铀矿地质10

碳硅泥岩型铀矿床是指产于碳酸盐质、硅质、泥质的细碎屑岩或它们的过渡性岩石中的铀矿床的总称。我国该类矿床按主岩的组合类型大致分成三种亚型，即炭质板（泥）岩、硅质板（泥）岩亚型，硅岩、硅灰岩亚型和碳酸盐岩亚型。我国该类矿床分布相当广泛，时间上，从震旦纪－二叠纪都有工业铀矿化；空间上，全国南北方均有发现，主要分布于“二带一区”，即南秦岭成矿带，江南成矿带和华南成矿区，是我国四大工业铀矿化类型之一。第十章碳硅泥岩型铀矿床一、碳硅泥岩型铀矿床概述我国该类型铀矿床的发现较其他类型晚。20世纪五十年代末通过航空测量在中南地区首次发现了淋积成因的黄材矿床。六十年代中期，在广西铲子坪和川甘边境的若尔盖地区的震旦－寒武系和志留系中揭露并突破了受层位控制的大型碳硅泥岩型铀矿床，热液叠加再造是形成这类矿床的重要条件。这种再造类型的铀矿床规模大、品位高，较之淋积型铀矿床更具工业意义。七十年代初，发现一种新的铀矿床成因类型，即沉积成岩型铀矿床。这种类型矿床产出的层位稳定、分布面积广，但品位低，工业意义不大。同类铀矿床在国外也有发现，如法国、美国、英国等国家。我国产出碳硅泥岩型铀矿床的岩系从震旦系至二叠系都有发育，其中以晚震旦世、早寒武世、早中志留世、中晚泥盆世、早中石炭世和早二叠世（Zb、Є1、S1+2、D1+2、C1+2、P1）为含铀层形成的主要时代，表1。二、碳硅泥岩型铀矿床的成矿地质条件1、层位及岩性条件表1中国碳硅泥岩型铀矿床的含铀岩系时代及主岩类型含铀岩系时代含铀岩系主岩类型南方准地台区及邻近地区北方准地台区南秦岭地槽区P1含铁、锰质、有机质硅岩，硅质页岩，灰岩C1－2含碳灰岩碳质板岩、硅板岩D灰岩、白云岩、泥灰岩、泥质粉砂岩S硅岩、灰岩、钙质硅岩、硅质灰岩、硅板岩、碳板岩O灰岩、含钙页岩、页岩碳板岩、碳硅板岩、硅岩、灰岩、硅灰岩Є2+3白云岩、泥质白云岩、砂质白云岩、灰岩Є1碳板岩、碳硅板岩夹燧石、石煤，含磷块岩、黄铁矿、泥质及磷结核黑色碳板岩Zb硅质板岩夹硅质白云岩、硅质岩夹薄层含炭硅板岩、碳板岩Za冰碛含砾砂岩、泥岩、碳板岩矿化有利岩性：富含有机质、黄铁矿、磷质的泥质、硅质、碳酸盐岩以及它们之间的过渡岩石。这些岩石以含铀较高为特征，其中的铀主要呈分散状、吸附状存在，易于浸出。常见的岩石类型有：硅质灰岩、硅质泥质白云岩、含碳硅岩、硅质板岩、含磷碳板岩等。岩性单一的巨厚岩层，铀含量一般较低。富铀地段的岩性变化很大，容易形成层间构造，为构造氧化带的形成提供了空间条件，对于铀的淋积成矿有着密切的成因联系。有利的层位条件对成矿来说有以下两大作用：①可提供成矿的物质来源在这些层位中广泛分布着铀源层，铀含量高，一般为（1－4）×10－5，局部可达（5－10）×10－5，甚至更高，比铀的克拉克值(2.5×10－6)和页岩的铀丰度值(3.2×10－6)高数倍到数十倍，并且这些铀多以吸附形式存在，易于浸出。②提供成矿的有利环境因其富含有机质、泥质、磷质和黄铁矿等还原剂和吸附剂，可以在后生成矿作用中吸附和还原外来的铀。该类矿床的岩相多属海相成因。根据含矿岩系的沉积环境可将其分为两大类：①地台或准地台区潮湿温暖气候条件较平静的浅海、局限浅海沉积环境。如湘西雪峰－武陵地区的白沙矿床、504、3111矿床等。②地槽区急剧沉降带中相对平静地区，并有火山作用参与的沉积环境。如南秦岭地区的510矿床－迭部矿床。2、岩相古地理条件构造对本类矿床的控制作用非常明显，尤其是对于淋积型和热造型（热液叠加型）矿床更为突出。区域上矿床产于相对平稳的地背斜内部的坳陷带或向斜翼部或地槽褶皱带中。矿区内矿体的展布、产状、形态、规模及内部结构都与构造有密切关系。有利于铀矿产出的构造主要有断裂构造，按其与层位的关系可分为：顺层（层间）断裂构造控矿；切层（斜交）断裂构造控矿和复合型断裂构造控矿。3、构造条件①顺层断裂构造控矿构造产状与地层产状基本一致，它常沿岩层之间比较薄弱的界面，如不同机械物理性质岩石的接触面、不整合面等处发生和延伸，即平行岩层发育，主要形成层间破碎带。