矿体形状可分为2类: 一类主要受层间破碎带控制, 呈似层状、透镜状、扁豆状, 陡倾斜, 产状与围岩产状基本一致(图2)。矿体倾向10° ~20° , 倾角65° ~75° , 常呈平行或斜列的边幕式产出, 此起彼伏, 且多为断续隐约出现的盲矿体, 规模较大, 长300 m以上, 厚度3~5 m, 常有膨胀和分支现象; 另一类主要受斜向断裂控制, 呈缓倾斜似层状、透镜状、扁豆状、串珠状、脉状矿体, 常赋存在硅灰岩破碎带或岩层中, 倾向为20° ~350° , 倾角45° ~50° , 最缓者30° 左右, 矿体长大于100 m, 厚度1.5~4 m, 规模中等到小, 形状变化较大, 且多围绕主矿体无规律成群分布。

图2

Fig.2

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	图2 向阳东沟矿段27和31号线矿体分布图 1.下志留统塔尔组上段; 2.下志留统塔尔组下段; 3.下志留统羊肠沟组上段; 4.下志留统羊肠沟组下段; 5.板岩; 6.砂岩; 7.硅质岩; 8.含碳硅质灰岩; 9.粉砂岩; 10.铀矿体Fig.2 Exploration section 27 and 31 in Donggou ore section of Xiangyang

铀矿体主要赋存在下志留统羊肠沟组、塔尔组和拉垅组地层的硅灰岩组合体构造断裂中(图3), 呈近EW向展布, 产状与地层一致, 且与层间断裂构造基本吻合, 矿体沿走向延伸数十至百余米, 沿倾向延伸较稳定, 可达数百米, 矿体倾角68° ~83° ; 其次是赋存在硅质灰岩中炭板岩与硅质岩夹层的界面上。研究表明, 这3个组的地层岩性组合大体相似, 具有“ 砂岩+板岩” -“ 硅质岩+灰岩” -“ 板岩” -“ 砂岩” 的组合规律, 且矿体多产于这些岩性组合界面上^{[13, 14, 15]}。

图3

Fig.3

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	图3 铀矿体赋存层位示意图(据文献[16])图(a): 1.下志留统羊肠沟组下段; 2.下志留统羊肠沟组上段; 3.下志留统塔尔组下段; 4.硅质灰岩; 5.硅质岩; 6.炭质板岩; 7.粉砂岩、炭质板岩; 8.实测、推测断层及编号; 9.前人圈定的铀矿体; 10.深部新圈定的铀矿体; 11.钻孔图(b): 1.砂板岩; 2.硅质岩; 3.炭质板岩; 4.灰岩、硅质灰岩; 5.白云岩; 6.铀矿体; 7.斜断层; 8.层间断层; 9.碎裂岩化; 10.角砾岩化; 11.剖面线编号; 12.中段高程Fig.3 Schematic diagram for ore bearing strata of uranium orebodies(after reference [16])

以降扎矿床和占哇矿床为例, 降扎矿床中长沟矿段矿体赋存在下志留统羊肠沟组上段硅灰岩组合体中, 硅灰岩组合体厚度小于103 m。Ⅱ 、Ⅳ 、Ⅰ 等主要矿体产于f₂、f₃、f₅、f₇、f₁等层间断层中(图3(a))。

占哇矿床罗军沟矿段矿体赋存在下志留统塔尔组上段硅灰岩组合体中。硅灰岩组合体厚度小于127 m。占哇矿床②号主要矿体产于 f14、 f15、 f17等层间断层中, 赋存在硅灰岩界面部位(图3(b))。

占哇矿床下地矿段矿体赋存在下志留统拉垅组上段硅灰岩组合体中, 硅灰岩组合体厚度小于150 m。矿段内主要矿体产于层间断层中, 赋存在富含有机质的硅质岩、硅灰岩界面部位。

矿体受硅灰岩透镜体和断裂构造的控制。矿段内硅质灰岩富含炭质, 与炭质板岩互层, 次级断裂带、牵引褶皱、节理裂隙及后生充填的石英脉和方解石发育。铀矿体主要产于炭质含量高, 节理、裂隙、石英脉和方解石脉发育的硅灰岩层中(图4)。

