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白杨河超大型铀铍矿床构造控矿作用分析
2019-02-18
白杨河铀—铍矿床位于雪米斯坦火山岩带西段,大地构造位置正处于准噶尔板块北 缘古生代陆缘活动带内晚古生代成熟岛弧之上,是我国西北部地区的重要火山岩型铀—铍矿床。 主要在该区从事铀铍矿调查工作的基础上,通过野外填图和钻孔查证的方法,综合研究地层、侵入 岩与构造的关系,认为铀—铍矿受构造控制,控矿构造主要为接触带控矿和岩体内次生断裂控矿, 以此分析总结了构造与成矿的关系:①构造对成矿具有主导的作用,控制了含矿地层的分布;②控 制了铀—铍矿床、矿点、矿化点的分布;③与之有关的次级断裂和浅成侵入岩体的接触带则是具体 矿化的主要赋存部位。
Serial No. 597 January. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 597期 2019 年 1 月第 1 期 白杨河超大型铀铍矿床构造控矿作用分析 韩ꢀ 振ꢀ 张ꢀ 雷ꢀ 善曹特 ( 核工业二一六大队) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 白杨河铀—铍矿床位于雪米斯坦火山岩带西段,大地构造位置正处于准噶尔板块北 缘古生代陆缘活动带内晚古生代成熟岛弧之上,是我国西北部地区的重要火山岩型铀—铍矿床。 主要在该区从事铀铍矿调查工作的基础上,通过野外填图和钻孔查证的方法,综合研究地层、侵入 岩与构造的关系,认为铀—铍矿受构造控制,控矿构造主要为接触带控矿和岩体内次生断裂控矿, 以此分析总结了构造与成矿的关系:①构造对成矿具有主导的作用,控制了含矿地层的分布;②控 制了铀—铍矿床、矿点、矿化点的分布;③与之有关的次级断裂和浅成侵入岩体的接触带则是具体 矿化的主要赋存部位。 关键词ꢀ 铀—铍矿ꢀ 地质调查ꢀ 接触带控矿ꢀ 岩体内次生断裂控矿 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 01. 008 ꢀ ꢀ 白杨河矿床是我国新疆西北地区已探明的超大 岩体内部辉绿岩、闪长岩等中基性岩脉呈北北西向 发育。 此外,在杨庄岩体南、西部还有少量与成矿关 系不 大 的 辉 石 闪 长 岩、 白 岗 岩 呈 岩 墙 或 岩 脉 分 型铀铍共生矿床,主要由 2 个小型矿床及一系列矿 点组成,该矿床研究程度较高,前人认为矿化控制因 素主要体现在:岩性上,花岗斑岩和上泥盆统塔尔巴 哈台组酸性火山岩及火山碎屑沉积岩既是含矿主岩 又是围岩;构造上,浅层侵入岩与地层的接触带为主 要的矿化赋存部位。 本研究在地质勘查工作的基础 上,主要针对矿区的控矿构造特征进行了较系统的 研究,对整个白杨河矿区构造与成矿条件进行了对 比分析;为矿床外围及深部的找矿工作打提供了重 要依据。 [ 2] 布 。 矿区内褶皱主要发育在石炭系,断裂则以东西 向为主,次之为北东、北北东、北西、北北西及南北 向。 受多期多方向构造作用影响,矿区内花岗斑岩 体内断裂、节理发育,岩石碎裂。 