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摘要:綏陽縣太白鈾礦床位于北東向正安斷褶帶與南北向桐梓—遵義斷褶帶斜交復合部位,鈾礦富集受次級斷層及層間破碎帶控制。礦物成分比較復雜,主要有瀝青鈾礦、富鈣鈾礦、黑釩鈾礦、黃鐵礦。根據(jù)包裹體測溫可知,區(qū)內(nèi)鈾為中低溫熱液成礦,形成于燕山晚期。
關鍵詞:鈾礦;礦物特征;成因探討;太白地區(qū)
1引言
該區(qū)位于揚子陸塊西南,黔北隆起區(qū)南北向鳳崗褶皺帶變形區(qū)西部邊緣,遵義南北向復向斜北部偏東。區(qū)內(nèi)出露地層為寒武系中上統(tǒng)婁山關組,奧陶系下統(tǒng),志留系下統(tǒng),二疊系中上統(tǒng),三疊系下統(tǒng)及第四系,巖性以碳酸鹽巖為主,其次為細碎屑巖。區(qū)內(nèi)褶皺斷裂發(fā)育,主要構造線方向為南北向,其次為北東向。鈾礦化受桐梓—遵義復向斜控制。南北向紅光壩向斜與北東向太白復向斜斜交復合部位有908、915、918等鈾礦點分布(圖1)。南北向茅坪向斜與北東向銅鼓坪背斜斜交復合部位有904、905、906等鈾礦點分布。
2.礦床特征
區(qū)內(nèi)含鈾層位為二疊系中統(tǒng)茅口組;含礦巖石為富含有機質、泥質、細粒狀黃鐵礦內(nèi)碎屑灰?guī)r,生物碎屑灰?guī)r,重結晶灰?guī)r。鈾礦化集中區(qū)受南北向桐梓—遵義大斷裂與北東向正安區(qū)域性斷裂斜交復合部位控制。鈾礦化帶、鈾礦體受大斷裂上盤次級斷層及層間破碎帶控制。鈾礦體呈透鏡狀、團塊狀、不規(guī)則狀。一般礦體長40m~60m,最長160m,礦體厚一般1.2m~4.4m,鈾含量為0.058%~0.308%,最高3.18%。區(qū)內(nèi)礦物成分較為復雜,主要礦物成分有:瀝青鈾礦、富鈣鈾礦、黑釩鈾礦、氧釩礦,其次是方鉛礦、硒鎳礦、赤鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦;鈾次生礦物有釩鈣鈾礦、硅鈣鈾礦。脈石礦物主要有:方解石、石英、重晶石、白云石等。礦體圍巖蝕變有方解石化、重晶石化、硅化、碳酸鹽化、重結晶褪色化。
3.礦物特征
3.1礦物特征
(1)瀝青鈾礦:黑色,瀝青光澤,貝殼狀斷口,反光鏡下呈暗灰至灰白色,均質,無內(nèi)反射。反射率13.1%~15.88%,莫氏硬度4,含氧系數(shù)2.39~2.55。瀝青鈾礦分布廣,一般粒徑0.2mm~0.4mm。呈粒狀、膠狀分布。常賦存于方解石脈、重結晶方解石脈結晶顆粒之間及方解石兩側和破碎灰?guī)r裂隙中。在瀝青鈾礦兩側有0.5cm~1.0cm寬為重結晶方解石顆粒組成的褪色帶。電子探針分析瀝青鈾礦中鈾含量61.68%,鈣3.87%,釩2.48%。瀝青鈾礦形態(tài)呈脈狀、網(wǎng)脈狀(圖2a),球狀(圖2b),環(huán)帶狀(圖2c、d),針狀(圖2e),長條狀(圖2f),浸染狀、不規(guī)則狀(圖2g)。瀝青鈾礦中常分布細粒狀方鉛礦,硒鎳礦(圖2a、b),黃鐵礦(圖2e)。
