青龙铀矿田成矿地质特征及找矿方向初探

青龙铀矿田成矿地质特征及找矿方向初探

商亚军1，彭仕冕1，杨冰2

（1．辽宁省核工业地质局二四二地质大队辽宁兴城125100；2核工业243大队内蒙赤峰024000）

摘要：青龙铀矿田位于华北地台东北部山海关古隆起与燕辽沉降带接壤部位的建昌中生代盆地南部干沟EW向次级火山断陷盆地的南缘，是一个品位较大、储量大的矿田。通过对成矿地质背景、矿化特征和控矿因素的分析，提供了该矿田为不整合型铀矿的新认识，指出了应重点在该矿田深部、外围找寻不整合型铀矿床的方向。

关键词：青龙铀矿田；成矿地质特征；不整合型铀矿床；找矿方向

0、引言

青龙油矿田位于华东地台东北部山海关古隆起与燕辽沉降带接壤部位的建昌中生代盆地南部干沟EW向次级火山断陷盆地的南缘[1]，长30Km,宽15km，面积约500km2，呈东西向展布，是一个品位较高、储量大的矿田。

从1965年首次进入该区进行铀矿找矿发现60伽马异常点，到1974年岭头（433）中型矿床和1988年干沟（434）大型矿床地质勘探报告的提交，加上石盖子、邵杖子两铀矿点的发现，确立了青龙铀矿田的存在和它在我国铀矿资源中的重要地位。

1、成矿地质背景

区域地层表现为一老一新的二元结构特征。太古宇混合岩、混合花岗岩、片麻岩及元古宇长城系石英砂岩、片岩和灰岩组成盆地的基底和蚀源区，盆地盖层为侏罗系陆相沉积碎屑岩、火山碎屑沉积岩、熔岩和火山碎屑岩建造[1]。在矿田范围内盖层层序由老至新划分为四个组，即海房沟组（J2h）、兰旗组（J2l）、土城子组（J2t）和义县组（Ky）。

1.1火山活动

海房沟期—兰旗期—土城子期为本区中生代主要的火山喷发——沉积旋回期。海房沟早期形成一套以砾岩为主的沉积建造，晚期出现裂隙式小规模中性、中酸性火山活动，形成一套火山碎屑沉积岩；兰旗期中性火山活动强烈，形成厚达３００～１２００m的火山碎屑岩和熔岩堆积；在兰旗期大规模火山喷溢后，岩浆房排空引起顶盖塌陷形成洼地，快速堆积了土城子组一套巨厚的紫红色砂砾岩建造。

商亚军（1965—）女，辽宁朝阳人，工程师，学士，1987年毕业于原华东地质学院地质系岩石矿物专业，主要从事铀矿地质工作。

1.2含矿岩系

查明的工业矿体均赋存于海房沟组地层，该组是一套正常碎屑沉积岩和火山碎屑沉积岩建造。根据岩型特征可划分为三个岩段，由下至上简述如下：①花岗质砾岩段（J2h1）：根据颜色可以划分出浅色花岗质砾岩和紫红色花冈质砾岩，后者通常分布于盆地边缘，属氧化环境的产物。浅色砾岩层代表较还原环境，矿化集中于浅色砾岩层和紫色砾岩的过渡地带。该岩段厚70—110米，常夹砂岩透镜体，岩相属于残坡积相、山间洪积、冲积扇相和河床相。该岩段是434矿床的主要含矿层位。②凝灰质复成分砾岩（J2h2）：火山碎屑明显增多，并向上有增加趋势，岩石结构从上至下变粗。本段岩石属于河床相和河床洼地相，上部的凝灰质砂岩属滨湖相沉积。该岩段是433矿床的主要含矿层位。③层凝灰岩、凝灰角砾岩（J2h3）：顶部为条带状凝灰岩，是典型湖相产物。

以上三个岩段由下至上总的演化趋势是：碎屑岩粒度由粗变细，碎屑成分中的火山碎屑比重增大，沉积构造由厚层块状变至上部的薄层条带状水平层理。单层内厚—薄—厚—薄的韵律发育，反映该区火山碎屑岩沉积是一逐渐加强的火山间歇喷发沉积过程。整个含矿层普遍遭受不同程度的粘土化。

