新疆西准噶尔北金齐地区断裂特征及铀成矿意义

尹 松，文加喜，李振寰，张叶军，庞 星，杨文龙

(核工业二一六大队，新疆 乌鲁木齐 830011)

0 引言

西准噶尔地区是中亚造山带的重要组成部分[1-6]，物质组成极其丰富，在巴尔雷克山、玛依力山、哈图、谢米斯台山南缘呈带状产出早二叠世—晚石炭世花岗岩及中酸性火山岩[7-16]，分布与之相关的铜、金、钨、钼、铀、铍等多金属矿产[17-18]，其中铀矿资源为国家急需的战略性资源，主要分布于谢米斯台山南坡及北金齐地区[19-22]，谢米斯台山南坡因白杨河铀铍矿床储量较大而研究程度较高，而北金齐地区矿化分散、研究程度偏低。近年来的铀矿资源勘查工作显示，北金齐地区铀矿化虽分布相对分散，但在不同尺度均与相关的断裂构造具有密切的空间联系。本文以研究区断裂构造为切入点，根据断裂的产状进行分类，探讨各类断裂构造的铀成矿意义，进而为后续铀找矿工作提供理论指导。

1 区域地质背景

研究区大地构造位置位于西伯利亚板块与哈萨克-准噶尔板块的交接部位，处于准噶尔板块北缘古生代陆缘活动带内晚古生代成熟岛弧之上，属雪米斯坦-库兰喀孜干泥盆纪陆缘火山岩带，次级构造单元属扎伊尔火山岩带(图1)。

图1 西准噶尔地区区域地质略图

2 矿区地质概况

研究区出露地层以中二叠统卡拉岗组(P2k)和中泥盆统库鲁木迪组(D2k)为主，上二叠统库吉尔台组(P3kj)和第四系次之。库鲁木迪组出露于研究区的南部和东部，岩性为砂砾岩、细角砾粗砂岩；卡拉岗组出露于研究区的西部、北部、中部及东部，分五个岩性段(P2ka-P2ke)，岩性为安山岩、凝灰岩、晶屑凝灰岩、熔结凝灰岩；库吉尔台组出露于研究区中—西部，岩性为凝灰质砂岩、凝灰质砾岩；第四系出露于研究区西北部和北部，岩性为冲洪积物(图2)。铀矿化主要赋存于库吉尔台组第一岩性段(P3kja)和卡拉岗组第四岩性段(P2kb)，少量赋存于卡拉岗组第二岩性段(P2kd)。赋矿岩性主要为凝灰质砾岩和晶屑凝灰岩，少量为闪长玢岩。断裂以NW向、近EW向、NE向为主，铀矿化与近EW向的压扭性断裂相关。侵入岩为花岗斑岩、花岗闪长岩、闪长斑岩、正长斑岩，铀矿化与花岗斑岩关系较为密切。

3 断裂构造特征

经过调查和研究梳理出了研究区断裂构造的方向和期次，研究区主要断裂有近EW、NE、NW三个方向；根据断裂错断关系，断裂分三期：第一期为NW向断裂，第二期为近EW向断裂，第三期为NE向断裂；NE向规模最大、错断了近EW向断裂(图2、表1)。根据断裂的规模和错段关系，研究区断裂的级别划分为六级：NE向大断裂F8、F6为Ⅰ级；NW向大断裂F9为Ⅱ级；近EW向断裂为F1～F6为Ⅲ级；近SN向次级断裂为Ⅳ级；NE向次级断裂为Ⅴ级；NW向次级断裂为Ⅵ级。三个方向的断裂中，近EW向断裂及其次级断裂最发育，铀矿化与该方向断裂关系密切，因此对近EW向断裂及其次级断裂的序次进行了划分：近EW向断裂为初次断裂、其近SN向次级断裂为二次断裂、其NE向次级断裂为三次断裂、NW向次级断裂为四次断裂。

图2 研究区地质简图

表1 研究区断裂构造特征

1)NW向断裂。NW向断裂以研究区东部F9、F10断裂为代表，断裂长8～9 km、宽40～50 m；走向NW向，倾向SWW，倾角70°～75°；断裂带内充填破碎岩、碎裂岩、细石英脉和细碳酸盐脉；断距10～20 m；性质为压扭性断裂。

