- 一自萧关起战尘
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何胜忠 汤江伟
(浙江省核工业二六九大队,浙江 金华 321001)
[摘要]大桥坞铀矿床位于赣杭构造火山岩铀成矿带东段的浙江段,产于寿昌-梅城中生代大型火山喷发带南西段新路火山断陷盆地内,为一火山岩型铀矿床。矿床具有矿体品位较富、主矿体规模较大、矿体分布集中、矿石加工性能良好的特点,是浙江省域内第二大铀矿床,具有良好的开发利用价值。
[关键词]铀矿床;大桥坞;浙江省
1 发现和勘查过程
大桥坞铀矿床位于浙江西部的衢州地区,铀矿勘查工作始于1957年,在区内开展了不同方法、不同比例尺的各项地质和放射性测量工作,主要有1∶25000~1∶100000航空伽马总量测量、1∶50000航空伽马能谱测量、1∶100000~1∶200000航磁测量、1∶5000~1∶25000地面伽马总量测量等,期间发现了一批铀矿点、矿化点,积累了区域基础成果资料。
1958年核工业华东地勘局608队9队在开展1∶25000地面伽马普查时发现了大桥坞671、东湾677两个相邻的矿点,当年对大桥坞矿点开展了伽马、爱曼详测及少量槽、硐探揭露工作,发现了地表及浅部存在良好的铀矿化。1962年核工业华东地勘局608队7队接管矿点的勘查工作,对大桥坞矿点进行了一定的地面普查和浅、深部揭露工作,共投入钻探工作量746.69m,硐探865.06m,浅井4.10m,槽探1459.08m3,圈出了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号3条地表铀矿带,并初步圈定了地表及浅部8个工业小矿体,估算资源量50t,于1963年底提交了矿点评价报告。
核工业华东地勘局608队7队同时还对大桥坞矿点东侧相连的东湾矿点进行了一定的地表及浅部揭露工作,共投入硐探工作量321.85m,浅井47.10m,槽探2053.80m3,圈出了Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ号3条地表铀矿带,估算资源量27.30t。
1990年核工业二六九大队再次对大桥坞矿点开展普查工作,重点对Ⅰ号矿带进行较系统的深部揭露,历时6年,累计投入钻探工作量17203.41m。于1995年底结束普查,1996年提交了Ⅰ号矿带普查地质报告,矿点由此提升为小型矿床。此后,我国矿产勘查处于低谷期,地质勘查投入几近衰竭,核工业系统进行了产业结构和找矿工作的战略性调整,南方硬岩型铀矿勘查全面停止,该区的铀矿勘查工作也随之停止。
2006年国务院出台了《关于加强地质工作的决定》,标志着我国地质找矿工作进入了一个新的发展时期,南方硬岩型铀矿勘查在停顿十年之后由此启动,浙江被列为我国南方硬岩型铀矿找矿的重点省份之一。在中国核工业地质局的部署下,启动了大桥坞矿床新一轮的普查找矿工作,从2006年起普查工作历时6年,分为2006~2008年、2010~2012年两个勘查周期实施。重点对大桥坞矿床Ⅰ、Ⅱ矿带及东湾Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ号矿带全面开展了揭露控制,勘查工作取得了显著的找矿成果。
