广东棉花坑矿床的深部扩展

(广东韶关核工业290研究所512026)

[摘要]在棉花坑矿床深部，预测了找矿潜力，并以地面钻探和室内钻探为主要手段，对棉花坑矿床深部进行了勘查。经过两年的勘探和一年的总结研究，在埋深500 ~ 900 m处发现了品位高、厚度大的富矿体，实现了深部找矿的突破，新资源量达到中等水平，找矿取得重要进展。通过分析研究，认为棉花坑矿床的成矿环境、围岩蚀变、构造性质、矿石品位和类型在垂向上发生了有规律的变化，查明了矿床深部含矿花岗岩的成矿时代和形成时代，初步建立了棉花坑矿床的成矿模式，预测棉花坑矿床南部的长排地区具有良好的找矿前景。

[关键词]深部找矿；富矿体；垂直变化；棉花坑

1发现和探索过程

1.1矿床的发现和勘探过程

棉花坑铀矿床位于广东省仁化县长江镇。1957，原南岭区地质调查大队在油洞-棉花坑一带发现13异常点。随后，原二机部中南309大队三队和广东地质局的技术人员对异常点进行了检查和异常处理，并提出了这方面有进一步工作价值的意见。1959至1960，原地矿部742地质队在棉花坑北部进行了地表及浅部揭露和深部评价，证明深部有工业矿体。1963至1966，广东省地矿局705地质队系统揭露7、9号矿脉地表，选择33 ~ 4号勘探线作为钻探解剖控制重点工区，确认9号矿脉矿体继续向深部扩展。

从1967到1985，广东省地质矿产局705地质队对该矿床进行了系统的调查和勘探，并分别在1967、1969、1971提交了中间储量报告。1988 65438+2月，广东省地质矿产局705地质队根据“粤地函字(1985)第03号”、“粤地函字(1986)第121号”和“国储”在现有勘探资料的基础上，对原国有744棉花坑矿床的补充地质勘探、生产探矿成果和开采资料

根据原广东省地质局705大队提交的中间储量报告，该矿于1969开始建设并进行试采，1985正式投产，井筒开拓，设计服务年限20年。

1.2深部矿床勘探过程

2003年至2004年，核工业290所开展了“华南铀矿资源勘查部署规划研究”，通过资料收集、野外调查和综合研究，预测棉花坑矿床深部具有良好的找矿前景。

2004年，根据国土资源部办公厅下发的通知(国土资源部107号文件)，中核韶关金源铀业有限公司委托核工业290研究所开展了“棉花坑铀矿资源潜力调查”。通过收集前人资料，对比分析棉花坑矿床的生产探矿和采矿资料，调查9号硅化蚀变带勘探线15-55之间标高为400-50m的8个中段(中段高50m)的采矿资料，以及前期在0-400 m钻孔的勘探成果，认为9号带矿体厚度和矿石品位由浅至深有增厚和富集的趋势，矿床深部有扩大的趋势

2005年根据国家危机找矿办公室通知精神申请立项，2005年6月5438+2月国家危机找矿办公室批准“广东省棉花坑铀矿接替资源潜力勘查”项目。项目分两个阶段实施，第一阶段是2006年至2007年的探索阶段，第二阶段是2008年的总结研究阶段。第一阶段，2006年以15 ~ 47线0 ~-300m中段为勘探重点，通过精心设计和施工，利用多个钻孔寻找高品位厚矿体，特别是多个大于1%的特富矿样段。同年还进行了-300 ~-500 m中段的勘探，了解矿体在倾向上的延伸和发展前景，加强铀矿化垂向变化特征的研究。第一阶段，2007年以15 ~ 47线-200 ~-500 m中段为重点，采用地表钻探方法，结合去年总结的铀矿化垂向变化规律，在深部发现了超富矿体，达到了资源目标，大致查明了9号硅化蚀变带特征及矿体的规模、形态、产状和连续性。第二阶段进一步总结了花棉铀矿床铀矿化的水平和垂直变化规律、控矿因素和成因，提出了9号硅化蚀变带深部和长排地区具有良好的找矿前景和下一步的勘查领域。