NW向断裂中莫都诺娃断裂(F9)规模最大，F9断裂自研究区东南部开始，途经16号矿点，向北隐伏于第四系之下，地貌特征表现为负地形，沿着断裂带发育有河流，断层两侧见断层三角面，断层面粗糙，部分地段见擦痕。断裂长9 km，断裂带宽20～40 m，断裂带内充填破碎岩、碎裂岩、细石英脉；走向NW向，倾向SWW，倾角65°～75°；断裂面发育硅化蚀变；断距约20 m；性质为压扭性断裂。

2)近EW向断裂。该方向的断裂及其次级断裂是三期断裂中最发育的，在研究区北部、中部、南部均有分布，有F1～F5五条断裂。断裂长4～24 km、宽5～100 m；走向EW向，倾向南，倾角66°～69°；断裂带内充填破碎岩、糜棱岩、碳酸盐脉、细石英脉；性质为压性断裂。研究区南部馒头山大断裂(F5)和北部的拜亭齐断裂(F2)的近SN向、NE向、NW向次级断裂发育，次级断裂产出铀矿体。

EW向断裂中馒头山大断裂(F5)规模最大，贯穿整个研究区。馒头山大断裂自研究区西侧馒头山开始，经9号矿点到莫都诺娃断裂一带；沿断裂见断层三角面、断层崖以及泉眼。断裂长24 km、断裂带宽80～120 m，断裂带内充填破碎岩、糜棱岩、碳酸盐脉、细石英脉，破碎岩原岩为晶屑凝灰岩、凝灰质砂岩，在21号异常点南侧的该断裂中碳酸盐脉宽达5 m；走向近EW向，倾向南，倾角64°～70°；断裂中见碳酸盐化和硅化；性质为压性断裂。其近SN向的次级断裂产出铀矿体。

3)NE向断裂。NE向断裂以研究区西部F6、中—东部F8断裂为代表，断裂长8～18 km、宽30～150 m；走向NE向，倾向东，倾角73°～80°；断裂带内充填破碎岩、糜棱岩、细石英脉和细碳酸盐脉；性质为压扭性断裂。

NE向断裂中玛依勒大断裂(F8)规模最大，断裂从研究区南部泥盆系开始，向北东隐伏于第四系之下，地貌特征表现为负地形，沿着断裂带发育有河谷，断层两侧见断层三角面。研究区内断裂长18 km，整体长度120 km，断裂带宽100～200 m；断裂带内充填破碎岩、糜棱岩、细碳酸盐脉，碎岩原岩为晶屑凝灰岩、凝灰质砂岩、含角砾晶屑凝灰岩；断裂走向NE，倾向SE，倾角约80°；断裂中见碳酸盐化；性质为压扭性断裂。

4 铀矿化特征

研究区发现了23处铀矿产(包括矿点、矿化点、异常点)，铀矿产以分布于研究区北部、南部为主，西部次之，中部、东部少量。总体来看，铀矿化沿近EW向断裂分布。

4.1 矿体总体特征

研究区圈连矿体9条(10、16号矿点各2条，9号矿点4条，15号矿点1条)，铀矿体长25～160 m、厚度0.50～1.62 m；形态以透镜状为主、条带状少量；赋矿岩性主要为凝灰质砾岩、晶屑凝灰岩、闪长玢岩，铀矿石中见较强—强硅化和较强—强赤铁矿化，铀矿化与硅化、赤铁矿化关系密切，w(U)=0.050%～0.591%。

4.2 典型矿点矿体特征

10号矿点矿体特征：10号矿点圈连了2条铀矿体(10L1、10L2)、1条铀矿化体(10K1)，铀矿体均产于NE向的次级断裂中(图3)。矿体长25～40 m、厚0.55～0.80 m，延深浅；呈透镜体状；见薄膜状的硅钙铀矿(图4a)，w(U)=0.196%～0.591%，在NE向断裂与NW向裂隙交汇部位铀含量增加，NW向裂隙越密集铀含量越高。矿化产出地段见较强硅化和较强—强的赤铁矿化(图4b)。

图3 10号矿点地质图(a)与10QJ1剖面图(b)