图4

Fig.4

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	图4 图4 若尔盖地区铀矿矿体构造位置示意图(据文献[12-13])图(c): 1.硅灰岩; 2.板岩; 3.致密硅岩; 4.灰岩; 5.断裂带; 6.铀矿体。图(d): 1.硅灰岩; 2.灰岩; 3.板岩; 4.致密硅岩; 5.铀矿体; 6.角砾岩; 7.压扭性断裂带; 8.张扭性断裂带Fig.4 Schematic diagram for structural position and uranium ore bodies of Zoige area (after reference [12-13])

研究显示, 断裂构造是若尔盖地区铀矿控矿第一要素, 铀矿床中的铀矿化与构造关系非常密切。

从矿床受控于构造所显示的特征上看, 矿床控矿构造型式大体上可归纳为3种情况: ①交叉部位上盘的顺层断裂带中赋矿现象比较常见; ②在构造拐弯和收敛部位, 同时有NE向断裂交叉的情况下, 矿体往往产于拐弯和收敛部位; ③矿体直接赋存在构造交点及其两侧的顺层断裂带中(这种现象不太普遍)。

若尔盖地区热液活动强烈, 石英、方解石和黄铁矿脉大量产出, 局部尚可见其他硫化物脉。但总体上铀矿床的近矿围岩蚀变宏观标志特征不十分明显, 除硅化、方解石化和黄铁矿化外, 其他围岩蚀变现象的野外标志不易识别^[17]。

(1)有利的成矿构造环境为断裂构造活动强烈、有不同物理力学性质的岩石组合。这种组合有利于围岩中矿质活化转移, 而且有利于形成储矿构造体系。

(2)成矿作用受构造结合部位控制。有利的成矿环境往往为构造断裂切割2组塑性岩层(板岩)夹一组脆性岩层(硅灰岩组合体)部位。

铀矿化对赋存围岩的岩性组合有明显的选择性, 有利的岩性组合加上强烈的构造断裂作用, 往往可以构成有利的成矿环境。矿区NWW走向断裂带与NE向断裂组成菱形格状构造格架, 结点北西侧往往控制着铀矿床的定位; 而走向断裂带则控制着铀矿体的产出, 以及硅灰岩组合体内顺层断裂的发育。这两者均构成了矿区的含矿构造。

通过以往工作和近两年勘查工作的验证, 若尔盖地区铀矿体多数产于具有硅灰岩组合的断裂构造带中, 而其上下地层均为板岩。铀矿体主要产于硅质岩与灰岩之间发生的斜切断裂带部位, 与硅灰岩关系密切, 硅灰岩组合体为主要赋矿围岩。

硅灰岩组合体是指由上、下硅质岩与其之间的硅质灰岩、少量炭质板岩的岩性组合。若尔盖铀矿赋存于下志留统的硅灰岩组合体的特定部位。其特定因素有: ①硅灰岩组合体结构完整, 即硅灰岩组合体与上、下砂板岩呈断层接触; ②成矿硅灰岩组合体上、下为硅质岩, 中间为硅质灰岩并多夹层; ③含矿硅质灰岩和硅质岩均为含硅质、炭质、泥质等不纯的岩石; ④成矿硅灰岩组合体宽(厚)度不能过大, 一般在百米上下; 上硅质岩要稳定且较厚, 往往在宽度收缩和变化部位成矿。硅灰岩组合体是唯一的赋矿层体, 是若尔盖铀矿控矿的基本要素。

岩性界面是指板岩与硅灰岩组合体界面、含有机质的硅质岩、硅灰岩组合体岩性界面。矿体主要产出于硅灰岩组合体内硅质岩与硅质灰岩界面附近; 其次是硅质灰岩中炭板岩、硅质岩夹层界面。这里岩性界面必须与顺层断裂要素组合才能成矿, 且特定的岩性组合或岩性搭配, 显示出矿化对岩性的明显选择性。

深部钻探资料表明, 工业铀矿体主要产于志留系硅灰岩内。矿(化)体顶板为硅岩、板岩组合, 且均含炭质, 底板为硅质岩、板岩或含炭硅质板岩组合, 表明受硅灰岩岩性组合制约。在地表和浅部的下古生代寒武系中有工业矿体, 奥陶系硅质岩和砂、板岩中, 也见局部或零星铀矿化和铀异常。

志留系地层中各组地层并非都有矿产出。发现矿体的层位主要有羊肠沟组、塔尔组及拉拢组。研究表明, 这3个组的地层岩性组合大体相似, 具有“ 砂板岩” -“ 硅质岩+灰岩” -“ 板岩” -“ 砂岩” 的岩性组合规律。每个组地层岩性, 上部与下部均为砂岩和板岩, 中部为灰岩夹硅质岩, 而矿化恰恰主要发育在中部, 也就是说两套砂岩和板岩夹一套灰岩和硅质岩, 从而构成特定的岩性组合或岩性搭配, 显示出矿化对岩性的明显选择性。