2基本特征

2.1地质调查

棉花坑铀矿床位于巨大的诸光杂岩体南部的中心，正好处于后闽赣加里东隆起(图1)的西南边缘，与广东北海印支西拗陷相邻。

岩体周围广泛出露震旦系和寒武-奥陶系地槽沉积，为一套浅-半深海复理石硅质页岩和笔石页岩，总厚度超过15000米。加里东运动使其轻微变质，形成紧密的线性褶皱。平均铀含量为(5 ~ 10) × 10-6，铀含量高达(10 ~ 15) × 10-6。前震旦系基底未出露，但根据2.2 ~ 2.9 Ga [1]的加里东期混合花岗岩Sm-Nd等时线年龄，本区前震旦系存在成熟度较高的古块体，估算古铀含量为20.53×10-6。

诸光岩体南部出露面积约2300km2，是由加里东期、海西期和印支-燕山期花岗岩类组成的复式岩体。加里东期花岗闪长岩、混合花岗岩和黑云母二长花岗岩以岩石植物的形式出现。海西期为本区岩浆活动的低潮期，零星出露云辉二长花岗岩、云山石英二长花岗岩和黑云母二长花岗岩，呈岩簇状和滴状。加里东期和海西期花岗岩类的平均铀含量为(7 ~ 11) × 10-6，大部分副矿物含有少量结晶铀。印支-燕山期是本区岩浆活动的高峰期。南北向分布的印支期花岗岩带和东西向分布的燕山期花岗岩带交织在一起，构成诸光岩体南部的主体。其岩性为黑云母花岗岩、黑云母二长花岗岩、黑云母花岗岩，富含硅、碱性、铝过饱和、钾多于钠。铀含量高，一般含结晶铀，可达5.5g/t。

图1诸光南部岩体地质构造图

1-古近纪-白垩纪；2-泥盆纪；3-奥陶纪-震旦系；4-燕山晚期花岗岩；5-燕山早期花岗岩；6-印支期花岗岩；7-海西花岗岩；8-加里东期花岗岩；9-加里东期混合花岗岩；10-主要断裂带；11-铀矿床

印支运动结束了区内外挤压造山的历史，进入了中国东部活动大陆边缘以NNE向走滑伸展为主的断块活动新阶段[2]。在隐伏的东西向和SN-向控岩构造的基础上，诸光岩体南部广泛发育NNE、NE、NNW和NW-W四种走向的断裂构造。早白垩世末，在北北东向走滑断裂带由左向右变化的驱动下，其他各组断裂也相应发生变化，在盆山之间形成了北东走向走滑的盆山构造体系，在诸光岩体南部产生了大范围的铀矿化。

2.2矿床地质特征

2.2.1岩浆岩

矿床及其外围主要出露印支期第三期中粒黑云母花岗岩(图2)，三面被燕山早期第一期中粒黑云母花岗岩包围。燕山早期和晚期，中细粒黑云母和黑云母花岗岩应变和岩滴沿其接触面呈卫星状分布。该地区不时出现细粒岩石、伟晶岩块和正长岩滴。此外，辉绿岩、煌斑岩和细粒花岗岩以岩脉形式出现。其中印支期第三阶段中粒黑云母花岗岩形成于(232.0±4.0)Ma[3][3]，燕山早期中粒黑云母花岗岩和燕山晚期细粒黑云母花岗岩分别形成于(159.5±1.2)Ma和(138.6±1.3)Ma。

图2棉花坑矿床及其周围地质图

1-四元；2-燕山晚期花岗岩；3-燕山早期第三期花岗岩；4-燕山早期第二阶段花岗岩；5-燕山早期第一期花岗岩；6—印支期第三阶段花岗岩；7-第二阶段印支期花岗岩；8—第一阶段印支期花岗岩；9—花岗岩粒度(1。粗粮，2。中粒，3。细粒)；10—花岗岩结构和成分(p .斑状、m .白云母、b .黑云母)；11-碱性交代岩；12—细粒岩脉；13-辉绿岩脉；14—硅化带；15-硅化蚀变带；16-地质界线；17-岩相变化边界；18-铀矿床及矿化点

