河南省盧氏縣熊藏溝鈾礦礦化地質特征及成因探討

曾慶海

(河南省核工業地質局，河南 鄭州 450000)

40年來，我國鈾礦地質勘查工作取得了顯著成果，探明了一大批鈾礦床，提交了可觀的鈾儲量，建設了一批大型礦山和水冶廠，但我國的鈾資源量與世界主要產鈾國家相比仍存在很大差距，主要是大礦、富礦，經濟效益好的礦少[1-6]。從國家中長期核電發展規劃而言，鈾資源存在的缺口大。國家加快核電建設，鈾礦資源矛盾突出，近期鈾礦山在加大采掘能力，水冶廠在擴大“111”產品生產，對鈾礦資源的需求更為迫切[7-10]。

熊藏溝地區位于華北地臺南緣，華熊沉降帶的南部、欒川—薄山—盧氏陷褶斷束秦嶺東西復雜構造帶。盧氏—欒川成礦帶是河南省重要的多金屬成礦帶，出露主要地層是一套淺變質巖系，巖性極為復雜。斷裂構造發育，火成巖廣泛分布。區域礦產豐富，主要有鉛、鋅、金、銀、鉬、銻、鐵、鈾等。成礦地質條件優越，是開展鈾及其他金屬礦產調查的良好場所。為保證我國核燃料立足于國內，擴大鈾資源勘查，尋找富大鈾礦成為鈾礦地質行業的當務之急。

1 區域地質背景

區域屬華北地臺地層區，豫西—豫東南分區。出露的地層主要有新元古界官道口群、欒川群及震旦系羅圈組。新元古界內含鈾層位較多，但不穩定，有中元古界熊耳群雞蛋坪組中酸性火山巖鈾含量4×10-6，中元古界欒川群白術溝組碳硅質板巖鈾含量10×10-6～50×10-6。以上富鈾或含鈾層多分布于華北地臺南源，是良好的鈾源層，為本區鈾遷移、富集成礦提供了有利條件。熊藏溝區域地質如圖1所示。

圖1 熊藏溝區域地質Fig.1 Geological sketch map of Xiongzanggou area

1.1 地層

預查區屬華北地臺地層區，豫西—豫東南分區，北秦嶺分區。區域內豫西—豫東南分區出露的地層主要有新太古界太華雜巖、太華巖群，中元古界熊耳群、高山河組(Pt2g)，新元古界官道口群、欒川群及震旦系羅圈組，早古生界陶灣巖群，中生界白堊系，新生界古近系、新近系。區域內北秦嶺分區出露的地層主要有中新元古界寬坪巖群，下古生界二郎坪群，中生界三疊系五里川組。

(1)太古界太華雜巖(Ar ogn)、太華巖群(Ar th)在區域內北上角少量出露，主要巖性為下部斜長角閃透輝巖、斜長角閃片巖夾透輝石英巖；中部為黑云斜長片麻巖、變粒巖夾斜長角閃片巖及少量石英巖、大理巖部蝕變大理巖夾黑云斜長片巖。

(2)中元古界熊耳群、高山河群(Pt2g)。①熊耳群。大古石組(Pt2dg)主要巖性為一套河、 湖相碎屑巖沉積，主要巖性為砂礫巖、 砂巖、 砂質頁巖，頂部局部為灰巖，最大厚度212 m；許山組(Pt2x)主要巖性為安山巖、 輝石安山巖、 安山玄武巖，夾少量英安巖、 火山碎屑巖，最大厚度3 656 m；雞蛋坪組(Pt2j)主要巖性為石英斑巖、流紋斑巖、英安斑巖，夾少量安山巖、珍珠巖等，厚1 588 m；馬家河組(Pt2m)主要巖性為安山巖、 輝石安山巖，夾流紋巖、 英安巖、 火山碎屑巖、碎屑巖、 疊層石灰巖等，厚2 322 m；龍脖組(Pt2lb)主要巖性為石英斑巖、 英安斑巖，夾少量安山巖、 泥板巖等，厚750 m。②高山河群(Pt3g)。為洛南盆地海岸上超在盧氏一方城北部形成的一套碎屑巖沉積，在河南省內未分組，與下伏熊耳群為不整合接觸。下部以(含礫) 石英砂巖為主，夾紫紅色頁巖、堿性火山巖；中部以紫紅色泥巖為主，夾薄層石英砂巖；上部以灰白色、紫紅色石英砂巖為主，夾紫紅色泥巖。高山河群在河南省境內最大殘留厚度612 m。

