朱捌 徐文雄 尹征平 黄国龙
（核工业二九研究所，广东 韶关 512026）
[摘要]通过调查收集资料和综合研究，对比棉花坑矿床的成矿条件和成矿模式，对预测长排地区有找矿前景的地段，采用地质测量、物探、铀分量、槽探、钻探等方法进行勘查。在61号带北段、9号带南段、60号带发现较好的铀矿体，其中在61号带北段发现视厚度大于10m以上的钻孔多个，最厚达31.5m,9号带南部发现平均品位达2.56%的工业矿孔，新增铀资源量接近大型矿床，取得该区找矿的突破。重点总结了北北西向含矿构造蚀变带具有埋藏深、延伸稳定，围岩蚀变具有水平分带及垂直分带特征，认为铀矿化为多期多阶段热液作用形成，富矿为多期次成矿叠加。初步建立了有效的地球化学元素示踪找矿的技术方法和长江地区花岗岩型铀矿的勘查模式。
[关键词]矿床勘查；构造蚀变带；矿体特征；长排铀矿床
1 发现和勘查过程
长排铀矿床位于广东省仁化县境内，处于长江矿田中南部，北接棉花坑（302）矿床、306矿床，东南与水石（308）矿床相邻，矿区面积8.15km2。
1956～1975年，南岭区测队、七四二队和七五队等单位相继在区内开展了区测、普查找矿和揭露评价等工作，对较好的矿化蚀变带如61、78、60号带进行钻探揭露评价[1]。此后至2002年，原广东省地矿局七五大队、广东省地矿局所属的科研所及核工业华南地勘局所属地质大队、研究所在该区仅开展地质调查及科研工作，无钻探工作量投入。
2003～2004年，核工业二九研究所在开展“华南地区铀矿勘查规划研究”调查时，认为该区有较好的成矿条件和找矿潜力，并进行探矿权登记。2008年起，二九所在综合分析前人工作基础上，提出在区内开展铀矿普查工作。当年，没有转变前人在区内的找矿思路和方法，采用就矿找矿的思路，于区内61号带长坑（301）矿床原点及其南部围绕前人发现有矿化线索的地段沿走向和倾向开展钻探工作，结果只发现品位低、厚度薄的小矿，找矿成果很不理想。
2009年，核工业二九研究所组织专家加强对区内资料的进一步收集和研讨，深入分析2006～2008年“广东省仁化县棉花坑铀矿接替资源勘查”项目的成果、研究资料及该项目总结的成矿模式和勘查模式，对长排地区主要含矿构造带从构造性质、热液活动期次、矿化规模、围岩蚀变范围、控矿因素及在垂向上的变化与棉花坑矿床主含矿带进行对比分析，认为61号带北段含矿构造集中、各类近矿围岩蚀变发育，含矿构造往深部有变大、复合的趋势等，与棉花坑矿床9号带特征相似，预测其深部有较好的找矿潜力。同时在预测61号带北段有利的部位布设了ZK××钻孔，结果在深部700多米（标高－200m）发现了视厚度近达20m的厚大矿体[2]，为长排铀矿床的找矿突破奠定了基础，也为长排铀矿床的发展树立了信心，使区内深部找矿工作找到了切入点。此后，在区内开展的综合物化探测量（地面伽马能谱测量、天然土壤热释光测量、铀分量、音频大地电磁测深）资料亦显示，长排地区北部有较多连续的U 分量、土壤热释光异常浓集区并相互叠置，且与各构造带相对应，而南部异常浓集区较少且分散。说明北部的找矿前景较好。
近年来，由于转变工作思路和方法，在深入总结棉花坑矿床、长排地区矿化特征、控矿因素及成矿规律的基础上，调查研究了区内各含矿带的特征，结合区内综合物化探测量成果，进一步缩小找矿靶区后，继续对9号带南段、7号、61号、60号、油洞硅化断裂带等蚀变构造带进行探索，各带深部均发现了较好的矿体，特别是在61号带北段ZK××钻孔发现了厚度达31.5m的厚大铀矿体，在9号带南段发现平均品位达2.56%的工业矿孔，对找矿前景不明的60号带也发现了多个工业矿体，取得较好的找矿效果[3]。