第一个周期普查工作(2006~2008年):自2006年3月开始,由于铀矿勘查工作停顿了十年之久,因此前期开展了大量的生产前准备工作,包括专用仪器设备选型与购置、量值溯源系统的建立、电力和火工品的申办、人员的组织和培训等工作,由此拉开了矿床新一轮普查工作的序幕。勘查的重点首先确定为大桥坞Ⅰ号矿带以及探索东湾Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ号矿带,当年共投入钻探工作量8000m,普查找矿工作取得了较大的突破,所探索的几条矿带找矿成果亮点纷呈。Ⅰ号矿带深部发现了厚大的隐伏富矿体,获得了较多的新增资源量,典型的如ZK12-19孔在深部见到了单矿体连续厚度18.74m、平均品位0.480%的隐伏矿体。东湾地段的3条地表矿带原是深部揭露的空白区,此次是拉大间距作控制性揭露,结果陆续见到了良好的富矿体,如Ⅶ号矿带的ZK7-11孔,在深部发现了单矿体连续厚度4.07米、平均品位0.407%的隐伏矿体。首个年度勘查取得了突破性进展,极大地增强了对矿床勘查前景的信心。此后随着勘查工作的深入,勘查成果不断扩大,至2008年底结束了第一个3年期的普查工作,3年共完成钻探工作量30060.97m,共施工钻孔59个,大幅提升了矿床的规模,将矿床规模提升至中型以上。
第二个周期普查工作(2010~2012年):由中核地勘基金管理公司下达项目任务和项目经费。勘查的重点确定为以大桥坞Ⅰ、Ⅱ号矿带为主体,勘查范围继续扩大,新开展勘查的Ⅱ号矿带位于大桥坞中心斑岩体的南西侧,以往没有开展过深部揭露,在本周期内也相继发现了较多的工业铀矿体,随着勘查的继续深入,找矿成果持续显现。第二个周期共完成钻探工作量26006m,共施工钻孔50个。
2006~2012年6年总计完成钻探工作量56066.97m,共施工钻孔109个。通过6年新一轮的普查工作,对大桥坞矿床进行了较为全面的控制,完成了矿床的普查评价,将大桥坞矿床由小型规模提升为一个接近大型,而且品位相对较富的铀矿床。
2 矿床基本特征
2.1 矿床地质特征
矿床位于赣杭构造火山岩铀成矿带东段的浙西北火山岩型铀矿成矿带之中,位于寿昌-梅城中生代大型火山喷发带南西段新路火山断陷盆地内(图1)。
2.1.1 地层
矿床地层分为盆地基底地层及盖层地层两部分。基底地层主要由前震旦系虹赤村组的一套浅变质杂砂岩及下古生界震旦系、寒武系、奥陶系浅—滨海相含碳碎屑岩建造、硅质岩建造、碳酸盐岩建造等组成,出露于火山盆地的周边。盖层地层由侏罗系上统中酸、酸性陆相火山碎屑岩系组成,主要分布有劳村组(J3l)、黄尖组(J3h)和寿昌组(J3s)。
图1 浙江大桥坞铀矿床地质图
1—第四系;2—上侏罗统寿昌组;3—上侏罗统黄尖组二段;4—上侏罗统黄尖组一段2层;5—上侏罗统黄尖组一段1层;6—上侏罗统旁村组;7—前震旦系;8—石英斑岩;9—花岗斑岩;10—辉绿岩;11—断裂构造;12—复合断裂构造;13—不整合地质界线;14—铀矿床;15—铀矿点;16—铀异常点
(1)侏罗系上统劳村组(J3l)
主要出露于矿区东部外侧,其他地段有零星分布。主要岩性下部为紫红色砂岩夹砾岩,上部为紫红色—灰紫色凝灰质砂岩、粉砂岩及含砾砂岩等。
(2)侏罗系上统黄尖组(J3h)
该组地层为矿床主要地层,大面积出露于矿区内。岩性以厚层状流纹质含砾晶屑凝灰岩、晶屑熔结凝灰岩为主,夹少量凝灰质砂岩。
根据火山喷发旋回黄尖组还可细分为两段,是矿床主要的含矿层位。
(3)侏罗系上统寿昌组(J3s)
零星出露于矿区北东部一带。下部为杂色粉砂岩、页岩;中部为流纹斑岩夹灰紫色厚层状流纹质凝灰岩;上部为黄绿色泥岩、石英细砂岩夹粉砂岩。
2.1.2 构造
(1)断裂构造
北北东向双桥断裂和东湾断裂是矿区两条主干断裂构造,属切层断裂,是区内控制火山活动及热流体活动的重要断裂构造。北西向组断裂构造在区内广泛发育,是矿床的主要储矿构造,常以构造破碎带形式(或裂隙组)成组出现,一般长几十米至几百米,延伸不稳定,具拐弯、尖灭再现、分支复合、膨胀收缩及侧列分布等特点,力学性质为张性—张扭性。其中F1断裂是矿床的主干断裂构造,与铀成矿关系密切,其与火山构造的交汇复合控制着矿床铀矿体的产出。
