四川若尔盖铀矿田510矿床成矿地质特征及找矿潜力分析

陈田华，张新民，孙 祥，董之凯，马 冰，李宝新

(1.四川省核工业地质调查院，四川成都 610052；2.核工业北京地质研究院，北京 100029)

四川若尔盖铀矿田位于川西北阿坝藏族羌族自治州若尔盖县与甘肃省甘南藏族自治州迭部县和碌曲县交界地带，东西长约50 km，南北宽约6 km。区内有多个大、中、小型铀矿床，矿床不仅规模大、品位富，而且分布集中，伴有多种金属元素可供综合利用，因而倍受广大地质工作者关注(陈友良，2004，2008；金有忠和田文浩，2011；陈友良等，2019)。多家科研单位、院所及勘查单位从不同角度和不同侧面以铀矿床为中心，开展了大量的专题研究(何明友和金景福，1996；赵兵，2002；曾天柱，2002；陈友良，2008；张成江和陈友良，2010；陈友良等，2019)，取得了许多成果及切合实际的认识和结论，为深入开展区内铀矿床及成矿规律等关键基础地质问题研究提供了良好的基础。自2006年该区恢复铀矿勘查工作以来，特别是2012年本区被列为国家级整装勘查区后，区内得到了持续的勘查投入，在区内原有矿床深部和外围先后发现多层富厚铀矿体，将区内原有矿体埋深由500 m以浅提升至900 m以深，取得较好的找矿成果和突破。本文在前人研究工作的基础上，结合近些年深部勘查取得的成果和新的地质认识，对区内铀矿化特征、成矿规律及控矿因素等关键基础地质问题进行进一步的梳理、总结与探讨研究，并对区内铀矿成矿潜力和找矿远景作出分析评价并提出下步找矿方向，以期为区内开展进一步的勘查部署工作提供依据。

1 区域地质背景

若尔盖铀矿田地处秦祁昆造山系秦岭褶皱带西段，位于西秦岭成矿带南亚带。其南缘紧邻玛沁-略阳深大断裂和若尔盖古陆，矿田主要分布于由古生界所构成的白龙江复背斜西段(毛裕年和阂永明，1989；倪师军等，2014；陈友良等，2019)。区域上以沉积建造为主，有少量的侵入岩建造。地层自震旦系至第四系皆有出露，其中泥盆系和志留系发育齐全。寒武系-志留系为区内的主要含矿层位，其海底喷流和障壁海湾环境下形成的硅质岩和碳硅泥岩建造为区内的主要含矿建造(陈友良等，2007；金有忠和田文浩，2011；黄昌华等，2015)(图1)。

图1 若尔盖铀矿田区域地质构造简图

区域南缘玛沁-略阳深大断裂主导了区域构造格架，其上盘包括白龙江复背斜在内是一大的推覆体，褶皱和断裂构造均发育，断裂以近东西向为主，北东向次之，北西向零星(张待时，1994；倪师军等，2014；王永飞，2015)。近东西向断裂及北东向断裂组成菱形格状构造格架，是区内的控矿断裂，结点北西侧往往控制着铀矿床的定位，而近东西向断裂带控制着铀矿体的产出。

区内岩浆岩大多零星分布，少数较集中，岩浆活动与断裂关系密切；岩石类型有基性岩和中酸性岩(陈友良，2008；丁德建，2014；叶永钦等，2015b)。岩浆活动具多期、多阶段性，以印支晚期和燕山期岩浆活动最为强烈，岩浆活动与矿源层的形成有着成生关系，矿源层形成之后又提供了改造所需的热源及热水成矿溶液(唐永忠等，2007；陈友良等，2019)。

2 矿床地质特征

若尔盖铀矿田内目前已查明的矿床均位于白依背斜北翼，主要产于下志留统羊肠沟组、塔尔组和拉垅组沉积的含碳灰岩和硅质岩建造中。矿田在平面展布上具有东西分带的特征，以罗军沟断裂为界，矿田分为东部矿带和西部矿带，铀矿床空间分布在东西两带具有东疏西密、矿床规模东小西大、矿石品位东贫西富的特点(陈友良，2008；倪师军等，2014)(图2)。其中位于矿田西部的510矿床最具代表性，为区内的主干矿床。

