陳 擎, 陳云杰, 陳 斌, 張勝龍, 邵恒博, 李 強(qiáng)

(核工業(yè)二○三研究所,陜西 西安 710000)

0 引言

阿木內(nèi)克山地區(qū)位于柴達(dá)木盆地北緣,其屬于歐龍布魯克-烏蘭鈾成礦帶中的布赫特山—果可山鈾成礦亞帶。區(qū)內(nèi)鈾礦地質(zhì)工作程度較低,前期工作主要集中在20世紀(jì)50—60年代,通過少量的地表調(diào)查工作,在區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了較好的鈾異常點(diǎn)帶,顯示了區(qū)內(nèi)鈾成礦潛力大。近年來工作區(qū)及鄰區(qū)雖然開展了鈾礦勘查[1-4]、區(qū)域地質(zhì)[5-7]等相關(guān)研究工作,但對(duì)阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)開展的研究工作較少。

筆者依托近年來在研究區(qū)內(nèi)開展的鈾礦地質(zhì)調(diào)查工作,對(duì)區(qū)內(nèi)阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)的鈾礦化特征和控礦因素的開展研究,以期為本區(qū)今后的鈾礦找礦提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于柴達(dá)木盆地東北緣,夾持于柴達(dá)木陸塊和中祁連陸塊之間[8],大地構(gòu)造位置屬于全吉地塊(圖1a)。全吉地塊由古元古代結(jié)晶基底和南華紀(jì)—震旦紀(jì)蓋層組成,基底為德令哈雜巖、古元古界達(dá)肯大坂群和淺變質(zhì)的中元古界萬洞溝巖群,蓋層為南華系及以上的地層,包括全吉群及牦牛山組等。

圖1 柴北緣阿木內(nèi)克山地區(qū)大地構(gòu)造位置(a)與地質(zhì)圖(b)

2 鈾礦地質(zhì)特征

2.1 地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)出露的地層主要為第四系(Q)和古元古界達(dá)肯大坂群(Pt1D)。達(dá)肯大坂群分為上段大理巖組(Pt1Db)和下段混合巖組(Pt1Da),其中Pt1Db巖性主要為灰白色大理巖和初糜棱巖化大理巖等;Pt1Da分四個(gè)巖性段,Pt1Da-4為花崗質(zhì)混合巖夾石英巖透鏡體,Pt1Da-3為云母石英片巖及變砂巖,Pt1Da-2為石英巖、石英云母片巖,Pt1Da-1為角閃石英片巖。區(qū)內(nèi)達(dá)肯大坂群地層鈾含量較高,其中Pt1Da-3中平均w(U)=20.3×10-6、w(Th)=55.4×10-6,是區(qū)內(nèi)的主要含鈾建造(圖1b)。

研究區(qū)位于祁連山一柴北緣斷裂系,地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜。斷裂構(gòu)造主要以NW向?yàn)橹?其次為NEE、NE向。其中NW向F3斷裂構(gòu)造控制了本區(qū)主要鈾礦化的展布,傾向SW,傾角約55°,構(gòu)造局部有波狀轉(zhuǎn)彎、分支復(fù)合的特征,鈾礦化主要發(fā)育在產(chǎn)在該構(gòu)造膨大轉(zhuǎn)彎的外側(cè)2～50 m范圍內(nèi)。

區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁,主要以加里東期和華力西期的巖漿活動(dòng)為主,加里東期巖漿巖為黑云母花崗巖,分布于區(qū)內(nèi)西南部;華力西期巖漿主要為正長花崗巖,呈NW向條帶狀分布在研究區(qū)東南和西南部。此外,還有分布有晚期的偉晶巖、煌斑巖和閃長玢巖等巖脈,脈體一般寬1～3 m,延伸50～300 m,呈雁列式展布。在阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)中的煌斑巖和偉晶巖中見有鈾異常的存在。

2.2 鈾礦化特征

在阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)地表見有鈾礦體6個(gè),呈透鏡狀(圖2),長度100～350 m,厚1.25～8.45 m,礦體產(chǎn)狀傾向西南,傾角55°～75°,鈾品位為0.051%～0.434%。賦礦巖石為云母石英片巖,其次在煌斑巖和偉晶巖中見有鈾異常的分布。