这类构造经常在褶皱作用中形成，出现在褶皱的翼部，尤其是受力较大、产状陡的一翼，有时在一组扭动的切层断裂影响下也可以产生顺层断裂。由于这种关系，故矿体常在褶皱构造的陡翼。受其控制的矿体一般为似层状、透镜状，形态较为规则和稳定，规模较大。特别是沿走向、倾向的构造膨大部分，在倾向上倾角由陡变缓的地段有利于形成较大的矿体。②切层断裂构造控矿断裂交切岩层，其交角及断裂的倾向与走向均不相同。这类断裂构造一般只有在交切铀源层或有利岩性时才可以成矿，矿化比较分散，矿体形态也比较复杂，矿体较小，且往往成群分布。③复合构造控矿复合构造是指空间上不同走向、不同倾向的断裂复合，比较常见的是顺层断裂和切层断裂的复合。特点是顺层断裂中呈似层状和楔状，在靠近切层断裂处厚度增大、品位增高。有时这些复合构造以断陷或地堑形式出现，这时矿体通常产在断陷或地堑之中。构造控矿的总体特征区域性大断裂、古隆起带中的中新生代断陷或坳陷是矿床的构造定位因素；而顺层、切层等断裂构造则是矿化形成的必要条件，具体控制着矿体的空间产出。构造控矿为构造氧化带的发育提供条件，其作用在于为周围含铀富氧的地下水和地表水提供向下渗透的通道和铀沉淀富集的有利场所。构造氧化带的发育与否是成矿的关键，但其发育受多种因素的影响。第一，构造必须延伸到成矿时的潜水面以下一定的深度，因为在潜水面以上的构造带，处于完全的氧化环境，不能形成氧化还原过渡带和还原带。第二，构造氧化带的下部或深部存在构造圈闭或岩性圈闭，有利于地下水汇集与储存，是使构造氧化分带完全并促成矿化富集的必要条件。古地形地貌条件这类矿床的形成及保存同成矿时期及成矿以后的地形地貌有很大关系。许多矿床分布于低山丘陵区或高中山区的前缘，或较高地貌单元与较低地貌单元的转折地带。因为这些地段已比较接近当地当时的侵蚀基准面，风化剥蚀的速度大大减缓，能形成比较稳定的潜水面、定向水流和氧化还原过渡带，因而对成矿有利。而高山陡峭的地形不具备这些条件，并且很容易使早期形成的矿床迅速氧化淋失破坏；而对于下降状态单元的低洼地形有利于先成矿体的保存，但不利于成矿。4、古地形地貌及古气候条件古气候条件以干旱、半干旱气候最为适宜。在以干旱为主、干湿交替的气候条件下，氧化作用较为强烈，有利于铀源层中铀的浸出和提高地下水的铀浓度，因而有利于铀矿床的形成。矿床附近发育的中、新生代红盆即说明了这一点，红盆代表着一个较大的上升构造单元中的局部沉积区，它是当时地表水和地下水汇流的地区，因而在其周围有利于形成定向的地下水流和稳定的氧化还原界面，而这些恰恰是构造氧化带中铀成矿所必需的条件。铀的来源，主要来自铀源层（铀含量较高（1－7）×10－5不等）以及附近含铀地质体（花岗岩、中酸性火山岩等）。此外，铀源亦可来自岩浆期后热液、地下热水等自深部带入，或从矿体下部有关地质体浸取运移而获得。5、铀源条件三、矿床的成因分类及矿化特征特征类型成岩型淋积型热造型主导成矿作用沉积成岩成矿作用地表水、地下水淋积成矿作用，主要是构造氧化带成矿作用热液热水（岩浆期后热液、变质热液、地下水热液等）成矿作用成矿温度、压力常温、低温、低压常温、常压、低压中温、低温、低压成矿幅度取决于矿床的倾角较小，一般30－170m较大，常大于200－300m有的达500m以上成矿时代与铀源层形成时代相同明显晚于含铀层的形成时代，以古淋积为主，主要是白垩－第三纪明显晚于含铀层的形成时代，主要是燕山期、喜山期成矿矿体形态及矿物组合整合层状及层状透镜体，相同于围岩的矿物组合不规则状、楔状、似层状、透镜状；发育较多的铀及其他矿物的表生矿物似层状、透镜状、脉状；常见含原生铀矿物、硫化物的石英、方解石、重晶石、萤石的脉体，并发育一些中低温的标型矿物铀赋存状态主要呈吸附状、部分呈铀有机物及类质同象主要为吸附状，部分为铀次生矿物及铀矿物，较少见铀沥青矿主要为沥青铀矿，部分呈吸附状矿石中的元素组分与围岩的关系与围岩相同，仅有量的区别具明显的继承性既有明显的继承性还可有区别于围岩的元素组分加入围岩蚀变无后生变化主要为风化退色、铁染、钙质淋失中低温蚀变：退色化、红化、黄铁矿化、硅化、水云母化、碳酸盐化等①矿体形态比较复杂，不同成矿作用所形成的矿体形态有不同的特点，成岩成矿的矿体多呈与层位一致的矿体形态。