图2 若尔盖铀矿田地质构造简图

510矿床位于白依背斜北侧翼部，主要由5个矿段、3个远景段组成，由西向东分别为雪莲沟远景段、向阳西沟矿段、向阳东沟矿段、中长沟矿段、切路沟远景段、天赞沟矿段、垭口矿段和那垅远景段(图3)。具有成矿地质条件好、矿体成群集中分布、盲矿居多、主矿体规模大且连续性较好、探深的资源潜力大等特点(张成江和陈友良，2010；陈友良等，2019)。

2.1 赋矿地层与岩性特征

510矿床内主要出露有寒武系、奥陶系与志留系。区内矿体主要赋存于下志留统羊肠沟组上段，该地层以灰色、深灰色薄至中厚层变绢云母石英粉砂岩为主，与粉砂质绢云母板岩互层，顶部板岩中含较多微粒状黄铁矿，中部夹似层状硅质岩及灰岩，铀矿化主要赋存于灰岩、含碳硅质灰岩夹薄层的硅质岩中。岩层水平层理发育，厚度大于426.3 m，铀丰度11.5×10-6(陈友良等，2007；黄昌华和张成江，2015；王永飞，2015)。主含矿层下志留统羊肠沟组上段沉积的“砂岩+板岩”─“硅质岩+灰岩”─“板岩+砂岩”岩性组合为有利铀成矿的岩性组合，由于主含矿建造硅质岩和灰岩两侧均为板岩，在构造应力作用下容易发生塑性变形，为矿液运移提供了良好的阻挡层，使含矿溶液不致侧向流失。而灰岩具有较强的化学活动性，在热液作用下容易被交代蚀变成矿，加之在构造应力作用下，灰岩与硅质岩易产生脆性变形，为含矿热液的运移和富集沉淀提供了良好的通道和空间(张成江，2005；叶永钦等，2015b；陈友良等，2019)。

2.2 构造特征

矿床地处白依背斜北翼西段，区内褶皱及断裂均发育，以断裂构造为主，区内岩层之间多为断层接触。褶皱多表现为叠加褶皱以及褶皱被后期断裂活动破坏；断裂主要为近东西向、北西向、北东向三组，近东西向的走向断裂最为发育，北东向次之，北西向零星，在伴随断裂的同时，岩层中常有小型褶皱生成。近东西向断裂及北东向断裂组成菱形格状构造格架，是区内的控矿断裂，区内已知的矿体多产于北东向断裂切割近东西向断裂交叉部位及其上盘顺层断裂带的有限范围内(图3)。断裂具有规模大、分布广、分枝复合较复杂等特点，具多期活动性，印支褶皱期表现为逆冲断层，燕山期表现为扭性断层，断层倾角一般60°～80°，断面呈舒缓波状(黄昌华和张成江，2015；王永飞，2015)。区内断裂在地表发育规模较小，多为深部隐伏断裂，特别是控矿断裂向深部逐渐会聚成规模较大的断裂，矿体也由地表的多个小矿体会聚成深部规模较大的主矿体(陈友良等，2019)。

图3 510矿床铀矿地质略图

2.3 岩浆岩特征

矿区内侵入岩零星分布，岩体规模一般较小，多呈脉状产出，少数为岩株，大多侵入于下志留统，主要岩石类型为辉绿岩、闪长玢岩和煌斑岩等，成因类型属幔壳混合型(何明友和金景福，1997；丁德建，2014)。其中以矿床东侧侵位于志留系中基性岩脉辉绿岩为主，在其它地层中有少量的中酸性岩脉侵位，岩性以英安斑岩、闪长玢岩为主。区内中酸性脉岩发育部位往往是大矿体和富矿体产出部位，二者在空间上密切伴生(倪师军等，2014；陈友良等，2019)(图4)。

图4 铀矿体与花岗岩脉的关系(a)、铀矿体与花岗岩脉、辉绿岩脉的关系(b)