2 矿床基本特征
2.1 岩浆岩
矿床范围内岩浆活动频繁，出露的岩石主要为燕山早期花岗岩，其次为印支期和燕山晚期花岗岩，另有少量燕山晚期基性岩脉（图1）。除此之外，碱性岩类在区内广泛发育，在不同阶段的花岗岩体内均可见到，一般形态极不规则，规模小，多在浅部产出[2]。各侵入期岩性及分布情况等列于表1。
表1 长排地区各阶段侵入岩划分
据岩石化学分析，印支期第一阶段至燕山晚期花岗岩均为强过铝花岗岩，其铀、钍含量较高，铀含量有的可达（16～19.8）×10-6，是本区铀成矿的主要铀源。稀土元素总量从印支期第一阶段至燕山早期，含量较高，属轻稀土富集型。燕山晚期稀土元素总量较低。
图1 长排地区地质略图
1―第四系；2―花岗斑岩；3―细粒二云母花岗岩；4―中粒黑云母花岗岩；5―中粒小斑状二云母花岗岩；6―中粗粒斑状二云母花岗岩；7―正长岩；8―煌斑岩；9―构造产状；10―构造断裂带及编号
2.2 含矿构造蚀变带特征
长排地区含矿构造带主要为一组北北西向构造蚀变带，该组构造共有十多条，构造蚀变带多沿325°～355°方向展布，以北东倾向为主，局部南倾，倾角70°～85°，其形态产状相似，规模大小不等，其中规模较大的9号（南）、60号、61号、63号、78号带出露长度在2～4km（图1）。具有延深稳定，上部宽度小、往深部变大及膨胀收缩、分支复合等特点[2]（图2）。
蚀变带中心由赤铁矿化、硅化碎裂岩及条带状石英脉、萤石脉、方解石脉及硅质角砾岩组成“硅质骨架”，厚度一般宽1～3m，最宽可达20m。向两侧为依次发育有硅化、赤铁矿化、绢云母化、绿泥石化和高岭土化等各类蚀变的花岗岩，与邻区棉花坑矿床9号带蚀变基本相同，蚀变具明显的水平分带现象[2]。
带内成矿阶段的热液脉体主要有含铀隐晶、微晶石英脉和含铀紫黑色萤石脉，与邻区棉花坑矿床9号带相似，在垂向上还具有明显的分带特征。含铀隐晶、微晶石英脉是区内重要的含铀热液脉体，从地表至深部均可见该阶段脉体的分布，不过在中上部（Om标高以上）该类脉体的规模和分布密度都相对小于深部（0m标高以下），上中部一般宽0.5～2.0m，而深部宽可达20m以上，如ZK××在孔深686.75～702.70m的含矿层。主要矿物有隐晶、微晶石英和沥青铀矿，其次有少量水（绢）云母、绿泥石、赤（黄）铁矿、方铅矿、黄铜矿，偶尔可见少量的钠长石、萤石、高岭石和碳酸盐矿物。在垂向上的不同部位，带内成矿期脉体中的矿物组合不尽相同。上中部的脉体中出现有红色隐晶-微晶石英、沥青铀矿、赤铁矿、水云母、少许高岭石和萤石组合，反映热液脉体形成于相对氧化和偏酸性的环境；而深部的脉体中出现灰色微晶石英、沥青铀矿、黄铁矿、绢云母、绿泥石、少许钠长石和碳酸盐矿物组合，反映出脉体形成于相对还原和偏碱性的热液环境。
图2 长排地区××号勘探线剖面图
1―不等粒黑云母花岗岩；2―中粒黑云母花岗岩；3―中粒小斑状二云母花岗岩；4―粗粒斑状黑云母花岗岩；5―构造蚀变带；6―工业矿体；7―钻孔
2.3 铀矿体特征
2.3.1 铀矿体特征
长排铀矿床新发现的矿体62个。铀矿体主要以盲矿体产于6、7、9、52、60、61号等北北西向构造蚀变带中。其产状与构造蚀变带产状基本一致，呈透镜状或扁豆状等形态产出。矿体沿走向长一般在31～158m，倾向延深37～192m，单段水平厚度在0.26～31.5m之间，平均水平厚度2.29m，厚度变化系数为101.3%；品位在0.050～2.565%之间，平均品位0.112%，品位变化较大，品位变化系数为25.8%～110.4%。成矿深度较大，浅部见矿标高435m，至深部－430m标高仍有十多米厚的矿体，矿化垂幅达800m以上[2]。