(2)富鈣鈾礦:黑色、黑褐色,條痕為黑褐色,不透明,具有瀝青光澤、油脂光澤。在反射光下為灰色,暗灰色,均質。反射率低,僅26.23%,顯微硬度131kg/mm2~144kg/mm2(相當于莫氏硬度3.3左右),其形態(tài)呈腎狀、環(huán)帶狀構造,呈膠裝集合體充填于方解石脈中。經(jīng)電子探針分析,礦物主要成分為U、Ca、V,在礦物成分中分布均勻,含少量Pb、Al、Si、K、Mg,各元素含量。將富鈣鈾礦進行X射線粉晶分析,在常溫下無衍射圖譜,但加熱到900℃,1.5h后,變?yōu)辄S褐色。加熱后與人工合成的鈣鈾氧化物具有相同的衍射圖。富鈣鈾礦常與瀝青鈾礦、硒鎳礦、氧釩礦、方鉛礦、黃鐵礦、赤鐵礦等礦物共生。
(3)黑釩鈾礦:黑色,不透明,瀝青光澤。呈粒狀晶體,硬度3.8~4.2,在反光鏡下呈灰色,均質,反射率為9.2%。該礦物與富鈣鈾礦密切共生,是一種鈾鈣釩的原生化合物。礦物成分經(jīng)電子探針分析,主要是:鈾、平均含量38.6%,鈣6.4%,釩6.1%,鋁、硅、鎂微量。分布不均勻,個別測點鈣達13%,釩19.5%。
(4)氧釩礦:黑色、棕黑色,半金屬光澤,鏡下反射色為黃色。一般呈細針狀結合體,局部見大顆粒晶體。分布廣泛,常見分布于重結晶方解石脈兩側,在瀝青鈾礦中呈細小點狀集合體(圖2f)。
(5)硒鎳礦:古銅色,金屬光澤,硬度較大,呈粒狀、粒狀集合體和由粒狀組成的網(wǎng)脈狀,分布于瀝青鈾礦中,較大顆粒者包于環(huán)狀瀝青鈾礦中(圖2a)。由微細顆粒組成網(wǎng)狀,硒鎳礦則構成圓球狀、環(huán)帶狀外形的集合體(圖2h)。經(jīng)電子探針分析:硒含量65.1%,鎳含量29.9%。
(6)閃鋅礦:脈狀、條帶狀,一般粒徑1mm~2mm,以半自粒狀為主,常與方鉛礦、黃鐵礦伴生。
(7)方鉛礦:鏡下呈灰白色,半自形、自形粒狀,一般晶粒直徑0.2mm~0.3mm。局部地段呈條帶狀、不規(guī)則狀集合體,常浸染在瀝青鈾礦中(圖a、b)。
(8)黃鐵礦:呈星點狀、細脈狀,賦存于富含瀝青鈾礦、氧釩礦、方解石脈中和方解石脈兩側脈壁中。粒狀一般為0.06mm~4.1mm之間。富含鈾含量0.024%~6.53%,鎳含量0.11%~2.24%(馬瑞,2013)。
(9)脈石礦物以低溫熱液形成的方解石脈體為主。主要有三期,早期為白色,成脈狀、網(wǎng)脈狀,穿插于圍巖中。第二期為黑色,結晶粗大的重結晶方解石脈,呈不規(guī)則狀、團塊狀、短脈狀充填于裂隙、層間滑動面和穿插于早期形成的方解石脈中,與鈾礦化關系密切。瀝青鈾礦常呈粒狀、晶粒狀充填于重結晶方解石粒間或脈體內(nèi)。第三期為細小白色方解石脈,切穿前期方解石脈。
3.2成礦階段及礦物生成順序
