郭家坪礦床地質特征及鈾成礦機理分析

■夏小亮，張吾林 ■江西省核工業地質局二六七大隊，江西 九江 332000

1 區域地質特征

江西省修水縣郭家坪鈾礦床位于揚子準地臺的江南臺隆之修水—都昌臺陷的修水——武寧凹褶斷束內的修水復向斜西端(圖1-1)。修水復向斜由三個雁形排列小向斜組成(東港—董坑向斜、東津—杭口向斜、修水—廟嶺向斜);郭家坪鈾礦位于東港—董坑向斜南翼的上震旦——下寒武系地層中。

圖1-1

1.1 區域地層

區域出露的地層主要有:(1)中元古界雙橋山群構成區域褶皺基底。其巖性為一套巨厚的海相濁流沉積為主的復理石建造或類復理石建造及火山—火山碎屑沉積建造的泥砂質、淺變質巖系，金、鈾含量較高，廣泛分布于九嶺山、九宮山一帶，構成九嶺復背斜、九宮山復背斜核部地層。(2)震旦系地層。分布于修水—武寧復向斜兩翼，呈角度不整合于雙橋山群之上，分為下統硐門組和南沱組，上統陡山沱組和燈影組，屬淺海—潮坪相的硅質泥砂質碳酸鹽建造，巖性為含泥硅質白云巖、硅質巖。

1.2 區域構造

區內基底褶皺復雜，以近東西向展布的修-武復向斜表現最強烈;蓋層褶皺開闊，兩翼基本對稱。斷裂構造發育，空間展布上大體可歸納為NNE 向、NEE 向、NW 向三組。(1)NEE 向構造，主要為加里東期構造活動的產物，一般平行或近于平行基底褶皺的軸向，控制著地層的發育，巖漿巖的活動及斷陷盆地的展布，如古市—德安深斷裂，渣津—柘林大斷裂等。(2)NNE 向斷裂為區域上的郯廬深大斷裂西枝，其規模較大，斜切基底和蓋層褶皺，從加里東—喜山期(燕山期活動最強烈)多期多次活動，它控制了本區鈾礦床、鈾礦化的空間分布。(3)NW 向構造規模小，分布零星，切割NNE 向構造，形成較晚，為喜山期產物。

1.3 區域巖漿巖

區內巖漿巖受大斷裂控制，總體呈東西向帶狀分布。巖漿活動始于晉寧期，終于燕山晚期，以燕山期活動最強烈，主要分布于九嶺山、幕阜山、九宮山一帶。九嶺山以晉寧期的九嶺富斜長花崗雜巖體為主，呈巖基產出，為復式巖體。幕阜山巖體主要為燕山早期的中粒二云母花崗巖、中粒斑狀二云母花崗巖，巖石易風化，偉晶巖脈發育，燕山晚期的細粒黑云母花崗巖及煌斑巖、花崗斑巖、石英斑巖呈巖株、巖脈侵入其中，該巖體鈾含量較高，鈾異常點帶較多。

2 礦床地質特征

2.1 地層巖性

區內主要出露地層主要有震旦-寒武系及第三系，地層總體走向NEE 向，傾向NNW，傾角15°左右。震旦系分布于區內南部，分為下硐門組(淺表海相碎屑沉積的長石石英砂巖)和南沱組(冰水沉積的冰磧砂巖)，上統陡山沱組(淺海潮坪相還原環境下的碳酸鹽細碎屑沉積物)和燈影組(淺海相的含炭硅質巖為主)，巖石中富含黃鐵礦且硬、脆、軟相間，易形成滑脫構造，是區域上的重要賦礦層位。下寒武系主要分布于區內的中部，為高炭質泥巖。區內的北部及北西部為下第三系武寧群紅色砂礫巖。

