贵州三都—丹寨地区铀矿床地质特征及控矿因素

申娴达 王 琼

(1.贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队；2.贵州省有色金属和核工业地质勘查局核资源地质调查院)

贵州省属滨太平洋成矿域(Ⅰ-3)之扬子陆块成矿省(Ⅱ-9)[1]，境内三都—丹寨地区处于黔中—湘西北成矿远景带(Ⅲ-36)的丹寨—三都—独山碳硅泥岩型、煤岩型铀成矿远景带(Ⅳ-8)上[2]，大地构造位置地处扬子准地台黔南台陷与华南褶皱带西缘的结合部位[3-4]。三都—丹寨地区已发现各类矿床100多处，包括铀、钒、汞、金、锑、铅、锌、铜、铁、砷等十余种。近年来，大量学者对区内汞、金、锑、铅锌矿的矿床地质特征[5-6]、成矿规律[7-9]、控矿因素[10]、成矿流体与物质来源[7,11-13]等进行了深入研究，但针对铀矿找矿研究的成果较少，铀矿控矿因素及找矿标志不明确。本研究通过对区内典型铀矿床的地质特征进行分析，并对控矿因素及找矿标志进行系统总结，为该区进一步开展铀矿找矿工作提供参考。

1 区域成矿地质背景

1.1 地质特征

三都—丹寨地区位于黔中—湘西北成矿远景带之丹寨—三都—独山碳硅泥岩型、煤岩型铀成矿远景带上[2]，处于非常有利的铀成矿区带上；大地构造上位于扬子准地台和华南褶皱带2个一级构造单元的“焊接”处[3]，黔南台陷为1个属扬子准地台的二级构造单元(图1)。由于2个一级构造单元边界相互作用，导致区内断裂、褶皱众多，构造极为复杂，造就了铀、汞、金、锑、铅锌等矿产优越的成矿地质条件，也形成了著名的三(都)—丹(寨)汞、金、锑、铅锌多金属成矿带[4,7]。该区也位于万山—三都—荔波断裂带内，该断裂为贵州省东南部重要的深断裂，对区内铀矿成矿有重要影响。

区内以杨勇关—烂土断层和野记—地祥断裂带为骨干构造，限制了区内构造格局的发生和发展，使得各块段构造线方向具有较明显的差异。其中，杨勇关—烂土断层控制了区内沉积环境，使其东盘缺失志留系及泥盆系下统，西盘则有志留系及泥盆系下统保存。该断层不仅是三(都)—丹(寨)多金属矿带的西部边界，也是区内重要的导矿构造，对区内多金属矿产的形成具有至关重要的作用[7]。野记—地祥断裂带作为三(都)—丹(寨)多金属矿带的东部边界，对东区的构造具有明显的控制作用，致使东区NNE、NE向构造受其限制而无法越过该断裂带继续向南西方向延伸。区内褶皱较发育，以线状褶皱为主，其中向斜保存较好，背斜多因断裂破坏而支离破碎、残缺不全。野记—地祥断裂带以东地区的褶皱呈NNE向，断裂带以西地区，褶皱一般呈SN向，少数呈NE向展布。

图1 丹寨—三都地区构造纲要[3]

区内出露的地层为新元古界青白口系下江群清水江组到晚古生界二叠系大隆组，缺失奥陶系上统、志留系中上统、二叠系下统、三叠系、侏罗系、白垩系等地层。震旦系至寒武系老堡组主要分布于区内东部，由单一硅质岩夹碳质页岩组成，为区内铀矿的主要赋存层位。寒武系下统渣拉沟组广泛分布于区内中部，以丹寨朱砂场—三都普屯—三都平寨一线为界可分为2个相区：北西为都匀相区，为浅海台地—台缘斜坡相沉积；南东为三都相区，为台地边缘相及前陆盆地相沉积[3]。三都相区渣拉沟组以碳质页岩为主，底部夹含磷结核的碳质页岩及结核状磷块岩，也为区内磷、铀、钒等多金属矿的重要产出层位。

1.2 地球物理特征

三都—丹寨一带高值铀异常呈近SN向带状分布(图2)，铀矿化、异常规模较大，强度较高，矿化强烈而连续，主要为震旦系至寒武系老堡组、寒武系下统渣拉沟组黑色岩系引起。异常主要产于震旦系、寒武系下统碳质页岩及底部含磷岩系中，伽马强度一般为50～350 γ，异常规模一般为10～130，最大为240，面积一般为5～40 km2，最大为110 km2，异常显示较好，异常与矿化套合紧密。