圖2 阿木內(nèi)克山地區(qū)鈾礦地質(zhì)圖

2.3 熱液蝕變特征

阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)熱液蝕變十分發(fā)育,主要發(fā)育有鈉長石化、赤鐵礦化、綠泥石化和碳酸鹽化等一套堿交代蝕變組合,鈾礦化與其關(guān)系密切。

鈉長石化是與鈾礦化關(guān)系最為密切的蝕變,蝕變強(qiáng)度大、分布范圍廣。鈉長石化發(fā)育兩期,早期與針鐵礦緊密共生,鈉長石呈細(xì)小短柱狀、糖粒狀,雙晶清晰;晚期鈉長石化呈細(xì)脈狀穿插于礦物裂隙中。早期與礦化關(guān)系密切,而后者則為礦后產(chǎn)物,且蝕變強(qiáng)度弱;赤鐵礦化使巖石呈鮮紅色,一般紅化蝕變地段大都有異?；虻V化產(chǎn)出,是區(qū)內(nèi)的主要找礦標(biāo)志;綠泥石化呈細(xì)小鱗片狀均勻分布或呈細(xì)脈狀充填與礦物裂隙間,與鈾礦物密切共生,呈綠泥石-鈾礦脈產(chǎn)出;碳酸鹽化在區(qū)內(nèi)發(fā)育兩期,前期呈結(jié)晶粒狀散布于礦物顆粒中間,晚期為脈狀,穿插于早期蝕變巖中。

3 巖石地球化學(xué)特征

本次工作采集云母石英片巖(圍巖)75個(gè)、弱礦化樣品21個(gè)、礦石16個(gè)、偉晶巖脈8個(gè)、煌斑巖脈8個(gè)、花崗閃長巖脈8個(gè)、閃長玢巖脈8個(gè)。由核工業(yè)二○三研究所分析測(cè)試中心進(jìn)行了主量成分、稀土元素含量測(cè)定,采用等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定,各項(xiàng)分析的精度均能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 主量成分特征

云母石英片巖(圍巖、弱礦化、強(qiáng)礦化)和主要脈體主量成分分析結(jié)果見表1。圍巖—弱礦化—強(qiáng)礦化,w(Na2O)分別為2.18%、4.60%和7.29%,w(Fe2O3)分別為2.49%、5.60%和5.06%,w(CaO)分別為3.03%、4.16%和4.58%,Na2O、Fe2O3、CaO含量明顯增加,這與礦石中發(fā)育強(qiáng)鈉長石化、赤鐵礦化和碳酸鹽化關(guān)系密切;w(SiO2)分別為61.10%、64.65%和58.16%,w(K2O)分別為4.45%、1.10%和1.61%,w(FeO)分別為6.13%、2.89%和1.70%,SiO2、FeO、K2O含量減少。這與西北地區(qū)龍首山堿交代鈾成礦帶的典型堿交代特征一致(陳云杰等,2015)。同時(shí)對(duì)比主要脈體主量成分特征,煌斑巖和閃長玢巖脈中Fe2O3、CaO含量比較高,可作為還原劑促使U+6還原為U+4沉淀。

表1 巖石主量元素分析結(jié)果

3.2 稀土元素特征

與正常云母石英片巖相比,礦石稀土元素總量ΣREE (265.30×10-6)、LREE含量(240.76×10-6)、HREE含量(24.54×10-6)略有增加(表2);LREE/HREE比值在正常云母石英片巖中為9.68、在礦石中為9.81,(La/Yb)N分別為11.48和10.98,δEu分別為0.57和0.54。正常樣和礦石均具有輕稀土元素的相對(duì)富集、重稀土元素弱虧損的特點(diǎn),在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線圖上(圖3)呈δEu輕微的負(fù)異常右傾配分模式。對(duì)礦化巖石、圍巖、偉晶巖、煌斑巖、花崗閃長巖和閃長玢巖稀土數(shù)據(jù)投圖顯示(圖3),均為輕稀土相對(duì)富集,曲線形態(tài)為“右傾”型,礦化巖石和圍巖曲線很相近,形態(tài)幾乎一致,偉晶巖和煌斑巖與礦化巖石曲線形態(tài)一致。

表2 巖石稀土元素分析結(jié)果

圖3 巖石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分曲線圖

3.3 鈾礦存在形式

本次巖礦鑒定及電子探針分析測(cè)試樣品選取的是云母石英片巖,測(cè)試工作在東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成,分析精度均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