2.2 礦體特征

區內共圈定工業鈾礦體26 個，主要以盲礦體產出，地表除在下寒武系王音鋪組地層中局部見鈾礦化外，其它地層均未見鈾礦化產出。

鈾礦體產出主要分布在立新水庫以西地區(圖2-1)，以東僅見1個工業鈾礦體。礦體的產出雖然與斷裂構造沒有明顯的直接關系，但賦礦地段在空間上主要分布于一組近于平行的NE-NNE 向斷裂構造的發育地段。

圖1-2 郭家坪鈾礦床地質簡圖

區內鈾礦(化)體賦存的地層及層位較多，從震旦系下統南沱組—下寒武統王音鋪組地層均有鈾礦化產出，工業鈾礦體主要產于上震旦統燈影組底部及陡山沱組第七層、陡山沱組第四層、下震旦統南沱組地層中。其中陡山沱組第四層為主要賦礦層位。礦(化)體呈層狀、似層狀產出。

礦體的賦存標高為60m 至280m。變化范圍達220m，但主要礦體標高在150m 至240m 范圍。礦體一般埋深30m 至150m。

礦體多以層狀、似層狀、透鏡狀產出，礦體的延伸與地層產狀基本一致，但礦體的厚度變化較大，最小厚度只有0.38m，最大厚度為8.41m，平均厚度1.61m。礦體品位一般為0.05%-0.2%，最高為0.99%，礦床的平均品位0.12%。

礦床鈾品位變化系數為133%，為金屬組分分布不均勻的礦床。而主要礦體品位變化系數為25.6～69.3%，屬金屬組分分布均勻的礦體。

礦床厚度變化系數90%，屬礦體厚度較穩定的礦床。主要礦體厚度變化系數為51.2-103.8%，一般主要礦體內部厚度變化較小，相對厚度較穩定，而邊緣部位的礦體厚度變化過大，造成整個礦體厚度變化大。

2.3 礦石結構、構造及礦石類型

礦石結構主要有不規則環狀結構、條紋狀結構、似脈狀結構、星散狀結構等四種。礦石構造有角礫狀、浸染狀、條帶狀、細脈及脈狀構造等。

根據礦體賦存的不同巖性特征，區內可劃分出三種不同的礦石類型:微晶白云巖型礦石、冰磧砂巖型礦石及含碳硅泥巖型礦石。

⑴微晶白云巖礦石:礦體主產于陡山沱組地層中，礦石為微晶白云巖，主要由碳酸鹽(白云石)、暗色礦物、石英及金屬礦物(黃鐵礦、閃鋅礦等)組成，碳酸鹽占70%以上，呈微晶顆粒狀，暗色礦物定向排列，使巖石顯條帶狀構造。鏡下觀察，巖石中的碳酸鹽有兩期兩種成分，早期碳酸鹽(白云石)為微晶粒狀，顏色較暗，后期的碳酸鹽(也為白云石)較干凈，呈脈狀穿插在早期的碳酸鹽中(照片2-1、2-2)。

照片2-1 巖礦照片

照片2-2 巖礦照片

⑵冰磧砂巖型礦石:礦石為南沱組冰磧砂巖、粉砂巖，深灰色、灰綠色，粉砂泥質結構。碎屑成份主要是石英，個別長石，其次為泥巖、碳質泥巖、泥硅巖、硅巖等，含量占50%以上，碎屑粒度為0.01-1mm 以粉砂及砂級碎屑為主，少量礫石大于2mm，多為硅巖、花崗巖、泥硅巖等。碎屑呈棱角狀分選性差。膠結物由泥質物水云母及鐵質氧化物組成，呈基底式膠結。

⑶硅泥巖型礦石:礦體主要賦存于燈影組中部地層中，原巖為硅質巖或泥質硅巖，隱晶質或泥質結構，顯微條帶狀構造，巖石由晶質、非晶質硅質物及泥狀物質(高嶺石)組成，含少量水云母，泥質物被鐵的氧化物浸染呈褐黃色，隱晶石英重結晶，此外還偶見方鎂石。