1.3构造

矿田内褶皱构造不发育，以单斜岩层为主。断裂构造发育，其总体格架受东西向和北东向深大断裂的控制。按其主要展布方向可分为东西向、北东向和北西向三组。①东西向构造：该组断裂规模最大，形成时间最早并多次活动。它既是干沟火山断陷盆地控盆构造又是矿田控矿构造。②北东向断裂：北东向断裂构造发育较好，主要分布于矿田的东侧。其形成时间较晚，规模较小，地表延伸500～1000米，最大2600米，倾向北西，倾角60°—85°，与矿化关系密切。③北西向断裂：该组断裂以密集的脉岩束贯入为特征，应力表现为北东——南西方向的挤压性质，构造面强烈破碎，挤压片理发育，走向300°～350°，倾向南东，倾角80°，形成时间较晚，对矿体有改造和破坏的双重作用，切穿北东向断裂，与东西向断裂构造一起构成了中生代构造体系，区域上与多金属矿化密切相关。

1．4中生代侵入岩

矿田内燕山期岩浆活动强烈，岩体侵入形式以岩株和岩脉为主，岩石类型多样。燕山早期侵入体以石盖子红色中细粒花岗岩体为代表，该岩体呈南北向分布，出露面积约5km2，北端被干沟盆地南部断裂所错断，并被海房沟组地层和安山质熔岩所覆盖。燕山中晚期侵入岩以岩脉形式为主，其岩性为正长斑岩、石英正长斑岩、流纹斑岩、石英斑岩、闪长岩、辉绿玢岩等。它们呈北西向展布，穿插所有盖层岩石，是火山活动晚期同源侵入结果。在区域上这些脉岩与Cn、Pb、Zn等多金属矿化有共生关系。

2、矿化特征

2.1铀矿床的赋存部位及矿体特征

青龙铀矿田受响水——雹神庙东西向构造（喷发）带的控制，矿体则分布在它与北东东向分支次级构造的夹持部位（图1）。铀矿体受层位控制明显，均赋存于靠近盆地基底不整合面之上的海房沟组中。

⑴干沟矿床及石盖子矿点的矿体严格受中侏罗系海房沟组第一岩段的浅色花岗质砾岩

控制，其形态和展布均与浅色花岗质砾岩的空间分布相吻合。在含矿层的上部和底部有少量小而贫的工业矿体，且位于紫色花岗质砾岩和浅色花岗质砾岩交接部位的浅色砾岩一侧。矿体形态主要为似层状、扁豆状和透镜状，在构造附近略成卷状。此外在基底花岗质岩石的构造裂隙和复成分砾岩中也见少量铀矿化，但成为工业矿体的较少。

⑵岭头矿床和邵杖子矿点也严格受层位控制，但主矿体赋存部位为中侏罗系海房沟组第

二岩段的凝灰质复成分砾岩，在第三岩段凝灰岩和第一岩段花岗质砾岩中也有少量矿体产出。矿体形态以似层状为主，其次为透镜状和扁豆状，矿体产状与层理基本一致，但在构造带两侧的矿体常具有分支和跨层呈卷状产出。

两矿床富矿体的共同特点是：①产于构造附近，一般在构造下降盘的10——150m范围内；②产于砾岩中的砂岩和含砾砂岩夹层中，这种岩性富含有机质、黄铁矿等。2．2矿石的矿物成分及特征

矿石的矿物成分比较简单，铀矿物为沥青铀矿，共生的金属矿物主要为黄铁矿，其次为褐铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、砷黝铜矿、针白铁矿、赤铁矿和辉钼矿，它们的含量均很少。非金属矿物主要为石英、方解石、黏土矿物、菱铁矿和有机质等。

矿石中的铀主要以吸附状态存在，在单铀矿物中存在形式主要出现在富矿地段。主要铀矿物为沥青铀矿，还有少量的铀黑和晶质铀矿。

2．3矿石的化学组分及微量元素特征

干沟矿床和岭头矿床矿石化学分析结果如表1，可见两者有一定的差别，岭头矿床有较高

表1 干沟矿床不同品级矿石化学成分表（%）

的SiO2和较低的Al2O3、K2O、Na2O，这可能是二者在含矿岩性上的原始差别引起的，前者主要为花岗质砾岩，后者主要为凝灰质复成分砾岩、凝灰岩。

两个矿床矿石微量元素分析结果见表2，可见伴生元素含量均较低，无综合利用价值，属单铀型矿床。

表2 矿石微量元素含量统计表

2.4近矿围岩蚀变

近矿围岩及矿体内广泛发育不同程度的蚀变作用，主要有粘土化、碳酸盐化、绿泥石化、红化、硅化及局部的萤石化等。

⑴粘土化：为该矿田主要近矿围岩蚀变之一，海房沟组地层也普遍遭受了这种蚀变。粘土化对铀矿化的富集起着重要的作用，它常与显微粒状、显微莓状黄铁矿，碎片状、似条带状有机质和显微粒状沥青铀矿等密切伴生。两矿床的主要粘土矿物种类差别很大，岭头矿床发

