雪峰山隆起带西北缘碳硅泥岩型铀矿远景预测

张字龙，漆富成，付 锦，李治兴



雪峰山隆起带西北缘碳硅泥岩型铀矿远景预测

张字龙，漆富成，付 锦，李治兴

文章通过分析潘公潭铀矿床的成矿特征和成矿条件，认为雪峰山隆起带西北缘地区的铀成矿作用主要受赋矿地层(下寒武统牛蹄塘组)、NE向断裂、断陷红盆和寒武纪岩相古地理等因素控制。区域化探表明，Mo、V和Ag等元素与铀成矿关系密切，对指导找矿有重要作用。根据全国铀矿资源潜力评价技术要求，通过总结、归纳区内碳硅泥岩型铀矿成矿地质要素和预测要素，采用固体矿产矿床模型综合地质信息预测技术，预测了有利成矿远景区，为该区铀矿地质勘查提供依据。

雪峰山隆起带西北缘；碳硅泥岩型铀矿；成矿条件；预测要素组合；远景预测

雪峰山隆起带西北缘是我国矿产资源非常丰富的区域之一，现今已探明多种沉积型的大中型金属矿床和非金属矿床，小型矿床或矿点更是不计其数。例如，大中型矿床主要有磷矿、重晶石矿、石煤矿、钒矿等，小型矿床或矿点有铀、镍、钼、金、银、铜、锶、钾、钯、稀土等矿产。与U共(伴)生的元素主要有Mo、Ni、V、Ag、Au和Pt等。在研究区东北部的大庸地区有以U、Mo、Ni和Pt为主的多金属矿产组合类型，中部及西南部为以U和V为主的组合类型[1]。铀矿化主要分布于大庸-慈利古丈-凤凰一线，该地区属台地边缘斜坡相沉积环境。

目前在研究区仅发现一个小型碳硅泥岩型铀矿床，相对于区内广泛分布的铀矿化显示以及下寒武统含铀碳硅泥岩建造中充足的成矿物质供应量而言，铀矿的找矿潜力还远远没有被发掘。本文旨在通过查明区内铀成矿条件和控矿因素，确定找矿和勘查方向，为雪峰山隆起带西北缘铀资源开发提供依据。

1 区域地质背景

研究区位于扬子陆块江南古陆边缘复式褶皱带内的雪峰山基底逆推带湘西-湘东断隆西北端。区内出露地层较齐全，从前寒武系至古近系均有发育(图1)。

下寒武统牛蹄塘组是主要含矿层，其次是上震旦统陡山沱组。从大庸天门山-凤凰铁桥村至凤凰潘公潭，呈北东向延伸约195 km范围内广泛发育下寒武统牛蹄塘组黑色岩系磷块岩、黑色硅质岩和黑色硅质页岩，黑色岩系中普遍含U-P-Ni-Mo-PGE组合的矿化层[2，3]，具有典型的黑色泥岩系矿化元素组合特征。区内岩浆活动较弱，未见岩浆岩出露。区内褶皱和断裂发育，褶皱呈NNE向不对称复向斜形式展布，次级褶皱发育。主要褶皱有凤凰背斜、石水坡向斜、斗篷坳背斜、杨柳坪向斜等，背斜紧密，而向斜开阔；区内断裂发育，吉首-凤凰深大断裂呈NNE向通过本区，断裂展布方向与褶皱轴相近，多为压扭性断层。

图1 雪峰山隆起带西北缘铀矿地质略图

研究区目前仅发现潘公潭一个小型碳硅泥岩型铀矿床，矿化类型为沉积-成岩型，但铀矿点、矿化点数量众多[4]，分布于整个区域。

2 典型铀矿床特征

2.1 地层

潘公潭铀矿床所在区内出露地层为上震旦统和寒武系，铀矿化产于下寒武统牛蹄塘组中下段和上震旦统陡山沱组上段，含矿层为磷块岩、含钙质泥岩与含碳硅质岩互层。牛蹄塘组分为上、下两段：下段底部为中厚层状硅质岩夹薄层状含钙碳质泥岩和碳质结晶灰岩透镜体，厚26～34 m，铀含量为(42～57)×10-6；中部为薄层状碳硅质岩与含钙碳质泥岩互层，夹碳质灰岩和结晶灰岩，厚6～10 m，为主要铀矿化层，含钒、钼伴生元素；上部为结核状磷块岩，厚0.1～0.65 m，是铀矿化层位；中段岩性为黑色含粉砂碳质泥岩，含少量碳质硅质结核，其层间破碎带有铀矿化，含钒、钼伴生元素，厚26～39 m，铀含量为(55～57)×10-6，为主要铀矿化层；上段岩性以碳质泥岩为主，局部为含钙砂质碳质泥岩，夹碳质灰岩、含粉砂碳质泥岩和灰岩透镜体，厚160～188 m，铀含量为(28～29)×10-6，是次要的铀矿化层。

