川北303鈾礦床礦化特征及其控礦因素

侯學文，孫澤軒，莫幫洪，張亮

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川北303鈾礦床礦化特征及其控礦因素

侯學文1,2，孫澤軒2，莫幫洪2，張亮2

（1.成都理工大學，成都 610059；2.核工業二八〇研究所，四川 廣漢 618300）

303礦床是四川盆地內一砂巖型鈾礦床。近年來，該區鈾礦找礦工作未取得突破性進展。根據野外地質調查、薄片、光片、系列編圖等資料，運用砂巖型鈾礦成礦、找礦理論，對303礦區下白堊統蒼溪組地層特征及鈾礦化特征進行研究，認為川北砂巖型鈾礦化主要分布在新華向斜的南東翼，礦石以砂巖型鈾礦石為主，礫巖型鈾礦石和泥巖型鈾礦石次之。鈾礦石中鈾的存在形式以瀝青鈾礦、鈾石以及吸附鈾為主。主成礦年齡較大，礦體主要賦存在辮狀河沉積體系之中，礦化與沉積微相、構造、巖相古地理及砂體厚度關系密切。

鈾礦；砂巖型；礦化特征；川北

上世紀七十年代，前人在川北地區先后發現4210、7201和303礦床，開啟了四川盆地尋找砂巖型鈾礦的篇章。通過幾十年的研究，前人對303地區砂巖型鈾礦床的礦床成因的認識不斷加深，先后經歷沉積富集成因（主流觀點）、鈾礦化受斷裂控制（陶衛中，1989）、滲濾水成（王淦順，1992）、熱水改造（朱西養，1991）、熱水沉積成礦（戴杰敏，1994）。本文在綜合前人認識的基礎上，對303礦床的鈾礦化特征和制約因素進行研究，旨在對今后在川北地區尋找砂巖型鈾礦床的同行有所啟發。

1 區域地質背景

303礦床位于南江縣境內，大地構造位置位于通江臺凹（圖1）。下古生代時，通江臺凹是大巴山坳陷的西南延伸部分。古生代大巴山褶皺帶隆起后，為一殘余圈閉凹陷，中生代晚期它和成都凹陷連成統一的坳陷。二疊紀沉積前通江凹陷中心在巴中和通江以北地區。在中生代早期，凹陷中心西南遷移到儀隴及平昌以南地區。中生代晚期，凹陷走向扭轉為北北東向，并向西南擴展。

圖1 工區位置略圖

1-物源區；2-礦床及編號

通江臺凹在發展演化中，表現為米倉山、大巴山長期的隆升，盆地長期相對繼承性沉積凹陷，北部地區不斷的剝蝕風化，為盆地提供沉積物源和鈾源。受到南北兩側古隆起的夾嵌，大巴山弧形隆起向西南方向推擠，在凹陷內產生不同走向的基底錯斷活動，使表層沉積發生扭動褶曲，并形成北東向通江—儀隴斷裂和亂石子—草壩場斷裂。此外還有幾條較小的斷裂，整體形成大巴山弧帶，將區域構造分成NW-SE弧形褶皺帶和NE向華夏構造系及蓮花旋轉構造等。

2 鈾礦化特征

2.1鈾礦體空間分布特征

鈾礦化主要產于侏羅系蓬萊鎮組與白堊系蒼溪組的沉積間斷面之上（圖2），嚴格受層位控制，而工業礦體則賦存于蒼溪組第一韻律底界之上0～8m的范圍內。但在層內分布卻不均勻，厚度與品位的變化幅度很大，礦體邊界呈突變尖滅，在主巖內呈“準整合”狀產出，傾角一般為幾度至十幾度，個別地段達20°～30°，無論地表或深部礦體，尤其是串溝和凹槽充填物中的礦體，呈現出薄、小、散的特點，呈似層狀、透鏡狀順層分布，走向上呈雁行式，傾向上呈疊瓦狀排列，常穿越不同的層面和層理，但不切穿層位。有利地段內他們常密集成群，構成礦化帶或礦化群，在古河床內富含有機質的鈣質砂巖中，形成個別較大的工業礦體，具有一定的金屬鈾儲量，礦體平均厚度在1m左右，含礦段第一層內有機質、黃鐵礦化與鈾礦化關系密切，是尋找鈾礦的有利標志。

2.2 成礦年齡特征

樣品測定，礦床成礦年齡為：107.4±9.4Ma，114.4±2.2Ma，116.5±2.3Ma和124.5±3.3Ma，產于有機質中瀝青鈾為116.5±2.3Ma中，產于膠結物中的瀝青鈾礦為107.4±9.4Ma～124.5±3.3Ma。根據瀝青鈾礦的同位素年齡分析，鋯石與主巖之間有一定的時差，但不大。礦床鈾礦成礦期為早白堊世末至晚白堊世。

