粤北竹筒尖矿床F3号断裂带地质特征与铀成矿关系

李俊，江卫兵，李海东

(1.核工业二九○研究所， 广东 韶关 512029； 2.广东省环境保护核辐射追踪研究重点实验室， 广东 韶关 512029；3.广东省放射性生态环境保护工程技术研究中心， 广东 韶关 512029)

0 引言

竹筒尖铀矿床位于下庄矿田西北部(图1)，区内岩浆活动频繁，构造发育，蚀变作用强烈，为含铀热液的形成、运移、富集沉淀提供了有利条件。该地区自1986年以来曾开展过一系列铀矿地质勘查工作，取得了较大的找矿成果，并提交了较为可观的铀资源量(刘文泉等，2014)。以往研究工作主要包括矿床地质特征、地球化学特征、矿床成因及找矿潜力等方面(吴烈勤等，2005；黄国龙等，2006；舒良树等，2006；赖中信等，2010；赖中信和王娥，2011；王春双和吴烈勤，2012；刘文泉等，2014；韦培松，2014；谭双等，2017；罗强等，2018；刘文泉等，2019；罗强等，2020)，对断裂构造研究较少，而区内断裂构造控矿作用明显，研究其地质特征与铀成矿关系，对下一步铀矿找矿工作具有重要的理论和实际意义。

1 矿床地质概况

竹筒尖矿床位于白水寨岩体、龟尾山岩体之间，受龟尾山断裂带南西段F3号组带控制，矿床热液蚀变作用明显，含矿岩石碎裂程度高，构造带规模大小不一。矿床内岩浆岩发育，主要有早期下庄岩体，岩性为中粒黑(二)云母花岗岩、中粒斑状黑云母二长花岗岩；晚期侵入的白水寨岩体，岩性为细粒二云母花岗岩，以及更晚形成的碱性岩、辉绿岩、辉绿玢岩。矿床位于碎裂岩带、花岗岩岩株和热液蚀变“三位一体”中，为典型的花岗岩型铀矿床(图2)。

图1 下庄矿田铀矿地质简图(据刘文泉等，2014修改)1—第四系；2—白垩系红色砂砾岩；3—上侏罗统火山碎屑岩、火山熔岩；4—上古生界粉砂岩；5—下古生界浅变砂页岩、板岩；6—燕山晚期第一阶段不等粒黑云母花岗岩；7—燕山早期第三阶段中细粒二云母花岗岩；8—燕山早期第一阶段中粗粒黑云母花岗岩；9—加里东期至印支期花岗岩；10—中基性脉岩；11—硅化断裂带；12—地层不整合界线；13—产状；14—铀矿床及编号；15—铀矿点；16—地名；17—工作区范围

竹筒尖矿床铀矿化严格受F3号组带控制，铀矿物主要有晶质铀矿、硅钙铀矿、钙铀云母和铜铀云母，其赋矿围岩多为碎裂岩、硅化碎裂岩等；主要充填物有硅化、赤铁矿化碎裂花岗岩、灰黑色微晶石英、红褐色微晶石英脉。浅部构造带“硅质骨架”多伴随赤铁矿化、褐铁矿化以及黄铁矿化；深部构造带蚀变发育不明显，多为晚期白色、灰白色、浅绿色石英岩(脉)，无明显近矿围岩蚀变，与铀成矿关系不密切。

2 F3号断裂带地质特征

2.1 空间展布特征

2.1.1 走向展布特征

(1)F3号组带处于龟尾山断裂南西段，由彼此平行或近似平行的一组构造带组成，地表构造带宽200～300 m，长2.5～3 km，单条构造带长多为300～600 m，最长可达1.28 km，宽几十厘米至几米不等，总体产状为155°～165°∠70°～80°(表1)，向南西散开，向北东收拢，总体成“帚”状展布(图3)。

(2)F3号组带在深部与地表展布特征大致相同，局部产状变化较明显，如F3-9号带1-10号勘探线330 m以深走向由65°～80°变为80°～95°，由北东东向变为近东西向；F3号组带深部分支复合、膨胀收缩现象明显，如F3-1在5号勘探线有分支现象，F3-1与F3-2在570 m标高处复合，F3-1在570～690 m标高1-12号勘探线之间膨胀收缩(图3)。