3 铀矿化特征

3.1 矿体特征

矿床内现已圈定大小矿体92个，其中多数为盲矿体，规模较大的矿体12个。矿体分布东起垭口，西至拉尔玛向阳西沟地段，延长近5 km。各已知矿段内的矿体多集中位于区内主含矿建造变窄部位并与北东向断裂交汇的地段(陈友良，2008；金有忠和田文浩，2011；陈友良等，2019)，铀矿化特征以矿床中部的中长沟矿段最具代表性(图5)。

图5 510矿床中长沟矿段地质简图

区内已知矿体多产于下志留统羊肠沟组上段的中下部的硅质灰岩与硅质岩含矿建造界面附近，其次是硅质灰岩中含碳板岩、硅质岩夹层界面，所发现的矿体多产于层间走向断层中，矿体受岩性及构造控制较明显(张玉龙和朱西养，2010；黄昌华和张成江，2015；姜涛等，2018；陈友良等，2019)(图6)。

矿体形态不规则，总体呈近东西向以层状、似层状、扁豆状及透镜状产出，局部有膨胀、收缩和分枝复合现象(金有忠和田文浩，2011；贾立城等，2014；王永飞，2015)(图6)，沿走向、倾向和厚度方向上具有不同的变化特征，多呈一定方向排列的矿体群出现。产状10°～30°∠68°～85°，与地层走向基本一致；赋矿标高在3612～2887 m，矿化垂幅达725 m，目前所发现的矿体多未控制完全，还有进一步向下延伸的趋势。从现有勘查程度看，区内主矿体的赋矿标高介于3400～2800 m之间(图7)。

图6 510矿床中长沟矿段三中段(3478.6 m)矿体平面分布图

图7 510矿床典型勘探线剖面图

矿体规模大小不一，在走向上一般长十几米至数百米不等，总体表现为由东往西各矿段内矿体沿走向延伸越来越大，在矿床西部的向阳西沟地段，主矿体沿走向延伸达850 m；倾向延深一般50～200 m，最大延深>500 m，区内大多数矿体倾向延深大于走向延伸。矿体真厚度一般0.52～11.35 m，最大真厚度达29.80 m，厚度变化系数61%～146.3%，厚度总体较稳定；矿体品位一般0.052%～0.421%，最高品位2.066%，品位变化系数一般为64%～92%，仅有少部分矿体品位变化系数>120%，矿化分布总体表现为较均匀。围岩和矿体没有明显界线，富矿地段见明显的钙质淋滤、脱炭现象，呈孔洞状、蜂窝状(图8a)、角砾状、粉末状。

3.2 矿石特征

依据赋矿的岩石类型划分(郭宁和孙泽轩，2017；陈友良等，2019)，区内矿石自然类型主要为灰岩型，次为硅质岩型，极少数板岩型(陈友良，2008；金有忠和田文浩，2011；王永飞，2015)。矿石矿物组分较复杂，主要金属矿石矿物有沥青铀矿、黄铁矿、镍的硫化矿物、闪锌矿、硫钼矿、硫钒铜矿等；主要脉石矿物有方解石、石英、绢云母、炭质，有少量重晶石、白云石和石膏(图8b～i)；铀的次生铀矿物有残余铀黑、钙铀云母、铜铀云母。各类型矿石间除脉石矿物的含量有差别外所含矿石矿物组成基本相同(倪师军等，2014；陈友良等，2019)。

图8 510矿床矿石矿物产出特征

铀的存在形式有独立铀矿物和分散吸附态形式两种，其中以沥青铀矿的形式产出为主(张玉龙和朱西养，2010；陈友良等，2019)。根据电子探针分析，沥青铀矿的主要化学成分为UO2，不同测点含量在72.53%～87.10%之间(陈友良，2008；肖俊等，2019)(表1)。沥青铀矿结构多变，形态复杂，主要可分为显微粒状、胶状、脉状、网脉状和浸染状(图8e～i)，呈分散吸附状态的铀主要赋存在炭泥质集合体和表生矿物中(陈友良等，2019；莫帮洪等，2019)。