结构

区内主要发育三组构造:NE向、NW-NWW向和NNW向或近SN向。

北东向地层构造:矿区北部的棉花坑断层和矿区东南部的黄溪断层较为典型。走向60° ~ 70°，倾向东南，倾角75° ~ 80°，长几公里~几十公里，宽1 ~ 5m，充填硅质岩、碎裂岩、角砾岩，局部有辉绿岩。后期活动意义重大。

NW-NW W向地层构造:主要充填辉绿岩和煌斑岩，少量花岗斑岩脉，以充填油洞断层的辉绿岩脉为代表。走向290°，倾向西南，倾角60° ~ 78°，长几百米~几千米，宽1 ~ 5m。

北北西向或近SN-向的地层构造:棉花坑矿床及其周围的含矿构造属于以硅质岩为骨架的硅化蚀变带。群体密集，散布宽度3 ~ 4公里。单走向320° ~ 360°，向西(或向东)倾斜，倾角60° ~ 85°。沿走向和倾向，具有起伏、扩张和收缩、分枝和复合、尖灭和再现(侧向)的特点。硅化蚀变带的规模从数百米到数千米不等，其中9号带长4千米，宽几十厘米到几十米，最宽60米

图3棉花坑矿床9号区地质及钻孔分布图

1-花岗斑岩；2-中粒黑云母花岗岩；3-粗粒-中粒黑云母花岗岩；4—中粒云母花岗岩；5-碱性交代岩；6-硅化带；7-含矿蚀变构造带；8—铀矿体；9-勘探线；10-工业、矿化和异常钻探

9号带是棉花坑矿床的主要含矿硅化蚀变带(图3)。走向330 ~ 355，西(局部东)，倾角70 ~ 85。矿床控制长度2500m，最大出露标高555m，在-647.5 m深度未指出，有工业铀矿体。含矿带以硅质岩为骨架，两侧依次为硅化和绢云母(绿泥石)碎裂岩。其上叠加赤铁矿化、粉状黄铁矿化和紫黑色氟化是铀矿化富集的标志。特别是紫褐色赤铁矿化伴有粉状黄铁矿化和紫黑色氟化，一定是矿山富集区。15线以北硅质骨架宽，倾角陡，连续性好，发育深。已查明的资源储量占矿床的70%以上，是主矿体产量和矿化垂向幅度最大的部分。

2.2.3地球物理和地球化学特征

诸光岩体的南部具有高铀和钍的地球化学背景。尤其在印支-燕山期岩石中，铀平均含量大于13×10-6，是同类花岗岩的4倍，钍平均含量为38×10-6，是同类岩性的2.1倍。此外，从加里东期到燕山期，铀和钍的含量有所增加。

航空伽马能谱测量表明，棉花坑矿区处于西部高铀高钍区和东部低铀低钍区的过渡位置，与东部花岗岩广泛的自变质作用和区域绢云母蚀变相一致。

矿区岩心的铀组分和210 Po测量表明，铀矿体赋存部位存在显著的铀组分和210 Po异常。

2.3存款特征

2.3.1矿体形态及产状

矿区内15 ~ 47线0m标高以下共有21矿体呈环状相连，呈脉状、透镜状产出。它们位于9号硅化蚀变带中0 ~-500米的高度，受9号带控制(图4)。矿体走向330° ~ 355°，倾向西(东)，倾角73° ~ 90°。长50 ~ 250 m，最长350m；厚度0.5 ~ 5m，最大厚度7.65m，平均厚度2.12m，厚度变异系数82.8%，属于较稳定的矿体。矿体品位为0.05% ~ 0.300%，平均为0.212%，最富矿体品位为0.339%，品位变异系数为87.4%，为较均匀的矿体。其中E⑨-0和E⑨-1是勘查区最大的两个矿体，占估算资源量的74.7%。

2.3.2矿石的物质成分和结构

矿石物质的成分很简单。主要矿石矿物为沥青铀矿，少量黄铁矿和赤铁矿，浅部有少量铀黑和铀闪石。脉石矿物主要为微晶应时，含少量方解石、紫黑色萤石、绢云母和绿泥石。此外，花岗岩的碎片和残余矿物经常留在矿石中。

矿石化学成分中，SiO2含量为70.01% ~ 85.22%，Cao含量为0.46% ~ 8.84%，M GO含量为0.74% ~ 3.19%。与铀有关的有益和有害成分很少。