含矿层具有区域性分布特点，铀矿化受层位和岩性控制，由中厚层状硅质岩向含粉砂碳质泥岩过渡的部位有利于铀的富集。

2.2 构造

铀矿床位于凤凰背斜南东翼水田向斜北段，地层产状比较平缓，倾角8°～15°，轴向为北东25°～28°。在水田向斜西部发育次级褶皱，轴向与水田向斜基本一致。在含矿层中广泛发育小褶曲，单个褶曲范围不大，一般为1～5 m，往往连续出露。由于褶曲使脆性的碳硅质岩、磷块岩破碎，柔性的含钙碳质泥岩则在褶曲核部增厚。主要断裂呈NE向和近EW向展布，为平移正断层和压扭性断层，有些断裂延伸并切穿北部中新生代断陷红盆。矿区广泛发育的褶皱和断层构造，既可以使富铀围岩破碎，使铀活化，随地表含铀、含氧水迁移，又大大增加了容矿空间。

经铀矿勘查证实，在近地表的氧化带内，局部有后期铀矿化叠加改造作用。在褶皱轴部岩层加厚及岩石破碎部位，有利于形成外生改造型铀矿化。

2.3 铀矿化特征

铀矿体具有矿化均匀稳定、厚度小、矿石品位低(0.030%～0.049%)的特点[5]。矿体在平面上呈等轴状，在剖面上呈层状、似层状，产状与地层一致。近地表的小矿体多呈透镜状沿层分布，产于两层结核状磷块岩及其间所夹的含钙碳质泥岩与含碳硅质岩互层内。铀主要以吸附形式存在，吸附剂为胶磷矿、碳质物、黏土矿物和铁的氢氧化物。次生铀矿物主要为铜铀云母、硅钙铀矿和芙蓉铀矿等[5]，主要见于岩石节理面和破碎带中。铀与有机碳、A12O3和S、Mo、V、Ag、Ni等关系密切，其中V和Mo含量达到综合利用指标[6]。

3 区域成矿地质条件分析

根据研究区区域地质、成矿作用和矿床特征研究，雪峰山隆起带西北缘碳硅泥岩型铀矿主要受铀源(含矿富铀层)、控矿构造、沉积相(含矿建造)、断陷红盆等因素控制。这些成矿要素的相互关联区域，是找铀矿的有利区域。

3.1 铀源

研究区内各地层中的平均铀含量，除了上震旦统-下寒武统外，其它地层均较低。区域铀矿化明显受下寒武统控制，尤其是牛蹄塘组，其由碳硅泥岩建造、含铀磷块岩建造、炭硅质页岩建造和含铀、磷碎屑岩建造及碳酸盐岩建造组成，岩石原岩铀含量为n(1～10)×10-6，在沉积成岩过程中发生过铀的预富集，并在局部达到了低品位的铀矿化，局部地段铀含量为(100～400)×10-6，为铀成矿准备了丰富的物质基础[6]。因此，区域铀源主要来自上震旦统-下寒武统含铀层，尤其是牛蹄塘组富铀层。也可以说，含矿层本身就是铀源层。

3.2 控矿构造

区域构造以NE向为主，其次为近EW向，铀成矿在空间上受区域性大型断裂构造的控制。雪峰山隆起带西北缘控制早寒武世台缘斜坡相坳陷群分布的同沉积断裂，也控制了铀资源的形成与分布。

区域上有3条NE向主干压扭性断裂带(花垣-宝靖-大庸压扭性断裂；泽龙溪-铜瓦溪压扭性断裂；四都坪-飞燕垣压性断裂)，为控制研究区NE向坳陷群分布的同沉积断裂。这类断裂活动带是在古构造基础之上发展起来，在沉积前期和沉积期都有明显活动，对沉积岩相有着严格的控制作用。区域上主要的褶皱构造有岩溪-宝子界复背斜、夺溪-鸭堡寨复向斜、竹子寨-大雅堡背斜和凤凰复背斜等。这些褶皱的两翼控制着含矿层的分布，同时也控制了研究区沉积-成岩型铀资源的形成与分布。

晚古生代以来发育的褶皱和断裂构造，对低品位的铀矿化没有明显的控制作用，但在近地表的氧化带内，断裂对次生铀富集有明显的控制作用。一方面控制了工业铀矿体的分布，另一方面对含矿层的矿化起着贫化作用。