矿区较重要的断层 主要为 F1 ,杨庄大断裂,为区域东西向断裂在白杨 河地区的体现,沿花岗斑岩体南界分布;F3 是杨庄 岩体北缘主断裂,大部分穿过泥盆系上统塔尔巴哈 台组四段(D3 td),F4 、F5 为其次级断层;F14 ,出露在 岩体北界,沿岩体与地层接触发育,全长约 9 km,走 1 ꢀ 成矿地质背景 雪米斯坦火山岩带属于新疆西北地区三条重要 # 的火山岩带之一,是火山岩型铀矿化及其他多金属 矿化成矿的理想构造环境。 贯穿白杨河矿区的区域 构造为查干陶勒盖一巴音布拉克大断裂(F1 ) 近东 西向,长约 120 km,具多期活动特点,是该带铀铍矿 向近东西向,倾向南、倾角 45° ~ 55°,向东延长至 6 工区附近既而在岩体内消失,向西延长至至小白杨 河与 F1 合并,F15 为其次级断层;另外还有南北向具 左行走滑特征的 F12 断裂为矿区较晚断裂,以及被 辉绿岩墙、闪长岩墙所充填的走向近于北西西,多倾 向东的岩体内次级断层。 [ 1] 床(点)的区域控制性断层(图 1) 。 矿区地层主要为上泥盆统塔尔巴哈台组(D3 t) 第三、第四岩性段陆相中酸性火山岩及火山碎屑岩 建造,下石炭统黑山头组的含角砾凝灰岩、和布克河 组的含煤碎屑岩、新近系杂色碎屑岩等及第四系。 矿区侵入岩主要为浅成花岗斑岩(杨庄岩体)。 铍、铀矿体主要赋存于花岗斑岩与围岩的接触 面上,接触面外围 20 ~ 50 m 有零星矿体分布,单个 [ 3] 矿体形态呈层状、板状、透镜状 。 2 ꢀ 区域构造 白杨河矿区位于巴尔雷克—沙尔布尔提褶皱带 ꢀ ꢀ 韩ꢀ 振(1988—),男,工程师,830011 新疆乌鲁木齐市北京南路 67 号。 内,分属于吾尔喀什尔山复背斜—赛米斯台背斜与 白杨河复向斜。 白杨河复向斜呈三角形嵌入吾尔喀 4 3 5 总第 597 期 现代矿业 2019 年 1 月第 1 期 什尔山复背斜之中,二者近似位于同一轴线上。 北 北东向的孟克拉克大断裂与东西向的德格列底提大 断裂、近东西向的杨庄大断裂贯穿全区(图 1)。 地 质构造比较繁复,褶皱、断裂发育较强,且方向不一。 晚古生代以来,火山活动,岩浆侵入作用都十分强 烈,区内岩石以酸性火山岩建造为主,其间夹中—基 性火山岩及沉积岩建造。 区域深大断裂的上盘,铀矿多靠近断裂上盘展布,而 铜矿化则稍远离断裂带;铀矿体赋存于低级别断层、 [ 4] 裂隙及与火山机构接触带的交切点附近 。 3ꢀ 矿区构造 白杨河矿区构造比较庞杂,断裂构造发育且样 式各异、类型繁复、大小不一(图 1)。 总的来看,构 造走向以近东西向为主,且多次复活。 其次为近北 东、北西及南北向。 褶皱构造只在矿区西部可见部 分踪迹,且局部被断层及侵入岩所损坏。 矿区内杨 庄岩体西南以及西部, 为平缓的单斜构造, 倾向 160°,倾角在 28° ~ 40°。 夹于 F1 与 F7 断层之间,常 被次级断裂所切割。 相近于这种类型的褶皱在中心 工地塔尔巴哈台组地层中也能见到,其轴部被花岗 在白 杨 河 矿 区 内, 杨 庄 大 断 裂, 横 贯 东 西 长 约 20 km,该断裂深切泥盆系基底,为后期晚古生代 酸性偏碱性的侵入体。 同时该断裂带还夹持着本区 主要赋铀赋铍的酸性偏碱的次火山岩的范围,使之成 为区域火山岩型铀铍矿化出现的一个特定区间,是控 岩、控矿(成矿热液)的主要构造通道。 区内已发现的 白杨河矿床、外围的一批铀矿点及铜矿点均分布在该 [ 3] 斑岩侵入体所破坏 。 