育大量迪开石和高岭石，干沟矿床则发育蒙脱石和水云母。这一现象说明干沟矿床与粘土化作用的早期阶段有关，而岭头矿床则与粘土化作用的晚期阶段有关。根据粘土矿物中存在较多的迪开石，粘土化常与碳酸盐化、红化、硅化等围岩蚀变相伴生，以及粘土矿物中含有较多的K、P、Cu、Re、Ni、Y、Be、Zn、Se等伴生元素的特点，说明大量的粘土矿物是由后期含矿的碱性热液对岩石长期改造的结果，很少是由沉积阶段形成的。

⑵碳酸盐化：也是主要的蚀变类型之一，其产出形态有两种，一种浸染状、微粒状、团块状分布于铀矿物及含铀有机质碎片的两侧，多与铀矿化有关；另一种碳酸盐多为纯净的方解石，呈网脉树枝状、细脉状穿插切割岩石和所有的蚀变和矿化。后者在基底的盖层中也广泛发育，与铀矿化无关。与矿化有关的碳酸盐暗示了铀可能以[UO2(CO3)]2-、[UO2(CO3)4]4-络合离子的形式迁移，在适宜的地化条件下，铀先沉淀，碳酸根离子与围岩中的钙生成方解石，形成与铀伴生的碳酸盐化。

⑶绿泥石化：为矿田近矿围岩的中等蚀变产物，多呈无色、浅绿色的叶片状和不规则状，早期主要分布于矿物粒间的胶结物中，常与粘土矿物、黄铁矿等伴生，与铀矿化关系较密切，晚期则呈似脉状充填于岩石裂隙中。

⑷红化：主要见于岭头矿床，在干沟矿床富矿段也有所见。由针铁矿—水针铁矿等及赤铁矿呈粉末状分散于岩石胶结物中而引起，它常与硅化密切伴生。红化范围与铀矿化范围一致，同样具有穿层跨相的现象。空间上与铀矿化密切相关的红化是许多铀矿床——特别是热液型铀矿床的特征蚀变，可以解释为以六价形式搬运的铀遇还原环境被还原为四价铀沉淀，同时二价铁被氧化成三价铁沉淀下来：

[UO2]2++2Fe2+→UO2↓+2Fe3+

⑸硅化：分布较局限，在岭头矿床矿化凝灰岩中较为强烈。大量的微晶石英穿插胶结岩石构成假角砾构造是其最显著的宏观特征。靠矿脉处硅化愈强烈，岩石愈致密坚硬。化学成分上，矿化凝灰岩的SiO2含量可达83%。

3、主要控矿因素

3.1沉积构造环境控矿

从岩相上，矿体产于河流相和扇侧、扇前相含有机质（含碳）砂砾岩中。从古地理上，矿体产于河湖（海）入口处，河流拐弯处和基底槽状构造处。而含矿岩系，如海房沟组的沉积又处在由潮湿温暖（北票组含煤系）向干旱炎热（土城子组红层）气候过渡的条件下。这样的沉积物构造环境对铀的外生沉积是非常有利的。但蚀源区的铀源有限，铀的活泼性又不可能造成它在快速沉积的环境中大量沉淀，因此只能形成相对富集的含铀层位，或形成一套空隙度大、透水性好、有机质等还原剂丰富的有利于后期运矿储矿的物理化学场所。

3.2层位、岩性和基底不整合面控矿

矿田内的工业铀矿化均严格受海房沟组地层控制，但不同矿床产出的具体岩性段有不同。干沟矿床矿体产于第一岩段花岗质砾岩中，但在南部构造附近，矿体有明显跨层现象。两者的共同点是上下均为不透水层。

含矿岩石的物理化学性质表现为酸性、脆性、渗透性强；颜色为灰色、暗灰色，由红色等过渡色调；物质成分上富含有机质、碳质、黄铁矿；蚀变以粘土化、碳酸盐化、红化和硅化等为主。