(2)火山构造
在矿床中心地带发育有一个复合型的火山通道,地表呈近似椭圆形,地表出露范围约200m×300m,其中心部位被花岗斑岩侵入体充填,深部形态极为复杂。该地段岩浆活动呈现较鲜明的喷发、侵入、隐爆等多阶段活动特点,是区内岩浆-火山活动及成矿活动中心。隐爆作用强烈,隐爆角砾岩发育,主要有震碎角砾岩和碎裂岩两类,分布于火山通道边缘或断裂构造与花岗斑岩体(脉)交切复合部位。
2.1.3 岩浆岩
岩浆活动主要表现为燕山期强烈的火山喷发和火山期后残余岩浆的浅成侵入活动。矿床内主要发育充填于火山通道的中心斑岩体和广泛发育环绕周边的花岗斑岩岩脉,它们是矿床重要的赋矿地质体。
2.1.4 围岩蚀变
矿床热液蚀变普遍而强烈,具多期多阶段性特点,主要有水云母化、赤铁矿化(红化)、金属硫化物化(黑化)、黄铁矿化、紫黑色萤石化、硅化、碳酸盐化等。其中与铀成矿关系最为密切的蚀变是水云母化、红化、黑化、萤石化等蚀变。
2.2 铀矿化特征
2.2.1 矿床矿带分布特征
大桥坞矿床共由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿带和东湾地段的Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ号矿带组成,其中Ⅰ号矿带是矿床的主矿带,是矿床铀资源量分布的主体。
1)Ⅰ号矿带:位于矿床中心部位,位于复合型火山通道(中心斑岩体)及其北东侧地段。矿带地表出露长度大于600m,地表铀矿化特征明显。铀矿化受北西向断裂构造(F1)、火山通道和次火山岩体(脉)控制,深部与铀成矿密切相关的隐爆角砾岩发育,铀成矿作用十分强烈,发现较多的隐伏富大铀矿体。矿体形态以脉状为主,其次为透镜状,矿体总体走向310°~3300,倾向北东,倾角40°~620。Ⅰ号矿带是矿床的主矿带,约占矿床已发现资源量的70%。
2)Ⅱ号矿带:位于大桥坞火山通道的南西地段,铀矿化受F2断裂和火山构造的联合控制,地表矿化特征不明显,矿体均为盲矿体。矿体形态以脉状为主,矿体总体走向305°~3100,倾向北东(少部分南西),倾角较平缓,一般为33°~45°。矿带控制的资源量约占矿床已发现资源量的20%。
3)Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ号矿带:位于大桥坞火山通道南东侧的东湾断裂带发育地段,铀矿化主要受北北东向东湾断裂控制,同时受次火山岩脉、隐爆角砾岩、层间破碎带复合控制。铀矿体呈透镜状、脉状、薄层状等形态产出。矿体规模相对较小,但品位普遍较富,单个矿体长10~30m,厚0.30~1.50m不等。铀矿化主要产于次火山岩脉接触带、隐爆角砾岩发育部位、断裂构造产状变异部位和层间破碎带中。
2.2.2 矿体特征
矿床所控制的工业矿体中除8个地表矿体外全部为盲矿体,其显著的特点是矿床由数个主矿体为主导,其资源量约占矿床总资源量的55%,集中分布于Ⅰ号矿带及Ⅱ号矿带。其中Ⅰ-36号矿体是矿床最大的主矿体,单个矿体资源量超过矿床资源量的五分之一。除主矿体外,其他矿体一般以小至中等矿体居多,矿体走向长一般为40~100 m,最长275m;倾向长一般为40~70m,最长195m;平均厚度一般为1~3.5m,最大13.65m。矿体形态以脉状为主,少量为透镜状。矿体走向主要为北西走向,矿体倾角在40°~62°之间,少部分矿体(Ⅱ号矿带)矿体倾角相对较缓,以30°~45°为主。