矿物主要为微晶结构、碎裂结构、斑块状结构和碎裂花岗岩结构。沥青铀矿呈胶状、球状和肾状产出，形成浸染状、条带状、网状和角砾状矿石结构。

综上所述，该矿床矿石属于高硅酸盐、低钙镁易处理矿石类型。

围岩蚀变

矿区附近的围岩蚀变包括硅化、赤铁矿化、绢云母化、高岭土化和碱性石化等。，并具有一定的水平分带性。

图4棉花坑9号带××勘探线剖面示意图。

通常，由白色、红色、灰黑色隐晶和微晶应时组成的硅化岩石骨架及其两侧依次为硅化、赤铁矿化、绢云母(绿泥石)、高岭土化裂隙花岗岩和碱性长石花岗岩，最外层为正常花岗岩。这些改动相互重叠。一般硅石骨架宽度为1 ~ 3m，最大宽度为5 ~ 7m。赤铁矿化叠加在硅质骨架上，颜色由紫褐色向两侧逐渐变为粉红色，最大宽度达60m，是铀矿体的主要赋存部位。绢云母(绿泥石)常与粉红色赤铁矿重叠，宽度20 ~ 50m。

上述蚀变在垂直方向上也有一定的规律性[5]。浅部以灰白色硅质骨架为主，成矿期叠加红色微晶应时，宽> > 5m；；在深部，宽度不到3m，大部分是几厘米到几十厘米。成矿期有红色微晶应时，但以灰色微晶应时为主，宽度变小。叠加在矿脉两侧的赤铁矿化、紫黑色萤石、粉状黄铁矿增强，其颜色由浅红色变为暗紫红色，蚀变宽度增大至数十米，出现角砾岩状矿石。

铀矿化受变红带控制，变红或赤铁矿化越强，矿体越好。铀矿体常产于构造变异区和不同岩性的接触区。

2.4成矿规律

2.4.1控矿因素及矿化特征

1)SN-走向印支期花岗岩带与东西走向燕山期富铀花岗岩带交汇形成的多期构造-岩浆活动中心，以及广泛发育的白云母、碱性长石和绢云母化，为岩体中铀的活化和迁移创造了极为有利的条件。

2)北北西向成矿断裂与北东向棉花坑断裂的交汇是棉花坑矿床定位的构造因素。

3)北北西向9号硅化蚀变带[6]，控制着矿体的产状和分布，其走向在335° ~ 355°时，连续性好，走向稳定，倾角大；当走向大于355°或小于335°时，矿体呈豆荚状，连续性差，甚至尖灭。通常，厚矿体出现在硅化蚀变带的陡倾部位。

4)矿区内岩体过渡相大面积出露，高温热液产物残留，是铀矿体处于剥蚀早期，矿化垂向幅度大于1000米的重要因素。

2.4.2矿床成因和类型

矿床受硅化蚀变带控制。矿体呈脉状和透镜状。矿物成分简单，除沥青铀矿外，还伴生有赤铁矿、黄铁矿、紫黑色萤石和少量粉红色方解石。与矿化有关的蚀变主要有硅化、赤铁矿化、粉状黄铁矿化和紫黑色氟化。沥青铀矿呈细脉状、带状、壳状和球状，形成温度为220～70℃。深部矿体中晚期沥青铀矿的U-Pb和Sm-Nd等时线年龄分别为68.7Ma和70 Ma，其成因属于多期成矿的中低温热液充填型铀矿床。

3主要成果和创新

3.1主要成果

1)共钻孔28个，其中工业钻孔20个，圈定矿体21个。新增铀资源储量达到中型矿床规模，平均品位0.212%。

2)在15 ~ 25线和33 ~ 41线之间的-200 ~-400 m标高处，发现了富厚矿体，如KZK19-1，视厚度8.81m，平均品位0.468%，KZK 29。在KZK19-1、KZK29-1、KZK37-1、KZK17-1等多个钻孔中发现品位大于1%的特富矿体。此外，

