赣西北董坑铀矿床矿化特征及控制因素

窦小平，熊超，2，曾文乐，吴赞华

（1.江西省核工业地质局，南昌 330002；2.成都理工大学，地学核技术四川省重点实验室，成都 610059）

赣西北董坑铀矿床矿化特征及控制因素

窦小平1，熊超1，2，曾文乐1，吴赞华1

（1.江西省核工业地质局，南昌 330002；2.成都理工大学，地学核技术四川省重点实验室，成都 610059）

董坑铀矿床产于赣西北修水矿化集中区内的董坑—东港小向斜西端南翼地层中。根据地层、钻孔剖面、电子探针矿物分析、岩矿化学分析、硫同位素测定、U-Pb同位素测年等对矿体、矿石特征、铀矿物成因及控矿因素的分析，认为董坑矿床断裂构造发育，岩性复杂，矿体主要赋存陡山沱组Z1d4中；地层中的工业资源量占全区资源量的83%，其中69%位于Z1d4层中；矿体产状、形态严格受层位控制，铀矿物主要为沥青铀矿，浅部可见铀黑和铀的表生矿物，多产在方解石脉和石英脉中；黄铁矿作为主要共生金属矿物以3种不同形态赋存，其中呈细脉、网脉状产出的黄铁矿与沥青铀矿共生于脉体中，黄铁矿处于半氧化状态时有利铀富集；围岩蚀变单一，主要有退色化和赤铁矿化；次一级的NNE向断裂构造是矿区最主要的控矿因素，它直接控制着矿体的展布，层间破碎带主要分布在NNE向断裂构造的两侧，是主要的赋矿构造。

董坑铀矿床；碳硅泥岩；成矿控制因素

碳硅泥岩型铀矿床系指产于未变质或弱变质海相碳酸盐岩、硅质岩、泥岩及其过渡型岩类中的铀矿床。此类型铀矿化主要分布于我国南方的赣西北、皖南和浙西一带，带内共有矿床5个、矿点37个和矿化点20余个，是我国最重要的铀矿床类型之一，资源潜力巨大。董坑矿床系普查找矿时所发现，随后进行详查和揭露工作，后落实为勘探基地。董坑矿床是铀矿化赋于震旦系含铀海相碳硅泥建造中的中型铀矿床，矿化围岩为含炭泥硅质白云岩、硅质泥岩和炭质泥岩，为研究区重要的铀源层或富铀层。笔者旨在对董坑矿床矿化分布特征、成矿控制因素等进行综合分析，总结董坑矿床铀成矿规律和成因类型。

1 矿床地质概况

图1 董坑矿床地质简图Fig.1 Geological sketch of Dongkeng uranium deposit

研究区大地构造位置属江南台背斜中段北缘，赣西北EW向褶皱带西端，修水—武宁复向斜，修水向斜的南翼。修水向斜由西向东，由董坑—东港、东津—杭口和大平—笔架山3个小向斜组成［1］。董坑—东港向斜，轴近EW向，核部为中、下寒武统，两翼由南华系、震旦系组成，两翼对称，倾角15°左右，由于受一组平行而密集的NNE向断裂构造的切割，造成地层左行错移数十米至千米。断裂构造以NNE、NE向为主，近EW向次之。新中元古界双桥山群浅变质岩构成本区基底。

矿床处于董坑—东港小向斜西端南翼地层中，北翼地层被古近纪断陷盆地红层覆盖。矿区内出露地层主要为南华系硐门组、南沱组；震旦系陡山沱组、灯影组；下寒武统王音铺组、观音堂组［2-4］及古近系红层。地层、地层层序、岩性特征及含铀性如图1及表1所示。这套地层有如下特点：1）从震旦系到下寒武统为一套浅海相半封闭的还原条件下形成的碳酸盐岩，硅质、泥质岩［5-6］。岩性复杂，均为一些过渡性岩石，灰黑色、青灰色，富含有机质和较多的呈微层理状、星散状和透镜状产出的黄铁矿；2）沉积韵律发育，从震旦系到下寒武统呈现3个明显的沉积旋回，自下而上Z1d1-Z1d3、Z1d4-Z1d6、Z1d7-∈1w，基本上是从白云岩开始，到炭质泥岩结束；3）岩层具薄层状，水平层理和微细水平层理。薄层、互层多，反映了地壳有轻微的振荡，物质来源有节奏地更替和物理化学环境变化频繁。这种薄层、互层多，厚薄、软硬相间的岩层，受力后容易产生破碎，特别容易产生层间破碎和挠曲；4）铀矿化主要赋存于陡山沱组Z1d4层，其次是南沱组和灯影组，且具多层性。

