河南省卢氏县熊藏沟铀矿矿化地质特征及成因探讨

曾庆海

(河南省核工业地质局，河南 郑州 450000)

40年来，我国铀矿地质勘查工作取得了显著成果，探明了一大批铀矿床，提交了可观的铀储量，建设了一批大型矿山和水冶厂，但我国的铀资源量与世界主要产铀国家相比仍存在很大差距，主要是大矿、富矿，经济效益好的矿少[1-6]。从国家中长期核电发展规划而言，铀资源存在的缺口大。国家加快核电建设，铀矿资源矛盾突出，近期铀矿山在加大采掘能力，水冶厂在扩大“111”产品生产，对铀矿资源的需求更为迫切[7-10]。

熊藏沟地区位于华北地台南缘，华熊沉降带的南部、栾川—薄山—卢氏陷褶断束秦岭东西复杂构造带。卢氏—栾川成矿带是河南省重要的多金属成矿带，出露主要地层是一套浅变质岩系，岩性极为复杂。断裂构造发育，火成岩广泛分布。区域矿产丰富，主要有铅、锌、金、银、钼、锑、铁、铀等。成矿地质条件优越，是开展铀及其他金属矿产调查的良好场所。为保证我国核燃料立足于国内，扩大铀资源勘查，寻找富大铀矿成为铀矿地质行业的当务之急。

1 区域地质背景

区域属华北地台地层区，豫西—豫东南分区。出露的地层主要有新元古界官道口群、栾川群及震旦系罗圈组。新元古界内含铀层位较多，但不稳定，有中元古界熊耳群鸡蛋坪组中酸性火山岩铀含量4×10-6，中元古界栾川群白术沟组碳硅质板岩铀含量10×10-6～50×10-6。以上富铀或含铀层多分布于华北地台南源，是良好的铀源层，为本区铀迁移、富集成矿提供了有利条件。熊藏沟区域地质如图1所示。

图1 熊藏沟区域地质Fig.1 Geological sketch map of Xiongzanggou area

1.1 地层

预查区属华北地台地层区，豫西—豫东南分区，北秦岭分区。区域内豫西—豫东南分区出露的地层主要有新太古界太华杂岩、太华岩群，中元古界熊耳群、高山河组(Pt2g)，新元古界官道口群、栾川群及震旦系罗圈组，早古生界陶湾岩群，中生界白垩系，新生界古近系、新近系。区域内北秦岭分区出露的地层主要有中新元古界宽坪岩群，下古生界二郎坪群，中生界三叠系五里川组。

(1)太古界太华杂岩(Ar ogn)、太华岩群(Ar th)在区域内北上角少量出露，主要岩性为下部斜长角闪透辉岩、斜长角闪片岩夹透辉石英岩；中部为黑云斜长片麻岩、变粒岩夹斜长角闪片岩及少量石英岩、大理岩部蚀变大理岩夹黑云斜长片岩。

(2)中元古界熊耳群、高山河群(Pt2g)。①熊耳群。大古石组(Pt2dg)主要岩性为一套河、 湖相碎屑岩沉积，主要岩性为砂砾岩、 砂岩、 砂质页岩，顶部局部为灰岩，最大厚度212 m；许山组(Pt2x)主要岩性为安山岩、 辉石安山岩、 安山玄武岩，夹少量英安岩、 火山碎屑岩，最大厚度3 656 m；鸡蛋坪组(Pt2j)主要岩性为石英斑岩、流纹斑岩、英安斑岩，夹少量安山岩、珍珠岩等，厚1 588 m；马家河组(Pt2m)主要岩性为安山岩、 辉石安山岩，夹流纹岩、 英安岩、 火山碎屑岩、碎屑岩、 叠层石灰岩等，厚2 322 m；龙脖组(Pt2lb)主要岩性为石英斑岩、 英安斑岩，夹少量安山岩、 泥板岩等，厚750 m。②高山河群(Pt3g)。为洛南盆地海岸上超在卢氏一方城北部形成的一套碎屑岩沉积，在河南省内未分组，与下伏熊耳群为不整合接触。下部以(含砾) 石英砂岩为主，夹紫红色页岩、碱性火山岩；中部以紫红色泥岩为主，夹薄层石英砂岩；上部以灰白色、紫红色石英砂岩为主，夹紫红色泥岩。高山河群在河南省境内最大残留厚度612 m。

