赣南永丰岩体陂下-老桥地段断裂构造特征与找矿方向
时间：2023-02-17 22:05:04 来源：千叶帆 本文已影响人
樊哲强，党飞鹏，陈昌，李志鹏，董昕昱
（核工业二七〇研究所，江西 南昌 330200）
花岗岩型铀矿是国际上天然铀的重要来源之一，也是我国四大工业铀矿床类型之一，为我国核工业发展提供了重要铀资源保障［1］。目前我国花岗岩型铀矿床预测资源总量达60 余万t［2］，其中华南花岗岩型铀矿床数量约占全国花岗岩型铀矿床总数的85.6%［3］。已有研究表明，构造（断裂、界面等）是花岗岩型铀矿床最重要的控矿要素［4-6］。例如，矿田的展布往往受区域大断裂控制，矿田级构造又控制了矿床的分布，而矿体的规模、形态、产状和倾侧伏规律又与构造的力学性质、延伸形态等密切相关［5-7］。因此，对控矿构造的深入研究不仅对总结铀成矿规律有重要意义，同时也对铀矿勘查具有实际意义。
燕山期永丰复式岩体出露于江西省中南部兴国县城西侧，其内已发现桃坑铀矿床和老桥、乌石、陂下、珠坑、上木迳等铀矿点［8］，是桃山-诸广花岗岩型铀成矿带的重要组成部分。近几年，核工业二七〇研究所在该岩体内陂下-老桥地段开展了铀矿找矿工作，取得了较好的找矿成果。初步研究表明，铀矿体受断裂构造控制明显，但是断裂构造的规模、产状、力学性质、活动期次等构造属性及其对铀矿化控制作用等方面研究较为薄弱，制约了对该区成矿作用的认识，也影响了后续勘查部署。因此，本文对永丰岩体陂下-老桥地段近南北向、北东向、近东西向断裂进行分析研究，初步探讨了构造控矿特征及铀矿化分布规律，以期为下一步勘查工作部署提供可靠的地质依据。
永丰复式岩体处于华夏地块兴国-赣县复式背斜的轴部，受北东向遂川-抚州深断裂和大余-南城深断裂夹持影响［9］；
在成矿区带上，位于北东向桃山-诸广花岗岩型铀成矿带北段兴国铀矿化集中区内（图1a）。
岩体周缘地层以震旦系、寒武系和白垩系为主（图1b）。老虎塘组（Z2l）为深灰-浅绿色中厚层状变余凝灰质砂岩；
牛角河组（∈0-1n）为由泥砂质碎屑岩组成的类复理石建造，底部常见碳硅质相变为含碳千枚岩，矾、铀、磷等元素含量异常，是铀源层［11-13］；
赣州组（K2g）以红盆形式产出，岩性主要为紫红色砂砾岩、砂岩、粉砂岩等。
图1 兴国矿化集中区大地构造位置（a）［2-3］及区域地质简图（b）［10］、永丰地区铀矿地质简图（c）［10］Fig.1 The tectonic location（a）［2-3］，regional geological sketch of Xingguo mineralization cluster（b）［10］and uranium geological sketch of Yongfeng area（c）［10］
岩体出露面积约350 km2，呈椭圆状（图1b），以燕山早期第二阶段花岗岩为主体（岩基），锆石U-Pb 年龄为154.7～155.8 Ma［14］；
燕山早期第三阶段发育有3 次岩株状花岗岩，燕山晚期细粒二云母花岗岩则呈岩瘤状（图1c）。主体花岗岩高硅、富碱、w（K2O）＞w（Na2O）、铝过饱和，CaO、FeO、Fe2O3、MgO 含量与SiO2含量呈反 消长 关系［15］，铀含 量一 般为10×10-6～21×10-6，含晶质铀矿，与成矿带内其他产铀岩体特征一致。
岩体内断裂构造主要有近南北向、北东向、近东西向三组（图1c）。近南北向高兴断裂（F2）为构造（硅化）破碎带，北东向隆平-永丰断裂（F1）、桃坑断裂（FT1）和嶂脑断裂（F3）为硅化破碎带，近东西向三坑-陂下（F6）和龙口断裂（F7）为蚀变碎裂岩带。
岩体东部陂下-老桥地段硅化、赤铁矿化、绿泥石化、水云母化、萤石化等热液蚀变和放射性高场晕-偏高场晕均沿北东向断裂分布［8］。已发现的桃坑铀矿床和老桥、乌石、陂下、珠坑、上木迳等铀矿点大都分布于这些蚀变叠合区和高场晕-偏高场晕吻合部位，矿化类型以硅质脉亚型为主。
