浅析信阳柳林铀矿床成矿规律及找矿前景

摘 要:信阳柳林铀矿床,位于华北地台与扬子地台的接合部位,属秦岭褶皱系的桐柏-大别山褶皱带。区内岩浆活动强烈,地质构造复杂,多数断裂具有多期次活动的特点,区域构造呈北西西-南东东向展布。主要出露燕山期花岗岩,其北部出露中元古界苏家河群及信阳群,为一套变质岩系。通过勘查,柳林铀矿受构造控制,已达小型铀矿床规模。分析其矿床成因,总结其成矿规律,将对河南特别是豫东南桐柏-大别山一带的花岗岩找铀矿及扩大柳林铀矿床规模具有一定的指导意义。

关键词:柳林铀矿床 地质特征 成矿规律 找矿前景

中图分类号:P611文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)04(a)-0071-03

1 区域地质概述

柳林地区大面积出露有燕山期花岗岩,局部有中元古界苏家河群浒湾组(Pt2h)和定远组(Pt2d)、信阳群南湾组(Pt2n)出露,区内岩浆活动强烈,以灵山复式岩体(γ53)为主[1]。区内构造呈北西西-南东东向展布,其表现形式以断裂构造为主。该区北部多为单斜,南部为单斜或背斜。区内断裂构造发育,近东西向的区域性构造桐柏-商城大断裂横贯区域北部,具有多期多次活动特点,控制着豫南地层、岩浆和矿产的分布；近南北向断裂区内柳林断裂带,南起李家寨北至贺家店。另外一条为近南北向细晶岩脉充填；北东向断裂断裂一般规模小,多充填石英脉、煌斑岩脉等。

2 矿区地质特征

柳林铀矿区出露的地层主要为中元古界苏家河群浒湾组(Pt2h)一套变质岩系及新生界第四系(Q)[2]。区内以灵山复式岩体为主岩体,出露面积五十平方千米。该复式岩体主要由燕山早期闪长岩类及晚期花岗岩类等组成,分布范围广泛。岩体以肉红色黑云母花岗岩为主,其次为二长花岗岩。以似斑状结构为主,斑晶主要为条纹长石(5%～20%)。主要矿物为微斜条纹长石(5%～35%)、正长石(3%～20%)、石英(5%～20%)、斜长石(3%～20%)和少量黑云母(0～15%),并含有少量的副矿物磁铁矿、榍石和磷灰石等。

区内脉岩活动频繁,种类较多,主要有细粒花岗岩脉、细晶岩脉及石英脉等。除细晶岩脉规模较大外,其余脉岩规模一般较小。细粒花岗岩脉(γ)在区内呈小的岩枝,脉岩的颜色、矿物成分、结构、构造等和李家寨岩体基本一致；石英脉(q)在区内较发育,分布广,主要分布在该区的东部及北部,走向以近东西向为主,其次为北东向,多数倾向南,倾角变化大,一般为55°～75°。

该区断裂构造发育,根据其空间展布方向可分为近南北向、近东西向、北东向、北西向四组,其中近南北向主干断裂柳河大断裂及由细晶岩脉充填的张性断裂(F6)和呈一定间距出现的近东西向断裂构成了本区“非”字形断裂骨架(见插图)。而北东向及北西向断裂属次级断裂。

F1断裂:区内出露总长度达2500m,总体走向北东75°左右,倾向南东,倾角较陡,在75°～85°之间变化。断裂带沿走向、倾向膨大收缩明显,尤其是充填在断裂带中的石英脉,沿走向、倾向呈一串大小不等的透镜体。构造带内主要充填碎裂石英脉、破碎硅质脉、强硅化花岗质构造角砾岩、含砾糜棱岩、花岗碎裂岩、构造泥等。

F4断裂:分布于矿区的中西部。断裂长一般为210～350m,出露宽1～6m。倾向105～144°,倾角60～70°。断裂带内主要充填破碎硅质脉、块状石英脉、花岗碎裂岩、含砾糜棱岩、构造泥等。