图2 白水寨—龟尾山地区地质简图(据谭双等，2017修改)1—燕山早期第三阶段细粒黑云母花岗岩；2—燕山早期第一阶段中粒黑云母花岗岩；3—中基性岩脉及编号；4—硅化断裂带及编号；5—铀矿床；6—异常点；7—F3号带范围

表1 龟尾山断裂带南西段F3号组带主要构造特征表

图3 F3号组带“帚”状展布特征平面图(a)与中段平面图(b)1—燕山早期第三阶段细粒黑云母花岗岩；2—燕山早期第一阶段中粒黑云母花岗岩；3—硅化断裂带及编号；4—岩性界限；5—工业矿体；6—基线、勘探线

2.1.2 倾向展布特征

(1)F3号组带倾向上总体往深部延伸较稳定，局部地段出现斜列现象，如F3-7、F3-12出现的前侧列(图4a)。F3号组带倾向南东，倾角多为60°～75°，单条构造总体倾角稳定，厚度变化不大，局部由陡变缓，可见构造膨大现象(图3)。构造呈“Y”字形较为常见(刘汝洲，2002)，如F3-0与F3-1、F3-5与F3-6在500 m标高处复合为一条，沿倾向构成向上开口的“Y”形构造(图4b)。

(2)在组带范围内有部分规模较小、延续性较差的隐伏次级构造与主带呈平行状产出。

2.2 物质组成

F3号组带物质组成主要为硅化构造角砾岩、蚀变碎裂岩、蚀变碎裂花岗岩，构造中心多见灰色粗玉髓、杂色及红色微晶石英、赤铁矿等，伴有硅化、绿泥石化和绢云母化，形成以硅化构造角砾岩、微晶石英、石英脉或硅化碎裂岩为主的“硅质骨架”。组带成分复杂，由硅质脉、杂色微晶石英(玉髓)、玉髓胶结角砾岩、蚀变碎裂花岗岩等组成(图5)，其主要充填物特征如下：

硅化构造角砾岩：红褐色，角砾状结构、块状构造。角砾成份为红灰色微晶石英、花岗岩及少量黑色微晶石英，呈棱角—次棱角状，含量约60%；胶结物为硅质，见白色梳状石英及石英晶洞。岩石发育强硅化、中等赤铁矿化，局部见黄铁矿化。

图4 F3号组带构造倾向展布22线剖面a与13线剖面b特征图1—燕山早期第一阶段中粒黑云母花岗岩；2—硅化断裂带及编号；3—蚀变带；4—工业矿体；5—岩性界限；6—钻孔及编号

蚀变碎裂岩：灰白色、土黄色，碎裂结构、碎斑结构，块状构造。岩石由碎斑和碎基组成，碎斑含量约50%，主要矿物为长石、石英，多数碎斑粒径 2 mm；碎基含量约50%，碎基成份与碎斑基本一致，主要为长英质矿物；碎斑之间被碎基胶结，碎斑多数呈次棱角状，磨圆度中等；蚀变有硅化、水云母化、赤铁矿化等。

碎裂花岗岩：岩石呈肉红色、灰白色，局部浅肉红色，花岗结构、碎裂结构，块状构造，主要成份为长石、石英、黑云母，局部长英质矿物呈碎裂状。长石呈灰白色，表面见微裂隙发育，含量约占65%；石英呈灰白色，他形粒状，粒径3～5 mm，含量约占25%；黑云母呈细鳞片状，含量约占10%。岩石发育浸染状中等赤铁矿化、弱水云母化，其原岩为中粒黑云母花岗岩。

2.3 力学性质

通过对F3号组带地质调查和钻探揭露，显示F3号组带为强烈挤压下的变形产物，且多为脆性变形产物(张珂等，2011；王军等，2011；王军等，2014)(图6)，在宏观上表现为节理发育，微观上岩石强烈破碎，网状破裂，见微晶石英脉穿插等；少数为韧性变形，宏观上表现为糜棱片理(局部可见糜棱岩化)，微观上表现为石英波状消光、云母弯曲。F3号组带整体表现出压扭性质(含矿构造局部表现出张性特征)，具体特征表现如下：

(1)压性特征表现：①主构造面呈舒缓波状弯曲(图3)；②见片理化碎裂岩，矿物定向排列现象明显；③F3号组带上下盘存在规模较小的硅化挤压带，且平行主带展布；④F3号组带内矿体多呈透镜状，且存在尖灭再现特点。