图2 丹寨—三都地区地面伽马强度分布

区内铀矿化主要产于老堡组、渣拉沟组碳质页岩中，矿化带长100～5 000 m，一般300～2 000 m，厚0.1～7.0 m，一般0.3～1.5 m；w(U)为0.010%～0.300%，一般为0.010%～0.030%；w(V2O5)一般为0.1%～0.5%；w(P2O5)为8%～34%，一般为15%～28%；局部地区w(Th)为0.001%～0.008%[14]。泥盆系中上统碳酸盐岩破碎带内也存在强烈的铀矿化，矿化带长40～600 m，厚0.2～5 m；w(U)为0.001%～0.200%，一般为0.010%～0.050%[14]。区内其余层位矿化偶见，且矿化一般零散微弱。

1.3 地球化学特征

区域属黔南台陷地球化学(场)区，一般背斜褶皱逆冲断层带内发育的Pb、Zn、Cd、Ag、Hg、Sb、As、Au等亲硫元素地球化学高背景或异常带多与成矿作用有关；而向斜区则发育Cu、Cr、Ni、Co、Nb、Ni、P、Ti、V等亲基性、相容性元素高背景。地表以Cd、Hg、Th、Bi地球化学高背景为主，此外，Ag、As、B、Mo、Nb、Pb、Sb、U、Zr、SiO2、CaO等均高于全省地球化学背景值。由1∶20万区域地球化学勘查资料可知，区域与铀、汞、金、锑及铅锌等矿种有关的地球化学信息较丰富，相关元素异常较为明显和突出，元素含量均较高，在地球化学图上的展布与地层、构造及矿产的关系较明显，已知的矿床、矿点多产于异常区内。区内高值铀地球化学异常呈近SN向带状分布(图3)，与已知的铀矿床及矿(化)点套合好，分布面积大，为较好的间接找矿标志，也显示出区内具有较好的铀矿找矿潜力。

1.4 矿产特征

区域内已发现各类矿床100多处，主要有铀、钒、汞、金、锑、铅、锌、铜、铁、砷等矿床。矿床种类多，成矿类型复杂，不同的构造地段，金属矿产分布具有不同的共生组合[4]。不同矿种的控矿岩性略有不同，钒矿以硅质页岩、碳质页岩和黑色页岩为主[15]，局部与铀矿化伴生产出；汞矿以砾屑灰岩、泥晶灰岩和白云岩夹薄层条带状粉砂岩为主；金、锑矿则以薄层层纹状和条带状泥晶灰岩、泥灰岩夹薄层水云母黏土岩、粉砂岩、粉砂质白云岩为主；铅锌矿、黄铁矿以薄层条带状灰岩夹粉砂岩为主[7]。

区内铀矿的主要赋存层位为跨系地层老堡组，由单一硅质岩夹薄层碳质页岩组成；寒武系下统渣拉沟组以碳质页岩为主，底部夹含磷结核的碳质页岩及结核状磷块岩，也是区内磷、铀、钒等多金属矿产出的重要层位，已发现了板里铀矿床、湾滩铀矿床、三洞210、中和7212等铀矿(化)点。此外，区内也有受断层、层间破碎带、奥陶系基岩凹陷地段第四系地层控制的硃砂场601-10、羊排A308、羊望A3、羊尧601-20等铀矿(化)点。

图3 丹寨—三都地区铀地球化学特征

2 铀矿床地质特征

2.1 湾滩磷铀矿床

2.1.1 矿区地质特征

湾滩磷铀矿区位于三都县城东3 km的都柳江畔，区域上处于华南褶皱带西缘部位的黔南褶皱区背斜西翼。

2.1.1.1 地 层

矿区内出露的地层为南华系上统南沱组、震旦系下统陡山沱组、寒武系下统渣拉沟组、寒武系中统都柳江组(图4、图5)。岩层倾向W，挠曲发育，岩性主要为页岩、泥灰岩、白云岩。各地层岩性特征为：①南沱组(Nh2n)底部由长石石英砂岩和砾岩组成，下部为紫褐色、紫色石英岩，上部为硬质块状泥砾层或冰碛岩；②陡山沱组(Z1d)岩性为灰—深灰色硅质白云岩、灰—灰白色薄—中厚层微晶白云岩夹深灰色、黑色薄—中厚层碳质粉砂岩、碳质黏土岩、粉砂岩，偶夹黑色薄层硅质岩；③渣拉沟组(∈1z)岩性主要为黑色碳质页岩，顶部为薄层泥灰岩，底部夹含磷结核的碳质页岩及结核状磷块岩；④都柳江组(∈2d)岩性为深灰色、灰色薄层—中厚层微晶白云岩、砂质—泥质白云岩与灰绿色、深灰色薄层—中厚层黏土岩、砂质黏土岩互层，局部夹砾屑白云岩，上部夹多层深灰色泥晶灰岩；渣拉沟组岩性以碳质页岩为主，底部夹含磷结核的碳质页岩及结核状磷块岩，为区内磷铀矿的重要产出层位。