古老基底不整合面对铀矿化的控制比较明显。干沟、岭头矿床矿体均分布在基底不整合面之上10～50米范围内，347矿化点矿化产于基底之上5～80米。通常认为不整合面是地球化学矛盾带，利于化学反应的进行，并且顺层渗流的含铀热液必定靠底部运移，并在沟槽处形成局部滞留沉淀形成矿体。基底不整合面控矿也很好的解释了两个矿床含矿岩段的不同。在岭头矿床第一岩段不发育，厚度薄，第二岩段多直接覆盖于基底之上，而使矿体集于其中；

干沟矿床基底之上的花岗质砾岩一般厚50～100米，所以其上的复成分砾岩很少矿化。

3.3物理化学条件控制铀的沉淀

⑴氧化还原过渡带对铀矿化的控制作用

矿田中的铀矿体集中分布于紫色层（Fe3+>Fe2+）与浅色层的交接部位的浅色层一侧。干沟矿床63号勘探线含矿层系统的Fe2+、Fe3+分析数据（表3）：含矿地段Fe3+/Fe2+=0.4～1.2,说明矿化地段处在氧化——还原过渡带中。

表3 干沟矿床63号勘探线铁含量分析结果表（%）

Table3 Analysis of the iron content in No.63 of Gangou deposit

⑵酸碱过渡带对铀成矿的控制作用

一般认为高龄石在酸性条件下生成，钙蒙脱石在弱碱性和碱性条件下生成，镁蒙脱石在强碱性条件下生成。

从表4可见，干沟矿床粘土矿物和蚀变矿物的生成条件可划分出彼此相连，互相过渡的弱酸——中性、中性——弱碱，弱碱——碱性三个带，铀矿的生成受中性——弱碱性带的控制。

表4 干沟矿床粘土矿物与蚀变矿物组合特征

Table 4 Combinate features of clay minerals and alterd minerals of Gangou

deposit

3.4构造控矿

构造是本矿田最重要的控矿因素之一。区域上，横穿本区的青龙—锦西东西向复杂构造

带控制了成矿区的分布，是控盆构造，也是控矿构造，控制了辽西南部铀矿床、矿点、异常点和多金属矿的分布。其次级构造——炮手营—响水—雹神庙构造亚带控制了本矿田中矿床的分布。干沟矿床、岭头矿床平面上均产于其与其分支的夹持部位，即构造节控矿；剖面上则受它们形成的堑垒构造系中的地堑控制。干沟南山地表的501号矿化点及59—4—5、55—56—4、50—2—3、58—4、56—02等钻孔碎裂蚀变花岗岩中的铀矿化均直接受南部构造及其派生的构造裂隙控制。

3.5火山机构控矿

矿田内矿床、矿点的空间分布有以下特点：靠近大青山火山机构为典型的热液型矿化，如513、23、75、75—71—4及70G—86等铀矿化异常和色林子、三道盘、红旗杆、麻季沟等金、铜矿点；向外岭头矿床，347矿化点也具有一些较明显的热液特征，如矿体跨层、萤石化、硅化等蚀变现象；再向外的干沟矿床、石盖子矿点，宏观热液特征则不甚明显。成矿温度有由里向外逐渐低的趋势，即由中低温到低温。