(2)扭性特征表现：①F3号组带向南西散开，向北东收拢，总体成“帚”状展布；②片理化碎裂岩有弯曲现象；③有的主构造面平直光滑。

2.4 构造蚀变特征

F3号组带总体显示为压扭性特点，由于早期的扭裂面本身就不连续，是由一组尖灭再现或侧现的构造带组成，导致F3号组带在走向和倾向上出现不连续现象。构造活动强烈、规模大的地段，蚀变带宽度增大，矿化增强。钻孔揭露显示，晚期压扭性构造活动主要叠加在标高200～730 m范围内，其构造作用强度的变化大致为强(490～730 m)→较强(250～490 m)→弱(250 m以下)。

图5 F3号组带物质特征照片a—构造角砾岩；b—花岗质角砾、硅质角砾，可见红色、灰白色石英脉穿插；c—棱角状石英角砾，大小不一；d—蚀变碎裂岩；e—赤铁矿化水云母化；f—白云母化碎裂岩(镜下)；g—碎裂花岗岩；h—水云母化绿泥石化；i—碎裂花岗岩(部分石英破碎)矿物缩写：Q—石英；Ms—白云母

图6 F3号组带力学性质照片a—岩石节理发育；b—石英破碎重结晶；c—糜棱岩化；d—绢云母化硅化碎裂岩(石英波状消光)；e—白云母呈弯曲状，被绢云母沿解理交代；f—蚀变碎裂岩，长石与石英各自成条带状分布，半定向排列矿物缩写：Q—石英；K—钾长石；Ms—白云母；Hem—赤铁矿

F3号组带内蚀变发育，水平方向上具有一定的分带性，从构造带中心部位往两侧分别为赤铁矿化、水云母化、绿泥石化，在构造带两侧形成蚀变带，在含矿构造带内往往发育硅化、赤铁矿化、黄铁矿化(图7)。垂向上，构造中心“硅质骨架”宽度往深部逐渐变小，浅部宽度一般3～5 m，深部宽度一般小于1 m。

图7 F3号组带构造蚀变特征示意图

蚀变带整体上受“硅质骨架”规模影响，根据不同中段统计，蚀变带平均宽度自上而下的变化情况为：690 m标高平均宽12 m(7～18 m)→650 m标高平均宽13 m(6～19 m)→610 m标高平均宽12 m(3～23 m)→570 m标高平均宽11 m(3～22 m)→530 m标高平均宽13 m(6～21 m)→490 m标高平均宽11 m(2～23 m)→410 m标高平均宽10 m(2～16 m)→330 m标高平均宽8 m(2～12 m)→250 m标高平均宽7 m(2～17 m)(图8)。490～690 m中段为区内矿化主要富集地段，也是蚀变发育部位，往深部蚀变带宽度逐渐变窄，蚀变强度变弱和蚀变种类减少，铀成矿往深部变差；强蚀变发育集中在10号—15号勘探线之间，且在450 m标高以上(图8)，为矿体主要赋存部位；蚀变带局部的膨胀收缩，往往有利于铀矿的富集。

3 铀矿化特征

3.1 铀矿赋存状态

铀矿主要赋存在F3-0、F3-1、F3-2、F3-3、F3-7等主要含矿构造带内，矿体具体赋存的构造部位如下：

(1)铀矿化多产于构造变异部位，主要表现为构造分支复合、膨胀收缩、弯曲变形，如F3-0、F3-1号带690 m中段，F3-5号带490 m中段，F3-6号带530 m中段构造膨胀部位有矿体产出(图9a1)；F3-1与F3-2号带在3—8号勘探线之间复合，而后又分支，在两条构造复合部位有矿体产出(图9a2)；F3-0号带在610 m中段，F-7号带在410 m中段、F3-9号带在330 m中段处产出矿体受构造弯曲变形影响(图9a3)。

(2)铀矿化位于构造与晚期小岩体接触部位及不同岩体接触部位。F3号组带与区内小岩体接触部位有很好的铀矿化显示，在构造带与小岩体接触范围100 m内，有较多矿体产出，其中1—15号勘探线产出矿体现象尤为明显(图9b)。