图4 湾滩磷铀矿床地质特征

2.1.1.2 构 造

图5 湾滩磷铀矿床1#-1′#剖面示意

矿区内断裂、褶皱较多。矿区北部梁家沟一带发育近EW向的F1、F2断层和SN向的F3、F6断层，并有倒转褶皱出现，造成冰碛层和磷铀矿层重复出现；矿区南部断裂减少，仅发现有F4、F5断层，为成矿后期产生，使得磷铀矿层遭到破坏。

2.1.2 矿床地质特征

2.1.2.1 矿体特征

区内磷铀矿层产于寒武系下统渣拉沟组，磷铀主要赋存于渣拉沟组底部磷块岩及含磷结核的碳质页岩内。其中，结核状磷块岩呈层状、似层状，延长2 800 m，厚0.01～0.6 m，常夹于“石煤”状碳质页岩中，伽马强度一般为80 γ；含磷结核的碳质页岩呈层状、似层状，较稳定连续分布，延长5 000 m，厚0.1～2.0 m，一般为0.20～0.90 m，平均0.75 m，伽马强度一般为100～1 000 γ。磷铀矿体呈层状、透镜状断续产出，北起梁家沟，南至下虹寨，全长约11 km。矿区主要有3个矿段(图4)，各矿段特征如下。

Ⅰ#矿段矿体产于区内渣拉沟组北段，北起梁家沟，南至乌孟，主矿段全长2 100 m。矿体产状251°∠28°，总体呈层状、局部呈透镜状产出。矿段北部位于梁家沟附近，因受断层F1、F2、F6影响，矿层重复出现，矿体最厚1.8 m，最薄0.3 m，平均厚度0.9 m，磷矿品位较稳定，最高12.12%，最低6.08%，平均品位8.8%。铀矿体在该段内断续产出，多位于磷矿体底部，全长800 m，主要呈透镜状，夹石厚0.5～1.5 m，铀含量最高0.030%，最低0.015%，平均0.020%。

Ⅱ#矿段矿体产于区内渣拉沟组中段，北接乌孟Ⅰ#矿段，南至土家冲，矿段全长2 600 m。矿体产状272～300°∠21～46°，少数呈层状、多为透镜状产出，矿体最厚1.0 m，最薄0.4 m，平均厚度0.75 m。磷矿品位较稳定，最高25.98%，最低6.73%，平均品位15.0%。铀矿体在该段内断续产出，全长1 200 m，多为透镜状，铀含量最高0.040%，最低0.010%，平均品位0.025%。

Ⅲ#矿段矿体产于区内渣拉沟组南段，北接土家冲Ⅱ#矿段，南经湾滩至下虹寨止，矿段全长2 750 m。矿体产状285°～290°∠35°～40°，总体呈层状、局部呈透镜状产出。矿段中段因受F5断层影响而导致矿层增厚，沿断层裂隙充填有碳质页岩、砂岩、含五氧化二磷的断层角砾岩。矿体最厚2.0 m，最薄0.3 m，平均厚度0.75 m。磷矿品位较稳定，最高33.19%，最低10.05%，平均品位20.0%。该矿段磷铀含量成正比关系，即磷富铀亦富。矿段铀品位变化小，铀含量最高0.050%，最低0.010%，平均0.030%，富磷层中铀含量多在0.010%以上。

2.1.2.2 矿石质量

矿石矿物主要为含铀胶磷矿，次为磷灰石，脉石矿物有石英、玉髓、少量黏土矿物、黄铁矿、海绿石及重晶石等。矿石含生物碎屑，磷灰石充填于生物碎屑中，呈显微粒状；胶磷灰石呈隐晶质结构；石英呈不规则溶蚀状，沿孔隙或裂隙充填；黏土矿物呈微鳞片状，并伴生有细微粒状铀矿物。

矿石化学成分较简单，磷铀含量总体变化较大，两者含量成正比关系增减。其中，含铀磷块岩w(U)为 0.010%～0.030%，最高0.030%，w(P2O5)最高33.19%，w(V2O5)为0.260%；含磷结核的碳质页岩w(U)为0.010%～0.050%，平均0.030%，平均w(P2O5)<8%，最高者仅12.75%。

