１３０ 西部探矿工程 ２０１１年第５期 光石沟铀矿床的地质特征 陈小国 ，王儒林 （陕西省核工业地质局二二四大队，陕西西安７１００２４） 摘要：叙述了光石沟铀矿床的地质背景、赋存位置和围岩特征，描述并分析了成矿主岩——黑云母 花岗伟晶岩的岩石学特征和岩石化学特征，阐明了矿床主要铀矿物——晶质铀矿的矿物学特征及矿 物共生关系，分析了控矿因素，探讨了矿床的形成机理，指出光石沟花岗伟晶岩型铀矿床是丹凤三角 地带在花岗岩化混合岩化变质作用条件下岩浆分异作用的产物。对于在该地区寻找伟晶岩型铀矿床 具有一定指导意义。 关键词：丹凤三角地带；伟晶岩型铀矿；地质特征 中图分类号：Ｐ６１９．１４文献标识码：Ｂ文章编号：１０Ｏ４—５７ｌ６（２Ｏ１１）０５—Ｏ１３Ｏ一０４ １地质背景 光石沟铀矿床在大地构造位置上位于华北地台南 缘秦岭褶皱带，南邻秦岭地槽。陕西省核工业地质局的 铀矿地质工作者习惯上称该区为丹凤三角地带（图１）。 图１丹凤三角地带地质略图 １．老第三系；２．三叠一侏罗系；３．古生界云架山群；４．古生界丹凤群；５．元古界秦岭群； ６．晚古生代混合花岗岩；７．早古生代混合花岗岩；８．粗粒花岗岩；９．伟晶岩型铀矿床 矿区出露的地层为下元古界秦岭群第三岩性段 和灰岩。岩石变质相达角闪岩相。该区主要的褶皱构造 （Ｐｔ ｑｎ。），主要岩性为黑云母斜长片麻岩、混合岩、斜长角 闪片岩、透闪石大理岩、变粒岩，原岩为砂质泥岩、硬砂岩 是留仙坪一碾子沟一峦庄复背斜，在背斜南翼发育众多 次级褶皱，产生许多短轴状、穹窿状背斜，背斜轴部往往 ＊收稿日期：２０１￣０６—２２ 第一作者简介：陈小国（１９６３一），男（汉族），陕西铜川人，工程师，现从事地质矿产勘查技术管理工作。 ２０１１年第５期 西部探矿工程 １３１ 是重熔花岗岩体的赋存空间。主要断裂有两条，北部是 蔡川断裂，北侧是下古生界云架山群，南侧是下元古界古 老变质地质体—一秦岭群；南部是商丹断裂，为华北地台 与秦岭地槽的分界构造，其北侧分布着蛇绿岩地质体和 基陛、超基性火山岩体，被认为是板块缝合线。 火成岩以酸性岩体、岩株、岩脉为主，离矿体最近的 是灰池子花岗岩体和大毛沟花岗岩体。灰池子岩体在 陕西境内出露面积６８ｋｍ２，岩性以灰白色中细粒花岗 岩、片麻状花岗岩、混合岩为主，夹有大量片麻岩残留 体，主要造岩矿物为斜长石、石英、微斜长石、黑云母，副 矿物有磷灰石、锆石、磁铁矿、石榴子石，锆石有一个浑 圆型的核心，显示其在外地质营力作用下经过磨圆，并 在花岗岩化过程中次生加大。稀土元素配分特征介于 地幔物质与沉积岩之间，说明岩体中既有地球深部物质 成分又有沉积岩成分。岩体同位素年龄值４３３Ｍａ。大 毛沟岩体为一岩株，出露面积３．３ｋｍ。，以浅肉红色粗粒 花岗岩为主，夹有变质岩残留体，主要造岩矿物为石英、 微斜长石、斜长石、黑云母，副矿物有独居石、锆石、磷灰 石、石榴子石、黄铁矿、电气石、褐帘石。部分锆石有一 个浑圆状核心，部分则没有核心，与灰池子岩体有所区 别，稀土元素配分特征与沉积岩接近。 在丹凤三角地带分布着一万多条花岗伟晶岩脉，以 其特征矿物划分为黑云母花岗伟晶岩、二云母花岗伟晶 岩、白云母花岗伟晶岩，铀成矿与产于花岗岩体外接触 带的黑云母花岗伟晶岩脉关系密切。 ２矿床特征 ２．１矿床围岩特征 光石沟铀矿床的围岩是下元古界秦岭群第三岩性 段（Ｐｔ ｑｎ。）的区域变质岩，变质程度达高角闪岩相，岩 石中出现矽线石、透闪石、石榴子石等副矿物。铀矿体 赋存于片麻岩一大理岩变质建造中（表１）。 表１矿床围岩岩性特征一览表 矿床定位在土地岭一牛家台背斜的南西翼，属于留 仙坪一碾子坪一峦庄复背斜的裙边褶皱。