图 1ꢀ 新疆和布克赛尔县白杨河矿区构造纲要 ꢀ ꢀ 白杨河矿区控矿构造主要存在 3 种类型: “岩 究,发现认为岩体北缘复杂接触带叠加了右行走滑 系的控矿构造系统(图 3),该走滑系由前导张性叠 瓦扇、张性双重构造、拖尾张性叠瓦扇组成。 前导张性叠瓦扇。 受后期左行走滑影响,其断 裂构造具挤压性质,不利于成矿。 体侵入接触带”、“岩体次生断层及节理裂隙” 和岩 体北缘“右行走滑系” 断裂带。 尤其是岩体侵入接 触带构造是白杨河矿区最重要、最直接的控矿构 [ 5] 造 。 3 . 1ꢀ 接触带控矿构造 张性双重构造。 由多个连续断块组合而成,因 断块受右行走滑拉伸影响具张裂特征,该地段对成 矿十分有利。 侵入接触构造不能单一的概括为接触面或接触 带构造,它应是接触带区域内多种构造要素的组合。 矿体的产状、矿化类型和规模,通常受控于侵入岩与 拖尾张性叠瓦扇。 平面上向东撒开,向西收敛 呈“入”字型构造形式,因向东撒开的拖尾张性叠瓦 扇受右行走滑拉伸,具张裂特征,该地段对成矿十分 有利。 [ 6] 围岩的正接触带以及内、外接触带 。 白杨河矿区内的岩体接触带构造比较复杂,既 有岩体侵入时接触带的构造形迹(包括与岩体侵入 活动相关的原生或次生断层、裂隙构造等),又有晚 期南北向挤压、东西向走滑构造形迹,两者在空间上 相互叠加,构成了复杂的构造组合体系。 花岗斑岩与地层侵入接触带控制了白杨河矿区 铀铍矿体的赋存部位: (1)岩体侵位浅,与围岩接触部位快速冷凝,岩 石易形成原生节理,为后期含矿热液充填提供了良 好的通道及场所。 按接触带构造复杂程度,白杨河矿区接触带的 形态可分为 3 种类型:简单接触带、复杂接触带、过 渡型接触带(图 2)。 (2)接触面两侧化学环境的变化为含矿热液中 [ 7] 通过对白杨河矿区岩体北部接触带构造进行研 矿物质富集沉淀提供了相应的地化界面 。 3 6 ꢀ ꢀ 韩ꢀ 振ꢀ 张ꢀ 雷等:白杨河超大型铀铍矿床构造控矿作用分析ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 1 月第 1 期 [ 5] 图 2ꢀ 白杨河矿区接触带类型 西向为主,影响了各种岩脉空间展布及矿化的赋存 位置,是后期铀铍矿化富集改造的主要控制因素。 其中,北北西向次生断裂控制了矿区内辉绿岩、闪长 岩等中基性岩脉的产出,岩脉主要受走向 NW330° ~ 340°和 NE20° ~ 30°2 组方向的剪切节理控制,使 岩脉呈锯齿状追踪复合成张裂形式、菱形格式充填 在北北西向追踪张性断裂带产出(图 4(a)),总体 构成向北东倾斜,倾角较陡(倾角 70° ~ 80°)的辉绿 岩脉群。 该组断次生裂平面展布呈追踪张性特征, 在剖面从上到下呈追踪锯齿状(图 4(b)),大部分 被辉绿岩脉及闪长岩脉充填,控制了辉绿岩脉及闪 [ 5] 图 3ꢀ 白杨河矿区北缘接触带右行走滑系 1 ,2,…—铀矿化点 ( 3)花岗斑岩接触带从西向东变异较大,工业 铀矿体与接触带变异相关。 根据钻探揭露,岩体接 触带下凹部位或由缓变陡部位具有明显控矿作用。 而接触带凹兜构造的形态、产状的变化直接控制了 矿体的形态、产状及空间分布。 长岩脉空间展布。 通过野外观察,发现辉绿岩脉 2 4 ( βμ )边部出现烘烤边、萤石细脉及铁锰质矿化(见 3 . 