(3)新元古界官道口群、栾川群及震旦系罗圈组。①官道口群。龙家园组(Pt3l)由燧石条带白云岩、白云岩、含叠层石白云岩组成，底部为含砾砂岩、石英砂岩、含砾白云岩等，顶部为角砾状燧石岩，厚820～1 400 m；巡检司组(Pt3xj)由燧石条带白云岩、白云岩、含叠层石白云岩组成，底部为含砾泥砂质白云质板岩、灰绿色页岩，厚143～749 m；杜关组(Pt3d)由燧石团块白云岩、白云岩、含叠层石白云岩组成，底部为紫红色含砾砂岩、页岩、泥质白云岩等，厚150～241 m；冯家湾组(Pt3f)由燧石条纹白云岩、含叠层石白云岩、粉晶白云岩组成，厚120～378 m；白术沟组(Pt3b)以碎屑岩为主，夹少量碳酸盐岩，岩性较复杂 纵横相变较大，主要岩性有碳质千枚岩(板岩)、绢云石英片岩、长石石英岩、细粒钾长石英岩、 含碳质白云岩等，厚242～1 011 m。②栾川群。三川组(Pt3s)下部为石英砂岩夹千枚岩，上部为黑云母(绢云母) 大理岩夹绢云钙质片岩，厚146～450 m；南泥湖组(Pt3n)下部为石英岩，中部为(钙质)二云片岩、碳质绢云片岩，上部为大理岩、条带状黑云母大理岩 ，厚240～5 210 m；煤窑沟组(Pt3m)下部为石英岩、二云片岩互层，夹石英大理岩，中上部为(含叠层石)白云石大理岩，含石英条带白云质大理岩，夹石英岩、磁铁云母片岩、石煤层，厚630～1 456 m；大红口组(Pt3dh)为粗面岩、粗面安山岩、变质粗面集块岩、变斑状绢云石英片岩、黑云钠长绿泥片岩、变斑状钠长阳起片岩和白云石大理岩，厚620～958 m；鱼库组(Pt3yk)厚层状细粒石英白云石大理岩、(方解石)白云石大理岩(含硅质条带及团块)，夹石英岩、黑云绢云片岩，底部局部含砾岩，厚118～433 m。③震旦系罗圈组(Zl)。与下伏官道口群、 栾川群等均呈平行不整合接触。为一套土黄、灰绿、紫红色冰碛泥砂质砾岩、白云质胶结砾岩、夹含砾泥页岩、砂岩等 ，厚10～251 m。

(4)早古生界陶湾岩群。三岔口岩组(Pz1sc)由灰黑色含碳钙质砾岩组成，厚163 m；风脉庙岩组(Pz1f)以灰黑色含碳石英千枚岩、变斑黑云片岩为主，夹灰白色细晶白云岩透镜体，厚500～1 000 m；秋木沟岩组(Pz1q)以条带状白云质石英大理岩为主，夹方解石石英岩、二云钙质片岩及白云片岩，厚858 m。秋木沟组碳酸盐岩中的同沉积构造发育。

(5)中生界白垩系鹰咀山组(K2y)。由一套具磨拉石沉积特征的冲洪积相沉积组成，主要岩性为红、紫红、灰紫色复成分砾岩、含砾砂岩及钙质泥质含砾砂岩，厚469 m。

1.2 构造

区域构造发育。主要有马超营和栾川深大断裂，研究区就位于两大区域断裂之间。项目区内地质构造较为复杂，特别是北西西向断裂特别发育。主要受栾川—黑沟断裂带的控制，形成本区主要构造格局，控制区内铀及铅、锌、银、钼等多金属分布。区内还发育北东、北西及北北东向次级断裂。

1.3 岩浆岩

1.4 区域矿产

区域矿产比较丰富，主要有铅、锌、金、银、钼、锑、铌、钽、铁、钒、铀、水泥灰岩、花岗岩和大理岩等矿产。主要金属矿床(点)有南泥湖钼矿、夜长坪钼矿、楸树湾铜钼矿、曲里铁锌矿、铁炉坪银铅矿、冷水北沟铅锌矿、银洞山锑矿、王庄锑矿、掌耳沟锑矿、南阳山铌钽矿、涧北金矿、假沙爬钒矿、东高尖铀矿点及大石河铀矿点等。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区地层主要为中元古界官道口群白术沟组(Pt3b)绢云石英片岩与灰黑色碳质硅质板岩。

中元古界官道口群白术沟组(Pt3b)以碎屑岩为主，夹少量碳酸盐岩，岩性较复杂 纵横相变较大，主要岩性有碳质千枚岩(板岩)、绢云石英片岩、长石石英岩、细粒钾长石英岩、 含碳质白云岩等，厚度为242～1 011 m。灰黑色碳质硅质板岩走向280°～290°，倾向10°～15°，厚度大于70 m。