研究区发育的断裂构造有近南北向高兴断裂（F2），北东向隆坪-永丰（F1）、桃坑断裂（FT1）、嶂脑断裂（F3），和近东西向三坑-陂下断裂（F6）、龙口断裂（F7），以及与之近平行展布的次级断裂。各断裂构造特征如下：
2.1 近南北向断裂
高兴断裂（F2）沿永丰岩体东缘与兴国红盆的接触带发育（图1c），长约40 km，出露宽5～20 m，沿走向有分枝、复合、膨胀、收缩现象，分枝断裂可插入岩体，也可切入红层，为构造（硅化）破碎带。带内岩性主要为石英脉、角砾岩、碎裂岩，构造面呈舒缓波状（图2），有研究认为是属控岩控盆构造［16］。该断裂向南延伸至老桥地段，地表构造形迹渐消，但有燕山晚期细粒斑状黑云母花岗岩呈近南北向岩枝出露（图1c），推测老桥地段深部有高兴断裂活动痕迹。
高兴断裂（F2）由F2、F2-1和F2-2三部分组成（图1c、图2）。其中，F2-1是F2与岩体的接触带，界面产状322°∠73°，岩性为硅化角砾岩，硅化较强，角砾粒径8～20 cm。F2上界面产状102°∠85°，下界面产状271°∠85°，岩性为构造角砾岩、硅化角砾岩、花岗碎裂岩和透镜体，角砾粒径1～20 cm，呈次棱角状、棱角状，透镜体长轴粒径一般10～20 cm，赤铁矿化、萤石化、水云母化等发育。F2-2是F2与红盆的接触带，岩性为构造角砾岩，角砾粒径5～16 cm；
在靠近红盆可见宽0.25 m 的构造泥，界面产状283°∠75°，主要为泥砂质，胶结弱，大都发育黏土化、绢云母化。沿走向断裂内以构造角砾岩为主（图1c、图3），但靠近岩体一侧岩石更破碎，硅化渐次变强；
靠近红盆一侧则发育宽20 cm的构造泥，接触面产状88°∠80°。经测量，由花岗岩到断裂再到红盆，铀当量含量渐次降低且无矿化异常显示，表明高兴断裂不是含矿构造。
图2 近南北向高兴断裂断面素描图（D1）Fig.2 Outcrop photo and sketch profile of nearly SN trending Gaoxing fault（D1）
图3 近南北向高兴断裂断面素描图（D2）Fig.3 Sketch profile of nearly SN trending Gaoxing fault（D2）
上述特征表明，高兴断裂具有多期活动的特点，早期为压扭性断裂，晚期转变为张性［9］，是有利的导矿构造，含矿热液沿该断裂向上运移，在陂下-老桥地段北东向、近东西向次级断裂内聚集、沉淀、富集成矿，形成了各铀矿床（点）在空间上大致呈南北向分布的特点（图1c）。
2.2 北东向断裂
2.2.1隆坪-永丰断裂
隆坪-永丰断裂（F1）展布于永丰岩体北部，走向25～30°，倾向南东，倾角77～80°，延伸长14 km，出露宽3～5 m，最宽达30 m，穿切燕山早期多阶段酸性花岗岩，上下盘次级断裂发育（图1c），带内岩性为花岗碎裂岩、硅化角砾岩、花岗质初糜棱岩，经历了早期挤压、晚期拉张的应力作用。
该断裂由构造破碎带、碎裂蚀变带和煌斑岩脉组成（图1c、图4）。其中，构造破碎带出露宽1.00～2.10 m，岩性为花岗碎裂岩、硅化角砾岩，角砾为花岗质，次棱角状，粒径10～40 cm，水云母化、赤铁矿化、硅化发育，界面产状140°∠81°。间隔约6 m 为碎裂蚀变带，出露宽0.80～1.80 m，岩性为花岗质碎裂岩，赤铁矿化、水云母化中等-强发育。再间隔7 m为一煌斑岩脉，出露宽1.10 m，岩性为云斜煌岩，网脉状裂隙发育，带内岩石多呈碎块状。
图4 北东向隆坪-永丰断裂断面图（D3）Fig.4 Outcrop photo and sketch profile of NE-trending Longping-Yongfeng fault（D3）
上述特征表明，隆坪-永丰断裂早期遭受压扭性构造变形，晚期张性应力下充填煌斑岩脉，是有利的成矿构造。该断裂在陂下地段直接控制了Ⅰ号、Ⅴ号铀矿化带（图5）。Ⅰ号铀矿化带发育于隆坪-永丰断裂内，长500 m，宽约2 m，走向北东20～35°，倾向南东，倾角76～89°，带内硅质脉、硅化角砾岩，红色玉髓、紫黑色萤石化中等发育，铀矿化异常连续性好。