背斜两翼不 对称，轴向１３０。，轴线向南东倾伏，铀矿体的赋存高度 也是北西高、南东低。 矿床位于大毛沟小型花岗岩体的外接触带，在 ３．６ｋ１２１２范围内伟晶岩脉密集分布；脉岩之间距离一般 ５￣１５ｍ。目前的勘查成果显示有２２条脉岩赋存有铀 矿体或有铀矿化显示。含矿脉岩与大毛沟岩体的水平 距离最近的只有２ｍ，最远的可达５００ｍ。 ２．２含矿伟晶岩特征 黑云母花岗伟晶岩为含矿主岩。伟晶岩脉多呈脉 状，少数呈囊状、疙瘩状及不规则状，沿脉体走向和倾向 膨大收缩分枝复合，脉岩内有大小不等形态各异的变质 岩残留体，有程度不同的同化混染现象。脉岩规模相差 悬殊，长度从１０￣２０００ｍ，厚度从０．５￣２０ｍ。在规模大 的脉岩中往往赋存有几个矿体，脉岩中矿化段和无矿段 相间出现。伟晶岩脉的一般岩石特征：灰白一肉红色， 中粗粒花岗结构一伟晶结构，块状构造一条带构造；主 要矿物成分：微斜长石２Ｏ ～４Ｏ ，斜长石２０ ～ ５Ｏ ，石英２０ ～４Ｏ ，黑云母３ ～１０ ，局部地段黑 云母成团块和条带，含量高达４０ ，白云母０．５ ～ １．Ｏ ；副矿物有石榴子石、磷灰石、锆石、黄铁矿、独居石。 矿化伟晶岩脉（伟晶岩脉中的矿化段）与无矿伟晶岩 （伟晶岩脉中的无矿化段）在岩石特征上的差别如表２所 示。 表２含矿伟晶岩脉与不合矿伟晶岩脉岩石特征对比表 类别 颜色 结构构造 岩石成分 产出状态 ２．３矿石化学成分特征 矿石化学成分如表３所示，其特征是： （１）矿石ＳｉＯ２含量高，铝碱比值Ａ一１．５４～２．１０， 属于富硅的铝过饱和岩石系列，说明成岩成矿物质主要 来自地壳； （２）矿石氧化指数Ｆ一０．１８～Ｏ．４０，脉岩形成于氧 逸度较低的地球化学环境； （３）富矿石中基性组分含量较高，晶质铀矿在基性 物质含量高的地质环境中结晶富集； １３２ 西部探矿工程 ２０１１年第５期 注：Ａ 一碱性指数；Ｆ 一氧化程度指数。 ２．４铀矿物特征 中的副矿物是同期形成的，在矿物结晶顺序上属于岩浆 结晶的中期。 ２．５成矿时代 矿石中铀主要以晶质铀矿的形式存在，与独居石、 锆石、磷灰石、石榴子石、磁铁矿、黄铁矿等副矿物共生。 据显微镜下观察，７０ 以上的晶质铀矿分布在造岩矿物 粒间，部分分布在造岩矿物晶体内，少部分被副矿物所 包裹。晶质铀矿矿物特征：黑色，条痕黑绿色，等轴晶 系，立方体与八面体聚形为主，少量呈长粒状、厚板状； 全自形粒状结构，浸染状构造；贝壳状断口，摩氏硬度 ５～６，维拉硬度３４８ｋｇ／ｍｍ２，密度９．４７ｇ／ｃｍ。；晶体粒 径Ｏ．１～Ｏ．３ｍｍ，最大ｌｍｍ，具强放射性。 矿石中矿物的共生关系表明晶质铀矿是在伟晶岩 浆中结晶析出的，常见晶质铀矿与其他副矿物紧密共 生，并被造岩矿物所包裹，在斜长石、微斜长石、石英的 晶体之间可见到晶质铀矿被石榴子石、磷灰石所包裹， 但在黑云母含量高的矿石中可见到晶质铀矿包裹独居 根据４件同位素年龄样的测试结果，Ｐｂ。似／ 。。表 面年龄平均值４３７．８Ｍａ，与灰池子岩体、大毛沟岩体成 岩时间相同，为加里东期成岩成矿。 ３成矿机理探讨 下元古界秦岭群第三岩性段（Ｐｔ ｑｎ。）在加里东期 构造运动中发生区域变质作用，随着变质程度加深和深 部熔融物质的向上侵人，发生了混合岩化和花岗岩化， 形成了加里东期混合花岗岩，花岗岩熔浆结晶分异出来 的残余熔浆在土地岭一牛家台背斜的枢纽部位形成了 大毛沟花岗岩体，残余熔浆进一步结晶分异形成的伟晶 岩熔浆在大毛沟岩体的外接触带顺片麻理和层间断层 侵入，结晶形成花岗伟晶岩脉。 石、锆石、磷灰石。