3.3 沉积相与建造对铀成矿的控制作用

早寒武世早期，雪峰山隆起带西北缘地区由于大陆边缘发生解体和沉降作用，海平面迅速上升及洋流上翻，造成黑色岩系广泛分布，自西北向东南清晰地显示了开阔的台地相、台地边缘相、台缘斜坡相、台间坳陷相、水下坳陷相、水下岛隆相和盆地边缘相沉积(图2)，随后台地和斜坡相带逐渐向东南深水盆地推进。晚震旦世-早寒武世，该地区由于强烈拉张和构造沉降，伴随同生断裂、海水对流循环和热液喷溢，接受了碳硅泥岩沉积[7]。在张家界、吉首、铜仁一线为台地边缘相、深水斜坡相，其同沉积断裂控制NE向坳陷群(晓坪、吉首、凤凰、新晃等)的沉积物均为黑色薄层页岩、炭质页岩、硅质岩、磷结核夹层、黑色炭质板岩，该线东南为雪峰山水下隆起。该时期黑色岩系的分布范围及规模是雪峰山隆起带西北缘历史上最大的一次，其结果也造就了许多大型、超大型矿床(如重晶石、石煤、磷等)及大量中小型金属、非金属及稀有元素的富集(如V、Mo、Ni、Au、Ag、U、稀土等)。早寒武世晚期雪峰山隆起带西北缘(铜仁、保靖、大庸一线以北)以浅水台地相灰岩、白云岩沉积为主，而湘中则主要为半深水-深水的斜坡相。

图2 雪峰山隆起带西北缘寒武纪岩相古地理与铀矿化关系图

根据雪峰山隆起带西北缘铀成矿地质条件、找矿标志及成矿规律研究，笔者认为与早古生代沉积成岩作用有关的铀矿床，其矿质主要来自早寒武世早期同沉积的含铀建造组合；研究区内，受早寒武世早期形成的深大断裂所控制的台缘斜坡相水下坳陷群，是铀多金属矿床形成和发育的有利地区，也是该区找铀矿的主攻类型和找矿方向。

3.4 断陷红盆

随着燕山期构造作用的影响，研究区广泛发育白垩纪-古近纪断陷红盆(红色碎屑沉积盆地)(图1)。红盆边缘主要为上震旦统-寒武系含铀岩系，由于长期构造隆起、剥蚀作用及区内部分NE向断裂切过震旦-寒武系，切穿红盆，沟通层间破碎带，风化地层岩石中的铀易被活化、迁移，随着地下水沿盆地边缘和断裂带下渗，在氧化-还原过渡带中形成沉积外生改造型铀矿体。

在外生改造铀成矿过程中，红盆所起到的关键作用，一方面是红盆边缘断裂沟通了层间破碎带，极大地破碎了周边富铀地层或岩体，使铀活化，并为含矿溶液的运移提供了良好的通道，同时也为矿体的赋存提供了有利的空间；另一方面是在红盆形成时，盆地和盆地边缘一般具备良好的氧化-还原条件和水化学条件，这种良好的、有利于铀元素聚集的条件往往决定了铀矿床的定位。另外，盆地内部通常也具备这种条件，红盆对形成的铀矿床还起到良好的保护作用[8]。

3.5 化探异常

对雪峰山隆起带西北缘水系沉积物中24种元素的地球化学数据关联分析结果表明，与铀异常关系密切的元素主要有Mo、V、Ag等。钼、钒和银元素可反映碳硅泥岩成矿目的层的分布，其以NE向为主，呈条带状(图3)，分布于张家界-吉首-铜仁一线，是本区最有找矿意义的异常晕。Mo-V复合异常比较好地保留了碳硅泥岩型铀矿成矿目的层所产生的异常，其叠合异常部位是找矿的有利地段。

图3 雪峰山隆起带西北缘Mo、V元素地球化学异常分布图

4 预测要素组合分析

基于研究区成矿地质条件和成矿规律的研究，以及前人对碳硅泥岩型铀矿找矿判据的归纳和总结[9-12]，笔者提出以含矿层(下寒武统牛蹄塘组富铀层)、沉积相(水下坳陷富铀建造)、控矿构造、铀矿化信息和化探组合异常等可量化的关键要素为预测变量，采用固体矿产评价方法和MRAS技术，以平方和法计算各预测要素所占权重，通过特征分析网格单元(2×2 km)，计算成矿有利度，圈定靶区和筛选预测远景区。