图5 陂下矿点地质简图Fig.5 Geological sketch of Pixia uranium occurrence
2.2.2桃坑断裂
桃坑断裂（FT1）展布于岩体东部，嶂脑断裂（F3）的下盘，走向30～45°，倾向南东，倾角65～70°，由南西向北东依次分布在燕山早期花岗岩、岩体与红盆的接触带以及红盆内（图1c），分为硅化破碎带、硅化萤石化破碎带和硅化褪色砂岩破碎带（图6）。其中，岩体内硅化破碎带，主要充填构造角砾岩、硅化角砾岩，角砾成分为花岗质，硅质强胶结。硅化萤石化破碎带，发育于花岗岩与白垩系红盆接触部位，延长大于200 m，出露宽0.50～3.10 m，带内岩性上部以花岗岩及砂砾岩角砾为主；
下部则以花岗岩角砾为主，均由硅质、黄铁矿、萤石等胶结，并见后期萤石脉、硅质脉穿插。红盆内硅化褪色砂岩破碎带，走向延长约320 m，出露宽0.20～7.00 m，带内构造角砾岩角砾成分均为硅化褪色砂岩，胶结物为紫色萤石和硅质，并有萤石脉、硅质脉、方解石脉及黄铁矿脉穿插。
图6 桃坑矿床地质简图Fig.6 Geological sketch of Taokeng deposit
如上所述，桃坑断裂具有多期次活动的特点，特别是在铀成矿期和矿后期，硅质、黄铁矿、萤石既有成矿期胶结角砾岩，又有矿后期呈细脉状穿插，表明桃坑断裂是重要的控（含）矿构造。
2.3 近东西向断裂
2.3.1三坑-陂下断裂
三坑-陂下断裂（F6）展布于岩体北部，横切陂下矿点，走向117～85°，倾向北，倾角62～68°，出露长6.10 km，宽10～30 m，由西向东依次穿切燕山早期各阶段花岗岩（图1c），带内断续充填云斜煌岩、碎裂岩、硅化角砾岩及灰白色硅质脉，局部铀矿化异常发育。该断裂及其上下盘近平行发育的次级断裂是陂下矿点的重要的含矿构造。如图5 所示，Ⅳ号铀矿化带即赋存于近东西向次级断裂内。该次级断裂，走向105～110°，倾向南，倾角80°，延长700 m，出露宽1～4 m，带内充填硅化碎裂岩、钠长石化花岗岩，带内铀矿化异常发育。
2.3.2龙口断裂（F7）
龙口断裂（F7）展布于乌石矿点南侧，走向85～91°，倾向北，倾角72～83°，出露长11.10 km，宽10～30 m，延伸较稳定（图1c），带内见构造角砾岩、硅化角砾岩，角砾为花岗质，呈次棱角状，粒径1～2 cm，破碎较强烈，并有灰白色石英脉沿裂隙充填。F7由西向东依次穿切印支期花岗岩、燕山早期花岗岩和燕山晚期细粒花岗岩，其上盘次级断裂发育，是乌石矿点的含矿构造。
3.1 陂下地段
3.1.1北东向断裂与铀矿化
陂下地段北东向硅化破碎带，走向20～30°，倾向南东，倾角70～80°，其内铀矿化异常发育，一般走向延伸140 m，垂幅75 m，水平厚度2.31 m，平均品位0.090%，近矿热液蚀变主要为硅化、紫黑色萤石化，并有晚期红色玉髓脉穿插。铀矿体与断裂产状一致（图5），表明该地段北东向硅化破碎带是重要的控（含）矿构造。
3.1.2近东西向断裂与铀矿化
在陂下地段，近东西向断裂主要充填煌斑岩脉（图5），一般长数百米，出露宽约8 m，断续延长5.10～6.20 km，硅化、赤铁矿化、绿泥石化发育，并有灰白色石英脉穿插，其内铀矿化异常段煌斑岩脉往往发生褪色蚀变，一般宽0.25～1.50 m，走向长40～120 m，近矿热液蚀变为硅化、赤铁矿化、玉髓化等。表明该地段近东西向蚀变碎裂岩带是含矿构造。
3.2 老桥地段
老桥地段断裂构造以北东向和近东向为主，主干断裂为桃坑断裂（FT1）、龙口断裂（F7）和嶂脑断裂（F3）。其中，FT1和F7断裂及其上下盘次级断裂分别是桃坑铀矿床、上木迳铀矿点和乌石铀矿点的含矿构造，并与近东西向次级断裂的交汇部位产出“富、厚”铀矿体。
3.2.1北东向断裂与铀矿化