地层总体走向为NE60°～70°，倾向为NW，单斜，岩层产状平缓，一般倾角10°～15°。矿区断裂构造十分发育，由8条NNENE向大致平行的断裂构造斜贯全区，构成一幅东西宽400 m，南北长2 000 m的狭长的断裂构造轮廓，控制着矿床的展布。断裂早期表现压扭性质，晚期由压扭转为张扭。断裂切割了董坑—东港小向斜的西部转折端，使矿区形成一系列阶梯状、等间距、陡倾斜的断块，沿倾向自SE向NW依次下落，破坏了地层及含矿层的连续性。同时在斜切有利层位中形成层间破碎和SN及NE向两组裂隙，是成矿有利构造，为后期成矿提供了通道和场所。在矿区外围北东及南部有燕山晚期花岗岩小岩株分布。

表1 董坑矿床综合地层表Table 1Integrated stratigraphic table of Dongkeng uranium deposit

2 矿床铀矿化特征

陡山沱组Z1d4是本区主要含矿层位，矿化主要赋存在中上部，比较稳定，连续性好。含矿岩层主要为灰白色泥硅质白云岩和白云质泥岩，岩石具薄层状，水平微细层理发育，岩石致密坚硬，黄铁矿较多，呈星散状、微层理状和透镜状产出。

2.1 矿体的形态、产状、厚度和品位

矿化呈似层状、层状或透镜状产出，与地层产状基本一致。主要矿体走向为NE50°～60°，倾向WN，倾角10°～20°，沿走向较稳定，沿倾向由于断裂构造错动破坏了矿体的连续性，矿体平均厚度2 m，最厚可达14.07 m；平均品位0.1%，最高可达2%（图2、3）。

图2 董坑矿床22号纵剖面图Fig.2 Longitudinal Section22 of Dongkeng uranium deposit

图3 董坑矿床15号剖面图Fig.3 Longitudinal section 15 of Dongkeng uranium deposit

表2 董坑铀矿床常见矿物Table 2Common minerals in Dongkeng uranium deposit

矿体赋存标高主要在200～240 m范围内，部分矿体由于后期断裂构造破坏，使地层及矿体下落以至垂幅达600 m或更大。矿体均为盲矿体。

2.2 矿石矿物成分

矿床中所见矿物种类简单（表2），主要工业矿物为沥青铀矿，偶见铀石，浅部及地表可见铀黑和铀的表生矿物。沥青铀矿、铀石多产在方解石脉和石英脉中形成的细脉、网脉中，其次呈不规则状产在糜棱岩的胶结物中或破碎岩的胶结物中，据电子探针半定量分析，沥青铀矿的铀含量为65.92%；铀黑产在浅部氧化残留黄铁矿边缘，电子探针半定量分析结果显示铀含量40.94%。

常见金属矿物主要为黄铁矿、赤铁矿、闪锌矿、黄铜矿和方铅矿等，它们和沥青铀矿、铀石共生于脉体中。脉石矿物主要为方解石、石英。黄铁矿依其形态和赋存状态可分3种：层状黄铁矿，呈薄层状、透镜状和小扁豆体状；细脉状、网脉状黄铁矿，充填于方解石脉体中，沥青铀矿、铀石分布在黄铁矿脉旁；微粒状黄铁矿，产于糜棱岩胶结物或破碎角砾岩胶结物中，沥青铀矿常分布于黄铁矿颗粒周围。这3种不同形态和赋存状态的黄铁矿，反映了不同的形成环境，第1种为沉积成岩阶段的产物，第2和3种为后期热液作用阶段的产物。黄铁矿与沥青铀矿关系密切，尤其是后期黄铁矿常与沥青铀矿共生。

2.3 矿石结构、构造、铀的存在形式

矿石常见的结构有：显微角砾结构、似胶状结构，部分为沿边环状结构、似乳浊结构和包容结构。常见构造有：角砾状、细脉状构造。铀的存在形式主要以矿物为主，其次是吸附状。单矿物铀的主要存在形式，常见是沥青铀矿，其次是超显微状铀矿物及次生铀矿物。吸附状铀，常见于贫矿石中，铀被岩石中的黏土矿物、微层状黄铁矿及褐铁矿吸附。

2.4 矿物生成顺序

根据矿石与脉体的相互穿插关系，大致可划分为3个阶段：1）矿前阶段，主要是块状石英和少量的方解石；2）成矿阶段，包括沥青铀矿-硫化物-石英阶段及沥青铀矿-硫化物-方解石阶段；3）矿后阶段，主要为细脉状、晶洞状和梳状方解石和石英（表3）。

2.5 岩矿石化学成分及围岩蚀变

表3 矿物生成顺序示意Table 3Sign of mineral sequence

表4 陡山沱组（Z1d4）岩石和矿石化学分析对比Table 4Comparison of chemical analysis results between rocks and ores in Doushantuo Formation（Z1d4）

