“三九”地区九曲岭铀矿床控矿因素及找矿方向探讨

王前林， 李 鲲， 屈李鹏

(核工业二三〇研究所，湖南 长沙 410007)

九曲岭铀矿床行政区划隶属于湖南省郴州市汝城县，位于鹿井铀矿田西南部“三九”地区(九龙径、九龙江及九曲岭简称“三九”地区)。前人在九曲岭铀矿床投入了少量工作量，开展了钻探、坑探、槽探等工作，在浅部发现工业矿体，落实为小型铀矿床(黄宏业等，2006)。基于当时找矿思路，以花岗岩外带型铀矿为主，认为6002、6001号带矿体主要在岩体外接触界面附近，在深部未取得较大突破，找矿工作暂时停止，工作程度相对较低。近年来，“三九”地区投入了大量的勘查工作，亦取得较好的找矿成果，将周边的九龙径小型铀矿床、九龙江小型铀矿床均已发展为中型矿床规模(王前林等，2017；陈旭等，2016；姜必广等，2017)，九曲岭铀矿床的勘查也有一定的进展，但没有取得重大突破，有必要进一步加强研究，指导下一步找矿工作。笔者全程参与了近年的勘查工作，结合现有成果，通过研究矿床地质背景、成矿地质特征及控矿因素，认为九曲岭铀矿床具有较好的成矿条件，深部及外围的成矿潜力较大，并指出了下步找矿方向，为勘查部署提供新的思路，为争取新的找矿突破奠定基础。

1 地质背景

九曲岭铀矿床位于鹿井矿田西南部“三九”地区(图1)，扬子地台与华夏地台之间的南华活动带的赣粤湘寒武-奥陶纪褶皱区，处于诸广山岩体由东西向转为南北向之拐弯处, 属诸广山铀成矿带(丁长河等，2011)。

图1 “三九”地区铀矿点位置分布图

1.1 地层

矿床出露地层为寒武系下统浅变质沉积岩系，岩性主要以厚层深灰色石英细砂岩为主，夹少量灰色泥质粉砂岩，深灰色板岩和黑色含炭板岩，为主要的含矿围岩之一。总体呈北东方向展布，倾向北西，为单斜岩层。铀含量为12.8×10-6～13.6×10-6。

1.2 岩浆岩

1.3 断裂

矿床内断裂分布密集，主要发育NE、SN及NNW向3组断裂带，具有多方向性，成带出现，以SN、NE向断裂带最为发育，为主要的控(含)矿断裂(图2)。

图2 九曲岭铀矿床地质略图

SN向6002号硅化断裂带(F322)：总体走向近SN，倾向W，倾角为70°～87°，出露宽为5～20 m，切穿岩体内、外接触带。构造成分主要以灰白色石英脉、深灰色褐红色微晶石英、紫黑色萤石脉充填胶结的硅化碎裂岩或角砾岩(图3a)，为主要含矿构造。

NE向6001号硅化断裂带(F228)：发育于岩体与浅变质岩接触部位，走向北东30°～50°，倾向SE，倾角55°～65°，宽为1～4 m，往北延伸进入变质岩，往南进入花岗岩后分支现象明显。构造成分主要为白色石英脉，红褐色微晶石英脉充填胶结的硅化碎裂岩，局部见紫黑色萤石脉及微脉状黄铁矿(图3b)，为主要含矿构造之一。

图3 九曲岭铀矿床6002(a)、6001(b)构造坑道内照片

NE向6003号硅化断裂带(F226)：走向北东45°～80°，倾向SE，倾角为70°～80°，一般宽为0.5～5.0 m，主要以挤压破碎带形式出现，构造岩较发育，硅化较强，中低温硅质脉较发育。局部充填有少量白色细晶-微晶石英脉，断面多呈较光滑舒缓波状，显压扭性特征，为含矿构造之一。

NE向6004号硅化断裂带(F229)：走向北东45°～50°，倾向SE，倾角为50°～70°，一般宽为2～4 m，构造岩主要为硅化碎裂砂岩，充填白色、杂色微晶石英脉，为含矿构造之一。

断裂带均具有多期活动特征，构造岩破碎程度高，厚度大，普遍发育有角砾岩、碎斑岩、碎粒岩，部分地段还有糜棱岩，多期次蚀变作用往往形成以硅化为主的蚀变断裂带。

1.4 围岩蚀变

矿床内热液活动频繁，围岩蚀变总的特点是种类多、分布广，具多期、多阶段的特点。总体上可分为3期：矿前期主要发育硅化、水云母化、绿泥石化；成矿期脉体活动包括红色微晶石英脉、杂色微晶石英脉、紫黑色萤石脉，主要发育硅化、黄铁矿化、赤铁矿化、萤石化、钾长石化；成矿后期主要发育碳酸盐化、高岭土化。多期或多种蚀变叠加，矿化更富(黄宏业等，2008；黄迪等，2017)，如图4，多期次脉体活动和多种蚀变叠加，铀品位能达到1%以上。