表1 510矿床沥青铀矿化学成分电子探针分析结果(%)

续表1

矿石的化学成分主要为CaO、SiO2、MgO、Fe2O3等。伴生元素有Mo、Ni、Zn、V、P、Co等(常丹等，2015；叶永钦等，2015a；郑玉文等，2019)，其中Mo、Ni、Zn、V已达综合利用标准(金有忠和田文浩，2011；陈友良等，2019)(表2)。

表2 510矿床不同品级矿石中伴生有益元素含量变化

矿石中镍的赋存形式是镍的硫化矿物，主要为硫铁镍矿，分布最广，常呈立方体或不规则粒状等，次为针镍矿、辉镍矿、二硫镍矿、紫硫镍矿等。矿物嵌布粒度细微，多为0.075～0.35mm，矿石中镍含量0.004%～1.198%，平均为0.067%，大于镍的地壳丰度值数十倍(图9a)；钼的赋存形式主要为矿物态，其中以硫钼矿为主，少量辉钼矿、钼钙矿和钼钨钙矿，矿石中钼含量0.001%～0.159%，平均为0.012%(图9b)；锌主要以闪锌矿矿物态存在，是沥青铀矿的重要共生矿物，呈球粒状、皮壳状、不规则粒状等，矿石中锌含量0.034%～18.889%，平均含量1.317%(图9c)；钒的赋存状态主要呈离子状态被吸附于水白云母和有机炭中，其次为钒钙铀矿、水钒铜矿、硫钒铜矿等钒矿物和含钒的褐铁矿、铁硅质岩屑中，矿石中钒含量0.006%～0.560%，平均含量0.051%(图9d)。

图9 510矿床矿石铀矿物与主要伴生元素能谱成分图

根据对区内矿石样品中的U与Mo、Ni 、Zn、V等伴生有益元素相关性分析表明，U与Mo、Ni、Zn、V相关性不强，均呈很弱的正相关，其中Ni与Zn的相关系数为0.852，呈明显的正相关(表3)。

表3 铀与伴生有益元素相关性分析表

3.3 围岩蚀变

矿床内围岩蚀变比较发育，有硅化、方解石化、褪色蚀变、绢云母化、水云母化、萤石化、重晶石化、黄铁矿化、褐铁矿化等。但总体上近矿围岩蚀变标志不十分明显，除硅化、方解石化和黄铁矿化外，其它围岩蚀变现象的野外标志不明显(陈友良，2008)。

4 成矿规律及找矿潜力分析

4.1 成矿规律

结合矿床内矿体的地质特征、分布规律及以往的相关地质研究，初步确立了“灰岩与硅质岩组合建造-断裂构造-岩性界面-热液活动”多要素组合控矿的成矿规律。

4.1.1 成矿地质体与成矿结构面

区内铀矿化严格受层位控制，矿化一般赋存于下志留统羊肠沟组上段含碳硅质灰岩和硅质岩建造组合体的特定部位中，特别是硅质岩和灰岩岩性界面附近是矿体产出的集中部位，其次是硅质灰岩中含碳板岩、硅质岩夹层界面(陈友良，2008；王永飞，2015)。区内含矿建造上覆和下伏板岩、变质砂岩层及其中所夹的单一硅质岩夹层，皆无铀矿体产出。

4.1.2 成矿构造

大量地质事实表明，本区铀矿体多数产于具有硅质灰岩和硅质岩组合建造的断裂构造破碎带中，几乎所有的矿体都产于北东向断裂切割的近东向顺层断裂带的交叉部位，多集中赋存在交叉部位及其上盘顺层断裂带的有限范围内，矿体受断裂构造控制作用十分明显(姜涛等，2018；陈友良等，2019；孙岳等，2020)。

4.1.3 岩浆活动及热液蚀变

根据以往研究资料，若尔盖铀矿田内成矿带的分布与各类脉岩，特别是中酸性脉岩带的分布在空间上基本重合，暗示铀成矿与岩浆活动有一定的关系(叶永钦，2015b；陈友良等，2019)(图4)。同时，矿体及近矿围岩中硅化、方解石化是典型的与成矿同时形成的热液活动产物(张成江和陈友良，2010；叶永钦，2015a)。

