高家溝大斷裂所控制。水質類型多為重碳酸型-硫酸型。pH值小于7，礦化度小于0.2 g/L。同位素分析結果表明絕大多數異常點與鈾礦化有關。

墳溝異常暈由11個異常水點所組成，其中鈾含量最高達50×10-6 g/L。氡濃度最高可達4 000 Bq/L。且經多次反復取樣，其水中鈾氡含量始終較穩定，鈾含量一般大于10×10-6 g/L，氡濃度一般大于1 000 Bq/L，出露地層為浪子山組二段片巖，經抽水試驗，其異常含量始終穩定，并且保持在一個較高水平內，說明地下水中有充分的鈾氡補給來源，同位素分析結果也表明該地下水異常與鈾礦化有一定聯系。因此初步認為此兩個異常暈的水化異常主要是由地下水流經鈾礦化地段所形成的，流經鈾礦化地段的地下水在地下徑流的過程中不斷與無礦潛水相混合而形成不同含量的地下水出露地表。

二級水化異常暈亦有兩處：一個是在五道溝地段，另一個在曾家堡子地段。這兩個異常暈面積較小，但異常含量較高，異常穩定性較好，所處地層為太古代-元古代及遼河群云母石片巖，尤其是所處地質構造也正好在在北東向高家溝大斷裂與南北向斷裂的交匯處，成礦條件很有利，而且水中同位素分析結果表明，這些異常水點與鈾礦化有一定聯系。

三級水化學異常暈是指上述一、二級水化學異常暈以外的其他異常暈，這些水化異常暈所處地質構造條件有的與前述很相似，但是由于缺乏長期的觀測和進一步工作，所以只能作為下一步工作的靶區來指導今后的工作。

5 成礦遠景地段選擇

根據以上工作成果，結合有關成礦的各種地質條件，將本區對鈾成礦的有利地段進行歸類評價，共選出1級成礦遠景區一處，2級成礦遠景區2處，3級成礦遠景區3處。

1級成礦遠景區位于高家溝地區，面積約4 km2，這是本區最有利的成礦遠景地段，其依據是該區水化異常鈾含量較高，異常強度大，經前人工程驗證該區賦存有高家溝鈾礦床，所以該區具較好的找礦前景。

2級成礦區在工作區內有2個，一個位于墳溝地段，另一個位于五道溝曾家堡子地區，這兩個地區正好位于遼河群地層和混合花崗巖體的接觸帶附近，同時水化異常與水系沉積物異常、氡氣異常都有反映，與地質條件也相吻合，且異常強度高，具備形成連山關式鈾礦床的地質條件，因此該區也是具有較好找礦遠景的地區。

3級成礦遠景區共有3個，一個位于砟子嶺地段，一個位于曲家溝地段，一個位于何家堡子東部地段，這3個地區的特點是各種異常反映明顯，但異常強度較低，但該區工作程度較差，經過詳細工作，該區是有可能成礦的遠景區。

6 結論

通過對多年地質工作的總結，得出如下結論。

（1）鈾礦體賦存于太古界鞍山群茨溝組地層內，按礦體的賦礦圍巖可分為2種類型。云母石英片巖型及磁鐵石英巖型，礦物共生組合分別為瀝青鈾礦+磁黃鐵礦+黃鐵礦+石英+白云母組合和瀝青鈾礦+磁鐵礦（赤鐵礦、鏡鐵礦）+石英+綠泥石組合;鈾礦體形態復雜，呈透鏡狀、扁豆狀產出，在剖面圖上呈疊瓦式平行排列，平面上呈脈狀沿北東向高家溝斷裂帶分布;礦體規模較小，其中主礦體走向長度僅為390 m，傾向延伸150～180 m，厚度1.5～2 m。

（2）礦床近礦圍巖蝕變主要有赤鐵礦化、硅化、綠泥石化、碳酸鹽化、黃鐵礦化等。其中赤鐵礦化、硅化與鈾礦化關系密切，赤鐵礦沿著磁鐵礦邊緣或裂隙分布，磁鐵礦被赤鐵礦取代，形成交代殘蝕、殘留結構。

（3）鈾礦體賦存于能譜測量的高值異常區內;礦體賦存于北東向高家溝斷裂內，該斷裂是由多條線狀斷裂斷續延伸或雁行排列組成的構造帶。

（4）已知鈾礦體部位屬于地下水鈾氡高值異常區，異常受北東向斷裂控制，異常水點中的鈾氡含量較高，有的可以作為鈾礦化的直接標志，并圈定了14個不同等級的水化異常。

（5）在上述工作基礎上共圈定6處找礦靶區，其中一級靶區位于高家溝地段，也是下一步工作的重點工作地段。其他5處靶區在下一步工作中也要引起高度重視。

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