图8 F3号组带各中段蚀变宽度对比图(a)和蚀变强度变化示意图(b)

图9 F3号组带矿体特征示意图1—燕山早期第三阶段细粒黑云母花岗岩；2—燕山早期第一阶段中粒黑云母花岗岩；3—碱交代岩；4—构造及编号；5—蚀变带；6—工业矿体；7—矿化体；8—岩性界线；9—钻孔及编号；10—基线、勘探线

(3)铀矿化位于构造上下盘碱交代岩形成部位，ZK5-7揭露到F3-1、F3-2号带，有矿体产出，中间夹有碱交代岩体，距离两条构造带不到20 m，受碱交代岩体影响明显(图9c)。

3.2 矿体基本特征

(1)矿体形态：矿体走向为NEE向，倾角65°～80°，呈脉状、透镜状产出。

(2)矿体沿走向上延伸最大为150 m，沿倾向上延伸最大为270 m，矿体埋深44～600 m，赋存标高210～800 m。

3.3 矿石特征

区内矿石矿物成份较简单。铀主要以原生矿和次生矿两种形式存在，铀矿物主要为沥青铀矿，其次为晶质铀矿、铜铀云母、钙铀云母、硅钙铀矿(图10)；金属矿物有白钛矿、白铁矿、黄铁矿、赤铁矿等；非金属矿物有微粒钾长石、微粒石英、磷灰石、方解石、黑云母、绿泥石、萤石和绢云母等。

4.1 建立了两种测定注射用硫酸核糖霉素中硫酸盐含量的方法。HPLC-ELSD法，专属、准确，易操作，仪器普及程度高，克服了络合滴定法用肉眼判断滴定终点的主观性，能客观准确地对硫酸盐的含量进行测定。HPIC-CD法，阳离子和核糖霉素在该条件下无响应，硫酸峰与常见阴离子均能得到良好的分离，并且可以给出线性结果，使计算更加简便准确；但仪器普及率低于HPLC-ELSD，并且对实验人员的要求较高。统计分析两种方法所测结果无显著差异。

4 构造与铀矿化关系

4.1 构造与铀矿化关系

通过以上铀矿化特征研究，认为区内铀矿化严格受F3号组带及其上下盘构造带控制，主要表现在以下几个方面：

(1)F3号组带为铀活化、运移和富集提供通道和沉淀场所，区内多期热液成矿作用和多次富铀热液活动的叠加为铀的进一步富集奠定了基础。

图10 F3号组带矿石特征照片a—沥青铀矿；b—晶质铀矿(背散射电子图像)；c—钙铀云母、铜铀云母；d—硅钙铀矿矿物缩写：Q—石英；Ur—铀云母；Py—黄铁矿

(2)F3号组带具多期次构造活动特征。岩石经历多次破碎，被红色、黑色、灰黑色微晶石英穿插，在断裂带两侧形成规模较大的蚀变带，通过区内蚀变特征研究表明蚀变强(热液活动强)直接影响铀成矿。

(3)构造分支复合、膨胀收缩、弯曲变形现象明显，热液活动在此部位尤为强烈，会出现铀的富集沉淀。

(4)构造与小岩体接触部位为铀矿提供了极为有利的储矿空间，竹筒尖矿床矿体多赋存在此。

4.2 构造控矿规律和形式

F3号组带构造控矿规律主要表现为断裂面力学性质控矿、断裂构造复合控矿和构造组带控矿。①断裂面力学性质控矿主要表现出两种形式：构造压性特征明显，形成的压扭性断裂控制小矿体，多为尖灭再现的透镜体(图11a)；原为压性结构面的断裂(碎裂岩)，叠加了成矿期的张扭性结构面(硅质角砾)，控制矿体产出，矿体延深长，规模大(图11b)。②断裂构造复合控矿主要表现：断裂构造的交接控矿(构造复合部位控矿，图9a2)、断裂构造与小岩体圈闭控矿(图11c)、小岩体圈闭控矿(图11b)。③构造组带控矿：F3号组带为同一时间、同一应力场作用下形成的近于平行的构造组带，控制形成竹筒尖矿床(图11c)。