如整合层状或层状透镜体；后生淋积及热液改造形成的矿体多与构造有关，常为不规则状、似层状、透镜状和脉状等。矿化特征②矿石成分与围岩相近似，所不同的是量上的差别。铀主要是呈吸附状态存在，在成岩型铀矿床中铀除吸附状态外，部分呈铀有机物及类质同象；在淋积型铀矿床中铀除吸附状态外，部分为铀次生矿物及含铀矿物，较少见沥青铀矿；在热造型铀矿床中，以沥青铀矿为主，部分为吸附状。次生铀矿物有钙铀云母、铁铀云母、水硫铀矿、板菱铀矿等，在氧化带内广泛发育含铀水铝英石，这是古氧化带的标型矿物。伴生元素有Cd、V、P、Ni、Cr。③铀－镭放射性平衡在强氧化带放射性平衡偏镭，在弱氧化带和氧化－还原过渡带平衡偏铀，在淋积型铀矿床中，铀－镭平衡破坏普遍存在。④成矿时代成矿时代分布较宽，从元古代至新生代均有产出，矿区范围的中新生代（K－E）红盆往往与矿化形成时代相一致。⑤矿化垂幅一般较浅，约为150m，它主要取决于氧化还原界面的变化情况。如下是几个矿床的矿化垂幅情况：矿山脚矿床－160m；老卧龙矿床－80~170m；白沙矿床－130~140m；老屋冲矿床－140m。铲子坪矿床－热造型1）矿区地层及含矿主岩矿区地层由老至新有震旦系南沱组、陡山沱组、灯影组老堡段，寒武系清溪组，中泥盆统郁江组、东岗岭组，上白垩统和第四系（图1）。四、矿床实例图1铲子坪矿床地质简图(据中南3l0大队)1－第四系；2－上白垩统；3－中泥盆统东岗岭组；4－中泥盆统郁江组；5－寒武系清溪组第6层；6－寒武系清溪组第5层；7－寒武系清溪组第4层；8－寒武系清溪组第3层；9－寒武系清溪组第2层；l0－寒武系清溪组第1层；11－震旦系灯影组老堡段；12－震旦系陡山沱组；13－震旦系南沱组；14－燕山期花岗岩；15－加里东期花岗岩；16－断裂带及编号；17－地层不整合界线含矿岩性铀矿化赋存于下寒武统底部清溪组的黑色碳质板岩系内，主要赋矿层位是清溪组的第1至第4岩性层(表3)。含矿岩系的主要岩性为含碳硅质板岩和碳质板岩及其互层，除第1含矿层为深灰色含粉砂硅质泥板岩外，其余3层均为黑色的碳质板岩及含碳硅质板岩。含铀黑色岩系含有机碳0.1％－5.0％，含黄铁矿0.5％－3.0％，有时甚至达10.0％，部分层还含磷结核或黄铁矿结核。整个含铀岩系，各层的铀丰度值为（4－42）×10-6，显示出铀在一定的沉积－成岩阶段有原始的富集，表现出该矿床具有层控成矿的特征。除铀外还含有钒、铜、钼、银及磷等元素的原始伴生富集。表3下寒武统清溪组含矿岩系分层表地层单位地层代号岩性描述厚度m铀含量①×10-6上白垩统K2紫红色砾岩、砂砾岩和砂岩(区域性角度不整合)下寒武统清溪组第6层Є16q变余含碳长石石英砂岩夹含碳泥灰岩透镜体601/4第5层Є15q含碳硅质板岩夹碳泥质硅板岩，上部有时夹含碳泥灰岩透镜体，底部为砂质板岩和粉砂岩351.1/6第4层上部Є14－2q中厚层斑点状碳质板岩夹泥灰岩透镜体，斑点为十字石、空晶石、红柱石554.5/3下部Є14－1q中厚层碳泥质硅板岩454.1/6第3层上部Є13－3q薄层碳质硅板岩与碳质板岩互层1011/3中部Є13－2q中厚层碳泥质硅板岩、碳质硅板岩夹含碳变余砂岩透镜体2042/17下部Є13－1q薄层碳质硅板岩与碳质板岩互层1019/2第2层上部Є12－3q中薄层含碳硅质板岩，夹泥灰岩透镜体151l/5中部Є12－2q黑色薄层黑灰条带状硅板岩106/5下部Є12－1q厚层状含碳硅质板岩184/2第1层Є11q灰绿色含粉砂硅质板岩，有较多星散状和团块状黄铁矿(与下伏岩层整合接触)104/6上震旦统灯影组老堡段Z21灰黑色与灰白色条带状微晶石英质硅岩80矿区内还发育着一系列南北、北北东