10碳硅泥岩型铀矿床.ppt

第十章碳硅泥岩型铀矿床 一 碳硅泥岩型铀矿床概述 二 碳硅泥岩型铀矿床的成矿地质条件 三 矿床的成因分类及矿化特征 四 矿床实例 碳硅泥岩型铀矿床是指产于碳酸盐质 硅质 泥质的细碎屑岩或它们的过渡性岩石中的铀矿床的总称 我国该类矿床按主岩的组合类型大致分成三种亚型 即炭质板 泥 岩 硅质板 泥 岩亚型 硅岩 硅灰岩亚型和碳酸盐岩亚型 我国该类矿床分布相当广泛 时间上 从震旦纪 二叠纪都有工业铀矿化 空间上 全国南北方均有发现 主要分布于 二带一区 即南秦岭成矿带 江南成矿带和华南成矿区 是我国四大工业铀矿化类型之一 一 碳硅泥岩型铀矿床概述 我国该类型铀矿床的发现较其他类型晚 20世纪五十年代末通过航空测量在中南地区首次发现了淋积成因的黄材矿床 六十年代中期 在广西铲子坪和川甘边境的若尔盖地区的震旦 寒武系和志留系中揭露并突破了受层位控制的大型碳硅泥岩型铀矿床 热液叠加再造是形成这类矿床的重要条件 七十年代初 发现一种新的铀矿床成因类型 即沉积成岩型铀矿床 这种类型矿床产出的层位稳定 分布面积广 但品位低 工业意义不大 同类铀矿床在国外也有发现 如法国 美国 英国等国家 西南地区铀矿类型多 分布有大量的铀矿化点带 是目前找碳硅泥岩型铀矿的主要地区 我国产出碳硅泥岩型铀矿床的岩系从震旦系至二叠系都有发育 其中以晚震旦世 早寒武世 早中志留世 中晚泥盆世 早中石炭世和早二叠世 Zb 1 S1 2 D1 2 C1 2 P1 为含铀层形成的主要时代 表1 二 碳硅泥岩型铀矿床的成矿地质条件 1 层位及岩性条件 表1中国碳硅泥岩型铀矿床的含铀岩系时代及主岩类型 矿化有利岩性 富含有机质 黄铁矿 磷质的泥质 硅质 碳酸盐岩以及它们之间的过渡岩石 这些岩石以含铀较高为特征 其中的铀主要呈分散状 吸附状存在 易于浸出 常见的岩石类型有 硅质灰岩 硅质泥质白云岩 含碳硅岩 硅质板岩 含磷碳板岩等 岩性单一的巨厚岩层 铀含量一般较低 富铀地段的岩性变化很大 容易形成层间构造 为构造氧化带的形成提供了空间条件 对于铀的淋积成矿有着密切的成因联系 1 层位及岩性条件 有利的层位条件对成矿来说有以下两大作用 可提供成矿的物质来源在这些层位中广泛分布着铀源层 铀含量高 一般为 1 4 10 5 局部可达 5 10 10 5 甚至更高 比铀的克拉克值 2 5 10 6 和页岩的铀丰度值 3 2 10 6 高数倍到数十倍 并且这些铀多以吸附形式存在 易于浸出 提供成矿的有利环境因其富含有机质 泥质 磷质和黄铁矿等还原剂和吸附剂 可以在后生成矿作用中吸附和还原外来的铀 1 层位及岩性条件 该类矿床的岩相多属海相成因 根据含矿岩系的沉积环境可将其分为两大类 地台或准地台区潮湿温暖气候条件较平静的浅海 局限浅海沉积环境 如湘西雪峰 武陵地区的白沙矿床 504 3111矿床等 地槽区急剧沉降带中相对平静地区 并有火山作用参与的沉积环境 如南秦岭地区的510矿床 迭部矿床 2 岩相古地理条件 构造对本类矿床的控制作用非常明显 尤其是对于淋积型和热造型 热液叠加型 矿床更为突出 区域上矿床产于相对平稳的地背斜内部的坳陷带或向斜翼部或地槽褶皱带中 矿区内矿体的展布 产状 形态 规模及内部结构都与构造有密切关系 有利于铀矿产出的构造主要有断裂构造 按其与层位的关系可分为 顺层 层间 断裂构造控矿 切层 斜交 断裂构造控矿和复合型断裂构造控矿 3 构造条件 顺层断裂构造控矿构造产状与地层产状基本一致 它常沿岩层之间比较薄弱的界面 如不同机械物理性质岩石的接触面 不整合面等处发生和延伸 即平行岩层发育 主要形成层间破碎带 这类构造经常在褶皱作用中形成 出现在褶皱的翼部 尤其是受力较大 产状陡的一翼 有时在一组扭动的切层断裂影响下也可以产生顺层断裂 由于这种关系 故矿体常在褶皱构造的陡翼 受其控制的矿体一般为似层状 透镜状 形态较为规则和稳定 规模较大 特别是沿走向 倾向的构造膨大部分 