前人報(bào)道礦石阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)中鈾礦物主要為瀝青鈾礦,以獨(dú)立和吸附的形式存在[6],當(dāng)時(shí)使用顯微鏡在偏光鏡下鑒定,主要依據(jù)鈾礦物的形態(tài)鑒定。云母石英片巖中鈾礦石受構(gòu)造影響,基本都發(fā)生了變形、變質(zhì),主要表現(xiàn)在礦物的破碎細(xì)粒化、片狀礦物定向排列(圖4a、4b)。

圖4 阿木內(nèi)克山地區(qū)鈾礦石特征圖

本次礦石樣品中未見到瀝青鈾礦,通過顯微鏡下觀察和電子探針測(cè)試分析,表明阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)中鈾以氧化物的形式存在,主要為鈦鈾礦,鈦鐵鈾礦次之(圖4c、4d、表3)。

表3 鈾礦物電子探針分析結(jié)果

鈦鈾礦:呈自形—半自形細(xì)小板柱狀晶形,集合體呈散染粒狀、團(tuán)塊狀,具有高UO2及TiO2、幾乎不含ThO2的特征,w(UO2)為44.79%～69.92%、w(TiO2)為14.49%～26.56%,含有少量的SiO2(1.46%～8.48%)、Al2O3(0.09%～2.57%)、CaO(2.75%～4.19%)、MgO (0.01%～0.43%)、FeO (2.03%～7.66%)、PbO (0.23%～1.25%)等雜質(zhì)。

鈰鈾鈦鐵礦:呈半自形板柱狀晶體,集合體呈散染狀,具有高UO2、TiO2和FeO、低ThO2的特征,w(UO2)為14.24%～52.27%,w(TiO2)為15.02%～44.84%,w(FeO)為10.05%～25.99%,含有少量的SiO2(4.17%～16.54%)、Al2O3(0.45%～7.38%)、CaO(1.88%～5.03%)、MgO(0.07%～0.25%)、PbO(0.26%～6.00%)等雜質(zhì)。另外含量少量稀土元素,以輕稀土為主,ΣREE含量為0.57%～2.64%。

阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)中的鈦鈾礦和鈰鈾鈦鐵礦與區(qū)內(nèi)F3破碎帶中煌斑巖脈關(guān)系密切,煌斑巖和鈾礦化均產(chǎn)在構(gòu)造帶及次級(jí)裂隙中,且煌斑巖中鈾含量較高 (平均40.4×10-6)。其鋯石U-Pb同位素年齡為 135～133 Ma,屬于青藏高原北部全吉地塊早白堊世幔源巖漿[7],與青藏高原北部SN向拉張背景下沿深大斷裂發(fā)生的巖石圈地幔局部部分熔融相關(guān)。本次發(fā)現(xiàn)的鈾礦物高鈦的原因與圍巖中大量黑云母發(fā)生綠泥石化有關(guān),黑云母蝕變?yōu)榫G泥石時(shí),釋放出大量的Ti進(jìn)入流體,進(jìn)而與鈾結(jié)合形成鈦鈾礦。

4 控礦因素分析

4.1 構(gòu)造

阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)發(fā)育一組NW向斷裂,其中鈾礦化主要產(chǎn)在F3構(gòu)造下盤50 m范圍內(nèi),位于F3構(gòu)造破碎帶膨脹、彎曲部位。F4、F5、F6斷裂構(gòu)造是F3的羽狀次級(jí)斷裂,向東南與F3斷裂分支復(fù)合,這些次級(jí)斷裂直接控制著鈾礦化和堿交代蝕變巖的展布。

4.2 熱液蝕變

阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)近礦圍巖蝕變主要發(fā)育有一套鈉長石化、赤鐵礦化、綠泥石化及碳酸鹽化堿交代蝕變,堿交代蝕變帶控制了區(qū)內(nèi)鈾礦化的分布。該期蝕變與加里東晚期在西北地區(qū)廣泛發(fā)育的一起堿交代蝕變可能屬于同一期產(chǎn)物[9-11]。

4.3 巖性

阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)中含鈾建造以混合巖化為特征,混合巖在分布上無一定層位,變化大,但巖性有一定選擇性,云母片巖類易于形成混合巖化巖石。鈾礦化對(duì)巖性有明顯的選擇性,較好的礦化多產(chǎn)在云母石英片巖和變砂巖中或這些巖性中脈巖附近,這些巖石為剛性易破碎,給礦液流通和沉淀提供良好的通道和場(chǎng)所,同時(shí)這些巖石原巖鈾豐度較高,在混合巖化過程中使原巖中的鈾活化轉(zhuǎn)移,發(fā)生再分配,在有利地段富集,后期的熱液活動(dòng)使之再次集中形成礦化。