根據(jù)野外觀察和巖礦鑒定資料,結合礦石結構、構造及礦物脈體相互穿插關系、礦物共生結合等特征,初步認為區(qū)內(nèi)有三個成礦階段:早期成礦階段形成團塊狀石英,純白色方解石脈,硒鎳礦,針鎳礦,黃鐵礦;第二成礦階段形成黑色粗晶方解石脈,重結晶方解石脈,脈狀、網(wǎng)脈狀瀝青鈾礦,富鈣鈾礦,黑釩鈾礦,氧釩礦,閃鋅礦,方鉛礦;第三成礦階段為細小白色方解石脈及鈾次生礦物釩鈣鈾礦、硅鈣鈾礦、褐鐵礦。
4.成因
根據(jù)區(qū)域成礦背景、礦點內(nèi)圍巖蝕變、礦物成分、礦體形態(tài)、分布特征,結合包裹體成分、形成溫度,初步認為太白地區(qū)鈾成礦為中低溫熱液成礦。
4.1鈾成礦時代
在太白908鈾礦點,寬闊906鈾礦點采集瀝青鈾礦樣品進行鈾鉛同位素測定:908鈾礦點成礦時代為84.9±1.5Ma,906鈾礦點成礦時代為86.2±1.1Ma,與圍巖時差大,為燕山晚期產(chǎn)物。
4.2圍巖蝕變及礦物成分
區(qū)內(nèi)圍巖蝕變發(fā)育,主要有碳酸鹽化,硅化,方解石化,特別是中低溫黑色粗晶重結晶方解石發(fā)育,成脈狀、網(wǎng)脈狀、束狀。礦物成分較為復雜,瀝青鈾礦、富鈣鈾礦、黑釩鈾礦為中低溫熱液原生礦物。瀝青鈾礦顆粒粗、含量多,呈脈狀、網(wǎng)脈狀、帶狀。
4.3成礦溫度及成礦流體
根據(jù)蝕變帶中石英,方解石包裹體,采用均一法測溫可知:906礦點早期成礦溫度為185℃~215℃,晚期成礦溫度為130℃~152℃,908礦點早期成礦溫度為174℃~200℃,晚期成礦溫度為130℃~148℃。成礦流體為中低溫、低鹽度、低密度流體(馬瑞2013)。
4.4鈾源
區(qū)內(nèi)鈾源一部分來自深部寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組下部含鈾磷塊巖及含鈾炭質頁巖,二疊系中統(tǒng)棲霞組、茅口組富含有機質、炭泥質生物碎屑灰?guī)r。另一部分來自深部地幔和隱伏花崗巖體早期噴溢的富含U、Si、CO2、V、Ni、Se的地熱流體。該區(qū)處于峨眉山地幔熱柱東南部邊緣。茅口世中期,地幔隆升,黔中及北部發(fā)生海相玄武巖噴溢;晚二疊世早期,峨眉山玄武巖發(fā)生噴溢,其后富含U、Si、CO2、V、Ni、Se的地熱流體沿桐梓—遵義南北向斷裂與北東向正安斷裂橫跨復合部位上升至淺部,在南北向及北東向次級斷層和層間破碎帶沉淀,在906、908地區(qū)鈾初步富集。燕山期貴州受到強烈造山運動影響,斷裂構造進一步復合,富含U、Si、CO2、V、Ni、Se等氣液流體沿南北向與北東向構造復合部位上升,促使原已形成的鈾進一步富集,形成工業(yè)鈾礦體。
5.結論
(1)太白地區(qū)鈾礦化受南北向與北東向斷裂斜交復合部位控制,鈾礦體受次級斷層及層間破碎帶控制。
(2)區(qū)內(nèi)礦石物質成分較復雜,其中瀝青鈾礦、富鈣鈾礦、黑釩鈾礦發(fā)育。
(3)太白地區(qū)鈾成礦流體為富含U、CO2中低溫、低鹽度、低密度成礦流體,成礦溫度為130℃~200℃。
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作者:黃偉星 單位:貴州省有色金屬和核工業(yè)地質勘查局七總隊