变量选择时，依据铀矿床成矿特征，需要拟合出部分要素与铀成矿关系密切的缓冲区。控矿构造(包括已知断裂和重力、航磁推断隐伏断裂)，拟合出的缓冲区分别是1.4 km和1.12 km；以含矿层和断陷红盆边缘外推2.4和10 km为缓冲区；将化探中Mo和V两个元素的测量结果复合成一个异常要素共同参与预测，最终采用特征分析法筛选变量组合。各变量与铀矿床的关联性可从图4中看出，其前3个关联性较好的要素分别是Mo+V存在标志(变量4，化探复合异常)、坳陷相存在标志(变量5，沉积相中水下坳陷相)和含矿层存在标志(变量2，含矿层缓冲区)。总体上看，这6个变量的相关性层次分明、收敛性好，为该区域铀成矿的有利预测要素组合。

5 远景预测评价

根据全国铀资源潜力评价技术要求，笔者依据预测区成矿有利度和成矿概率阀值，结合研究区内实际地质要素分布情况进行靶区圈定和优选，最终筛选出A类靶区4片、B类靶区11片、C类靶区6片(图5)，并据此进一步划分出预测远景区3片，分别是大庸-吉首预测远景区、凤凰预测远景区和铜仁预测远景区。其中，大庸-吉首远景区和凤凰远景区中预测级别高的靶区(A类和B类靶区)，在硅灰岩和断裂构造发育的成矿有利地段，是铀成矿潜力较好的地区。

需要说明的是，由于研究区岩浆岩不发育，含矿层在沉积成岩后，以及在铀成矿过程中缺少岩浆-热液作用，而且碳硅泥岩中的地下水渗透作用弱，后期氧化-还原改造作用也较弱，难以发生较大规模的铀迁移和富集，仅在区域断裂构造破碎带附近有局部铀的叠加富集作用。另外，研究区褶皱、断裂广泛发育，后期构造抬升作用较强，造成含矿层广泛出露地表，遭受风化、剥蚀，早期形成的沉积-成岩型铀矿体可能被破坏，铀矿化分散运移，形成现今铀矿点、矿化点广泛分布的现象。所以，研究区铀矿找矿工作应以沉积-成岩型和沉积-外生改造型的中小矿床为主攻方向，在含矿层、断裂构造和断陷红盆边缘集中发育的重点区域开展找矿工作。

图4 研究区定位预测过程中6个变量与铀矿床的关联性

图5 雪峰山隆起带西北缘碳硅泥岩型铀矿成矿远景区预测图

6 结论

(1)雪峰山隆起带西北缘铀矿化主要受含矿层及岩性组合、断裂构造、沉积相和断陷红盆等要素控制。其中，铀源主要来自上震旦统-下寒武统含铀层，尤其是下寒武统牛蹄塘组富铀层。

(2)将区域控矿要素与区域化探异常相结合，可以很好地构成区域找矿预测要素组合。

(3)区域早寒武世早期发育的NE向台缘斜坡相为铀成矿的有利沉积相，其中发育的晓坪和凤凰等坳陷群，为早寒武世陆缘裂陷成矿构造环境下形成的，其与沉积成岩作用有关的含铀碳硅泥岩建造分布区，可以作为铀资源重点突破的远景地区。

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(核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029)

Metallogenic Perspect Prognostication of Carbonaceous-siliceous -argillaceous Type Uranium Deposit in the Northwestern Margin of Xuefengshan Uplift Belt

ZHANG Zi-long ，QI Fu-cheng ，FU Jin， LI Zhi-xing

(BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,CNNCKeyLaboratoryofUraniumResourcesExplorationandEvaluationTechnology,Beijin100029,China)

Based on the characteristics and ore-forming conditions in Pan’gongtan deposit,the ore-hosting bed(Niutitang formation of Lower Cambrian),NE striking faults, downfaulted red basin and Cambiran lithofacies paleogeography are regarded as the primary ore-controlling factors in the region. According to regional geochemical exploration, Mo, V and Ag are closely related to uranium metallogenssis. According to the technical request in National Potential Evaluation of Uranium Resources, geological conditions and prognosis factors for the evaluation carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type uranium deposit was summarized in the northwestern margin of Xuefengshan uplift belt. The uranium potential of carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type has been estimated in the area, which can provide scientific basis to uranium exploration and strategic target selection.

northwestern margin of Xuefengshan uplift belt；carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type uranium deposits； metallogenic geologic conditions；combination of prognosis factors； pespect prognostication

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.05.001

2014-10-29 [改回日期]2015-03-12

张字龙(1978—)，男，2006年研究生毕业于核工业北京地质研究院，获硕士学位，主要从事沉积学与铀矿地质研究。E-mail：zzl99132@tom.com

1000-0658(2015)05-0483-08

P612

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