(3)新元古界官道口群、欒川群及震旦系羅圈組。①官道口群。龍家園組(Pt3l)由燧石條帶白云巖、白云巖、含疊層石白云巖組成，底部為含礫砂巖、石英砂巖、含礫白云巖等，頂部為角礫狀燧石巖，厚820～1 400 m；巡檢司組(Pt3xj)由燧石條帶白云巖、白云巖、含疊層石白云巖組成，底部為含礫泥砂質白云質板巖、灰綠色頁巖，厚143～749 m；杜關組(Pt3d)由燧石團塊白云巖、白云巖、含疊層石白云巖組成，底部為紫紅色含礫砂巖、頁巖、泥質白云巖等，厚150～241 m；馮家灣組(Pt3f)由燧石條紋白云巖、含疊層石白云巖、粉晶白云巖組成，厚120～378 m；白術溝組(Pt3b)以碎屑巖為主，夾少量碳酸鹽巖，巖性較復雜 縱橫相變較大，主要巖性有碳質千枚巖(板巖)、絹云石英片巖、長石石英巖、細粒鉀長石英巖、 含碳質白云巖等，厚242～1 011 m。②欒川群。三川組(Pt3s)下部為石英砂巖夾千枚巖，上部為黑云母(絹云母) 大理巖夾絹云鈣質片巖，厚146～450 m；南泥湖組(Pt3n)下部為石英巖，中部為(鈣質)二云片巖、碳質絹云片巖，上部為大理巖、條帶狀黑云母大理巖 ，厚240～5 210 m；煤窯溝組(Pt3m)下部為石英巖、二云片巖互層，夾石英大理巖，中上部為(含疊層石)白云石大理巖，含石英條帶白云質大理巖，夾石英巖、磁鐵云母片巖、石煤層，厚630～1 456 m；大紅口組(Pt3dh)為粗面巖、粗面安山巖、變質粗面集塊巖、變斑狀絹云石英片巖、黑云鈉長綠泥片巖、變斑狀鈉長陽起片巖和白云石大理巖，厚620～958 m；魚庫組(Pt3yk)厚層狀細粒石英白云石大理巖、(方解石)白云石大理巖(含硅質條帶及團塊)，夾石英巖、黑云絹云片巖，底部局部含礫巖，厚118～433 m。③震旦系羅圈組(Zl)。與下伏官道口群、 欒川群等均呈平行不整合接觸。為一套土黃、灰綠、紫紅色冰磧泥砂質礫巖、白云質膠結礫巖、夾含礫泥頁巖、砂巖等 ，厚10～251 m。

(4)早古生界陶灣巖群。三岔口巖組(Pz1sc)由灰黑色含碳鈣質礫巖組成，厚163 m；風脈廟巖組(Pz1f)以灰黑色含碳石英千枚巖、變斑黑云片巖為主，夾灰白色細晶白云巖透鏡體，厚500～1 000 m；秋木溝巖組(Pz1q)以條帶狀白云質石英大理巖為主，夾方解石石英巖、二云鈣質片巖及白云片巖，厚858 m。秋木溝組碳酸鹽巖中的同沉積構造發育。

(5)中生界白堊系鷹咀山組(K2y)。由一套具磨拉石沉積特征的沖洪積相沉積組成，主要巖性為紅、紫紅、灰紫色復成分礫巖、含礫砂巖及鈣質泥質含礫砂巖，厚469 m。

1.2 構造

區域構造發育。主要有馬超營和欒川深大斷裂，研究區就位于兩大區域斷裂之間。項目區內地質構造較為復雜，特別是北西西向斷裂特別發育。主要受欒川—黑溝斷裂帶的控制，形成本區主要構造格局，控制區內鈾及鉛、鋅、銀、鉬等多金屬分布。區內還發育北東、北西及北北東向次級斷裂。

1.3 巖漿巖

1.4 區域礦產

區域礦產比較豐富，主要有鉛、鋅、金、銀、鉬、銻、鈮、鉭、鐵、釩、鈾、水泥灰巖、花崗巖和大理巖等礦產。主要金屬礦床(點)有南泥湖鉬礦、夜長坪鉬礦、楸樹灣銅鉬礦、曲里鐵鋅礦、鐵爐坪銀鉛礦、冷水北溝鉛鋅礦、銀洞山銻礦、王莊銻礦、掌耳溝銻礦、南陽山鈮鉭礦、澗北金礦、假沙爬釩礦、東高尖鈾礦點及大石河鈾礦點等。

2 礦區地質特征

2.1 地層

礦區地層主要為中元古界官道口群白術溝組(Pt3b)絹云石英片巖與灰黑色碳質硅質板巖。

中元古界官道口群白術溝組(Pt3b)以碎屑巖為主，夾少量碳酸鹽巖，巖性較復雜 縱橫相變較大，主要巖性有碳質千枚巖(板巖)、絹云石英片巖、長石石英巖、細粒鉀長石英巖、 含碳質白云巖等，厚度為242～1 011 m。灰黑色碳質硅質板巖走向280°～290°，傾向10°～15°，厚度大于70 m。

