郭家坪鈾礦床地質(zhì)特征分析,地質(zhì)工程論文江西省修水縣郭家坪鈾礦床位于揚子準(zhǔn)地臺的江南臺隆之修水-都昌臺陷的修水---武寧凹褶斷束內(nèi)的修水復(fù)向斜西端〔圖1-1〕.修水復(fù)向斜由三個雁形排列小向斜組成〔東港-董坑向斜、東津-杭口向斜、修水-廟嶺向斜〕;郭家坪鈾礦位于東港-董坑向斜南翼的上震旦---下寒武系地層中。1.1區(qū)域地層區(qū)域出露的地層主要有：〔1〕中元古界雙橋山群構(gòu)成區(qū)域褶皺基底。其巖性為一套巨厚的海相濁流沉積為主的復(fù)理石建造或類復(fù)理石建造及火山-火山碎屑沉積建造的泥砂質(zhì)、淺變質(zhì)巖系，金、鈾含量較高，廣泛分布于九嶺山、九宮山一帶，構(gòu)成九嶺復(fù)背斜、九宮山復(fù)背斜核部地層?！?〕震旦系地層。分布于修水-武寧復(fù)向斜兩翼，呈角度不整合于雙橋山群之上，分為下統(tǒng)硐門組和南沱組，上統(tǒng)陡山沱組和燈影組，屬淺海-潮坪相的硅質(zhì)泥砂質(zhì)碳酸鹽建造，巖性為含泥硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)巖。1.2區(qū)域構(gòu)造區(qū)內(nèi)基底褶皺復(fù)雜，以近東西向展布的修-武復(fù)向斜表現(xiàn)最強烈；蓋層褶皺開闊，兩翼基本對稱。斷裂構(gòu)造發(fā)育，空間展布上大體可歸納為NNE向、NEE向、NW向三組?！?〕NEE向構(gòu)造，主要為加里東期構(gòu)造活動的產(chǎn)物，一般平行或近于平行基底褶皺的軸向，控制著地層的發(fā)育，巖漿巖的活動及斷陷盆地的展布，如古市-德安深斷裂，渣津-柘林大斷裂等。〔2〕NNE向斷裂為區(qū)域上的郯廬深大斷裂西枝，其規(guī)模較大，斜切基底和蓋層褶皺，從加里東-喜山期〔燕山期活動最強烈〕多期屢次活動，它控制了本區(qū)鈾礦床、鈾礦化的空間分布?！?〕NW向構(gòu)造規(guī)模小，分布零星，切割NNE向構(gòu)造，構(gòu)成較晚，為喜山期產(chǎn)物。1.3區(qū)域巖漿巖區(qū)內(nèi)巖漿巖受大斷裂控制，總體呈東西向帶狀分布。巖漿活動始于晉寧期，終于燕山晚期，以燕山期活動最強烈，主要分布于九嶺山、幕阜山、九宮山一帶。九嶺山以晉寧期的九嶺富斜長花崗雜巖體為主，呈巖基產(chǎn)出，為復(fù)式巖體。幕阜山巖體主要為燕山早期的中粒二云母花崗巖、中粒斑狀二云母花崗巖，巖石易風(fēng)化，偉晶巖脈發(fā)育，燕山晚期的細(xì)粒黑云母花崗巖及煌斑巖、花崗斑巖、石英斑巖呈巖株、巖脈侵入華而不實，該巖體鈾含量較高，鈾異常點帶較多。2礦床地質(zhì)特征2.1地層巖性區(qū)內(nèi)主要出露地層主要有震旦-寒武系及第三系，地層總體走向NEE向，傾向NNW,傾角15左右。震旦系分布于區(qū)內(nèi)南部，分為下硐門組〔淺表海相碎屑沉積的長石石英砂巖〕和南沱組〔冰水沉積的冰磧砂巖〕,上統(tǒng)陡山沱組〔淺海潮坪相復(fù)原環(huán)境下的碳酸鹽細(xì)碎屑沉積物〕和燈影組〔淺海相的含炭硅質(zhì)巖為主〕,巖石中富含黃鐵礦且硬、脆、軟相間，易構(gòu)成滑脫構(gòu)造，是區(qū)域上的重要賦礦層位。下寒武系主要分布于區(qū)內(nèi)的中部，為高炭質(zhì)泥巖。區(qū)內(nèi)的北部及北西部為下第三系武寧群紅色砂礫巖。