在62个矿体中，主要矿体有E52-4号矿体及E7-1矿体2个。E52-4号矿体产于52号带内，产状50°∠76°，呈透镜状产出。矿体沿走向长100m，倾向延深86m，水平厚度1.84m，品位2.565%。赋存标高190～176m，属盲矿体。其资源量占矿床总资源量的31%。矿石主要为硅化碎裂岩、碎裂花岗岩，发育硅化、赤铁矿化、黄铁矿化、紫黑色萤石化等蚀变，见脉状沥青铀矿；E7-1矿体产于7号带内，矿体产状与构造带产状基本一致，沿南北向呈带状产出，倾向西，局部东倾，倾角75°～80°。矿体沿走向长近500m，埋深－88m～－395m，延深达307m。矿体水平厚度1.50～16.50m，平均水平厚度6.58m，厚度变化系数为84.4%。品位0.050～0.135%，平均品位0.078%，品位变化系数为3.50%，其资源量占矿床总资源量的34%。矿石主要为硅化碎裂岩、碎裂花岗岩，发育硅化、赤铁矿化、绢云母化、黄铁矿化、紫黑色萤石化等蚀变，局部见团块状、细脉状沥青铀矿。
2.3.2 矿石类型及矿物成分特征
含矿岩石有赤铁矿化硅化碎裂岩、碎裂花岗岩、硅化碎裂煌斑岩等，其中赤铁矿化硅化碎裂岩、碎裂花岗岩是含矿主要岩石，硅化碎裂煌斑岩、碎裂碱交代岩仅局部地段见有。矿石矿物成分简单，铀矿物以沥青铀矿为主，另有少量次生铀矿物（钙铀云母、硅钙铀矿）。沥青铀矿主要呈细脉状、团块状或浸染状产出。
矿石类型及其矿物组分在垂向上具有明显的变化特征：区内中上部的主要矿石类型为红色赤铁矿化硅化碎裂岩和碎裂花岗岩，铀矿物主要有硅钙铀矿、钙铀云母等次生铀矿物和沥青铀矿，主要伴生矿物为赤铁铁、黄铁矿，但黄铁矿含量较低；深部的主要矿石类型为红色硅化碎裂岩和灰色硅化碎裂岩、碎裂花岗岩，铀矿物以沥青铀矿为主，呈细脉状或团块状分布，次生铀矿物未见，黄铁矿含量较高，无论是在围岩中，还是在沥青铀矿富集部位，普遍见有黄铁矿分布。其矿物组合反映了“上氧化下还原”规律。
2.3.3 热液活动及成矿阶段
区内热液活动与铀矿化具有多期多阶段的特征。矿前期，为白色石英脉形成阶段；成矿期，为红色微晶石英－沥青铀矿形成阶段，灰色微晶石英－沥青铀矿形成阶段；矿后期，白色石英、梳状石英形成阶段。第二、三阶段是铀成矿的主要阶段，沥青铀矿主要是在红色微晶石英和灰色微晶石英形成时析出的。据邻区同类型矿石中沥青铀矿U-Pb等时线年龄测定，第三阶段铀成矿年龄为70Ma±[3]，与华南地区花岗岩型铀矿床的主成矿期基本一致。
根据钻探揭露，第二阶段的铀成热液活动范围较大，从上部至深部均有分布，而第三阶段的铀成矿热液活动仅分布于深部，且第三阶段形成的矿体品位较高，这主要反映出深部的相对还原和偏碱性的热液环境对成矿较为有利，当两个阶段的热液活动叠加时，往往有富矿出现。如ZK××，灰色微晶石英铀含量高，在红色微晶石英与灰色微晶石英胶结部位多有细脉状或团块沥青铀矿出现[2]。
图3 长排地区××号勘探线剖面图
2.4 铀成矿控矿因素
2.4.1 岩体及其接触界面控矿
铀矿化主要产于印支期第三阶段和燕山期第一阶段的花岗岩中，且在不同岩体的接触部位较易成矿。在该期次的花岗岩中，铀含量高，蚀变普遍发育，为铀的活化转移、富集成矿提供了必要的条件。另外在不同粒度的花岗岩接触部位，由于岩体的侵入活动和不同岩石的物理性质和化学性质的差异，易产生破碎带，并具有良好的化学环境，对铀的沉淀和富集极为有利。特别是在构造穿过不同岩体接触带附近，往往有较好的矿体[2]。如61号带ZK××等地段，铀矿体（化）发育于构造带穿过不同岩体接触带附近地段（图3）。