絹云石英片巖與灰黑色碳質硅質板巖呈斷裂接觸。接觸面兩側巖石碎裂或破碎，局部有構造角礫巖。鈾礦化與構造破裂、破碎關系密切。

2.2 構造

本區斷裂構造發育，規模較大，且具有多期性。東西向斷裂構造有F901、F902，北北西斷裂構造有F903。三組構造賦存于官道口群白術溝組(Pt3b)灰黑色碳質硅質板巖中，F901、F902為主要含鈾礦化構造，F903為后期疊加次級構造。

F901鈾礦化帶出露長約560 m、寬15～38 m，走向80°～90°，產狀7°～16°∠56°～79°。地表γ強度一般80×10-6～90×10-6，最高455×10-6。F902鈾礦化帶出露長約400 m、寬5～40 m，走向85°～105°，產狀358°～8°∠52°～66°，地表γ強度一般60×10-6～80×10-6，最高285×10-6。F903鈾礦化帶出露長約20 m，向兩端延伸不詳，厚度3～4 m。該礦化帶呈舒緩波狀出露，走向北北西346°，傾角總體西傾，傾角77°。局部反傾，傾向東，產狀70°∠79°。其出露長度較小、初步認為F903鈾礦化帶為后期構造疊加于F901鈾礦化帶內形成鈾礦化富集。三組構造帶中主要充填碎裂巖、細小石英脈，蝕變有硅化、黃鐵礦化、黃銅礦化、強銅鈾云母等。鈾礦化與銅鈾云母關系密切，具有熱液成礦特征。異常主要位于三組斷裂構造帶中。

2.3 巖漿巖

礦區內巖漿活動不強烈，只見有少量的花崗巖及石英脈，它們的延伸方向與構造線方向基本一致。

3 礦區物探特征

3.1 航空放射性能譜測量異常特征

1992年，核工業航測遙感中心航測一隊在河南省盧氏航測區作1∶10萬航空放射性能譜及磁力綜合測量發現熊藏溝地區異?？罩蟹从晨偟馈⑩櫟谰休^好的峰形，總計數率4 737.1(計數/s)，背景值2 248.5(計數/s)。鈾含量為15.854×10-6，釷含量8.943×10-6，鉀含量2.584%，鈾/釷比值為1.773，屬鈾性航放異常。

3.2 地面γ測量異常特征

礦區異常地面反映呈片狀、脈狀分布，連續性較好，和地面構造破碎帶F901、F902、F903吻合較好(圖2)。背景照射量一般20×10-6～34×10-6，偏高場射量一般34×10-6～44×10-6，高場射量一般44×10-6～54×10-6，異常場照射量一般>54×10-6，局部土黃色或紫褐色破碎碳硅質板巖可達300×10-6～550×10-6，釷含量極低，為中—高照射量率片狀鈾異常。

圖2 熊藏溝地區地面γ測量等值Fig.2 Sketch map of ground gamma measurement contour map in Xiongzanggou area

熊藏溝地段物探實際等值分布如圖3所示。

圖3 熊藏溝地段物探實際等值分布Fig.3 Actual equivalent distribution of geophysical prospecting in Xiongzanggou area

4 鈾礦(化)體地質特征

4.1 鈾礦體特征

研究區位于華北地臺南緣，華熊沉降帶的南部、欒川—薄山—盧氏陷褶斷束秦嶺東西復雜構造帶。鈾礦化賦存于官道口群白術溝組(Pt3b)灰黑色炭質板巖及青灰色千枚巖內，編號分別為F901、F902、F903，鈾礦體特征(圖4)。

圖4 鈾礦體分布特征Fig.4 Distribution characteristics of uranium ore bodies

通過鈾礦預查工作，熊藏溝地段F901構造蝕變巖經地表槽探、井探揭露圈出5個低品位鈾礦體，編號分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。其中，編號Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ低品位鈾礦體由地表探槽控制見4層鈾礦，鈾礦體長75 m，品位及水平厚度分別為0.037%/2.00 m、0.035%/1.00 m、0.039%/1.00 m、0.041/2.00 m，四段礦體由南到北間斷分布。礦體呈透鏡狀、層狀，產狀與F901相近。鈾礦化產于淺黃色構造蝕變巖、碎裂巖中，鈾礦化與赤鐵礦化、銅鈾云母關系密切。Ⅴ低品位鈾礦體由地表淺井控制，鈾礦體長73 m，鈾品位0.042%，厚度為1.80 m。礦體呈透鏡狀，產狀與F901相近。鈾礦化產于淺黃色構造蝕變巖、碎裂巖中，鈾礦化與硅化、銅鈾云母關系密切。