老桥地段能谱eU 高场晕-偏高场晕和土壤氡异常晕沿北东向FT1呈断续条带状分布（图7a、b），与Th/U 比值低晕空间吻合度高；
土壤氡异常晕位于FT1附近，呈近南北向展布（图7b），且晕圈相比于eU晕圈变大。从桃坑矿床至上木迳矿点，沿FT1和FS1断裂具有连续的铀含量、210Po 活度异常峰，表明沿北东向断裂浅深部铀矿化异常信息较好。这些异常叠合部位经异常查证，均为矿致异常，铀异常带长110 m，宽1～2 m，近矿热液蚀变赤铁矿化、硅化发育，最高铀当量含量达483×10-6。前人勘查资料显示，桃坑断裂（FT1）向深部延伸稳定且有变宽趋势（图8），限制着铀矿体的形态、大小及产状，矿体随断裂膨胀而变厚，随断裂分支而分支，随断裂收缩而变薄甚至尖灭（图8）。单个铀矿体走向最长150 m，倾向最长165 m，最大厚度6.85 m，平均品位0.153%。但在红盆内，铀矿化也会超出该断裂的范围，且离断裂渐远矿化渐弱。这些特征表明，北东向桃坑断裂（FT1）是重要的控（含）矿构造。
图8 桃坑矿床0 号勘探线剖面示意图Fig.8 Geological section along exploration line No.0 in Taokeng deposit
3.2.2近东西向断裂与铀矿化
老桥地段近东西向蚀变碎裂岩带，走向85～125°，倾向南，倾角61～80°，出露长160～320 m，宽20～80 m，带内以硅化花岗碎裂岩为主，局部充填煌斑岩脉。其内铀矿化赋存于蚀变花岗质角砾岩和蚀变破碎煌斑岩中（图9），裂隙发育，裂隙面产状190°∠80°，硅化、钾长石化、赤铁矿化、绿泥石化等近矿热液蚀变发育，矿化异常出露宽5.85 m，铀矿体平均视厚度1.03 m，最大2.50 m，最小0.40 m，平均品位0.129%，最高品位0.278%。表明，该地段北东向断裂是重要的含矿构造。
图9 老桥矿点槽探工程TC1 编录图Fig.9 Logging profile of geological trench engineering of Laoqiao occurrence（TC1）
印支运动使研究区所在区域的泥盆系-中三叠统沉积岩系发生褶皱，区域性深断裂复活并伴随强烈的花岗质岩浆上侵，形成清溪岩体［14］；
燕山早期，受北西-南东挤压作用影响，形成了一系列北东向-北北东向（近南北向）断裂，并进一步加剧了酸性岩浆上侵，形成了永丰复式岩体［15］。燕山期永丰岩体固结后，其内构造活动以近东西向断裂活动为主（图1c），以灰白色石英脉充填为特征［12］。燕山晚期（白垩纪），区域构造应力场转变为伸展拉张，断陷红盆形成的同时使岩体东缘近南北向高兴断裂（F2）和岩体内隆坪-永丰（F1）、桃坑断裂（FT1）和嶂脑断裂（F3）再次活化［13］，还形成了诸多近平行展布的次级断裂（图1c），为含铀热液创造了有利的运移条件和聚集场所［16-19］，在北东向和近东西向断裂内产出了铀矿体和矿化异常段，以及丰富的近矿热液蚀变，主要为硅化、赤铁矿化、钾长石化、绿泥石化、水云母化、萤石化和粉末状黄铁矿等。
综合分析认为，老桥地段上木迳矿点近外围北东向桃坑断裂深部、尤其是北东向控矿断裂与近东西向次级断裂交汇部位是铀成矿有利部位，有望发现新的“富、厚”铀矿体，值得重点开展工程揭露。
1）近南北向高兴断裂（F2）控制了研究区桃坑铀矿床和老桥、乌石、陂下、珠坑、上木迳等铀矿点的空间分布。北东向和近东西向断裂组成了陂下-老桥地段的构造格架，是控（含）矿构造。
2）老桥地段北东向桃坑断裂是重要的控（含）矿构造。其上下盘次级北东向硅化破碎带和近东西向蚀变碎裂岩带均是含矿构造。陂下地段北东向隆坪-永丰断裂是重要的控（含）矿构造，其上盘近东西向次级蚀变碎裂岩带是含矿构造。
3）结合放射性物化探测量成果，综合分析认为陂下-老桥地段南部上木迳矿点近外围（北东向桃坑断裂浅深部）是有利的找矿地段。
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