矿床矿体品位以中等为主,主矿体中存在富矿段,各个矿体平均品位一般在0.080%~0.240%之间,以平均品位在0.100%以上的矿体占多数,其中最大的主矿体平均品位为0.275%。
矿石物质成分较为简单,铀矿物主要为沥青铀矿,地表可见少量次生铀矿物(硅钙铀矿、钙铀云母、铜铀云母等),与铀共(伴)生的金属矿物主要有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉钼矿等。脉石矿物主要有方解石、石英、萤石、水云母、绿泥石等。
矿床矿体在空间分布上较为集中,主要围绕大桥坞中心斑岩体分布。矿体赋存标高一般在0~200m之间,尤其在100m标高上下最为集中,少部分矿体(Ⅱ号矿带)最低赋存标高达-200m。矿体埋深主要集中在200~450m之间。
2.3 铀矿化控制因素
矿床铀矿类型为火山岩脉型铀矿。铀成矿主要与成熟基底建造、区域性深大断裂及其配套断裂的多次活动、燕山晚期大规模火山喷发及火山期后热流体的多次活动密切相关。铀矿化主要受断裂构造和火山构造的复合控制,矿化具多期叠加富集特征。
断裂构造是矿床铀成矿的重要控制因素。北东向区域性深大断裂与北北东向双桥断裂、东湾断裂相互交汇复合,控制了产铀火山断陷盆地及火山通道的发育,配套产生的一系列北西向储矿构造,控制着矿床铀矿化的产出。铀矿化主要产于该组储矿断裂构造带内或其膨胀收缩、分支复合部位。
矿床中心部位发育的小型火山通道及其广泛发育的次火山岩脉、隐爆角砾岩是铀矿化富集的主要载体,它们与断裂构造复合控制了矿床铀矿体的空间分布。矿体常产于次火山岩脉的内外接触带、岩脉产状变异、岩脉拐弯转折或环抱等部位(图2)。次火山岩脉的侵入及相伴的隐爆作用的发育,促进了含矿汽水热液的活动,带来深部的成矿物质及上升过程中所萃取围岩中的铀质,在隐爆作用形成震碎角砾岩、碎裂岩等特定的部位富集成矿。矿床铀矿体大多分布于隐爆作用发育的部位。
图2 大桥坞矿床12号勘探线剖面图
1—黄尖组第二段;2—花岗斑岩;3—断裂构造;4—工业矿体;5—低品位矿体;6—钻孔及编号
围岩蚀变的强烈发育促进了矿床铀矿化的形成。矿床前期以发育大范围面型水云母化为特征,主要围绕火山通道(中心斑岩体)分布,向四周强度逐渐变弱,是矿床重要的矿前蚀变,为铀的初步富集和定位奠定了基础。成矿期的赤铁矿化(红化)和金属硫化物化(黑化)两期蚀变则促进了矿床工业铀矿体的大规模形成。
3 主要成果和创新点
3.1 主要成果
大桥坞矿床通过新一轮的普查工作,取得了十分显著的找矿成果,矿床的规模得到大幅扩大,将原来一个小型铀矿床提升为近大型规模。通过勘查,矿床内发现了受断裂构造和次火山岩体(脉)、隐爆角砾岩控制的大脉状矿体,也发现了与相邻白鹤岩670矿床同类型并与之相连的受层间砾岩透镜体(层)控制的群脉状矿体(Ⅸ号矿带)。值得指出的是,在勘查过程中找到了矿床的矿集中心,发现了矿床主体资源量赋存的部位,在矿集中心地段发现了较多的富大矿体或矿段,其内还发现不少厚度在数米、品位在1%以上的特富矿段,这是以往矿床勘查中前所未见的,也是本轮勘查的亮点所在。因此,也大大提升了矿床铀资源的品质和开发利用的价值。
3.2 主要创新点
大桥坞矿床良好找矿成果的取得,主要得益于地质认识的深化和找矿思路的突破,打破了前人固有的找矿模式。以往一直较为片面地认为矿床的铀矿化主要控制因素是断裂构造和地层岩性,忽略了火山构造对矿床铀矿体发育的重要控制作用。囿于这样的地质认识,以往找矿虽然取得一些成果,也获得了一定的资源量,但未能发现大而富的铀矿体,也未能解决矿床是否存在矿集中心或预测矿集中心的问题,因此,矿床的勘查一直以来未能取得大的突破,矿床规模也未能迅速扩大。