2.4.2 构造控制作用
铀成矿主要受近南北向7、60、61、78、9（南）号等构造蚀变带严格控制。铀矿主要富集于该组构造的硅质“骨架”或其两侧的蚀变碎裂花岗岩中。矿体产状与该组构造产状基本相一致，在构造带收缩膨胀部位或产状变化部位矿体的产状也随之变化（图2）。构造蚀变带膨大部位往往铀矿化较好，矿体变富、变大，成矿断裂多次活动部位，铀矿化亦有多次叠加，形成较富的矿体。铀矿化在垂向上具有明显的变化特征，中上部由于矿后期的脉体较发育，矿化不连续，且品位较低，而往深部由于矿后期脉体较少，矿体相对较连续，且品位较高。此外，矿化垂深亦受该组构造控制，构造在标高－400m以下尚未尖灭，而在－400m标高以下仍有厚大矿体[2]。
2.4.3 蚀变控制作用
铀矿体产出受蚀变带控制，铀矿化主要产于硅化、赤铁矿化和红化带中，赤铁矿化范围在空间上与矿体或矿化段范围基本一致，且赤铁矿化越强铀矿越好，矿石品位越高。另外构造蚀变带宽度还控制了铀矿化宽度，构造蚀变带宽度增大部位往往铀矿化较好，矿体变富、变大；铀矿化在含矿蚀变带中具有一定的垂向分布：矿床在0m标高以上矿化不大均匀、连续性较差，沿走向和倾向矿体多为透镜状、串珠状，规模较小，而Om标高以下矿化均匀、连续性好，沿走向和倾向矿体形态简单（为单一脉状），规模较大（图2）。
2.5 围岩蚀变特征
长排铀矿床近矿围岩蚀变发育，主要有硅化、绢云母化、高岭石化、方解石化、萤石化、绿泥石化、钾长石化、赤铁矿化、黄铁矿化等。其中与铀矿化关系密切的主要有硅化、赤铁矿化、黄铁矿化、紫黑色萤石化及方解石化。
含矿带内蚀变具有明显的水平分带特征[2]，由内到外，依次为硅化→赤铁矿化→绢云母化→（绿泥石化）→高岭石化→碱性长石化→正常花岗岩。除此之外，蚀变在垂向上也有一定的变化规律[2]。①浅部含矿带的中心硅质骨架较大，深部相对较小；②浅部铀矿有次生铀矿物和原生沥青铀矿，中部以沥青铀矿为主，其次为少量的次生铀矿物，深部以沥青铀矿为主，且为团块状和细脉状分布；③成矿期的热液活动浅部以赤铁矿化的红色微晶石英为主，中深部除红色微晶石英外，也常见灰色的微晶石英；④上中部主要有硅化、赤铁矿化、水云母化、高岭土化和萤石化等蚀变组合，而深部主要有硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、少许钠长石和碳酸盐化等蚀变组合。
3 主要成果及创新点
3.1 主要成果
1）通过勘查，圈定工业矿体62个，资源量接近大型规模。在9、52号带南部发现富铀矿体，在7（或61）、60号带等深部发现厚大铀矿体[2]，为今后在长江矿区深部寻找棉花坑式的富大铀矿找到了突破口。
2）对区内铀矿找矿潜力进行了综合评价，圈定3个进一步找矿靶区，提出北北西向构造如60、61、9（南段）、7、52号等蚀变带在深部膨胀部位或与其他构造交汇部位是铀矿成矿极有利部位，该组构造带内铀矿化往深部变好，尤其是0m标高以下，存在棉花坑式的富大铀矿，具有较好的找矿前景，是今后进一步开展工作的重点区段[2]。
3.2 创新点
1）通过对长排矿床含矿断裂与邻区棉花坑矿床主含矿带9号带特征的对比研究，在找矿前景不明的60号带深部发现了多个工业矿体，在61号带、7号带及9号带南段等深部发现了富厚的铀矿体。为今后长江矿田的深部找矿提供了地质依据。