2.2 板里铀矿床

2.2.1 矿区地质特征

板里铀矿区位于三都县三洞乡板里，区域上处于早期华夏系与SN向构造复合地段。

2.2.1.1 地 层

矿区内出露的地层为泥盆系中统独山组、泥盆系上统望城坡组(图6)。岩性主要为灰岩、白云岩、砂质白云岩、粉砂岩、砂岩。其中，独山组(D2d)岩性为灰色、灰白色中—厚层灰岩、泥灰岩、白云岩，夹灰黄色中—厚层砂岩、粉砂岩；望城坡组(D3w)岩性为浅—深灰色、灰黑色薄—厚层泥质灰岩、泥晶灰岩、白云质灰岩、白云岩夹灰白色薄—中厚层钙质黏土岩。矿区铀矿化主要赋存于泥盆系中统独山组，在南段含钙质、碳质的粉砂岩中有铀矿体分布。

2.2.1.2 构 造

矿区内断裂构造发育，以SN向构造为主，主要有三都—周覃大断裂纵贯矿区南北，长约20 km，走向NNW，W倾，倾角35°～45°，宽1～4 m，由破碎白云岩、碎裂岩、角砾岩组成。构造线附近次级褶曲、岩层拖拉现象发育，早期为压扭性，后经改造，结构面为张扭性。在应力集中、强烈挤压地段，如矿区中段泥盆系中统独山组地层直立，局部倒转，在泥质白云岩、泥灰岩、粉砂岩、砂质白云岩接触部位，形成了层间角砾岩、密集节理、裂隙带、层间滑动，为铀矿化富集创造了良好空间。

图6 三都板里铀矿区地质特征

2.2.2 矿床地质特征

2.2.2.1 矿体特征

矿区铀矿化分布不均匀，矿化主要赋存于泥盆系中统中上深灰色、灰黑色钙质、碳质含砾粉砂岩及含碳泥质、细粒状黄铁矿灰岩中，具有微层理构造。矿化带近SN走向，倾向E，倾角60°～75°；矿化带长90 m，宽2～4 m。矿体沿含砾粉砂岩及含泥碳质灰岩分布，顶底板岩性为灰色中厚层生物碎屑灰岩，呈透镜状、似层状产出，近SN走向；矿体长10～30 m，长度最大为40 m，沿倾向延深30～60 m；矿体厚1.50～5.0 m，最大厚度为6.0 m，U品位为0.050%～0.070%，最高0.120%。

2.2.2.2 矿石质量

矿区铀存在形式主要呈吸附状态，其次为铀矿物。有星点状、短脉状、云雾状沥青铀矿，次生矿物有硅钙铀矿，共生矿物有细脉状、团块状黄铁矿。根据相关矿石取样测试分析，w(Ti)为0.1%～0.5%，最高0.8%～1.0%，w(Ca)为0.000 5%～0.001 9%，w(Cr)为0.004%～0.008%，w(Ni)为0.002%～0.004%，w(V)为0.002%～0.005%，w(Cu)为0.001%～0.008%，w(Zr)为0.001%～0.05%。通过进一步进行岩矿石取样分析，可知铀矿石的化学成分主要为CaO、MgO、Fe2O3、SiO2，微量元素中Mo、Zn含量较高。

2.2.2.3 围岩蚀变

矿区围岩蚀变普遍有硅化、重结晶作用和黑色蚀变现象，可能是构造多次变动以及地下热水溶液作用所致。含矿岩石为黑色含碳质粉砂岩、破碎生物碎屑灰岩、深灰色重结晶白云岩，含有较多泥质、砂质、硅质、有机质、细粒状黄铁矿。矿区铀矿化与黄铁矿、有机质、泥质关系密切。

2.3 其余铀矿(化)点特征

区域铀矿的产出受岩性和构造控制，主要矿(化)点的特征如表1所示。铀矿石化学成分主要为CaO、MgO、Fe2O3、SiO2，微量元素中Mo、Zn含量较高(表2、表3)。

3 控矿因素

3.1 地层岩性

区域铀、金、汞多金属矿具有明显的层控特点[7,10]，寒武系下统黑色岩层为成矿活动提供了有机质，成矿金属富集与有机质演化具备了正相关关系[7]。晚震旦世灯影时期至早寒武世梅树村—沧浪铺村时期的岩相古地理，形成了一套泥硅-碳酸盐组合，富含有机质、磷质、黄铁矿等还原剂、吸附剂，为铀矿提供了良好的富集条件，形成了粉砂岩、碳质泥岩夹层及黑色硅质岩等含铀岩系。在后期构造活动过程中，含铀岩系的物质组分发生改变，活化了含铀岩系内的铀，使得铀进一步富集，形成了铀矿(化)体。