据岩石、矿石化学全分析对比（表4）结果，矿石中SiO2、Al2O3含量大于岩石，而CaO、MgO和CO2含量小于岩石，Fe2O3、FeO的含量和Fe2＋/Fe3＋比值大于岩石。由表4、图4可见：1）矿石中CaO、MgO和CO2呈负相关，这是由于含矿层间破碎带及裂隙在氧化条件下碳酸盐岩被地下热水溶失，Ca、Mg离子减少，相对的SiO2、Al2O3和S含量增高；2）铀和Fe2O3呈正相关，和FeO呈负相关，这表明铀和黄铁矿的氧化程度有关，黄铁矿未氧化或黄铁矿全部褐铁矿化不利于铀的富集，只有在黄铁矿半氧化状态时对于铀的富集才是有利的；3）C有和矿化无关，V、P2O5含量变化不大。

岩石和矿石微量元素中，除Mn、Ti含量较高外，其他元素均呈现低值（表5）。

图4 矿石中铀与其他组份含量相关变化图Fig.4 Relation diagram of uranium and other components in the ore

董坑矿床近矿围岩蚀变单一，主要有退色化、赤铁矿化。退色化：矿石与围岩比较，明显区别就是颜色变浅，由青灰色变为浅灰色，是脱碳的表现。岩石结构显细微的空隙为铀的沉淀提供了空间。退色现象是铀矿床在成矿过程中岩石经古地下热水改造后的一种综合表现。赤铁矿化（红化）：呈暗红色，斑点状，仅局限于沥青铀矿细脉旁或含铀高的构造角砾岩中。从化学分析结果看，矿石中Fe2O3含量增加，说明赤铁矿与铀的沉淀有关，多伴随着沥青铀矿的沉淀过程，Fe2＋被氧化为Fe3＋，U6＋被还原成U4＋。

表5 陡山沱组（Z1d4）岩石和矿石微量元素对比Table 5Mineral trace elements comparison between rocks and ores in Doushantuo Formation（Z1d4）

2.6 硫的来源、成矿温度、成矿深度和成矿时代

董坑矿床成矿期黄铁矿硫同位素组成δs340/100（据徐达忠），变化范围大，且为正值，明显偏重硫等情况，说明硫可能来自岩层本身。矿前石英脉180～245℃，矿期铀石—方解石脉130～146℃，矿后方解石86～97℃，这反映了成矿溶液在不同阶段温度由高到低的变化过程。花岗岩中的石英脉220～235℃，与上述脉体温度基本相近，造成这种温度的热源可能来自燕山晚期花岗岩侵入，使古地下水增温，对铀矿床的后生改造起到了直接作用。沥青铀矿和铀石，用U-Pb法测得同位素年龄值分别为26、28和33 Ma，相当于古近纪渐新世。

关于成矿深度，据所测沥青铀矿的晶胞系数（表6）证实，该矿床晶包系数较低，比华南花岗岩型、火山岩型热液铀矿床的沥青铀矿小，可能反映出浅成的特点，但高于黄材淋积型铀矿床的沥青铀矿。近矿围岩蚀变不强烈；矿石构造呈角砾状、细脉状，常见似胶状结构，这些都反映出矿床形成深度不大，为浅成矿床。

表6 沥青铀矿晶胞系数（）对比Table 6Comparison of pitchblende cell factor（Å）

表6 沥青铀矿晶胞系数（）对比Table 6Comparison of pitchblende cell factor（Å）

华南花岗岩铀矿床赣南火山口（安山岩）热液铀矿床黄材淋积型铀矿床董坑铀矿床5.401～5.4125.4075.3885.396

3 矿床控矿因素

了一套浅海相含钙泥质、硅质页岩建造和碳酸盐岩建造［7-8］。从当时的古地形轮廓看（图5），本区自南向北由一个水下高地和一个水下凹地，即南岭高地和三都凹地组成，南岭高地以南为江南古岛。由于受EW向基底的制约，形成了一系列的近EW向的水下隆起和凹陷。总体地势表现为南高北低。在南岭水下高地出露了三块水下凹地，由西向东为董坑凹地、东津凹地和大平凹地。在董坑凹地中形成了一个半封闭和宁静海湾还原环境。从董坑矿床赋存部位看，铀矿床分布于江南古岛边缘的南岭水下高地次一级董坑凹陷洼地中。这种凹陷洼地，沉积环境比较平静、沉积速度缓慢，富含黄铁矿和有机碳，有利于铀元素的汇集［9］，而成为铀富集的良好场所（物理化学条件改变）。

图5 早震旦世岩相古地理略图Fig.5 Sketch of lithofacies and palaeogeography in Lower Sinian Epoch