图4 九曲岭铀矿床铀矿石照片

2 铀矿化地质特征

2.1 矿体空间分布及规模、形态

矿体在岩体内、外带均有分布，大部分矿体赋存在6002、6001号带，少数赋存于6003、6004号带。既赋存于含矿构造带本身，又赋存于上下盘的次级带中。其中6002号带矿体产于主带及上盘次级NE向层间破碎带中(图5)，6001号带矿体位于主带内。矿体赋存标高集中分布在400～700 m，主矿体在500～600 m。矿体多以透镜体状、脉状呈群带产出(孙岳等，2020；耿瑞瑞，2021)。

图5 九曲岭铀矿床a号勘探线地质剖面图

2.2 铀矿化类型

根据矿化产出部位、共生组合及成矿特征分为两大类，4种矿化类型。

(1)花岗岩外接触带型，可分为：①铀-萤石-黄铁矿-微晶石英层间破碎带型；②铀-萤石-黄铁矿-微晶石英型。

(2)花岗岩内接触带型，可分为：①铀-萤石-黄铁矿-微晶石英花岗岩型；②铀-黄铁矿-微晶石英型。含矿脉体常呈细脉状产出。由于组成脉体矿物的种类和含量、杂质成分、黄铁矿被氧化程度不同及铀放射性所引起脉体颜色变化频繁。如花岗岩内带中，含矿脉体以灰-灰黑色微晶石英-萤石-黄铁矿脉为主，花岗岩外带以红-红褐色微晶石英-黄铁矿-萤石脉为主，含矿脉体种类愈多，胶结穿插关系愈复杂，矿化愈富集。从成矿脉体和矿物之间的关系发现，方解石交代紫黑色萤石，紫黑色萤石交代细脉状黄铁矿，微晶石英脉穿切紫黑色萤石和黄铁矿细脉，而紫黑色萤石脉又穿切黄铁矿-微晶石英脉(图6)，说明成矿作用具多期次特点(1)黄宏业，王均灿，陈培荣，等，2002.湖南汝城县九曲岭地区花岗岩外带型铀资源前景评价[R].。

图6 九曲岭铀矿床PD4矿石素描图

2.3 矿石物质成分和结构构造

矿石物质成分简单。金属矿物为沥青铀矿、黄铁矿、赤铁矿；脉石矿物为石英、玉髓、萤石、方解石。其中，沥青铀矿呈细脉状、肾状、葡萄状、浸染状产于炭质板岩、含炭砂岩裂隙，或硅化破碎带内，常与褐红色、灰黑色玉髓，紫黑色萤石及胶状黄铁矿共生(图4、图7)。矿石结构构造复杂，以胶状、球状、交代结构为主，呈脉状、网脉状、角砾状、浸染状、晶溶构造。

图7 九曲岭铀矿床铀矿石背散射照片

3 铀矿形成过程

九曲岭铀矿床铀矿的形成，经过了一系列岩浆-构造-热液活动。研究认为，寒武系基底含铀丰度高，由于印支-燕山早期NE向断裂走滑剪切作用导致寒武系重熔，形成了富铀的印支-燕山期花岗岩体(罗森森，2020；张国全等，2007)，完成铀的初始富集。进入燕山晚期，地壳伸展减薄，深源物质上涌，同时带来大量矿化剂及含F-挥发份(杜乐天，2001)，断裂进一步发展，促使南北向断裂的生成和扩展，在拉张作用下，含矿热液活动不断从铀源层萃取活化铀，加之大气降水混合，形成含铀溶液(李先福等，1999)。在开放的环境中，因释压、降温作用，含铀溶液运移至断裂如6002号带及上盘层间破碎带变异部位遇黄铁矿等还原剂时富集、沉淀成矿。在不同的地质体中形成花岗岩内、外带型矿化(图8)。

图8 九曲岭铀矿床铀成矿过程简图

4 控矿因素及找矿方向

4.1 控矿因素

4.1.1 断裂带控矿

经地表调查、浅部坑探和深部钻探揭露，研究认为铀矿体受SN向6002、NE向6001号断裂带控制较明显，或直接赋存在断裂带内，或产于上下盘次级硅化破碎带内。主要矿体产于6002号带上盘顺层挤压破碎带或复合夹持部位的密集裂隙群中，属花岗岩外接触带矿化(图9)。6001号带矿体主要产于断裂带内，且在花岗岩深部发育高品位矿体(图10)，属花岗岩内接触带矿化。

