河北沽源火山岩型铀矿床成因探讨

杨君，段明，张恩



河北沽源火山岩型铀矿床成因探讨

杨君1，段明1，张恩2

（1.中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170；2.核工业航测遥感中心，河北 石家庄 050000）

河北沽源火山型铀矿床是大型的铀矿床，赋矿层位为张家口组三段的潜流纹岩中。通过对该地区矿床岩性特征、构造特征、蚀变矿物特征、航放特征、航磁特征等进行分析，认为构造和火山为控制成矿的主要因素，火山盆地内部主干断裂带与其他断裂和火山机构交切复合部位形成的构造找矿潜力较大。

火山岩型；铀矿；控矿因素；矿化作用

火山岩型铀矿储量占我国已探明储量的20%，虽然不是主要的工业类型，但它的成矿环境和矿床类型丰富，是许多学者研究的热点[1-3]。沽源盆地又是我国重要的以火山岩为赋矿主岩的热液型铀成矿盆地，发现了众多铀-钼矿床和矿化点。

1 地质背景

工作区坐落于北东向沽源—多伦火山断陷盆地群西南端的沽源火山盆地中，位于东西向展布的华北陆块北缘隆起带中段与中新生代大兴安岭火山岩带交切复合部位。盆地是以EW向崇礼-赤城深断裂带、SN向赤城-沽源-哈巴嘎区域性深断裂带和NE向张北断裂带为边界的直立三角形盆地。盆地的基底由新太古界红旗营子群中浅变质岩及混合花岗岩，盖层由侏罗系陆相中酸性火山岩和白垩—新近系陆相中基性火山岩构造层组成[4]。盆地火山建造具多旋回、多韵律火山喷发岩性组合。

2 矿区地质特征

2.1 岩性特征

矿床主要出露张家口组三段中，岩性为流纹岩、流纹质晶屑凝灰岩、流纹质熔结凝灰岩等。矿体主体呈群脉状分布在潜流纹斑岩体内部，少数产在外接触带张家口组三段地层中。含矿构造是潜流纹斑岩体两盘扭动时产生的缓倾角剪切裂隙带和破碎带，矿体产状平缓，大多矿体分布在次流纹斑岩膨胀及岩枝弯曲部位，形态多呈柱状、筒状、脉状、透镜状。上部由浸染状矿石组成矿体，呈囊状和透镜状等；下部由脉状矿石组成矿体，呈脉状等。

上部矿体的浸染状矿石铀品位较低，钼品位较高；矿石矿物主要有胶硫钼矿、胶黄铁矿和少量沥青铀矿，脉石矿物为紫色萤石和灰色玉髓。下部矿体的脉状、角砾状矿石铀品位较高，钼达工业品位；矿石矿物主要有沥青铀矿、辉钼矿、硫钼矿、黄铁矿等，脉石矿物为黑色玉髓和红色微晶石英、黑色萤石。

矿床范围内粘土化蚀变分布最广，以水云母化为主，次为高岭土化、迪开石化、沸石化、绿泥石化和蒙脱石化，反映出矿床强酸性热液蚀变特征。矿区热液蚀变也分布较为广泛，包括硅化、萤石化、黄铁矿化和钾长石化等。近矿围岩蚀变由矿体向外围表现为硅化、黄铁矿萤石化、赤铁矿绿泥石化、蒙脱石化。

2.2 航磁特征

区域磁场等值线主体呈北东向，局部为东西向，反映了北东向F45断裂和早期东西向基底构造叠加的地质背景。F45断裂西部多表现为不同磁场区的分界线，中东部表现为负磁异常梯度带。

区域大多数铀钼矿床及矿点Δ磁异常值在±50～±100 nT之间，多数处于磁场梯度变化带上，反映了区域深大断裂控制铀钼成矿的特征；部分处于狭窄带状和不规则小片状磁场显著减弱或相对减弱区，反映了中小型断裂破碎带及潜火山岩对铀成矿的控制特征。多期次多序级的断裂致使岩石破碎会导致磁性的明显降低，晚期沿断裂有弱磁性的脉岩或小岩体的侵入，就会出现狭窄带状和不规则小片状的弱磁场特征。

2.3 航放异常

为增强航放弱异常信息，采用活性铀（dUi）对异常信息进行提取。活性铀含量高值晕分布明显受北东向断裂带及火山强烈活动带的控制，而与张家口组的层位、岩相以及潜火山岩体的岩性没有明显的关系。高值晕主要分布于F45断裂带南东盘中生代火山活动，在中部三片晕区分别是张麻井、韩庆坝和大官厂三个破火山构造区。铀钼矿床和多数铀矿化点分布于高值晕内，显示出活性铀高值晕是指示铀成矿有利的重要信息。

3 矿床成因讨论

3.1 铀源层与矿化作用

古元古代富铀的钾质混合岩发育区，是铀成矿的基础铀源条件，上侏罗统张家口组三段壳源重熔型富铀流纹岩系是铀成矿的直接铀源层（体）。工作区岩石主要元素平均含量如表1所示，铀含量明显增高，约为地壳丰度的3～8倍，次流纹斑岩体铀含量最高，达23×10-6.