4、成因

本矿田研究程度较高，原东北地质勘探局二四二大队是该矿田的发现者，于1970年《四三三矿床三号地段储量报告》中首次提出了矿化受层位、岩性和古地理环境及构造控制，确定矿床为“同生沉积后生富集”成因，铀源为庞杖子花岗岩体。1973年，原北京三所对岭头矿床的铀源、岩相古地理、矿化控制因素等进行研究，提出了矿床主要铀源不是基底古老花岗岩和古老地层，而是由酸性凝灰岩等组成的火山碎屑物质的观点。1975年，原北京三所与二四二大队共同组队，对岭头矿床富矿控矿因素、矿床的矿石物质组成及矿床成因进一步做了研究，提出矿床属“同生沉积、热水再造”的成因类型。1980年，二四二大队研究室在《四三四矿床铀矿控制因素及远景预测》的专题中，根据矿石物质成分和测温资料，总结出矿床的某些热液特征，从而提出火山作用对矿床的控制作用。1984年，沈阳二四〇所和二四二大队合组又对矿田的成矿模式和地质找矿判据作了详细总结和研究，提出了“同生沉积多阶段改造”的铀成矿模式，并认为复成分砾岩是河流环境产物，而花岗质砾岩是洪泛环境形成的，两者是同期异相产物。1985年，原北京三所同位素专题组根据庞杖子岩体中8个锆石样品U--Pb同位素一致图解，得出了2470Ma的结果，改变了庞杖子岩体为吕梁期的传统认识，同时根据三个全岩样品的铅同位素特征，恢复了岩体的古铀场，结果为2～3PPm，铀的得失情况不明显，对庞杖子岩体作为铀源提出了怀疑。1987年，沈阳二四〇所提出了两点新认识：一是对铀成矿地质环境的认识，认为该区是处在东北大陆裂谷边缘的堑垒构造系中；二是铀元素主要来源于深部地壳重熔，并被火山热水溶液搬运，渗流到中生界类磨拉石建造中沉淀成矿。1988年，原北京三所硕士研究生徐刚在青龙铀矿田铀源条件的研究中，根据大量铅同位素资料对矿田各岩石原始铀丰度的恢复，肯定海房沟组在沉积成岩期铀已有相当程度的富集（局部达0.4%），但铀源不是庞杖子老花岗岩，而是分布其中的燕山早期细粒花岗岩，把矿床成因类型归属为沉积改造型。[2]1992年，长春地质学院研究生张景训在《青龙矿田铀成矿地质条件及找矿方向》一文中提出“青龙矿田铀矿化更多的属低温热液成因，砂砾岩层可能主要作为成矿的有利外部条件”[2]的认识。1997年，王正邦等在《燕辽成矿带西段火山盆地铀成矿条件及远景评价》专著中提出“该矿床是经过成岩作用和后生火山热液改造作用叠加而形成的复成因矿床类型”[1]。1997年，范玉杰等在《燕辽成矿带有成矿条件、成矿前景及找矿方向》中将该矿田划入“冀北—辽西中生代火山岩型铀矿”[3]。2006年，彭志东等在《中国北东部火山岩型铀成矿规律及远景预测》将该矿田划为燕辽铀—多金属成矿带之青龙铀聚集区，成因类型为火山岩型铀矿[4]。2007年，于保山等在《东北地区铀矿床类型空间变化的地质内涵及对铀矿找矿问题的思考》一文中把岭头和干沟铀矿床类型划分为火

山类型之沉积——火山碎屑岩型。[5]

纵观该铀矿田研究史，可以看出地质学家们从开始的以“沉积为主”到以“火山热液为主”再到“火山岩型”的认识发展过程，即随着认识的深化普遍认识到了火山热液成矿的重要。笔者也有同样认识，只是青龙铀矿田的成矿机理比较复杂，即有同生沉积，又有后期火山热液叠加等多种主要成矿因素主导。将该矿田成因类型划入“砂岩型”或“火山岩型”，均不能全面、客观地反映矿田成因特征。为此，笔者提出将该铀矿田归入“不整合型铀矿床”，以空间定位成因类型，可以较好地解决其成因问题。

5找矿方向

根据青龙铀矿田为不整合型铀矿的新认识，建议今后找矿方向应重点放在基底和盖层之间不整合面附近、断裂构造发育处和大青山火山机构周边,即在该矿田的深部和外围寻找具重要经济意义的不整合型铀矿。

参考文献

[1]王正邦，赵世勤，罗毅，等.燕辽成矿带西段火山盆地铀成矿条件及远景评价[M].北京：地质出版社，1997

[2]张景训，青龙矿田铀成矿地质条件及找矿方向.长春地质学院硕士学位论文.长春：长春地质学院出版社，1992

[3]范玉杰，赵殿臣，谢文彦，等.燕辽成矿带铀成矿条件、成矿前景及找矿方向[M].北京：铀矿地质，1997

[4]彭志东，赵忠华，蔡昌华，等.中国北东部火山岩型铀成矿规律及远景预测[M].北京：原子能科学技术，2006

[5]于宝山，赵忠华，田万文，等.东北地区铀矿床类型空间变化的地质内涵及对铀矿找矿问题的思考[M].北京：世界核地质学，2007

Geological characteristics and prospecting direction in

Qing Long Uranium Deposits

Shang Ya-jun1,Peng Shi-mian1,Yang Bing2

(1.242 Branch,Liaoning Geology Bureau Of Nuclear Industry ,Xincheng 125100,Liaoning Province;2.243 Branch Of Nuclear Industry,Chifeng 024000,Inner Mongolia)

Abstract:

Key Words:QingLong Uranium Deposits;geological characteristics;unconformity-type uranium deposit;prospeting direction