3.1 层位（岩性）对矿体的控制

1）矿体大多赋存陡山沱组（Z1d4）中，据钻孔资料统计，产于陡山沱组中的工业资源量占全区资源量的83%，而Z1d4中的工业资源量又占全区资源量的69%；

2）矿体产状、形态严格受层位控制；

3）铀矿化与一套不纯的白云岩关系密切，如含矿岩石为含泥硅白云岩、白云质泥岩等；而较纯的白云岩、泥质或硅岩，一般无矿化。

3.2 岩相古地理对成矿的控制

早震旦世，地壳下降，海水入侵，沉积

3.3 构造对矿化的控制

地层、岩性是成矿的基础，构造是矿化富集和再造的重要条件。矿化受断裂构造控制明显，具体表现在：

1）董坑矿床位于区域性NNE向大断裂与董坑—东港向斜的斜截部位。

2）次一级NNE向断裂构造是矿区最主要控矿因素，它直接控制着矿体的展布。矿化主要富集在NNE向断裂构造的收敛部位，也就是NE向NNE弧形转折处。当该断裂构造斜切有利层位时，矿化更加富集。构造切割了几个层位，形成构造角砾岩带，矿化主要富集在Z1d4角砾岩中，构造跨层，但矿体不跨层（图3）。

3）层间破碎带主要分布在NNE向断裂构造的两侧，是主要赋矿构造。由于岩石机械物理性质的差异，当脆性岩石产生密集的层间裂隙时，如陡山沱组Z1d1、Z1d4和Z1d5常形成层间破碎带，矿化主要发育在Z1d4层间破碎带及裂隙中。当裂隙密集，岩石破碎，往往富集较大的工业矿体；若这种构造不发育，一般矿化差或无工业矿化。

4 结论

1）董坑矿床铀矿化主要赋存于陡山沱组（Z1d4），其次南沱组和灯影组，具多层性。矿体呈似层状、层状或透镜状产出，与地层产状基本一致；含矿岩石为含泥硅白云岩、白云质泥岩；铀矿物主要为沥青铀矿，偶见铀石，浅部及地表可见铀黑和铀的表生矿物；围岩蚀变单一，主要有退色化、赤铁矿化；铀成矿年龄分别为26、28和33 Ma，相当于古近纪渐新世。

2）铀矿化受一套浅海相含钙泥质、硅质页岩建造和碳酸盐岩建造的岩相古地理控制；铀矿床位于区域性NNE向大断裂与董坑—东港小向斜的斜截部位，次一级的NNE向断裂构造直接控制着矿体的展布；层间破碎带分布在NNE向断裂构造的两侧，是主要的赋矿构造。

3）铀矿化特征及成矿因素表明，董坑铀矿床成因为淋积-热水改造叠加型。

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Mineralization features and controlling factors of Dongkeng uranium deposit in the northwest of Jiangxi province

DOU Xiaoping1，XIONG Chao1，2，ZENG Wenle1，WU Zanhua1
（1.Jiangxi Nuclear Industry Geological Bureau，Nanchang 330002，China；2.Applied Nuclear Techniques in Geosciences Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

Objective：Dongkeng uranium deposit is located in south wing of west Dongkeng-Donggang syncline west end in Xiushui mineralization zone of Jiangxi province.In this paper，strata，drilling profiles，electron microprobe analysis of minerals，rock chemical analysis，determination of sulfur isotope，UPb isotopic dating，were used to analyze ore body，ore characteristics，causes and uranium mineral ore-controlling factors.It was concluded that faults developed well and lithology was complex in Dongkeng deposit.The main ore bodies exist in Z1d4Formation.In strata，industrial reserves of uranium ore reserves accounted for 83%in the region，of which 69%is located in Z1d4Formation. Ore body occurrence，morphology are strictly controlled by the horizon.The main uranium mineral is uraninite.Supergene minerals of uranium and uranium black were found in shallow parts，which grew up mostly in calcite veins and quartz veins as the main metal mineral symbiosis.Pyrite occurs in threedifferent forms：thin vein，net vein output of pyrite and uraninite in vein body.Semi-oxidated of pyrite is favorable to uranium enrichment.The wall rock alteration is simple mainly as hematitization and the fading.Ore distribution was consistent with secondary NNE faults.Interlayer fracture zones are mainly distributed in NNE to the sides of the fault.

Dongkeng uranium deposit；carbonaceous-siliceous-argillaceous rock；mineralization controlling factor

P612；P619.14

A

1672-0636（2015）04-0192-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.04.002

2015-03-30；

2015-05-12

窦小平（1957—），男，山东莘县人，高级工程师，研究方向：铀矿地质勘探。E-mail:1254938263@qq.com