2.2礦體特征區(qū)內(nèi)共圈定工業(yè)鈾礦體26個，主要以盲礦體產(chǎn)出，地表除在下寒武系王音鋪組地層中局部見鈾礦化外，其它地層均未見鈾礦化產(chǎn)出。鈾礦體產(chǎn)出主要分布在立新水庫以西地區(qū)〔圖2-1〕,以東僅見1個工業(yè)鈾礦體。礦體的產(chǎn)出固然與斷裂構(gòu)造沒有明顯的直接關(guān)系，但賦礦地段在空間上主要分布于一組近于平行的NE-NNE向斷裂構(gòu)造的發(fā)育地段。區(qū)內(nèi)鈾礦〔化〕體賦存的地層及層位較多，從震旦系下統(tǒng)南沱組-下寒武統(tǒng)王音鋪組地層均有鈾礦化產(chǎn)出，工業(yè)鈾礦體主要產(chǎn)于上震旦統(tǒng)燈影組底部及陡山沱組第七層、陡山沱組第四層、下震旦統(tǒng)南沱組地層中。華而不實陡山沱組第四層為主要賦礦層位。礦〔化〕體呈層狀、似層狀產(chǎn)出。礦體的賦存標(biāo)高為60m至280m.變化范圍達(dá)220m,但主要礦體標(biāo)高在150m至240m范圍。礦體一般埋深30m至150m.礦體多以層狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，礦體的延伸與地層產(chǎn)狀基本一致，但礦體的厚度變化較大，最小厚度只要0.38m,最大厚度為8.41m,平均厚度1.61m.礦體檔次一般為0.05%-0.2%,最高為0.99%,礦床的平均檔次0.12%.礦床鈾檔次變化系數(shù)為133%,為金屬組分分布不均勻的礦床。而主要礦體檔次變化系數(shù)為25.6~69.3%,屬金屬組分分布均勻的礦體。礦床厚度變化系數(shù)90%,屬礦體厚度較穩(wěn)定的礦床。主要礦體厚度變化系數(shù)為51.2-103.8%,一般主要礦體內(nèi)部厚度變化較小，相對厚度較穩(wěn)定，而邊緣部位的礦體厚度變化過大，造成整個礦體厚度變化大。2.3礦石構(gòu)造、構(gòu)造及礦石類型礦石構(gòu)造主要有不規(guī)則環(huán)狀構(gòu)造、條紋狀構(gòu)造、似脈狀構(gòu)造、星散狀構(gòu)造等四種。礦石構(gòu)造有角礫狀、浸染狀、條帶狀、細(xì)脈及脈狀構(gòu)造等。根據(jù)礦體賦存的不同巖性特征，區(qū)內(nèi)可劃分出三種不同的礦石類型：微晶白云巖型礦石、冰磧砂巖型礦石及含碳硅泥巖型礦石。⑴微晶白云巖礦石：礦體主產(chǎn)于陡山沱組地層中，礦石為微晶白云巖，主要由碳酸鹽〔白云石〕、暗色礦物、石英及金屬礦物〔黃鐵礦、閃鋅礦等〕組成，碳酸鹽占70%以上，呈微晶顆粒狀，暗色礦物定向排列，使巖石顯條帶狀構(gòu)造。鏡下觀察，巖石中的碳酸鹽有兩期兩種成分，早期碳酸鹽〔白云石〕為微晶粒狀，顏色較暗，后期的碳酸鹽〔也為白云石〕較干凈，呈脈狀穿插在早期的碳酸鹽中〔照片2-1、2-2〕.⑵冰磧砂巖型礦石：礦石為南沱組冰磧砂巖、粉砂巖，深灰色、灰綠色，粉砂泥質(zhì)構(gòu)造。碎屑成份主要是石英，個別長石，其次為泥巖、碳質(zhì)泥巖、泥硅巖、硅巖等，含量占50%以上，碎屑粒度為0.01-1mm以粉砂及砂級碎屑為主，少量礫石大于2mm,多為硅巖、花崗巖、泥硅巖等。碎屑呈棱角狀分選性差。膠結(jié)物由泥質(zhì)物水云母及鐵質(zhì)氧化物組成，呈基底式膠結(jié)。