2ꢀ 岩体内次生断裂控矿 图 5),而且矿区内矿化在岩脉的两侧明显变强,反 2 次生断裂构造在岩体内部比较发育,特别是在 映辉绿岩脉(βμ ) 的侵入与铀、铍矿化在成因上具 4 岩体中部发育最为集中,其走向以北西、北东、北北 有密切的相关性。 2 4 [5] 图 4ꢀ 二号工区辉绿岩脉群(βμ )呈锯齿状、菱形格式充填产出平面素描 ꢀ ꢀ 根据观察,铍、铀矿脉带往往被北西向次生断裂 构造叠加改造,其叠加改造主要发生在其控制的辉 3 7 总第 597 期 现代矿业 2019 年 1 月第 1 期 绿岩脉及闪长岩脉两侧,萤石化石英脉被拉断破碎, 或呈透镜状分布。 根据断裂带发育的擦痕构造判 断,北西向次级断裂构造至少经历了 2 次断裂构造 变形,反映岩体内部发育的北西向次生断裂构造与 工业铍、铀矿化有密切的成因联系,控制了铍、铀矿 化呈北西向展布特征。 ꢀ ꢀ (2)矿区内,区域 F1 断层控制了杨庄岩体的南 部界线。 而 F3 断裂与之有关的次级断裂和次火山 岩体的接触带则是具体矿化的主要赋存部位。 ( 3)白杨河铀矿体主要受南北向挤压下形成的 受中基性岩脉改造的北西向构造控制,并形成了矿 体主要沿北西向展布,向南东侧伏的规律。 ( 4) 杨 庄 岩 体 与 塔 尔 巴 哈 台 组 第 四 岩 性 段 D3 td)内外接触带控制了矿区内主要矿体的产出, 而北西及北东向次级构造控制了矿体的空间展布。 5) 矿化主要受花岗斑岩岩体内外接触带控 ( ( 制,但能形成规模的仅发育在接触带缓倾斜的变异 部位,而且变异弧度大小和矿化规模有一定的联系。 造成接触带变异部位控矿的主要原因是岩体边 部节理发育,外接触带围岩刚柔物性差异的突变导 致形成脆弱地段,加之边界内凹应力集中,常形成一 图 5ꢀ 白杨河矿区辉绿岩脉边部烘烤现象、 [ 8] 种特定减压区 ,使含矿热液变向减速成为停积场 所,为热液的运移提供通道,矿体的富集、沉淀提供 赤铁矿化及铁锰质矿化 4 ꢀ 结ꢀ 论 [ 9] 了空间场所 。 这种接触面又是一种地球化学界 面,当矿液上升,pH 值发生变化时,在内凹地段易形 成厚大铀铍矿体(见图 6)。 从本区矿体的地质特征 看,决定其定位的主要因素是花岗斑岩体边界的内 凹、内凹部位的构造和有利岩性的组合。 ( 1)白杨河矿区铀—铍矿床及雪米斯坦火山岩 带多处铀多金属矿化主要沿区域近东西向查干陶勒 盖一巴音布拉克大断裂(F1 )呈串珠状分布,铀多金 属矿化主要形成于区域伸展体制下的区域断裂拉 伸,受岩浆上升形成的岩浆岩及其构造控制。 图 6ꢀ 白杨河矿区铀铍矿体剖面 ꢀ ꢀ (6)控矿断层在地表为花岗斑岩的北部边界, 在深部与区域性的查干陶勒盖—巴音布拉克断裂呈 y”字型相交的次级构造。 成矿热液自深部由查干 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 1]ꢀ 王ꢀ 谋,王ꢀ 果,等. 新疆雪米斯坦火山岩带南翼铀多金属成 矿控制因素分析[J]. 新疆地质,2013,31(1):71-75. “ 陶勒盖—巴音布拉克断裂上升后,沿花岗斑岩体北 部破碎减压区上升至断层交汇区发生沉淀成矿。 [ 2]ꢀ 陈奋雄,刘ꢀ 刚,张ꢀ 雷,等. 新疆和布克赛尔县白杨河矿区二 号工地铍矿详查报告[ R]. 乌鲁木齐:核工业二一六大队, 2 008. 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