表1 区域其余铀矿(化)点特征[14]

注：分析测试单位为四川省核工业辐射测试防护院。

表3 三都—丹寨地区羊排、羊望铀矿区矿石微量元素含量 ×10-6

注：分析测试单位为四川省核工业辐射测试防护院。

震旦系—寒武系老堡组由硅质岩夹碳质页岩组成，为区内铀矿的主要赋存层位；寒武系下统渣拉沟组岩性以碳质页岩为主，底部夹含磷结核的碳质页岩及结核状磷块岩，也是区内磷、铀、钒等多金属矿产出的重要层位；泥盆系中上统碳酸盐岩破碎带内也存在强烈的铀矿化。有利的含矿岩石为黄铁矿化碳质页岩以及富含有机质、碳质的断层角砾岩，在黄铁矿化、硅化、碳酸盐化等蚀变叠加块段，矿石品位增高。

3.2 构 造

不同级别的构造，控制着不同级别铀矿化域的产出。扬子准地台与华南褶皱带的接合部位是一条长期活动的地带，控制着三都—丹寨铀矿床(点)的展布。研究区亦位于万山—三都—荔波断裂带内，该断裂是贵州省东南部重要的深断裂，对区内铀矿成矿有重要影响。由于本区经历了雪峰期到喜山期的多次构造运动，尤其加里东运动和燕山运动有着显著的表现和强烈影响。多期次的构造活动致使褶皱、断裂发育，给成矿造就了矿液运移的良好通道和溶液的有利空间。分布于工作区大发洞—拉峨、苗龙一带的EW向断裂系，是被SN向断裂截切的一组断裂，该断裂系是区内铀矿控矿和容矿的重要构造之一；NE—NNE向断裂系是区内铀矿极为重要的控矿构造。

区内铀矿主要产出于区域一级近SN向野记—地祥轴缘断裂带与杨勇关—烂土断层所夹持的复式向斜内，几乎所有的矿床(点)均分布于其间(仅少数位于旁侧)的褶皱、断裂极为发育的地带中。矿区明显地受到一、二级构造控制，矿床(点)多沿三级构造及其两侧分布，矿化(矿体)多富集于四、五级断层破碎带内或断层旁侧沿层有限展布。在应力集中、强烈挤压地段，形成层间角砾岩、密集节理、裂隙带，为铀矿化富集创造了良好空间。由此可见，区域构造与成矿具有极为紧密的关系，同时，构造也是区域铀多金属矿成矿的重要条件。

4 找矿标志

(1)铀元素异常浓集中心及高异常带。区内高值U异常呈近SN向带状分布，异常展布与地层、构造及矿产的关系较为明显，特别是U异常浓集中心与已知铀矿床及矿(化)点套合好。

(2)伽马高异常带。区内伽马高异常呈近SN向带状分布，异常带规模较大，强度较高且连续，异常与铀矿化套合紧密。

(3)黄铁矿化围岩蚀变。区内铀矿体围岩蚀变普遍有黄铁矿化、硅化和黑色蚀变现象，铀矿化与黄铁矿、有机质、泥质关系密切；无论是产于黑色岩系地层中的铀矿体，还是赋存于碳酸盐岩断层破碎带中的铀矿体，均与黄铁矿化围岩蚀变密不可分。

(4)富含有机质(炭质)的夹层或断层破碎带。区内铀矿化主要产于震旦系至寒武系老堡组、寒武系下统渣拉沟组地层中富含有机质(炭质)的夹层内，泥盆系、寒武系中上统碳酸盐岩破碎带内也存在较强烈的铀矿化，其余层位矿化偶见，且矿化一般零散微弱。因此，区内黑色岩系地层中富含有机质(碳质)的夹层和碳酸盐岩断层破碎带为铀矿找矿标志。

5 结 语

对贵州三都—丹寨地区典型铀矿床(湾滩磷铀矿床、板里铀矿床)的地质特征进行了详细阐述，对该区地层岩性、构造控矿机理进行了探讨，并详细总结了该区铀矿找矿标志。研究认为在对区内老堡组含矿地层开展找矿工作时，可根据其分布所形成的断崖地貌特征，对铀异常层进行追索；对于赋存于断层角砾岩中的铀矿，可结合铀矿物氧化后发热颜色特征进行找矿；该区找矿的重点部位为黑色岩系地层中富含有机质(碳质)和黄铁矿的夹层、碳酸盐岩地层中富含有机质(碳质)的断层角砾岩，特别是对黄铁矿化、硅化蚀变叠加部位应进一步开展工作，有望实现找矿突破。