⑶硅泥巖型礦石：礦體主要賦存于燈影組中部地層中，原巖為硅質(zhì)巖或泥質(zhì)硅巖，隱晶質(zhì)或泥質(zhì)構(gòu)造，顯微條帶狀構(gòu)造，巖石由晶質(zhì)、非晶質(zhì)硅質(zhì)物及泥狀物質(zhì)〔高嶺石〕組成，含少量水云母，泥質(zhì)物被鐵的氧化物浸染呈褐黃色，隱晶石英重結(jié)晶，除此之外還偶見方鎂石。礦石化學(xué)成分見表2-1,2-2.表2-1、2-2反映出圍巖與礦石的化學(xué)組分和微量元素含量基本一致。但部分元素在礦石中略呈增高之趨勢，總的反映了成礦經(jīng)過中沒有較大的元素帶進或帶出，進而講明了區(qū)內(nèi)是以同生沉積成巖成礦為主和后期的熱液改造疊加作用相結(jié)合的成礦特點。2.4鈾礦賦存狀態(tài)鈾主要以瀝青鈾礦和少量的鈾石的形式存在，鈾礦物主要有三種形式分布：1、圍繞在黃鐵礦的周圍分布；2、圍繞在閃鋅礦的周圍及閃鋅礦的裂隙中分布；3、圍繞在巖石中的微裂隙和巖石中的空洞分布。2.5圍巖蝕變礦床內(nèi)蝕變主要有碳酸鹽化、硅化、紅化等蝕變現(xiàn)象，它們與礦化有著一定的聯(lián)絡(luò)。碳酸鹽化現(xiàn)象在礦床巖層中發(fā)育普遍，有成巖期和成礦期方解石脈，前者往往呈白色，順序發(fā)育較好，規(guī)模較大，與礦化無關(guān)，后者呈肉紅色，與礦化有關(guān)。在ZK4809孔礦化巖芯中見其交代圍巖的現(xiàn)象〔如此圖2-2〕,原巖被溶蝕構(gòu)成孔洞。硅化現(xiàn)象在巖層中也較為發(fā)育，外貌與一般炭質(zhì)泥巖無異的巖石，硬度卻明顯大于小刀，顯微鏡下可見平行層面的石英細(xì)脈，這種硅化蝕變發(fā)育在礦體附近，對找礦有一定的指示意義。紅化是指云霧狀赤鐵礦質(zhì)點對構(gòu)造破碎帶的破碎巖、角礫巖及碳酸鹽充填物浸染而造成巖石發(fā)紅的現(xiàn)象，一般比擬稍微，常與黃鐵礦化相伴生，可作為富礦石的找礦指示標(biāo)志。3鈾成礦機理分析3.1成礦作用碳硅泥巖型鈾礦床的成礦是多種成礦作用疊加的結(jié)果，認(rèn)真分析郭家坪地區(qū)的鈾成礦地質(zhì)特征并與鄰區(qū)的董坑鈾礦床類比，我們以為區(qū)內(nèi)鈾的成礦是一個復(fù)雜的經(jīng)過，是多種成礦作用疊加的結(jié)果。既有同生沉積成巖成礦作用的預(yù)富集、又有地下熱液〔巖漿熱液？〕改造成礦作用的疊加、也不排除有地表水和地下水淋積成礦作用的存在。3.2成礦地質(zhì)條件認(rèn)真研究分析郭家坪地區(qū)的地質(zhì)背景和鈾礦化特征，我們以為區(qū)內(nèi)有較好的鈾成礦地質(zhì)條件，是碳硅泥巖型鈾礦找礦的有利地區(qū)。3.2.1區(qū)域成礦條件贛西方北地區(qū)是我們國家重要的碳硅泥巖型鈾礦的成區(qū)內(nèi)，郭家坪地區(qū)位于該成區(qū)內(nèi)的西段，即董坑鈾礦床的外圍，與其有類似的鈾成礦地質(zhì)背景，處于區(qū)域鈾成礦的有利部位。3.2.2鈾源條件區(qū)域內(nèi)巖漿活動強烈，自晉寧期限至燕山期均有巖漿活動，十分是燕山晚期的幕阜山巖體是區(qū)域上的富鈾巖體，另外上震旦~下寒武系地層也是重要的富鈾層，十分是下寒武系地層比正常沉積巖中鈾的豐度值高出12至15倍，區(qū)內(nèi)上震旦下寒武系地層發(fā)育，進而講明區(qū)內(nèi)鈾源條件充足。3.2.3巖相古地理條件區(qū)內(nèi)自晚元古代至早古生代一直處于古陸邊緣的陸海-潮坪環(huán)境，構(gòu)成了一套含鈾碳硅泥巖沉積建造和有利于鈾富集成礦的巖性系列組合。