(廣東韶關核工業290研究所512026)
[摘要]在棉花坑礦床深部，預測了找礦潛力，並以地面鉆探和室內鉆探為主要手段，對棉花坑礦床深部進行了勘查。經過兩年的勘探和壹年的總結研究，在埋深500 ~ 900 m處發現了品位高、厚度大的富礦體，實現了深部找礦的突破，新資源量達到中等水平，找礦取得重要進展。通過分析研究，認為棉花坑礦床的成礦環境、圍巖蝕變、構造性質、礦石品位和類型在垂向上發生了有規律的變化，查明了礦床深部含礦花崗巖的成礦時代和形成時代，初步建立了棉花坑礦床的成礦模式，預測棉花坑礦床南部的長排地區具有良好的找礦前景。
[關鍵詞]深部找礦；富礦體；垂直變化；棉花坑
1發現和探索過程
1.1礦床的發現和勘探過程
棉花坑鈾礦床位於廣東省仁化縣長江鎮。1957，原南嶺區地質調查大隊在油洞-棉花坑壹帶發現13異常點。隨後，原二機部中南309大隊三隊和廣東地質局的技術人員對異常點進行了檢查和異常處理，並提出了這方面有進壹步工作價值的意見。1959至1960，原地礦部742地質隊在棉花坑北部進行了地表及淺部揭露和深部評價，證明深部有工業礦體。1963至1966，廣東省地礦局705地質隊系統揭露7、9號礦脈地表，選擇33 ~ 4號勘探線作為鉆探解剖控制重點工區，確認9號礦脈礦體繼續向深部擴展。
從1967到1985，廣東省地質礦產局705地質隊對該礦床進行了系統的調查和勘探，並分別在1967、1969、1971提交了中間儲量報告。1988 65438+2月，廣東省地質礦產局705地質隊根據“粵地函字(1985)第03號”、“粵地函字(1986)第121號”和“國儲”在現有勘探資料的基礎上，對原國有744棉花坑礦床的補充地質勘探、生產探礦成果和開采資料
根據原廣東省地質局705大隊提交的中間儲量報告，該礦於1969開始建設並進行試采，1985正式投產，井筒開拓，設計服務年限20年。
1.2深部礦床勘探過程
2003年至2004年，核工業290所開展了“華南鈾礦資源勘查部署規劃研究”，通過資料收集、野外調查和綜合研究，預測棉花坑礦床深部具有良好的找礦前景。
2004年，根據國土資源部辦公廳下發的通知(國土資源部107號文件)，中核韶關金源鈾業有限公司委托核工業290研究所開展了“棉花坑鈾礦資源潛力調查”。通過收集前人資料，對比分析棉花坑礦床的生產探礦和采礦資料，調查9號矽化蝕變帶勘探線15-55之間標高為400-50m的8個中段(中段高50m)的采礦資料，以及前期在0-400 m鉆孔的勘探成果，認為9號帶礦體厚度和礦石品位由淺至深有增厚和富集的趨勢，礦床深部有擴大的趨勢
2005年根據國家危機找礦辦公室通知精神申請立項，2005年6月5438+2月國家危機找礦辦公室批準“廣東省棉花坑鈾礦接替資源潛力勘查”項目。項目分兩個階段實施，第壹階段是2006年至2007年的探索階段，第二階段是2008年的總結研究階段。第壹階段，2006年以15 ~ 47線0 ~-300m中段為勘探重點，通過精心設計和施工，利用多個鉆孔尋找高品位厚礦體，特別是多個大於1%的特富礦樣段。同年還進行了-300 ~-500 m中段的勘探，了解礦體在傾向上的延伸和發展前景，加強鈾礦化垂向變化特征的研究。第壹階段，2007年以15 ~ 47線-200 ~-500 m中段為重點，采用地表鉆探方法，結合去年總結的鈾礦化垂向變化規律，在深部發現了超富礦體，達到了資源目標，大致查明了9號矽化蝕變帶特征及礦體的規模、形態、產狀和連續性。第二階段進壹步總結了花棉鈾礦床鈾礦化的水平和垂直變化規律、控礦因素和成因，提出了9號矽化蝕變帶深部和長排地區具有良好的找礦前景和下壹步的勘查領域。