若尔盖铀成矿带的分布与各类矿床脉岩(图5), 特别是中酸性脉岩带的分布在空间上基本重合, 暗示铀成矿与岩浆活动有一定的关系。

图5

Fig.5

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	图5 若尔盖地区岩浆岩分布立体示意图(据文献[5])1.地层代号; 2.辉绿岩; 3.安山岩; 4.闪长花岗岩; 5.花岗岩脉; 6.流纹岩; 7.金矿床; 8.破火山口; 9.环形火山口; 10.铀矿床(大圆为中型铀矿床, 小圆为小型铀矿床)Fig.5 Schematic diagram for position of magmatic rock in Zoige area (after reference [5])

若尔盖铀矿田中的热液脉石矿物的流体主要来源于地幔, 成矿前期流体具有地幔流体的特征, 而成矿晚期的成矿热液有大气降水的加入^[18]。

来自深部的成矿热液上升至张性构造空间膨胀地带, 由于压力的骤降而产生减压沸腾, 在热液沸腾过程中, 酸性挥发分易于转入蒸气相, 大量的F₂、SO₂及O₂等气体从矿床下部向上部转移, 导致酸碱分离, 形成或加剧“ 上酸下碱, 上氧化下还原” 的垂直分带现象, 显示出本区深源流体对铀成矿作用的主导作用^[19]。

(1)加里东运动时期, 玛沁— 略阳深大断裂(F₂)和温泉— 益哇断裂(F₁、F₃)控制着裂陷槽的演化。伴随深大断裂的拉张, 深源流体上涌, 在海底喷流沉积作用和半封闭的沉积环境下, 温泉— 益哇断裂上盘形成下志留统赋矿层位和富铀硅灰岩组合体。

(2)印支运动时期, 在强烈的造山运动下形成了以近EW向断裂和NE向断裂为主要控矿、成矿构造的基本构造格架体系。

(3)燕山早期, 玛沁— 略阳深大断裂强烈拉张, 火山喷发和岩浆侵入, 形成侏罗纪火山盆地。

燕山晚期— 喜山早期, 由于玛沁— 略阳深大断裂的持续活动, 发生强烈的拉张运动和断陷活动, 形成白垩纪断陷红盆。之后, 富含铀等成矿元素的深源流体上涌, 沿F₁、F₃和NE向断裂运移, 在下志留统硅灰岩组合体内走向断裂和岩性界面组合部位富集, 形成铀矿床(体)。

若尔盖地区在铀成矿过程中, 断裂构造是第一控矿要素, 铀矿化与构造关系非常密切: ①降扎— 迭部盖层褶冲带南缘的玛沁— 略阳深大断裂(F₂)控制了构造单元的演化、构造格架、深源流体活动和成矿作用; ②温泉— 益哇断裂(F₁、F₃)的早期活动在早志留世形成南、北2个相带, 沿断裂的海底喷流作用(深源流体)和半封闭的沉积环境在北相带沉积了赋矿硅灰岩组合体, 为成矿奠定了基础, 控制了矿田东、西两矿带的布局; ③NE向断裂与硅灰岩组合体的特殊组合控制了矿床的定位; ④硅灰岩组合体内顺层断裂决定了矿体的分布。

总体上讲, 深大断裂和温泉— 益哇断裂是若尔盖地区深源流体的主要通道, 构成了成矿的必要条件, 是该区最主要的控矿要素, 控制了铀矿体、矿床以至整个矿田。然而, 断裂构造并不是唯一要素, 因为只有在一定的地质构造演化环境下, 断裂构造、硅灰岩组合体及岩性界面3大控矿要素的组合, 铀源才能真正成矿。

通过以上理论的指导, 在地调项目的支持下, 2014年度施工的深部钻探, 均见到薄— 中层的高品位工业铀矿体。在以上钻探的基础上, 2015年5— 9月在四川省地勘基金项目的支持下进行同孔分支钻进, 在倾向上进行追索, 取得了重大的找矿突破, 发现了厚大富矿体。结合矿田内以往的成矿体系与近几年找矿成果的验证, 认为在若尔盖地区及碳硅泥岩型成矿区的“ 断裂构造-硅灰岩组合体-岩性界面” 是较为明确的找矿方向。