图4 矿点典型照片

9号矿点矿体特征：从9号矿点地质图可以观察到该矿点的构造蚀变铀异常带完全沿F9-6断裂产出(图5a、图4c)，与铀矿化关系最密切的硅化、赤铁矿化也沿F9-6断裂发育，在NNE向裂隙发育地段硅化、赤铁矿更强烈(图5a、图4d)，铀含量越高。沿构造蚀变铀异常带见透镜状铀异常体、铀矿体，铀矿体主要产于F9-6断裂产状变化地段(TC87至TC65以北80 m之间地段)。9号矿点圈连了4条铀矿体(9L3、9L4为盲矿体)，铀矿体均产于近SN向的断裂中。矿体长50～160 m、厚0.50～1.62 m，延深较浅；呈透镜体状；见薄膜状的硅钙铀矿，w(U)=0.050%～0.169%。

图5 9号矿点地质图和020号勘查线剖面图

4.3 矿石特征

研究区的铀矿石中矿石矿物以硅钙铀矿为主、铜铀云母少量。黄色硅钙铀矿呈星点状或薄膜状分布在凝灰质砾岩、晶屑凝灰岩、闪长玢岩的新鲜面或裂隙面。淡黄绿色的铜铀云母呈细小鳞片状分布在岩石表面。矿石具片状结构、星点状构造或薄膜状构造。

4.4 围岩蚀变

9号、10号、15号、16号矿点赋矿岩石虽然不同，可是围岩蚀变的特征很相似。围岩裂隙面普遍见薄膜状一般强度褐铁矿化，围岩新鲜面见浸染状一般—较强硅化、细脉状一般强度的硅化碳酸盐化、团块状或者稀疏浸染状弱赤铁矿化。

5 断裂与铀矿化关系探讨

5.1 近EW向断裂提供了导矿空间

研究区的花岗斑岩脉主要沿NE向的玛依勒断裂、EW向的馒头山断裂和北金齐断裂及其次级断裂侵入，说明玛依勒断裂、EW向的馒头山断裂和北金齐断裂为切穿深部地层的深大断裂，为深部的铀向上迁移提供了通道，因铀矿产点均沿近EW向断裂及其次级断裂产出，因此认为近EW向断裂(Ⅲ级断裂)为铀成矿提供了导矿空间。

5.2 近EW向断裂的次级断裂和与之近乎垂直的裂隙提供了配矿和容矿空间

伽玛总量测量是找铀矿最直接有效的物探方法，研究研究区1∶2.5万伽玛总量形成的伽玛总量异常图发现：铀异常(当量铀含量>23×10-6)整体沿EW向断裂分布，主要沿近EW向断裂的NE向、SN向、NW向次级断裂分布，少部分沿花岗斑岩、闪长斑岩分布(图6)。

图6 研究区伽玛总量异常图

根据研究区10号、9号这两个典型铀矿点地质综合图，可以看出铀矿体分别沿近EW向断裂的NW向、SN向次级断裂产出，在有裂隙与其垂直相交部位铀矿化增强，而且裂隙越密集铀的含量越高。综上所述认为，近EW向断裂的NE向、SN向、NW向次级断裂(Ⅳ～Ⅵ级断裂)和与之近乎垂直的裂隙提供了配矿和容矿空间。

6 结论

研究区主要断裂有近EW、NE、NW三个方向，NW向断裂为第一期，近EW向断裂为第二期，NE向断裂为第三期。研究区断裂的级别划分为六级：NE向大断裂F8、F6为Ⅰ级；NW向大断裂F9为Ⅱ级；近EW向断裂为F1～F6为Ⅲ级；近SN向次级断裂为Ⅳ级；NE向次级断裂为Ⅴ级；NW向次级断裂为Ⅵ级。

三个方向的断裂中，铀矿化与近EW向断裂关系密切。近EW向的北金齐断裂和馒头山大断裂(Ⅲ级)控制区内二叠纪火山岩及花岗岩岩类、铀矿化的空间展布，为导矿构造；近EW向断裂的近SN向、NE向、NW向次级断裂(Ⅳ～Ⅵ级断裂)和与之近乎垂直的裂隙为配矿构造和容矿构造。综上所述，研究区下一步的找矿方向是近EW向大断裂的近SN向、NE向、NW向次级断裂。