F6断裂:沿柳河西侧呈南北向展布,区内出露长度近4km,宽度一般10～20m,倾向西,倾角55°～65°。断裂构造带内主要充填有细晶岩脉,沿构造上下盘附近可见构造角砾岩、碎裂岩、含砾糜棱岩等,构造性质早期以张扭性活动为主,晚期叠加压扭性活动。受晚期压扭性构造活动影响,充填其中的细晶岩脉破碎,节理(裂隙)发育,主要为剪节理,沿节理面可见较好的铀矿化。

如图1所示。

区内各种蚀变广泛发育,在空间分布上,大致具有对称分带性,近构造带的中心部位,主要蚀变有硅化、绢云母化、黄铁矿化、方铅矿化、辉钼矿化等；而围岩中的蚀变主要有绢云母化、绿帘石化、绿泥石化、高岭土化等；叶腊石化、碳酸盐化则多发育在岩石的节理或裂隙面上。硅化近构造带强,远离构造带弱,直至消失。蚀变在空间分布上往往互相叠加且受断裂构造控制,而与铀成矿有关的热液蚀变有硅化、绿泥石化、黄铁矿化等。硅质脉体多为黑色玉髓,暗灰色微晶石英,呈隐晶、微晶结构；成矿期黄铁矿呈胶状、土状,矿前期为粒状、脉状,较强金属光泽；成矿期绿泥石化为铁鲕绿泥石,颜色较暗,非成矿期面型绿泥石化为叶绿泥石,呈绿色、浅绿色、叶片状。由它们组成的含矿脉体在矿体内呈细脉状、网脉状或胶结角砾状。

3 铀矿床地质特征

3.1 铀矿体特征[1]

柳林铀矿床共圈出四个铀矿体(1I、1Ⅱ、6Ⅰ、6Ⅱ),其中1I矿体为1号脉上的主矿体,赋存标高-16～190m,矿体长500m,倾向延伸206m,矿体平均厚度1.26m、平均品位496×10-6。矿体呈脉状、透镜状,受F1构造控制,产状与F1相近。铀矿化产于微裂隙发育的破碎石英脉及强绿帘石化、绿泥石化、绢云母化蚀变的花岗质碎裂岩中。1Ⅱ号矿体赋存标高13～105m,矿体长300m,倾向延伸92m,矿体平均厚1.12m、平均品位899×10-6。矿体呈透镜状,也受F1构造控制,产状与F1相近。铀矿化产于灰黑色构造泥、角砾岩及强绿泥化花岗质碎裂岩中,铀矿化与硅化关系密切。沿走向往西有品位变富,厚度变大的趋势。6Ⅰ、6Ⅱ号矿体赋存标高100～158m,矿体呈透镜状,受细晶岩脉控制,产状与细晶岩脉一致。6Ⅰ矿体长200m,倾向延伸65m,矿体厚0.49m,品位549×10-6；6Ⅱ矿体长200m,倾向延伸80m,矿体厚4.71m,品位360×10-6。

矿石矿物成份:矿石矿物组成简单,未见原生铀矿物；次生铀矿物有硅钙铀矿、铜铀云母、钙铀云母、铀黑等,伴生金属矿物有黄铁矿、方铅矿、辉钼矿等；脉石矿物主要有微晶石英、玉髓、绿泥石、绢云母、方解石等。次生铀矿物分布在表生氧化带或有地下水活动的裂隙面上。

矿石化学成份:在1号脉及6号脉主要矿体中取化学全分析样(表1),从表中可看出,矿石SiO2含量很高,均超过65%,属硅酸盐类矿石,其含量与硅化蚀变强弱呈正相关,Fe2O3与FeO含量都较低,且Fe2O3含量低于FeO含量,TFe总量＜2.0%,矿石中赤铁矿化很弱,黄铁矿化不发育,P2O5与Na2O含量均较低,副矿物磷灰石含量低且碱交代弱。

矿石结构、构造:各种金属矿物主要为细粒、胶状、隐晶质结构,铀及其他金属的次生矿物呈片状、鳞片状、土状、粉未状结构。细脉状、网脉状、细粒浸染状、吸附分散状及角砾状构造。