表1 岩石主要元素平均含量

地层代号岩石名称元素含量 / ×10-6 UThK/（%）MoCuPbZnVHg/×10-9 J3z3-8流纹岩7.225.04.6100.01.462.916.33.4116.0 J3z3-7角砾熔岩4.125.84.1100.02.487.518.83.9258.4 J3z3-6凝灰岩4.218.32.9100.02.179.137.24.21011.7 J3z3-5细纹状流纹岩18.322.25.3140.04.667.321.74.41595.3 J3z3-4角砾凝灰岩4.936.73.9100.03.021.750.04.2281.0 J3z3-3钾质流纹岩8.721.05.2100.01.970.719.45.9264.2 J3z3-2流纹岩12.230.84.0105.02.477.831.13.42181.9 J3z3-1凝灰岩15.926.16.3106.04.430.021.13.1629.0 J3z2粗面岩15.012.9 150.0 45.0 97.1 Cλπ次流纹斑岩23.023.1 2 38015.912.575.5 932.4 地壳元素丰度1.75.81.71.363129414080

3.2 地层的控矿作用

铀矿化与张家口组三段地层关系密切。张家口组三段为一套厚度大、韵律多的火山岩层，特别是在火山活动中心部位形成了多期多阶段的火山—浅成的多位多相叠加体，总体为一套渗透性和机械物理性质相差悬殊的火山岩地层，这种酸性火山岩和火山碎屑岩的相间出现，导致了盖层中存在多个构造界面和岩相组合界面，其往往是机械物理性质、地球化学性质变异的部位，也是铀矿床定位的有利部位。

3.3 区域性断裂构造与火山机构的控矿作用

成矿受区域性断裂构造控制，导通深部成矿流体，有利于火山热液成矿，因此也是影响工作区成矿的主要因素。特别是中生代火山岩浆活动和火山盆地的区域性断裂，在晚侏罗之后持续强烈活动而且活动期次频繁，并对沿断裂分布的火山岩及其潜火山岩具有强烈的改造作用。这类区域性断裂多是贯通基底的深、大断裂带，具有长期活动的特点，一般切割壳层岩石与深矿构造。区域性F45断裂的次级断裂与其他不同方向的断裂交汇部位控制着工作区矿床（点）的产出。铀矿化则产于次级断裂派生的构造裂隙带或火山塌陷产生的层间滑动断裂中。与火山机构形成相伴随的火山构造（潜火山型破火山口、火山塌陷洼地、环状与放射状断裂带），是控制火山岩浆活动晚期潜火山岩侵位以及成矿热水活动的重要通道和汇聚场所，利于含矿流体迁移、析出成矿。

3.4 潜流纹岩体与矿化作用

铀矿化与张家口组三段地层关系密切。张家口组三段为一套厚度大、韵律多的火山岩层，与成矿相关的潜火山岩体主要是晚侏罗世晚期的潜流纹岩。潜流纹岩是张家口组火山喷发旋回末期阶段的产物，与喷出岩为同源不同时，具有一定的时差。潜火山岩体对成矿的控制作用可以归纳为“三层结构”的控矿模式，即深部隐伏岩基（岩浆房）是矿质、热能和热水主要供给源，中部构造—岩浆柱是岩浆和热流体上升的通道，上部为含矿柱或蚀变矿化晕[5]。潜火山岩体代表深部汇集成矿有利的热流体和热源体，是该区中生代火山岩型铀钼成矿的重要因素之一。

3.5 热液蚀变与矿化作用

火山期后广泛发育的热液蚀变是铀成矿的重要条件，对铀的迁移富集和构造圈闭具有重要意义，尤其是中低温热液蚀变与铀矿化关系密切。按蚀变与矿化特征、成矿年龄，本区可分为两期：①矿前期。蚀变中高温硅化和水云母化是区内广泛发育的前提性蚀变，是本区重要的找矿标志；②成矿期蚀变。为中低温热液蚀变，类型有水云母化、硅化、萤石化、绿泥石化、赤铁矿化等，两期蚀变叠加控制着富矿体的形成。

4 结论

工作区矿体赋存于张家口组三段的隐爆角砾岩中，岩性为流纹岩、流纹质熔结凝灰岩流纹质晶屑凝灰岩等。构造和火山为控制成矿的主要因素，火山盆地内部主干断裂带与其他断裂和火山机构交切复合部位形成的构造找矿潜力较大。

［1］巫建华，武珺，祝洪涛，等.大兴安岭红山子盆地火山岩系岩石地层对比［J］.高校地质学报，2013，19（3）：472-483．

［2］刘学武，王胜权，樊秉鸿.河北沽源460铀钼矿床成因探讨［J］.地质找矿论丛，2010，25（1）：36-42.

［3］张金带，李子颖，蔡煜琦，等.全国铀矿资源潜力评价工作进展与主要成果［J］.铀矿地质，2012，28（6）：321-326．

［4］沈光银．沽源火山盆地铀钼多金属成矿地质条件分析及找矿方向［J］.矿产与地质，2008，22（6）：510-516．

［5］卢辉雄，李名松，王永军，等.沽源小厂地区铀成矿条件分析及远景预测［J］.现代矿业，2014（539）：33-36.

2095－6835（2019）02－0104－02

P619.14

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.02.104

杨君（1984—），女，研究方向为沉积学、铀矿地质学。

〔编辑：严丽琴〕