礦石化學成分見表2-1，2-2。

表2-1 郭家坪鈾礦石化學成分表

核工業北京鈾礦地質研究院2009 年

表2-1 郭家坪鈾礦石微量元素含量表

核工業北京鈾礦地質研究院2009 年

表2-1、2-2 反映出圍巖與礦石的化學組分和微量元素含量基本一致。但部分元素在礦石中略呈增高之趨勢，總的反映了成礦過程中沒有較大的元素帶進或帶出，從而說明了區內是以同生沉積成巖成礦為主和后期的熱液改造疊加作用相結合的成礦特點。

2.4 鈾礦賦存狀態

鈾主要以瀝青鈾礦和少量的鈾石的形式存在，鈾礦物主要有三種形式分布:1、圍繞在黃鐵礦的周圍分布;2、圍繞在閃鋅礦的周圍及閃鋅礦的裂隙中分布;3、圍繞在巖石中的微裂隙和巖石中的空洞分布。

2.5 圍巖蝕變

礦床內蝕變主要有碳酸鹽化、硅化、紅化等蝕變現象，它們與礦化有著一定的聯系。碳酸鹽化現象在礦床巖層中發育普遍，有成巖期和成礦期方解石脈，前者往往呈白色，順序發育較好，規模較大，與礦化無關，后者呈肉紅色，與礦化有關。在ZK4809 孔礦化巖芯中見其交代圍巖的現象(如圖2-2)，原巖被溶蝕形成孔洞。

圖2-2

硅化現象在巖層中也較為發育，外貌與一般炭質泥巖無異的巖石，硬度卻明顯大于小刀，顯微鏡下可見平行層面的石英細脈，這種硅化蝕變發育在礦體附近，對找礦有一定的指示意義。

紅化是指云霧狀赤鐵礦質點對構造破碎帶的破碎巖、角礫巖及碳酸鹽充填物浸染而造成巖石發紅的現象，一般比較輕微，常與黃鐵礦化相伴生，可作為富礦石的找礦指示標志。

3 鈾成礦機理分析

3.1 成礦作用

碳硅泥巖型鈾礦床的成礦是多種成礦作用疊加的結果，認真分析郭家坪地區的鈾成礦地質特征并與鄰區的董坑鈾礦床類比，我們認為區內鈾的成礦是一個復雜的過程，是多種成礦作用疊加的結果。既有同生沉積成巖成礦作用的預富集、又有地下熱液(巖漿熱液?)改造成礦作用的疊加、也不排除有地表水和地下水淋積成礦作用的存在。

3.2 成礦地質條件

認真研究分析郭家坪地區的地質背景和鈾礦化特征，我們認為區內有較好的鈾成礦地質條件，是碳硅泥巖型鈾礦找礦的有利地區。

3.2.1 區域成礦條件

贛西方北地區是我國重要的碳硅泥巖型鈾礦的成區內，郭家坪地區位于該成區內的西段，即董坑鈾礦床的外圍，與其有類似的鈾成礦地質背景，處于區域鈾成礦的有利部位。

3.2.2 鈾源條件

區域內巖漿活動強烈，自晉寧期限至燕山期均有巖漿活動，特別是燕山晚期的幕阜山巖體是區域上的富鈾巖體，另外上震旦～下寒武系地層也是重要的富鈾層，特別是下寒武系地層比正常沉積巖中鈾的豐度值高出12 至15 倍，區內上震旦下寒武系地層發育，從而說明區內鈾源條件充足。

3.2.3 巖相古地理條件

區內自晚元古代至早古生代一直處于古陸邊緣的陸海—潮坪環境，形成了一套含鈾碳硅泥巖沉積建造和有利于鈾富集成礦的巖性系列組合。如上震旦系陡山沱組下部的灰黑色含炭泥質白云巖(底板)——中部灰白色富含黃鐵礦的微晶白云巖(產礦層)——中上部硅質白云巖(頂板)組合。該巖序組合由于在物質成分、機械物理性質等方面的差別，利于成巖期后層間構造的發育，提供成礦的有利空間和地球化學障壁，起到控制鈾的成礦作用。