3.2 矿化赋存条件

区内粗粒黑云母花岗岩(γ53-1)与中粒黑云母二长花岗岩(γ53-2)出露面积较大。岩石的化学成分和断裂带构造岩的化学成分有较大差异(见表2),硅化破碎带硅、铀元素含量明显高于围岩,而铝、钠、钾元素含量明显低于围岩。据此推论F1含矿断裂带在成矿阶段与其围岩发生了物质成份交换,即在铀矿化过程中围岩中的硅、铀元素被活化,大量迁移到断裂构造带中,造成断裂带内的构造岩强烈硅化并伴随铀矿化,形成含铀硅质脉等各种热液脉体。与此同时构造岩中的铝、钠、钾元素被转移至围岩中,使围岩产生高岭土化、绿帘石化、绿泥石化等蚀变。

1号脉:矿化严格受断裂构造带控制,但地表矿化较差,在个别工程中见品位300×10-6以上的铀矿化,矿化多赋存于硅化破碎带及蚀变花岗碎裂岩、角砾岩、糜棱岩等构造岩中,即铀矿化多产于断裂构造带内。矿化与断裂构造带的厚度有关。构造带较宽的部位,矿化相对较好,且矿体品位与其厚度呈正相关,沿走向往西矿化变好,矿体厚度变大、品位变富,个别品位达到3000×10-6以上。

4号脉:仅在F4断裂构造带局部地段见有零星矿化,深部钻孔中也未见矿化显示,地表矿化均赋存于NE向断裂带中的构造岩及充填其中的细晶岩脉中,构造带内节理裂隙发育,节理面一般平直光滑,属扭节理。沿节理面矿化相对较好,可见铁锰质矿物及铀黑等次生铀矿物,可能与表面吸附作用有关。

6号脉:在地面伽玛总量测量中,在6号脉地表发现异常点10个,其中最高异常点的铀含量为233×10-6。并圈出2个面积较大的异常场,其中北段的异常场规模较大,长约250m、宽约30m；经地工程揭露6号脉地表有铀矿化显示且往深部矿化变好,矿化均产于细晶岩上下盘微裂隙发育的蚀变碎裂细晶岩中。细晶岩中的铀矿化,多与北东向和北西向两组节理有关,其倾角较陡。该脉岩局部地段蚀变较强,尤其是上下盘附近蚀变强烈,岩石呈灰绿色或黄灰色。

矿化与蚀变:区内与矿化关系密切的蚀变主要有硅化、绢云母化、绿泥石化,其次为绿帘石化、高岭土化、黄铁矿化等。且蚀变强弱与矿化强度有关,蚀变越强的地段,矿化也越好。6号脉局部蚀变较强,尤其是上下盘附近蚀变强烈。蚀变强烈部位,岩石呈灰绿色或黄灰色。铀矿化与硅化关系较为密切。且多为铀矿化富集地段。

矿化与标高:1号脉地表局部出露铀矿化。从施工见矿的4个工业钻矿成果看,矿化控制在一定的标高范围内,西高东低,西部从190m至40m,矿化150m左右；东部95m；中部是矿体的中心部位,矿化由184m至-16m,矿化幅度达200m左右。6号脉地表铀矿化较差,浅部矿化相对较好,深部有变好趋势,说明铀矿化受一定的标高控制。

4 矿床成因及成矿规律

4.1 矿床成因

该区中元古界区域变质岩系在加里东运动过程中多次发生变质作用并形成褶皱基底,同时伴随强烈基性岩浆侵入活动形成辉绿岩岩基,造成成矿元素的初步活化迁移,在中生代晚期燕山运动过程中本区地层再次强烈变质褶皱,形成一系列近东西向复杂的线性褶皱断裂带,伴随有多次大规模的中酸性-酸性岩浆侵入活动,形成区域上大面积出露的复式花岗岩体,在岩浆冷凝结晶过程中产生了大量的含矿热液,并与变质热液、大气降水混合成含矿流体,使变质地层中的铀再次活化转移至热液中,形成富含挥发组份及成矿元素的含矿热液。成矿热液沿柳河断裂带运移过程中,还不断萃取构造围岩中的活性铀,大大提高含矿热液铀浓度,当其迁移到次级断裂构造的产状变异、构造交汇等引张部位有利容矿空间时,由于围压突减,溶解在热液中的大量的气体和挥发组份逸出,从而造成成矿元素和共生元素及脉石的快速沉淀,形成早期的热液脉体型铀矿化。