综合区内各已知矿床内的矿体产出特征，认为低序次含矿灰岩和硅质岩组合建造内的顺层断裂及岩性界面控制了矿体的分布，同时岩浆活动与区内铀矿体的空间分布亦存在密切关系，各要素在一定的地质构造演化环境下有着必然的内在联系，控矿各要素必须在特定组合条件下才能成矿。综合认为区内铀矿化主要受岩性、断裂、岩性界面及岩浆活动联合控制，灰岩和硅质岩含矿组合建造上下“镶边”的顺层构造和北东向斜切断裂是有利赋矿部位，矿化集中在灰岩和硅质岩透镜体的层间构造中。

4.2 找矿潜力分析

4.2.1 远景分析

通过对510矿床内各矿段已知矿体矿化垂幅进行统计，区内各矿段内的矿化垂幅大多>500 m，甚至个别矿段垂幅近1000 m(表4)，目前各矿段内发现的矿体大多未探底封边，反映该区仍有巨大的找矿空间和良好的找矿远景。

表4 若尔盖铀矿田各已知矿段成矿垂幅一览表

根据成都理工大学陈友良教授等的最新研究，地幔流体对若尔盖铀矿田矿床的成因起了决定性的控制作用，510矿床存在明显的上酸下碱的垂直分带规律，推测深部可能存在较大的“碱性基底及岩浆房，在岩浆房与围岩边界有大规模矿体存在的可能，向深部有极大的继续探索空间(陈友良，2008；张成江和陈友良，2010；叶永钦等，2015)。从近年在510矿床外围开展的深部勘查成果看，在标高2900 m以深的深部发现有规模较大的强碳酸盐化煌斑岩脉，在该岩脉中发现有较好的铀矿化，显示矿床深部仍有极大的探索空间和找矿潜力。

通过构建该矿床深部矿体三维数字可视化模型，结合矿化的空间分布特征和成矿规律对该矿床进行了找矿预测，共预测了铀矿深部找矿空间7处，为区内后续勘查工作部署提供了找矿方向和工作部署依据(图10)。

图10 510矿床矿体空间展布特征及预测图

4.2.2 铀资源扩大方向

区内铀资源扩大主要有三个方向：一是重点针对已知矿体进行探深、扩边；二是针对矿床东西两端及外围有综合物探异常显示较好位置开展深部探索与揭露；三是针对矿床南部寒武系太阳顶组等高放射性背景值和有已知异常信息显示的远景地段找寻新的矿化线索，开辟新的含矿层位，进一步扩大找矿区内找矿成果，提升资源潜力和规模。

5 结论

(1)510矿床作为若尔盖铀矿田内较具代表性的典型矿床之一，具有品位富、矿体成群集中分布、矿化垂幅大、盲矿多、矿体形态多变、矿化规模大小不一、各矿段主矿体占有的资源量大等特征。

(2)矿石自然类型以灰岩型为主，次为硅质岩型，极少数板岩型。矿石矿物组分较复杂，矿石中铀主要以独立铀矿物形式为主，有少量分散吸附状态的铀存在。铀矿物主要有沥青铀矿、铀黑及次生铀矿物，吸附状态的铀主要存在于碳泥质集合体和表生矿物中。矿石中共伴生的Mo、Ni、Zn、V已达综合利用标准。

(3)综合认为区内铀矿成矿具有“灰岩与硅质岩组合建造-断裂构造-岩性界面-岩浆活动”多要素组合控矿的成矿规律，各要素必须在特定组合条件下才能成矿。

(4)根据对矿床成矿规律的认识并结合矿床现有的控制程度，综合分析认为该矿床深部和外围仍具极大的找矿空间和潜力，矿床深部和外围是今后资源扩大的主要方向。

致谢：在野外工作过程中得到各级专家的有力指导和项目组同志的大力支持；成文过程中审稿专家和编辑部老师提出了宝贵的意见和建议，在此一并表示衷心感谢。

[附中文参考文献]

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