3)预测棉花坑矿床南段深部及矿床以南的长排地区具有良好的找矿前景。

3.2主要创新点

1)初步建立了棉花坑矿床的深部成矿模式。

2)总结棉花坑矿床的垂向变化特征。成矿环境:浅部氧化、弱氧化、酸性，中深部弱还原、弱碱性。围岩蚀变:上部主要由硅化+水云母+高岭石+蒙脱石+钾长石组成，中部主要由钾(钠)长石+绢云母+硅化+绿泥石组成，下部主要由钠(钾)长石+绢云母+碳酸盐化+绿泥石+绿色(黝铜矿)组成。铀矿物:浅部为含次生铀矿物的沥青铀矿，中部为含少量次生铀矿物的沥青铀矿，深部为沥青铀矿。矿化类型及品位:浅部为硅质脉型，矿石品位低，深部为硅化碎裂岩型，矿石品位高。

3)棉花坑9号含矿构造蚀变带是多期构造和热液作用形成的，其力学性质早期为压性、压性和扭性，后期为拉性和扭性。

4)确定深部沥青铀矿的成矿年龄为(70±0.1)Ma。

5)确定棉花坑矿床围岩的时代，其中浅部印支期中粒斑状云母花岗岩为(232±4.0)Ma，深部燕山早期中粒黑云母花岗岩为(159.5±1.2)Ma，燕山晚期细粒花岗岩脉为(138.6±65433)Ma。

4开发利用现状

4.1开采技术条件

矿区大面积出露中粗、中粒花岗岩。硅化蚀变带结构完整。地下水主要为花岗岩风化裂隙水、裂隙潜水和构造脉水。结构的含水量极不均匀，有向深处减弱的趋势。钻孔单位涌水量0.00049 ~ 0.041L/s·m，地表无大型水体，属于水文地质条件简单的矿床类型。

矿体产于以赤铁矿热液微晶石英岩和赤铁矿化硅化碎裂岩为主的构造蚀变带中。矿体及围岩结构完整，稳定性好，抗压、抗剪、抗拉强度高，属于工程地质条件简单的矿床。但北钻孔ZK47-1北东向棉花坑断层晚期断层规模较大，可能对9区上下壁附近的水文地质和工程地质条件产生一定影响。

矿区位于地震烈度小于ⅵ度的地区，属于稳定地块。花岗岩低山区崩塌滑坡较少，未发现重大地质灾害。矿石中伴生的重金属元素含量很少。但是，含有氡子体的放射性粉尘、废渣、废水和废气可能会对周围的大气和溪流产生一定的影响。

综上所述，该矿床开采技术条件属于以放射性环境问题为主的中等类型。

4.2开发利用现状

2008年后，棉花坑矿通过技术改造，井筒已延至- 150 m中段，并已开拓开采-50 m和-100 m。由于深部矿体品位高、厚度大，矿石的选矿和冶金性能好，矿山开发具有良好的经济效益。

5结束语

棉花坑矿床(1)是粤北乃至华南地区矿化垂向幅度最大、延伸深度最深、资源储量最大的花岗岩型铀矿床之一。

2)控矿因素和找矿标志明显，尤其是北北西向或近北北西向构造蚀变带，是棉花坑矿床及其外围的主要成矿控矿构造。

3)项目成果表明，棉花坑矿床深部及外围具有良好的找矿潜力，特别是9号带南段深部，棉花坑矿床以南昌平地区61、63、60、78号带构造蚀变，其构造、蚀变特征与9号相似，具有良好的找矿前景。

4)加强棉花坑矿床研究和外围深部找矿，特别是寻找构造蚀变带延伸和探测铀矿化或与铀密切相关元素的方法研究。

参考

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黄，尹正平，凌，等。粤北302矿床沥青铀矿的时代、地球化学特征及成因研究。矿床地质学，2010(2):352-360。

中国铀矿勘查的重大进展和突破——新世纪以来新发现和探明的铀矿实例

【作者简介】黄，男，出生于1962，研究员级高级工程师。2004年至今任核工业290所办公厅主任，2012年7月至今任核工业290所总工程师。负责完成地质勘查和科研项目8项，其中“广东仁化县棉花坑接替资源勘查”获国土资源部20110年度全国危机矿山找矿项目“先进集体”，获CNNC优秀地质报告三等奖，发表论文10余篇。