通过新一轮的勘查,对大桥坞矿床铀成矿地质背景和成矿规律进行了深入的研究和总结,地质认识有了较大的深化,认为矿床的铀矿化主要受断裂构造与火山构造(包括火山通道构造、次火山岩脉、隐爆角砾岩等)的复合控制,断裂构造仅是矿床控矿因素之一,而更为重要的是火山构造的控制作用,它们是铀矿化发育、定位的主导因素,是矿体赋存的重要地质体,两者交汇复合就控制了矿床整体的空间定位,而地层岩性对铀成矿的关联度并不强。抓住了铀矿化受断裂构造与火山构造复合控制这一主线,注重火山构造的研究,勘查思路得以拓宽,在勘查实践中有效地指导了勘查工程的部署,找矿效果得到了全面体现,发现了较多深部隐伏的大矿体,并确认了矿床的矿集中心地段,使勘查工作部署的目标更为明确和针对性更强,从而也使矿床规模的大幅提升和矿床的全面评价得以实现。
4 开发利用状况
大桥坞矿床处于新路火山断陷盆地中,与同处盆地中的白鹤岩670铀矿床毗邻,相距不足500m,实际上大桥坞矿床的Ⅸ号矿带已与670矿床相连,从空间分布和成矿地质环境上看两个矿床应归并为同一个矿床。670矿床是一个核工业771矿(浙江衢州铀业有限责任公司)开采多年的老矿山,目前矿山资源近枯竭,已为危机矿山,矿山以往的采掘面已延伸至大桥坞矿床近旁,矿山的采掘、运输、电力等系统基本齐备,为未来大桥坞矿床的开发利用提供了便利条件。同时,大桥坞矿床优质资源条件也为矿山可持续发展和提高产能,提供了扎实的资源基础。
大桥坞矿床与670矿床同处一个成矿地质构造环境,地层岩性、断裂构造和火山构造类同,其铀矿石的矿石类型、物质成分、结构构造、铀的存在形式等特征均基本相同,其矿石的技术加工性能是可以类比的。白鹤岩670铀矿床已开发利用30多年,以往矿山开采的矿石一直为工业堆浸原料,多年的工业生产表明其矿石技术加工性能良好,浸出率高,酸法堆浸的浸出率均在90%以上,为经济型铀矿石。
20世纪90年代末核工业771矿对大桥坞矿床也进行过一定的矿石技术加工性能试验,在大桥坞矿床Ⅰ号矿带的坑道内采取过试验大样,矿石量约800t,进行了工业堆浸试验,矿山提供的工业堆浸试验结果数据为:矿石粒度<4mm,堆浸时间60d,酸耗5%,铀的浸出率平均为87%。表明矿床矿石浸出性能良好,属经济型矿石。
因此,大桥坞矿床的资源条件、矿石技术加工性能、地理位置和未来矿山建设条件等均具有较大的优势,处理好开发利用的外部环境,矿床极具开发价值。
5 结束语
大桥坞矿床是目前浙江省域内的一个优质铀矿床,控制的铀资源量已近大型规模,矿床规模还有进一步提升的空间。同时,矿床所处的新路火山断陷盆地是浙江省域内一个重要的产铀火山盆地,其铀资源勘查前景十分广阔,在火山盆地中除已发现大桥坞矿床和白鹤岩670铀矿床外,其周边已发现较多铀矿点和矿化点,其中排门坞、严村、姜孟3片区域与大桥坞矿床同处一个成矿地质构造环境,铀矿化特征、控矿因素等基本相同,分布有矿点、矿化点及密集发育异常点,在地表及浅部已发现较好的工业铀矿体,找矿信息十分强烈,几片区域均具有提交中型以上铀矿床的潜力,目前均未开展深入的勘查工作。因此,大桥坞矿床的外围找矿潜力很大,整个区域具有提交省域内第二个铀矿田的优越基础。
参考文献(略)
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]何胜忠,男,1957年生,教授级高级工程师,现任浙江省核工业二六九大队总工程师。1982年1月毕业于浙江大学地质学系,长期从事铀矿勘查工作,历任野外分队技术负责、大队地质科长等职,主持完成有较多铀及其他矿产的勘查项目,主持提交铀矿床3个及其他矿种矿床数个。