4.4 脈巖

阿木內(nèi)克山鈾礦化點(diǎn)中較好礦化空間上多與偉晶巖、煌斑巖、閃長玢巖及安山玢巖脈等有密切關(guān)系,它們的稀土曲線特征基本已知。它們?cè)诳臻g上的產(chǎn)出反映了巖漿是沿F3上盤次級(jí)羽狀裂隙貫入的,并在活動(dòng)貫入過程中帶來一定的含礦熱液,為后期鈾的富集起到了很好的作用。尤其是煌斑巖脈與鈾成礦關(guān)系密切,一方面可能是煌斑巖富含角閃石、云母等礦物,這些礦物中所含 Fe+2,作為化學(xué)障還原劑促使成礦流體中的 U+6還原為 U+4沉淀。另一方面,煌斑巖、閃長玢巖及安山玢巖是斑狀結(jié)構(gòu),說明它們的巖漿在侵位這些裂隙時(shí)發(fā)生了氣-液分離并析出流體,其理論依據(jù)是,斑晶與基質(zhì)是不同世代的產(chǎn)物,斑晶形成于侵位前的富水緩慢結(jié)晶環(huán)境,而細(xì)粒的基質(zhì)則是因?yàn)閹r漿侵位時(shí)發(fā)生了氣-液分離,析出流體后導(dǎo)致巖漿水壓降低,進(jìn)而巖漿的液相線-固相線上升而快速結(jié)晶形成細(xì)粒結(jié)構(gòu)[12-13]。顯然,這些巖漿氣-液分離析出的流體可以在F3上盤次級(jí)羽狀裂隙及其圍巖中進(jìn)行熱循環(huán)并萃取圍巖的鈾,最后又隨著溫度的降低在這些次級(jí)羽狀裂隙中富集成礦。

5 成礦潛力分析

區(qū)內(nèi)多期次、多階段構(gòu)造巖漿熱液作用為后期鈾元素遷移、富集提供了物源、載體、通道、能量和空間;區(qū)內(nèi)含鈾建造十分發(fā)育,且?guī)r石中蝕變廣泛發(fā)育,有利于鈾聚集成礦;圍巖蝕變作為熱液活動(dòng)過程中液固相互交代作用的產(chǎn)物,圍巖蝕變與鈾元素的遷移和沉淀關(guān)系密切。區(qū)內(nèi)與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變主要為一套堿交代蝕變,蝕變帶廣泛發(fā)育,為后期成礦提供了良好的圍巖條件;同時(shí)區(qū)內(nèi)晚期的巖漿活動(dòng)為后期鈾礦化富集提供了良好的基礎(chǔ)。綜上所述,研究區(qū)具有較好的熱液型鈾成礦條件和較大的找礦潛力,通過進(jìn)一步工作有望落實(shí)新的礦產(chǎn)地。

6 結(jié)論

(1)阿木內(nèi)克山鈾礦點(diǎn)中鈾礦體賦存在古元古代達(dá)肯大板群下巖組混合巖組三段的云母石英片巖中,鈾礦化和堿交代蝕變巖的展布嚴(yán)格受F3斷裂羽狀次級(jí)斷裂控制,并在空間上與偉晶巖、煌斑巖、閃長玢巖及安山玢等巖脈較密切,同時(shí)鈾礦化與鈉長石化、紅化、綠泥石化和碳酸鹽化等這一套堿交代熱液蝕變關(guān)系密切。

(2)鈾礦點(diǎn)至少存在兩期鈾礦化,前人報(bào)道為瀝青鈾礦,本次發(fā)現(xiàn)鈾礦物以鈦鈾礦為主,其次為鈦鐵鈾礦,鈾礦物呈自形-半自形細(xì)小板柱狀晶形,集合體呈散染粒狀、團(tuán)塊狀,具有高 UO2及TiO2、幾乎不含 ThO2的特征。

(3)阿木內(nèi)克山地區(qū)構(gòu)造、巖漿巖、地層及熱液蝕變條件均較好,區(qū)內(nèi)鈾成礦潛力大,通過進(jìn)一步工作有望落實(shí)新的礦產(chǎn)地。