F902構造蝕變巖經地表槽探露圈出1個低品位鈾礦體，編號Ⅵ由地表探槽控制，鈾礦體長75 m，鈾品位0.033%，厚度為0.78 m。礦體呈透鏡狀，產狀與F902相近。鈾礦化產于淺黃色構造蝕變巖、碎裂巖中，鈾礦化與赤鐵礦化、銅鈾云母關系密切。F903構造蝕變巖經地表槽探露圈出1個低品位鈾礦體，編號Ⅶ由地表探槽控制，鈾礦體長50 m，鈾品位0.056%，厚度為2.58 m。礦體呈透鏡狀，產狀與F903相近。鈾礦化產于淺黃色構造蝕變巖、碎裂巖中，鈾礦化與銅鈾云母關系密切。

(1)礦化與構造。礦化嚴格受構造控制。通過1∶2.5萬地面γ測量，發現的異常點帶分布在灰黑色炭質板巖、破碎青灰色千枚巖及破碎炭質板巖中。沿斷裂構造發育，主要有3組：東西向的有F901、F902；北北西的有F903。東西向2組為主構造，北北向為后期構造疊加。礦化主要產于東西向斷裂構造帶中，3組構造交叉部位礦化更為富集。

(2)礦化與圍巖。去掉研究區鈾礦化較好地段圍巖為官道口群白術溝組(Pt3b)千枚巖及炭板巖，炭板巖鈾豐度值較高，γ測值一般25×10-6～40×10-6。所以礦化與圍巖有一定關系。

(3)礦化與蝕變。與鈾成礦關系非常密切的圍巖蝕變主要是紅化。發育在含鈾脈體及含鈾膠結物兩側的黃褐色長石石英砂巖碎塊或角礫中，使整個黃褐色長石石英砂巖呈現不同程度的紅色色調。紅化受裂隙及碎裂、破碎控制。在含鈾裂隙較密集出現或碎裂強烈且含膠結物較多的地段紅化程度強，紅化范圍擴展，鈾礦化愈好。

4.2 礦石質量

(1)礦石礦物組分。礦石礦物組分比較簡單，鈾是唯一可利用元素。鈾元素的原生鈾礦物尚未發現，次生鈾礦物有銅鈾云母。伴生金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦礦等。脈石礦物主要有石英、綠泥石、絹云母等。次生鈾礦物分布在表生氧化帶或有地下水活動的裂隙面上。黃鐵礦有2種，一種為分布在圍巖中呈晶粒狀、星點狀分布或呈脈狀產出，黃鐵礦有較強金屬光澤的，與鈾礦化關系不密切；另一種為呈膠狀、土狀黃鐵礦與次生鈾礦物共生于微晶石英脈、強蝕變的碎裂巖、角礫巖、糜棱巖中，且與鈾含量呈正相關。石英是主要的脈石礦物，按形成先后可分為礦前期白色塊狀石英，為晶粒狀半透明石英、充填于主干斷裂構造中；成礦期為雜色微晶石英、玉髓，脈體規模稍小，充填膠結前期石英和圍巖角礫，礦后期為黑灰色色或半透明、梳狀石英，沿構造帶呈條帶狀充填，有時見晶洞。綠泥石、絹云母發育于斷裂構造帶兩側的碎裂蝕變帶中，呈細脈狀、球粒狀、分散狀。鈾礦石標本如圖5所示。

圖5 鈾礦石標本Fig.5 Uranium ore specimen

(2)礦石結構、構造。礦石中的各種金屬礦物主要為細粒結構、膠狀結構、隱晶質結構，鈾及其他金屬的次生礦物呈片狀、鱗片狀、土狀、粉未狀結構。盡管鈾礦體賦存部位不同，圍巖條件有差異，但礦石內部構造基本相似，主要呈細脈狀、網脈狀、細粒浸染狀、吸附分散狀及角礫狀構造。

4.3 礦石類型

按礦石自然類型劃分為鈾—砂巖型及鈾—砂巖型炭硅板巖型。按礦石的氧化程度分類，均為氧化礦石。

5 礦床成因探討

研究區鈾礦成因類型復雜，由于工作程度較低，目前尚難得出一個統一認識。但從多方面地質因素的綜合結果考慮，認為熊藏溝鈾礦(化)地段鈾礦化成因可能為白術溝組(Pt3b)炭質板巖本底高及破碎炭板巖加后期熱液活動疊加鈾再度富集。

6 結語

通過地表地質工作，大致了解研究區內地層、構造、巖漿巖的分布及特征，大致了解含鈾礦地質體的分布及特征，鈾礦體的數量、規模、產狀、埋深等特征，礦石的礦物成分、礦石品位及變化特征等，探討了礦床成因，研究為進一步礦床勘查開展工作提供依據。