3.2.4 有利的含礦巖性條件

區內上震旦下寒武系地層不僅是極重要的鈾源層而且是極其良好的儲鈾層。

主要含礦巖層為一套簿-中層狀，巖性為泥巖、白云巖、硅巖交替出現，造成了巖層的機械物理性質及物質成分的不均一性，而易形成破碎帶和節理、裂隙密集帶，特別微細原生裂隙發育，是鈾富集的有利場所。

主要含礦巖石的礦物成份主要為白云石，在地下水作用下，白云石溶蝕，形成較發育的空洞及間隙，是鈾的有利容礦空間，電子探針顯示鈾礦物就產于巖石的空洞中。

巖石中富含有機質、粘土礦物、黃鐵礦、閃鋅礦等聚鈾劑，特別是黃鐵礦、閃鋅礦等硫化物，其含量一般為5%-8%，高者達15-20%，礦石電子探針資料表明，鈾礦物(瀝青鈾礦、鈾石等)大多與黃鐵礦、閃鋅礦密切相關。因為硫化物在氧化條件下被氧化，使地下水酸度增大，利于巖石中分散的鈾浸出;在還原條件下則又利于含鈾地下水中的鈾還原沉淀，富集成礦。所以硫化物在鈾的成礦過程中既起了氧化劑的作用又起了還原劑的作用。

3.2.5 構造條件

郭家坪地區由于處于區域鈾成礦構造帶內，經歷了多期次的構造運動，斷裂構造、層間構造、節理、裂隙帶發育，特別是區內鈾礦體在空間上主要分布于一組近于平行的NE-NNE 向斷裂構造的發育地段。雖然在該組構造帶內無明顯的鈾礦化產出，但不可否認斷裂構造在鈾成礦過程中的作用。

上震旦下寒武系地層巖性變化復雜，特別是震旦系上統硅質巖、泥巖、白云巖等交替出現，因此在長期的多期次的構造運動作用下，這套地層中層間破碎帶非常發育，為鈾礦體的賦存富集提供了良好的空間，特別是當陡傾斜的裂隙帶迭加于層間破碎帶之上，常形成厚度大、品位富的鈾礦體。

3.3 找礦標志

上震旦下寒武系地層是該類型鈾礦床的“鈾源層”和賦鈾層，鈾礦體的產出與該地層的分布息息相關，其分布地區是尋找該類型鈾礦床的有利地區。

上震旦下寒武系地層被一組平行展布的NE-NNE 向斷裂構造發育地段的有利巖性中，是尋找該類型鈾礦體的有利地段。

不同物理性質的巖性接觸部位，即層間破碎帶發育部位，及其與陡傾斜的密集裂隙帶相交部位，是該類鈾礦床礦體富集的有利空間。

4 結論

本區的成礦條件及成礦作用決定了本區鈾礦化類型和特征。礦體的形成多為多期次多階段疊加累計形成。

區內北部構造夾持部位應是下步找礦工作的重點地段，特別要注重其紅層覆蓋區下部的上震旦下寒武系地層中的深部找礦工作，研究NE—NNE 向構造的延伸和發育情況。

［1］江西省區域地質志，1982，7.

［2］華東鈾礦地質志，2005.

［3］EJ/T832-94，碳硅泥巖型鈾礦找礦指南，2002，12.

［4］修水地區碳硅泥巖型金(鈾)礦形成地質條件及成礦預測，北京研究所，1992.

［5］江西省修水縣郭家坪鈾礦點評價報告，1977，12.

［6］江西省修水縣郭家坪地區鈾多金屬礦普查地質報告，2010，12.