圖2 范家山礦床ZK8-3—ZK8-5勘探線含礦層剖面圖

1-泥巖；2-粉砂巖；3-中砂巖；4-粗砂巖；5-含礫砂巖；6-礫巖；7-巖性分界線；8-工業礦體；9-礦化體；10-品位及厚度

2.3 礦石種類與鈾存在形式

2.3.1 礦石種類

鈾礦石種類主要有三種，分別為砂巖型鈾礦石，礫巖型鈾礦石、泥巖型鈾礦石。

砂巖型鈾礦石：為主要鈾礦石類型，其儲量占該礦床的95%以上。其中以厚層砂巖的品位高，穩定性好，砂巖成分：巖屑35%～50%、石英顆粒40%～50%，長石含量小于10%，顏色為深灰色至灰黑色、鈣質膠結緊密，富含細分散狀有機質，富礦石部位赤鐵礦化明顯，并有分散狀黃鐵礦細粒；薄層狀砂巖鈾礦石，則品位低、連續性和穩定性差，細粒結構，灰色，含條帶狀和薄層狀凝膠化有機質，膠結較疏松。

礫巖型鈾礦石：在礦石中局部可見，呈長透鏡體產出，含有有機質和弱紅化，沿走向和傾向均不穩定，向砂巖型礦石過渡，礫石成分主要為泥灰巖、石灰巖，偶見安山巖、火山熔巖，礫巖滾圓度中等，礫徑0.5～1.0cm，鈣質膠結，膠結緊密。礫石間夾有大量巖屑。

泥巖型鈾礦石：為砂巖中的夾層，主要由泥質和鈣質組成，礦石較貧，厚度小，礦化不穩定，礦石呈塊狀構造，微細粒結構，見有少量細分散狀黃鐵礦，膠結致密。

2.3.2 鈾存在形式

鏡下觀察、放射性照相、顯微放射性照相、電子探針掃描及電滲析等資料表明，礦石中鈾的存在形式主要為礦物和吸附兩種，其次尚有少量類質同象鈾。鈾礦物主要為瀝青鈾礦，其次是鈾石，常見于富礦石中，呈膠狀、不規則狀、顯微粒狀及超顯微粒狀，分布于砂巖的鈣質膠結物中、礫石和碎屑的邊緣、長石和云母的解理縫中，或充填于鈣質結合的龜裂紋和有機質的細胞腔中。礦石構造成星點狀、條帶狀、不規則狀、環狀。

瀝青鈾礦呈黑色、具瀝青光澤，反射光下呈灰色、均質性、無內反射。其反射率隨粒徑和含氧系數而變化與10%～16%之間，顯微硬度為232～317kg/mm2。

鈾石是鈾的硅酸鹽礦物，主要見于古植物碎屑的細胞腔內和紅化礦石的膠結物中，呈短柱狀隱晶結構，與球粒狀黃鐵礦及個別方鉛礦立方體共生，顆粒極細，其反射率比瀝青鈾礦略低，約為10%±，普通顯微鏡下兩者難以區別。

吸附鈾主要存在于貧礦石中，吸附劑為有機質、膠狀與黃鐵礦、赤鐵礦、綠泥石、粘土雜基等。

類質同象鈾存在于鋯石、獨居石等含鈾重礦物中，含量甚微。

2.4礦石鈾地球化學特征

礦石中有利伴生元素由硒（Se）、釩（V）、鉬（Mo）和鋇（Ba）等，其中Se 、V、 Mo含量相對較高，但僅部分樣品可達工業利用指標，無法單獨圈定礦體，不能綜合利用。鈾礦石中含鉛量較圍巖高，原因是放射性元素衰變引起。

2.5圍巖蝕變

礦床圍巖蝕變弱，僅見方解石化、紅化。

紅化與鈾礦化有著極為密切的關系。礦化地段均由暗紫紅色至淺紫紅色強弱不同程度的紅化。礦化越富，紅化越強，富礦石呈暗紫色色調。紅化是由顯微粒狀和鱗片狀赤鐵礦、針鐵礦分布在碎屑邊緣及其顯微裂隙中所致。紅化礦石與正常巖石全鐵含量基本相等，只是隨著紅化程度的增強，Fe2O3增加,FeO減少。因此礦石中Fe2O3的增加不是帶入的，而是原巖中Fe2+被氧化的結果。

圖3 蒼溪組第一段沉積相與鈾成礦關系圖

3 鈾礦化控制因素

3.1 地層控制

鈾礦化主要產于侏羅系蓬萊鎮組與白堊系蒼溪組的沉積間斷面之上，嚴格受層位控制，而工業礦體則賦存于蒼溪組第一韻律底界之上0～8m的范圍內，且礦體與地層呈“假整合”產出，含礦巖性多為淺色至深灰、灰黑色巖屑砂巖，局部含炭屑、礫巖透鏡體及紫紅色泥巖夾層。