矿物共生关系证明晶质铀矿与矿体 （下转第１３６页） ｌ３６ 西部探矿工程 （构）筑物和设备造成危害。 ２０１１年第５期 根据国家ＧＢ６７２２－－２００３￣爆破安全规程》规定：对 钢筋混凝土结构房屋，在振动频率１０，－－．５０Ｈｚ时安全允 许振速为３．５～４．５ｃｍ／ｓ；对有关设备，在振动频率１Ｏ～ ５０Ｈｚ时安全允许振速为０．５ｃｍ／ｓ。监测结果都远小于 国家ＧＢ６７２２—２００３￣爆破安全规程》规定安全振动速 度值。所以爆破振动不会对中国移动信号发射台建 根据国家ＧＢ６７２２－－２００３￣爆破安全规程》规定：对 砖结构房屋，在振动频率１０￣５０Ｈｚ时，安全允许振速 为２ｃｍ／ｓ；监测结果都远小于国家ＧＢ６７２２－－２００３￣爆破 安全规程》规定安全允许振速值。所以爆破振动不会对 周围村庄建（构）筑物造成危害 表３爆破振动对建（构）筑物影响的评价结果（（１０Ｈｚ） ６．３控制个别飞石距离 观，炮孔残留半孔率在８５ 以上。整个边坡岩面整齐、 爆破产生的个别飞石的安全距离由下式确定： ＲＦ＝２０ｋｓｎ Ｗ 无爆破振裂缝；中国移动信号发射台建（构）筑物和设 备、村庄建（构）筑物、果园等保护对象不受影响。取得 很好的爆破效果，得到业主和监理单位的好评，完全达 式中：ＲＦ——个别飞石的安全距离，ｍ； 咒——最大一个装药量的爆破作用指数，取０．８； 一到了该项目爆破设计的要求。 参考文献： 最大一个装药的最小抵抗线，ｍ； Ｅ１３ ＧＢ６７２２－－２００３爆破安全规程［ｓ］．北京：中国标准出版社， ２００４． 是ｒ——安全系数，成功的爆破经验一般取１．５。 本项目深孔爆破时７２选ｌ，ｗ一３；走ｒ一１．５经计算 得ＲＦ＝５８ｍ。根据《爆破安全规程￣ＧＢ６７２２—２００３，可 确定爆破安全半径为２００ｍ。 ７爆破效果 ［２］田厚建，毛益松．实用爆破技术［Ⅳ【］．解放军出版社，１９９３． ［３］陈华腾，钮强，谭胜禹，张庆书．爆破计算手册［Ｍ］．辽宁科 学技术出版社，１９９１． 经过精心的设计和施工，对爆破方案进行优化，采 取了以上爆破参数及选用毫秒延期导爆管雷管起爆系 统，经过几个月的工程施工实践，爆破后的底板平整、美 观。南、北两侧边坡爆破后所形成的岩石坡面整齐美 Ｅ４－１戴俊．爆破工程［Ｍ－１．机械工业出版社，２００７． ［５］顾毅成．爆破工程与施工安全ＥＭ－Ｉ．北京：冶金工业出版 社，２００４． （上接第１３２页） 在混合岩化和花岗岩化过程中，铀元素活化并随花 （３）土地岭～牛家台背斜为成岩成矿提供了一个相 对封闭的容矿空间； （４）秦岭群第三岩性段（Ｐｔ ｑｎ。）的黑云母斜长片麻 岩一大理岩变质建造为晶质铀矿结晶析出提供了适宜 的地球化学环境； 岗岩熔浆迁移，一部分进入固体相留在花岗岩体内，其 余部分在残余熔浆中富集，与残浆中的阴离子结合成化 合物和络合物。在花岗伟晶岩浆结晶成岩的过程中，铀 在物理化学环境发生变化的条件下结晶成为晶质铀矿， 以副矿物的形式存在于伟晶岩脉中形成光石沟铀矿床。 ４几点认识 （５）矿床中的铀矿物被固定在花岗伟晶岩中，不可 能再富集，故此矿床品位不高。 参考文献： （１）丹凤三角地带在加里东期发生花岗岩化使铀元 素活化并富集，是形成铀矿床的前提； （２）混合花岗岩熔浆结晶分异形成伟晶岩浆，铀在 其中富集达到一定浓度和质量，是形成铀矿床的物质基 础； ［１］王相，唐荣杨，李实，等．秦岭造山与金属成矿［Ｍ］．北京： 冶金工业出版社，１９９６． ［２］ 张国伟，张本仁，袁学诚，等．秦岭造山带与大陆动力学 ＥＭ－］．北京：科学出版社，２００１：４３２—４３７．