图11 F3号组带控矿规律示意图a—F3号带垂直投影图；b—1号勘探线剖面图；c—690 m标高中段图；1—燕山早期第三阶段细粒黑云母花岗岩；2—燕山早期第一阶段中粒黑云母花岗岩；3—构造及编号；4—蚀变带；5—工业矿体；6—岩性界线；7—钻孔及编号；8—矿体边界；9—基线、勘探线；10—矿化带及编号

构造控矿形式主要表现在以下几个方面：帚状构造控矿、构造产状(走向、倾向)变异控矿、入字形(Y字形)构造控矿、构造膨胀收缩控矿。

4.3 构造成矿活动浅析

竹筒尖矿床位于4组深大断裂带交汇处(北北东向恩平—新丰深断裂带、北东东向黄陂—龙南大断裂带、北西向惠来—郴州深断裂带和东西向大东山—漳州大断裂带)，其构造既是早期岩浆活动中心、幔源基性岩浆上涌中心，又是成矿期的构造热液活动中心，不仅有利于岩浆热液的多期次侵入，而且岩石破碎，蚀变强烈，是地块中相对薄弱部位，为铀矿化提供了良好的矿化剂，而且对含矿热液运移提供了有利的空间特征以及有利的地球化学环境(杜乐天，1982；胡瑞忠，1994；刘汝洲，2002；丁瑞钦和梁天锡，2003; 李建红和梁良，2004)。

F3号组带经历了成矿前的(压)扭性作用、主成矿阶段的张(扭)性作用，以及成矿晚阶段持续的张裂作用，分别对应于成矿前的灰白色石英脉体，主成矿阶段的硅化碎裂岩(角砾成分为矿前期硅化岩及花岗岩，多呈棱角状)、赤铁矿化—硅化碎裂岩、灰黑色含黄铁矿的微晶石英，以及成矿晚阶段的条带状白色石英—紫色萤石脉、方解石脉、梳状晶洞状石英等组成。成矿期早、晚两阶段构造叠加部位是矿化富集地段。

正是由于存在早期的剪切(以扭为主兼具压性)作用，加上成矿期以张裂为主兼具扭性的再次叠加，才使得近NE向构造蚀变带在倾向上有较大延伸。同时由于成矿期构造作用以张裂为主，导致了含矿构造带在走向和倾向上的不连续性，并形成了矿体的尖灭再现、膨胀收缩、分支复合、倾向多变等特点。由于成矿期构造作用是以张裂为主兼具扭性，因此，倾向上构造带产状由缓变陡的部位往往形成局部张开空间，为赋矿的有利部位。

5 结论及建议

通过对竹筒尖矿床构造地质特征及铀矿化特征研究，形成以下结论：

(1)F3号组带为竹筒尖矿床控矿构造，走向上总体成“帚”状展布，倾向上往深部延伸稳定，“Y”字形特征较为常见；F3号组带多期次构造活动叠加部位，构造出现分支复合、膨胀收缩、弯曲变形部位和构造与小岩体接触部位出现铀的富集沉淀。

(2)F3号组带整体表现出压扭性，在成矿期以张裂为主兼具扭性，形成了矿体的尖灭再现、膨胀收缩、分支复合、倾向多变等特点；构造控矿规律、形式具多样性。

(3)竹筒尖矿床蚀变极为发育，在构造带两侧形成蚀变带，蚀变控矿特征明显；水平方向上具有一定的分带性，在含矿构造带内发育硅化、赤铁矿化、黄铁矿化；垂向上构造蚀变往深部变窄，蚀变种类变少和蚀变强度减弱，含矿性变差。

通过以上分析研究，对竹筒尖矿床下一步找矿方向提出以下建议：

(1)在矿床及其外围扩大探索，寻找新的构造蚀变发育及构造变异地段，不仅仅限于F3号组带。

(2)钻孔揭露显示，在13号线F3-6号带内见有特高品位矿体，其构造岩性为蚀变碎裂岩，通过岩芯宏观观察与镜下标本鉴定，岩石呈片理化构造，结合下庄矿田竹山下F1号带、6009号带等片理化成矿地质特征，区内可进一步寻找片理化构造。

(3)从平面上，F3号组带为龟尾山断裂南西段，竹筒尖地段具备构造、岩体、热液蚀变“三位一体”成矿条件，而竹筒尖外围龟尾山断裂两侧发育有白水寨、龟尾山小岩体，在此基础上寻找多期次热液蚀变叠加发育地段，可为找矿方向。