在倾向上倾角由陡变缓的地段有利于形成较大的矿体 3110矿床 切层大断裂旁侧的层间构造和顺层断裂 361矿床 切层断裂构造控矿断裂交切岩层 其交角及断裂的倾向与走向均不相同 这类断裂构造一般只有在交切铀源层或有利岩性时才可以成矿 矿化比较分散 矿体形态也比较复杂 矿体较小 且往往成群分布 复合构造控矿复合构造是指空间上不同走向 不同倾向的断裂复合 比较常见的是顺层断裂和切层断裂的复合 特点是顺层断裂中呈似层状和楔状 在靠近切层断裂处厚度增大 品位增高 有时这些复合构造以断陷或地堑形式出现 这时矿体通常产在断陷或地堑之中 338矿床1号铀矿体受切层断裂控制1 含粉砂硅质板岩 1q1 2 层间断裂 3 切层断裂 4 构造裂隙 5 铀矿体 6 黄铁矿和沥青铀矿细脉 构造控矿的总体特征区域性大断裂 古隆起带中的中新生代断陷或坳陷是矿床的构造定位因素 顺层 切层等断裂构造则是矿化形成的必要条件 具体控制着矿体的空间产出 3 构造条件 构造控矿为构造氧化带的发育提供条件 其作用在于为周围含铀富氧的地下水和地表水提供向下渗透的通道和铀沉淀富集的有利场所 构造氧化带的发育与否是成矿的关键 但其发育受多种因素的影响 3 构造条件 第一 构造必须延伸到成矿时的潜水面以下一定的深度 因为在潜水面以上的构造带 处于完全的氧化环境 不能形成氧化还原过渡带和还原带 第二 构造氧化带的下部或深部存在构造圈闭或岩性圈闭 有利于地下水汇集与储存 是使构造氧化分带完全并促成矿化富集的必要条件 3 构造条件 古地形地貌条件这类矿床的形成及保存同成矿时期及成矿以后的地形地貌有很大关系 矿床多分布于低山丘陵区或高中山区的前缘 或较高地貌单元与较低地貌单元的转折地带 特定的地形地貌影响古风化作用及氧化作用的发育 4 古地形地貌及古气候条件 古气候条件以干旱 半干旱气候最为适宜 在以干旱为主 干湿交替的气候条件下 氧化作用较为强烈 有利于铀源层中铀的浸出和提高地下水的铀浓度 因而有利于铀矿床的形成 铀的来源 主要来自铀源层 铀含量较高 1 7 10 5不等 以及附近含铀地质体 花岗岩 中酸性火山岩等 此外 铀源亦可来自岩浆期后热液 地下热水等自深部带入 或从矿体下部有关地质体浸取运移而获得 5 铀源条件 三 矿床的成因分类及矿化特征 矿床的成因分类 矿体形态比较复杂 不同成矿作用所形成的矿体形态有不同的特点 成岩成矿的矿体多呈与层位一致的矿体形态 如整合层状或层状透镜体 后生淋积及热液改造形成的矿体多与构造有关 常为不规则状 似层状 透镜状和脉状等 矿化特征 矿石成分与围岩相近似 铀主要是呈吸附状态存在 在成岩型铀矿床中铀除吸附状态外 部分呈铀有机物及类质同象 在淋积型铀矿床中铀除吸附状态外 部分为铀次生矿物及含铀矿物 较少见沥青铀矿 在热造型铀矿床中以沥青铀矿为主 部分为吸附状 次生铀矿物有钙铀云母 铁铀云母 水硫铀矿 板菱铀矿等 在氧化带内广泛发育含铀水铝英石 这是古氧化带的标型矿物 伴生元素有Cd V P Ni Cr 铀 镭放射性平衡在强氧化带放射性平衡偏镭 在弱氧化带和氧化 还原过渡带平衡偏铀 在淋积型铀矿床中 铀 镭平衡破坏普遍存在 放射性平衡系数 某物体 如矿石 岩石 中属于同一放射性系列的任何两种放射性核素的实际质量比与它们处于放射性平衡时具有的质量比的比值 矿化特征 成矿时代成矿时代分布较宽 从元古代至新生代均有产出 矿区范围的中新生代 K E 红盆往往与矿化形成时代相一致 矿化垂幅一般较浅 约为150m 它主要取决于氧化还原界面的变化情况 如下是几个矿床的矿化垂幅情况 矿山脚矿床 160m 老卧龙矿床 80 170m 白沙矿床 130 140m 老屋冲矿床 140m 矿化特征 矿区地层由老至新有震旦系南沱组 陡山沱组 灯影组老堡段 寒武系清溪组 中泥盆统郁江组 东岗岭组 上白垩统和第四系 四 矿床实例 铲子坪矿床 热造型 1 矿区地层及含矿主岩 图1铲子坪矿床地质简图 据中南3l0大队 1 第四系 2 上白垩统 3 中泥盆统东岗岭组 