绢云石英片岩与灰黑色碳质硅质板岩呈断裂接触。接触面两侧岩石碎裂或破碎，局部有构造角砾岩。铀矿化与构造破裂、破碎关系密切。

2.2 构造

本区断裂构造发育，规模较大，且具有多期性。东西向断裂构造有F901、F902，北北西断裂构造有F903。三组构造赋存于官道口群白术沟组(Pt3b)灰黑色碳质硅质板岩中，F901、F902为主要含铀矿化构造，F903为后期叠加次级构造。

F901铀矿化带出露长约560 m、宽15～38 m，走向80°～90°，产状7°～16°∠56°～79°。地表γ强度一般80×10-6～90×10-6，最高455×10-6。F902铀矿化带出露长约400 m、宽5～40 m，走向85°～105°，产状358°～8°∠52°～66°，地表γ强度一般60×10-6～80×10-6，最高285×10-6。F903铀矿化带出露长约20 m，向两端延伸不详，厚度3～4 m。该矿化带呈舒缓波状出露，走向北北西346°，倾角总体西倾，倾角77°。局部反倾，倾向东，产状70°∠79°。其出露长度较小、初步认为F903铀矿化带为后期构造叠加于F901铀矿化带内形成铀矿化富集。三组构造带中主要充填碎裂岩、细小石英脉，蚀变有硅化、黄铁矿化、黄铜矿化、强铜铀云母等。铀矿化与铜铀云母关系密切，具有热液成矿特征。异常主要位于三组断裂构造带中。

2.3 岩浆岩

矿区内岩浆活动不强烈，只见有少量的花岗岩及石英脉，它们的延伸方向与构造线方向基本一致。

3 矿区物探特征

3.1 航空放射性能谱测量异常特征

1992年，核工业航测遥感中心航测一队在河南省卢氏航测区作1∶10万航空放射性能谱及磁力综合测量发现熊藏沟地区异常空中反映总道、铀道均有较好的峰形，总计数率4 737.1(计数/s)，背景值2 248.5(计数/s)。铀含量为15.854×10-6，钍含量8.943×10-6，钾含量2.584%，铀/钍比值为1.773，属铀性航放异常。

3.2 地面γ测量异常特征

矿区异常地面反映呈片状、脉状分布，连续性较好，和地面构造破碎带F901、F902、F903吻合较好(图2)。背景照射量一般20×10-6～34×10-6，偏高场射量一般34×10-6～44×10-6，高场射量一般44×10-6～54×10-6，异常场照射量一般>54×10-6，局部土黄色或紫褐色破碎碳硅质板岩可达300×10-6～550×10-6，钍含量极低，为中—高照射量率片状铀异常。

图2 熊藏沟地区地面γ测量等值Fig.2 Sketch map of ground gamma measurement contour map in Xiongzanggou area

熊藏沟地段物探实际等值分布如图3所示。

图3 熊藏沟地段物探实际等值分布Fig.3 Actual equivalent distribution of geophysical prospecting in Xiongzanggou area

4 铀矿(化)体地质特征

4.1 铀矿体特征

研究区位于华北地台南缘，华熊沉降带的南部、栾川—薄山—卢氏陷褶断束秦岭东西复杂构造带。铀矿化赋存于官道口群白术沟组(Pt3b)灰黑色炭质板岩及青灰色千枚岩内，编号分别为F901、F902、F903，铀矿体特征(图4)。

图4 铀矿体分布特征Fig.4 Distribution characteristics of uranium ore bodies

通过铀矿预查工作，熊藏沟地段F901构造蚀变岩经地表槽探、井探揭露圈出5个低品位铀矿体，编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。其中，编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ低品位铀矿体由地表探槽控制见4层铀矿，铀矿体长75 m，品位及水平厚度分别为0.037%/2.00 m、0.035%/1.00 m、0.039%/1.00 m、0.041/2.00 m，四段矿体由南到北间断分布。矿体呈透镜状、层状，产状与F901相近。铀矿化产于浅黄色构造蚀变岩、碎裂岩中，铀矿化与赤铁矿化、铜铀云母关系密切。Ⅴ低品位铀矿体由地表浅井控制，铀矿体长73 m，铀品位0.042%，厚度为1.80 m。矿体呈透镜状，产状与F901相近。铀矿化产于浅黄色构造蚀变岩、碎裂岩中，铀矿化与硅化、铜铀云母关系密切。