3.2 沉積構造與巖相古地理

鈾礦化展布、地層走向與古河道展布基本一致，鈾礦主要賦存于古河道主流亞相和濱河亞相中，水平和垂向上沖刷面的數量、規模、深淺等因素與鈾的富集和礦化程度呈正相關趨勢。在古河道凹地、凹槽、河道轉彎處是工業礦體形成的最佳場所。

礦體的產出距多階段性、多層性的特點；礦體產在北東-南西向古河流沉積相帶中，礦體長軸方向與古水流方向一致，空間上呈帶狀分布，但受巖相古地理-沉積凹槽、河流彎曲和主、支流交匯部位的控制。

另外，鈾礦化與含礦層砂體厚度有密切的關系。當含礦砂體厚度小于15m時，因空間有限，含鈾水溶液不易流動循環，而不利于成礦；當砂體厚度大于25m時，因砂體過厚，發育的沖刷面過多，使流體流動性增大，造成礦液易過而不留或對鈾的卸載不充分，也不利于成礦；蒼溪組砂體厚度在15～25m時，適合含鈾水循環和停滯，在巖性搭配適當的條件下形成礦體與礦化，且產出的礦體較厚大。

3.3 巖石物質成分與結構組合

巖石粒度適中、原始孔隙發育、有機質、粘土、黃鐵礦含量較高以及地球化學條件變異部位等因素，可為后期鈾的遷移、沉積、富集提供內部條件。資料證明：△Eh=30～60mV，還原系數Fe3+/Fe2+=1.56～2.63，反映鈾成礦時的弱還原-還原環境，有機質（凝膠化和半凝膠化）含量增高的部位，往往形成較好的工業礦體。

3.4沉積微相

特定的沉積環境控制了鈾成礦的位置，對303地區范家山礦床含礦孔、礦化孔、無礦孔進行分析對比。結果表明，含礦孔及礦化孔大多產于河道相至河漫灘相的過渡部位，其次是發育在支流交匯處橫向砂壩、河漫洼地發育的沉積環境中。而無礦孔分布不具此規律。一方面由于河道滯留沉積、心灘沉積時期水動力較強，可以作為鈾富集吸附劑、還原劑的有機質不易保存，沉積厚中砂體較厚、物性較好，一方面沉積期后由于心灘中砂體較厚、物性較好，含鈾流體在其中流動更快，還原作用進行的不充分，雖有異常、礦化，但規模較小。因此，過渡地帶水動力相對較弱，有機質較易沉積保存，有利于成礦。且根據鉆孔資料，有機質的分布多與沉積物層面一致，厚度較薄，反映為在較弱水動力環境下的沉積。加之蒼溪組、蓬萊鎮組之間不整合面為構造薄弱面，在地層沉積之后由于地下動水壓力增高或構造掀斜導致不整合面附近地層中鈾的遷移、富集。礦體形態多為透鏡狀、薄板狀，與有機質分布在空間上具有高度一致性。

4 結論

1）川北地區砂巖型鈾礦床均分布在新華向斜南東翼，礦化點亦主要分布在新華向斜南東翼，少部分分布在新華向斜北西翼。在向斜核部老地層中未發現鈾礦化及異常。

2）礦體主要分布在辮狀河沉積體系中，空間定位主要為河道滯留沉積亞相頂部、心灘亞相底部，主要呈薄層狀，礦體厚度一般只有n×10cm，厚者可達1m。

3）礦石種類以砂巖型鈾礦石為主，礫巖型鈾礦石、泥巖型鈾礦床次之。鈾礦石的存在形式主要以瀝青鈾礦、鈾石。

4）地層、構造、巖相古地理及沉積微相等與鈾成礦密切相關，共同作用導致鈾在特定地方富集成礦。

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[8] 核工業二八○研究所．西南鈾礦地質質(內部資料). 2005.

Ore-formation and Ore Control Factors of the Uranium Deposit 303 in North Sichuan

HOU Xue-wen Sun Zexuan MO Bang-hong ZHANG Liang

(1- Chengdu University of Technology, Chengdu 610059; 2- No.280 Institute, CNNC, Guanghan, Sichuan 618300)

The uranium deposit 303 is a sandstone type uranium deposit in Sichuan basin. The uranium mineralization is confined to sandstone, conglomerate and mudstone belonging to Braided river sedimentary system of the Lower Cretaceous Cangxi Formation in the southeastern limb of the Xinhua syncline. Uranium occurs as pitchblende, coffinite and adsorbed uranium. The uranium mineralization is in close relationship with structure, sedimentary microfacies and paleogeography.

uranium deposit; sandstone type; mineralization; North Sichuan

2017-03-23

本文受中國核工業地質局（No.201365）資助

侯學文（1985-），男，山東菏澤人，工程師，在讀博士研究生，主要從事沉積學及鈾礦地質等方面的研究工作

P619.14

A

1006-0995（2017）04-0600-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.016