4 中泥盆统郁江组 5 寒武系清溪组第6层 6 寒武系清溪组第5层 7 寒武系清溪组第4层 8 寒武系清溪组第3层 9 寒武系清溪组第2层 l0 寒武系清溪组第1层 11 震旦系灯影组老堡段 12 震旦系陡山沱组 13 震旦系南沱组 14 燕山期花岗岩 15 加里东期花岗岩 16 断裂带及编号 17 地层不整合界线 铀矿化赋存于下寒武统底部清溪组的黑色碳质板岩系内 主要赋矿层位是清溪组的第1至第4岩性层 表3 含矿岩系的主要岩性为含碳硅质板岩和碳质板岩及其互层 除第1含矿层为深灰色含粉砂硅质泥板岩外 其余3层均为黑色的碳质板岩及含碳硅质板岩 含矿岩性类型 含铀黑色岩系含有机碳0 1 5 0 含黄铁矿0 5 3 0 有时甚至达10 0 部分层还含磷结核或黄铁矿结核 铀丰度值为 4 42 10 6 显示出铀在一定的沉积 成岩阶段有原始的富集 表现出该矿床具有层控成矿的特征 除铀外还含有钒 铜 钼 银及磷等元素的原始伴生富集 含矿岩性成分及含铀性特点 表3下寒武统清溪组含矿岩系分层表 矿区断裂构造呈南北 北北东 北西西 北西和东西向 以切层 陡倾产出为特征 形成矿区的断块构造格局 南北向断裂对铀矿体起主要定位作用 南北向断裂属一系列断距不大的正断层和逆断层 且被北东向或北西西向断裂所切穿 东西向断裂在矿区只零星分布 多出现在矿区北部 铀矿体分布在向斜东西两翼岩层产状转折部位 矿体边界受切层断裂及顺层断裂构造制约 在各种控矿断裂的复合交汇地段 常常有富而厚的铀矿体产出 2 矿区构造 矿区的岩浆岩主要是加里东期中粗粒花岗岩 出露于矿区东西两侧 其铀丰度值为13 10 6 钍丰度值为34 10 6 东侧的越城岭岩体和西侧的苗儿山岩体 均以大岩基形式产出 在矿区外围较远处有印支期和燕山期花岗岩体穿切 构成复式花岗岩体 矿区南部及深部见燕山期中细粒花岗岩体 以岩株形式穿切加里东期岩体 或沿新资大断裂插入寒武系和泥盆系内 燕山期中细粒花岗岩的铀丰度值比加里东期岩体有明显增高 达34 10 6 钍丰度值相对降低 为32 10 6 3 矿区岩浆岩 矿体形态呈似层状 透镜状为主 小矿体为扁豆状 矿体产状与地层产状相吻合 单个矿体的铀品位 常在中心明显变富 厚度增大 透镜状形态更为明显 4 矿体形态及近矿围岩蚀变 有硅化 绿泥石化 黄铁矿化 赤铁矿化 绢云母化 萤石化及碳酸盐化等 以绿泥石化与铀成矿关系最为密切 分布也最广泛 矿床近矿围岩蚀变作用可划分出两种不同类型和不同时代的矿物组合 4 矿体形态及近矿围岩蚀变 第一种是以绿泥石为主要矿物的蚀变类型 属于矿前期的围岩蚀变 特点是硫化物少 绿泥石有无色的或浅绿色的镁绿泥石和暗绿色或浅棕绿色的铁绿泥石 铁绿泥石多与绢云母化 硅化 赤铁矿化及早期的镁绿泥石化共生 并强烈交代了绢云母和镁绿泥石 它主要在矿化地段强烈发育 或矿体边缘的异常晕圈内分布 与沥青铀矿紧密共生 属矿期的热液蚀变作用 4 矿体形态及近矿围岩蚀变 第二种是以萤石为主要矿物的蚀变类型 其中有玉髓状石英 赤铁矿 重晶石和方解石等 主要分布于矿区南部及近F1断裂部位 萤石以细脉形式切穿地层 或以胶结物形式产出 与铀矿化共生的萤石呈紫黑色 且与上述多种矿物共生出现 是矿期蚀变作用 矿后的萤石化呈浅色 常与石英共生 或单独呈细脉产出 穿切或胶结沥青铀矿 4 矿体形态及近矿围岩蚀变 矿石构造多呈碎裂状 角砾状 糜棱状及细脉浸染状构造产出 以细脉浸染状和角砾状两种矿石构造最为常见 前者沥青铀矿呈微细脉浸染状 或呈微粒状产出 或沿层理分布 且与绿泥石 黄铁矿伴生 后者沥青铀矿以细脉或胶结物胶结岩石角砾 出现在断裂构造破碎强烈地段 或叠加于细脉浸染状矿石和裂隙发育地段内 构成富矿石和富矿体 5 矿石构造及矿石物质成分 矿石的矿物成分有沥青铀矿 黄铁矿 少量方铅矿 磁黄铁矿 红砷镍矿 黄铜矿 斑铜矿 闪锌矿等 脉石矿物有石英 玉髓 绢云母 绿泥石 方解石 重晶石 紫色萤石 高岭石 石墨等 由于矿石内硅化 绿泥石化