图9 九曲岭铀矿床b号勘探线地质剖面图

主断裂基本沿花岗岩与变质岩接触界面展布，分析认为断裂带控制了燕山期岩浆活动，即在印支期形成了南北向及其配套构造的基本断裂格架。大规模主体岩浆活动，在继承、改造原有构造的基础上，使早期断裂复活、张开、扩大，伴随硅质热液活动，沿断裂进行充填交代，并以硅质交代为主，形成主要硅化岩石。后期构造及中-低温热液活动，进一步在花岗岩体深部或与浅变质地层接触界面和内、外带原生节理、裂隙控制，多在硅化带、接触界面附近等薄弱地段形成铀矿化。

4.1.2 接触界面控矿

铀矿化都分布于岩体内、外接触界面附近，离接触界面一般不超过200 m。6002号带控制的主要铀矿化基本由北往南倾伏，与变质基底界面基本一致，铀矿化受接触界面控制。研究也表明，接触带地层的U含量(28.70×10-6)明显高于构造附近地层的U含量(8.15×10-6)，说明接触带地层比非接触带地层更易成矿(石威科等，2020)。接触界面作为一种特殊的构造类型，是由岩浆、地层、热液蚀变等诸因素联合作用下形成的特殊构造带(刘惠华，2014)，是岩层最复杂的部分，也是构造应力易于集中释放的构造薄弱部位，且自变质作用发育，尤其当断裂切割岩体接触带时，岩石更为破碎，有利于后期热液的活动和成矿作用的进行(张金带等，2005)。

4.1.3 有利岩性组合控矿

寒武系铀含量较高，平均达12.8×10-6～13.6×10-6，易于预富集铀、钍等放射性元素及多种成矿金属元素，形成铀源层或矿源层(石威科等，2020)，为成矿提供了丰富的铀源条件。地层中板岩、粉砂岩、泥岩及组成的薄互层对铀矿化有明显控制作用，互层组在应力作用下易碎、易产生大量孔洞，提供了赋矿空间，且含有大量炭质、黄铁矿、绿泥石等，提供了良好的地球化学屏障，有利于铀元素富集、沉淀。

4.2 找矿方向

研究认为矿床铀源条件丰富，具有有利的含矿构造，热液流体活动频繁，围岩蚀变发育，不同岩性的岩体内、外接触界面亦为成矿提供了较好的成矿环境，具备了较好的成矿地质条件。在矿床浅部花岗岩外接触带揭露到较好的工业矿体，尤其是民采坑道中发现了高品位的富矿石，进一步说明成矿作用较强。为进一步扩大矿床规模，提出以下找矿工作建议：

(1)调整找矿思路。突破前人仅寻找花岗岩外带型铀矿的思路，在加强6002号带及上盘层间破碎带揭露的同时，重点探索花岗岩内带型铀矿，加强深部的勘查力度，分析总结“三九”地区的成矿特征。结合“三九”地区主要矿床的成矿标高(图11)，认为九曲岭铀矿床深部400 m标高以下仍有较大的找矿空间，要深挖花岗岩内带(深部)的成矿潜力，也是后续找矿突破的重要方向。

图11 “三九”地区矿床主要成矿标高示意图

(2)重视NE向构造的成矿潜力。前人把找矿重心放在近SN向构造，已揭露的矿体大部分在SN向6002号带内，结合NE向6001、6003、6004号构造带及周边木洞、石壁窝矿点(均为NE向含矿构造)的成矿特征(图12)，下步应重点探索NE向构造深部的成矿潜力，扩大找矿空间。尤其是6002号带上盘的NE向层间破碎带，往往能形成高品位矿体。

图12 九曲岭-木洞地段构造示意图

(3)加大矿床外围探索力度。进一步对外围进行地质调查、资料分析研究，矿床外围矿点、矿化点发育，以矿化线索较明朗的、深部成矿潜力较大的牛头尾、木洞、石壁窝矿点为突破口，进行深部勘查，有望落实为中型铀矿床，对扩大“三九”地区的资源潜力具有重要意义。

5 结论

九曲岭铀矿床矿体分布明显，在岩体内、外带均有分布，具有铀-萤石-黄铁矿-微晶石英层间破碎带型、铀-萤石-黄铁矿-微晶石英型、铀-萤石-黄铁矿-微晶石英花岗岩型、铀-黄铁矿-微晶石英型4种矿化类型，主要受主断裂及旁侧次级断裂、岩体内、外接触界面和有利岩性组合“三重”控制。九曲岭铀矿床具有优越的地质背景和有利的地层、岩体、构造等成矿地质条件，成矿潜力较好。下步应调整找矿思路和找矿方向，围绕矿化富集中心，加强6002号带及上盘层间破碎带揭露的同时，重点探索花岗岩内带型铀矿，加强深部的勘查力度，尤其是400 m标高以下仍有较大的找矿空间；应重视NE向6001、6003、6004号构造带的成矿潜力，兼顾矿床外围矿化线索较明朗的、深部成矿潜力较大的木洞、石壁窝矿点的探索，这对扩大矿床及“三九”地区的资源潜力具有重要意义。