2）建立了利用有效的地球化学元素示踪找矿的技术方法[2]。铀分量、土壤热释光等技术组合勘查长江矿区热液花岗岩型铀矿效果较好，是花岗岩型铀矿地球化学元素示踪技术组合，有一定的攻深找盲能力。其中以分量化探法获得的信息量大，能反映取样环境中铀分布的信息，与深部铀矿化对应较好。
3）建立了一套长江矿区花岗岩型铀矿新的勘查找矿模式。即首先通过地质调查和浅部揭露查明含矿构造蚀变带的展布；其次对含矿构造及有矿化线索的蚀变脉带采用音频大地电磁测深查找构造脉带的规模及延深，在成矿有利部位用铀分量、土壤热释光等组合方法，查明异常分布范围；再次对铀分量和土壤热释光异常地段进一步查证，并结合区内矿化特征及控矿因素等对钻孔进行优化设计及揭露。
4 开发利用现状
据长排矿床矿石化学分析结果，矿石中有害杂质中CaO、MgO 的含量多在0.29%～1.94%之间，不会影响矿石的工业利用。矿床平均品位为0.113%，与附近的棉花坑矿床矿石的品位（0.124%）相近[4] 。矿石类型相同，均以赤铁矿化、硅化碎裂岩及碎裂花岗岩为主。区内水文地质条件、工程技术条件及环境地质条件相似。历年来棉花坑矿床开采情况表明，该类型矿床开采条件较好，矿石浸出率较高[3]，具有较好的开发利用前景。
长排矿床前人提交了少量资源量，但因矿体规模小，且较分散，控制程度亦相对较低，故目前仍未被开采利用。
5 结束语
1）矿床内含矿构造带发育，热液活动多期多阶段，构造带产状变化大且成分复杂，而铀矿又严格受构造带控制。目前不同方向构造之间的关系尚未完全查明，而部分构造由于深部岩石破碎、漏水严重，导致个别钻探无法继续施工而提前终孔，也影响了对部分构造带的认识。今后需加强含矿构造的研究，进一步查明含矿构造特征。
2）由于本项目工作区面积较大，投入的钻探工作量相对较少，对矿体的控制程度远远不够。区内铀矿化特征亦表明，深部（0m标高以下）具有较好的铀矿化，目前在9号带南段、60、7号带等深部0～－400m标高发现了富、厚铀矿体，其成矿条件较好且勘探程度低，特别是0～－500m标高范围内，具有较好的找矿前景。
3）长排矿床深部还具有较好的成矿条件及找矿空间，资源量能进一步增加。矿床平均品位为0.113%，与附近的棉花坑矿床矿石的品位（0.124%）相近。区内水文地质条件、工程技术条件及环境地质条件较好。矿石中有害杂质含量均较低，矿石浸出率较高。目前矿床附近有现成的矿石加工和堆浸场所，不需另建。因此，矿床的开发利用具有前景。
参考文献
[1]王进元，温金宁，等．广东省仁化县211矿区301矿床评价勘探地质报告书[R]．广东省七五地质大队，1975.
[2]徐文雄，等．广东省仁化县长排地区铀矿普查地质报告[R]．核工业二九研究所，2010.
[3]黄国龙，徐文雄，尹征平，等．广东省仁化县棉花坑铀矿接替资源勘查[R]．核工业二九研究所，2009.
[4]徐铁生，吕保康，朱长淦，等．广东省仁化县211矿区302矿床最终地质勘探报告[R]．广东省七五地质大队，1988.
我国铀矿勘查的重大进展和突破进-―入新世纪以来新发现和探明的铀矿床实例
[作者简介]朱捌，男，1966年生，研究员级高级工程师，现任核工业二九研究所所长。1989年获工学学士学位，2010年获理学博士学位。1989年参加工作至今，历任核工业二九研究所总工办主任、副所长兼总工程师等。先后参与和主持完成各类铀矿地质勘查、区域地质调查及科研项目20余项，获中核集团优秀铀矿地质报告三等奖1项。在国内学术刊物以第一作者发表论文3篇，合作发表论文9篇。