F902构造蚀变岩经地表槽探露圈出1个低品位铀矿体，编号Ⅵ由地表探槽控制，铀矿体长75 m，铀品位0.033%，厚度为0.78 m。矿体呈透镜状，产状与F902相近。铀矿化产于浅黄色构造蚀变岩、碎裂岩中，铀矿化与赤铁矿化、铜铀云母关系密切。F903构造蚀变岩经地表槽探露圈出1个低品位铀矿体，编号Ⅶ由地表探槽控制，铀矿体长50 m，铀品位0.056%，厚度为2.58 m。矿体呈透镜状，产状与F903相近。铀矿化产于浅黄色构造蚀变岩、碎裂岩中，铀矿化与铜铀云母关系密切。

(1)矿化与构造。矿化严格受构造控制。通过1∶2.5万地面γ测量，发现的异常点带分布在灰黑色炭质板岩、破碎青灰色千枚岩及破碎炭质板岩中。沿断裂构造发育，主要有3组：东西向的有F901、F902；北北西的有F903。东西向2组为主构造，北北向为后期构造叠加。矿化主要产于东西向断裂构造带中，3组构造交叉部位矿化更为富集。

(2)矿化与围岩。去掉研究区铀矿化较好地段围岩为官道口群白术沟组(Pt3b)千枚岩及炭板岩，炭板岩铀丰度值较高，γ测值一般25×10-6～40×10-6。所以矿化与围岩有一定关系。

(3)矿化与蚀变。与铀成矿关系非常密切的围岩蚀变主要是红化。发育在含铀脉体及含铀胶结物两侧的黄褐色长石石英砂岩碎块或角砾中，使整个黄褐色长石石英砂岩呈现不同程度的红色色调。红化受裂隙及碎裂、破碎控制。在含铀裂隙较密集出现或碎裂强烈且含胶结物较多的地段红化程度强，红化范围扩展，铀矿化愈好。

4.2 矿石质量

(1)矿石矿物组分。矿石矿物组分比较简单，铀是唯一可利用元素。铀元素的原生铀矿物尚未发现，次生铀矿物有铜铀云母。伴生金属矿物有黄铁矿、黄铜矿矿等。脉石矿物主要有石英、绿泥石、绢云母等。次生铀矿物分布在表生氧化带或有地下水活动的裂隙面上。黄铁矿有2种，一种为分布在围岩中呈晶粒状、星点状分布或呈脉状产出，黄铁矿有较强金属光泽的，与铀矿化关系不密切；另一种为呈胶状、土状黄铁矿与次生铀矿物共生于微晶石英脉、强蚀变的碎裂岩、角砾岩、糜棱岩中，且与铀含量呈正相关。石英是主要的脉石矿物，按形成先后可分为矿前期白色块状石英，为晶粒状半透明石英、充填于主干断裂构造中；成矿期为杂色微晶石英、玉髓，脉体规模稍小，充填胶结前期石英和围岩角砾，矿后期为黑灰色色或半透明、梳状石英，沿构造带呈条带状充填，有时见晶洞。绿泥石、绢云母发育于断裂构造带两侧的碎裂蚀变带中，呈细脉状、球粒状、分散状。铀矿石标本如图5所示。

图5 铀矿石标本Fig.5 Uranium ore specimen

(2)矿石结构、构造。矿石中的各种金属矿物主要为细粒结构、胶状结构、隐晶质结构，铀及其他金属的次生矿物呈片状、鳞片状、土状、粉未状结构。尽管铀矿体赋存部位不同，围岩条件有差异，但矿石内部构造基本相似，主要呈细脉状、网脉状、细粒浸染状、吸附分散状及角砾状构造。

4.3 矿石类型

按矿石自然类型划分为铀—砂岩型及铀—砂岩型炭硅板岩型。按矿石的氧化程度分类，均为氧化矿石。

5 矿床成因探讨

研究区铀矿成因类型复杂，由于工作程度较低，目前尚难得出一个统一认识。但从多方面地质因素的综合结果考虑，认为熊藏沟铀矿(化)地段铀矿化成因可能为白术沟组(Pt3b)炭质板岩本底高及破碎炭板岩加后期热液活动叠加铀再度富集。

6 结语

通过地表地质工作，大致了解研究区内地层、构造、岩浆岩的分布及特征，大致了解含铀矿地质体的分布及特征，铀矿体的数量、规模、产状、埋深等特征，矿石的矿物成分、矿石品位及变化特征等，探讨了矿床成因，研究为进一步矿床勘查开展工作提供依据。