由于大气降水,构造带岩石破碎,裂隙发育,再加上铀元素化学性质活泼,易于迁移,从而导致铀矿物在地表表生环境中被氧化,使氧化带中的铀淋失,造成地表铀矿贫化,并在氧化-还原界面附近的有利部位被还原沉淀形成铀矿次生富集带。因此,按铀矿化成因分类:1、4号带主要为淋积型铀矿床成因,6号带为热液-淋积叠加型；按铀矿化矿体赋存围岩分类:1号带为花岗岩中石英脉硅化带型,4号带为花岗岩与变质岩接触蚀变带型,6号带为细晶岩型铀矿床成因。

4.2 成矿规律

(1)矿体主要赋存在复式花岗岩体距接触带一定范围内。外接触带变质岩系为中元古界浒湾组一套中深变质含石墨及大理岩的变火山-沉积岩建造,且变质岩构造裂隙发育,其中的大理岩化学性质活泼,有利于铀的活化迁移。

(2)灵山岩体为燕山期复式岩体,既可提供铀源,又可供给热源[4],有利于铀的活化富集。虽然岩体分布面积大,岩体含铀量不高,但多期次岩浆活动,这也是柳林铀矿床定位于岩体中且距接触带一定范围内的重要因素和基本条件。

铀矿体产出部位或附近往往可见到细粒花岗岩、花岗细晶岩等脉岩。这些晚期深源浅成岩脉的侵位,除了供给热源外,对于铀的活化富集也是不可忽视的重要因素。

(3)断裂构造导矿、赋矿。矿床骨干构造规模大,成份复杂；构造组合形式复杂多样,工业矿体往往定位于平行构造夹持区,主构造与次级构造形成的交点区,不同产状的构造交切区；构造膨大收缩部位、折拐部位,产状变异部位,切割有利岩性部位,往往是赋矿的有利部位；矿石物质成份简单,铀是唯一可利用元素,未见原生铀矿物,次生铀矿物有硅钙铀矿、铜铀云母、钙铀云母和铀黑,伴生金属矿物有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿等,脉石矿物有石英、玉髓、绿泥石、绢云母、方解石等。

5 找矿前景浅析

F1号断裂构造带深部及东西两端,是重要靶区之一。该带规模较大,多分布于粗粒花岗岩与中粒或细粒花岗岩的接触带附近,次级构造发育,蚀变强烈,深部矿体已延伸到43米标高以下,构造岩厚度达40m,因此加强深部控制,是扩大矿床规模的重要方向。

F6号断裂构造带呈近南北走向分布于柳河断裂带西侧附近,构造同时切穿各种花岗岩体接触带,岩体接触界面形态复杂,往北被控盆断裂F3切断,F6断裂带以充填细晶岩脉为主,规模较大,各种蚀变广泛发育,尤其是细晶岩脉的上下盘蚀变强烈,地表有沿构造呈狭长带状分布的伽玛场晕,且异常点较多,异常数值也较高,已发现有工业铀矿体赋存,沿倾向往深部矿化有变好的趋势,沿走向往南北两端尚未有工程控制,找矿前景良好,有希望找到比较富大的矿体,可作为找矿主要靶区之一。

参考文献

[1]施俊生,张云海等.信阳市柳林铀矿普查报告[R].河南:河南省核工业地质局,2008,3.

[2]戴圣潜,邓晋福等.大别造山带燕山期造山作用的岩浆岩石学证据[J].中国地质,2003,30(2):159-165.

[3]李靖辉.豫南灵山岩体铀矿化特征[就J].中国地质,2008,35(3):60～67.

[4]姚书振,丁振举,等.秦岭造山带金属成矿系列[J].地球科学,2002,27(5):599-604.

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