如上震旦系陡山沱組下部的灰黑色含炭泥質(zhì)白云巖〔底板〕---中部灰白色富含黃鐵礦的微晶白云巖〔產(chǎn)礦層〕---中上部硅質(zhì)白云巖〔頂板〕組合。該巖序組合由于在物質(zhì)成分、機械物理性質(zhì)等方面的差異不同，利于成巖期后層間構(gòu)造的發(fā)育，提供成礦的有利空間和地球化學(xué)障壁，起到控制鈾的成礦作用。3.2.4有利的含礦巖性條件區(qū)內(nèi)上震旦下寒武系地層不僅僅是極重要的鈾源層而且是極其良好的儲鈾層。主要含礦巖層為一套簿-中層狀，巖性為泥巖、白云巖、硅巖交替出現(xiàn)，造成了巖層的機械物理性質(zhì)及物質(zhì)成分的不均一性，而易構(gòu)成破碎帶和節(jié)理、裂隙密集帶，十分微細(xì)原生裂隙發(fā)育，是鈾富集的有利場所。主要含礦巖石的礦物成份主要為白云石，在地下水作用下，白云石溶蝕，構(gòu)成較發(fā)育的空洞及間隙，是鈾的有利容礦空間，電子探針顯示鈾礦物就產(chǎn)于巖石的空洞中。巖石中富含有機質(zhì)、粘土礦物、黃鐵礦、閃鋅礦等聚鈾劑，十分是黃鐵礦、閃鋅礦等硫化物，其含量一般為5%-8%,高者達(dá)15-20%,礦石電子探針資料表示清楚，鈾礦物〔瀝青鈾礦、鈾石等〕大多與黃鐵礦、閃鋅礦密切相關(guān)。由于硫化物在氧化條件下被氧化，使地下水酸度增大，利于巖石中分散的鈾浸出；在復(fù)原條件下則又利于含鈾地下水中的鈾復(fù)原沉淀，富集成礦。所以硫化物在鈾的成礦經(jīng)過中既起了氧化劑的作用又起了復(fù)原劑的作用。3.2.5構(gòu)造條件郭家坪地區(qū)由于處于區(qū)域鈾成礦構(gòu)造帶內(nèi)，經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運動，斷裂構(gòu)造、層間構(gòu)造、節(jié)理、裂隙帶發(fā)育，十分是區(qū)內(nèi)鈾礦體在空間上主要分布于一組近于平行的NE-NNE向斷裂構(gòu)造的發(fā)育地段。固然在該組構(gòu)造帶內(nèi)無明顯的鈾礦化產(chǎn)出，但不可否認(rèn)斷裂構(gòu)造在鈾成礦經(jīng)過中的作用。上震旦下寒武系地層巖性變化復(fù)雜，十分是震旦系上統(tǒng)硅質(zhì)巖、泥巖、白云巖等交替出現(xiàn)，因而在長期的多期次的構(gòu)造運動作用下，這套地層中層間破碎帶非常發(fā)育，為鈾礦體的賦存富集提供了良好的空間，十分是當(dāng)陡傾斜的裂隙帶迭加于層間破碎帶之上，常構(gòu)成厚度大、檔次富的鈾礦體。3.3找礦標(biāo)志上震旦下寒武系地層是該類型鈾礦床的鈾源層和賦鈾層，鈾礦體的產(chǎn)出與該地層的分布息息相關(guān)，其分布地區(qū)是尋找該類型鈾礦床的有利地區(qū)。上震旦下寒武系地層被一組平行展布的NE-NNE向斷裂構(gòu)造發(fā)育地段的有利巖性中，是尋找該類型鈾礦體的有利地段。不同物理性質(zhì)的巖性接觸部位，即層間破碎帶發(fā)育部位，及其與陡傾斜的密集裂隙帶相交部位，是該類鈾礦床礦體富集的有利空間。4結(jié)論本區(qū)的成礦條件及成礦作用決定了本區(qū)鈾礦化類型和特征。礦體的構(gòu)成多為多期次多階段疊加累計構(gòu)成。區(qū)內(nèi)北部構(gòu)造夾持部位應(yīng)是下步找礦工作的重點地段，十分要注