2基本特征
2.1地質調查
棉花坑鈾礦床位於巨大的諸光雜巖體南部的中心，正好處於後閩贛加裏東隆起(圖1)的西南邊緣，與廣東北海印支西拗陷相鄰。
巖體周圍廣泛出露震旦系和寒武-奧陶系地槽沈積，為壹套淺-半深海復理石矽質頁巖和筆石頁巖，總厚度超過15000米。加裏東運動使其輕微變質，形成緊密的線性褶皺。平均鈾含量為(5 ~ 10) × 10-6，鈾含量高達(10 ~ 15) × 10-6。前震旦系基底未出露，但根據2.2 ~ 2.9 Ga [1]的加裏東期混合花崗巖Sm-Nd等時線年齡，本區前震旦系存在成熟度較高的古塊體，估算古鈾含量為20.53×10-6。
諸光巖體南部出露面積約2300km2，是由加裏東期、海西期和印支-燕山期花崗巖類組成的復式巖體。加裏東期花崗閃長巖、混合花崗巖和黑雲母二長花崗巖以巖石植物的形式出現。海西期為本區巖漿活動的低潮期，零星出露雲輝二長花崗巖、雲山石英二長花崗巖和黑雲母二長花崗巖，呈巖簇狀和滴狀。加裏東期和海西期花崗巖類的平均鈾含量為(7 ~ 11) × 10-6，大部分副礦物含有少量結晶鈾。印支-燕山期是本區巖漿活動的高峰期。南北向分布的印支期花崗巖帶和東西向分布的燕山期花崗巖帶交織在壹起，構成諸光巖體南部的主體。其巖性為黑雲母花崗巖、黑雲母二長花崗巖、黑雲母花崗巖，富含矽、堿性、鋁過飽和、鉀多於鈉。鈾含量高，壹般含結晶鈾，可達5.5g/t。
圖1諸光南部巖體地質構造圖
1-古近紀-白堊紀；2-泥盆紀；3-奧陶紀-震旦系；4-燕山晚期花崗巖；5-燕山早期花崗巖；6-印支期花崗巖；7-海西花崗巖；8-加裏東期花崗巖；9-加裏東期混合花崗巖；10-主要斷裂帶；11-鈾礦床
印支運動結束了區內外擠壓造山的歷史，進入了中國東部活動大陸邊緣以NNE向走滑伸展為主的斷塊活動新階段[2]。在隱伏的東西向和SN-向控巖構造的基礎上，諸光巖體南部廣泛發育NNE、NE、NNW和NW-W四種走向的斷裂構造。早白堊世末，在北北東向走滑斷裂帶由左向右變化的驅動下，其他各組斷裂也相應發生變化，在盆山之間形成了北東走向走滑的盆山構造體系，在諸光巖體南部產生了大範圍的鈾礦化。
2.2礦床地質特征
2.2.1巖漿巖
礦床及其外圍主要出露印支期第三期中粒黑雲母花崗巖(圖2)，三面被燕山早期第壹期中粒黑雲母花崗巖包圍。燕山早期和晚期，中細粒黑雲母和黑雲母花崗巖應變和巖滴沿其接觸面呈衛星狀分布。該地區不時出現細粒巖石、偉晶巖塊和正長巖滴。此外，輝綠巖、煌斑巖和細粒花崗巖以巖脈形式出現。其中印支期第三階段中粒黑雲母花崗巖形成於(232.0±4.0)Ma[3][3]，燕山早期中粒黑雲母花崗巖和燕山晚期細粒黑雲母花崗巖分別形成於(159.5±1.2)Ma和(138.6±1.3)Ma。
圖2棉花坑礦床及其周圍地質圖
1-四元；2-燕山晚期花崗巖；3-燕山早期第三期花崗巖；4-燕山早期第二階段花崗巖；5-燕山早期第壹期花崗巖；6—印支期第三階段花崗巖；7-第二階段印支期花崗巖；8—第壹階段印支期花崗巖；9—花崗巖粒度(1。粗糧，2。中粒，3。細粒)；10—花崗巖結構和成分(p .斑狀、m .白雲母、b .黑雲母)；11-堿性交代巖；12—細粒巖脈；13-輝綠巖脈；14—矽化帶；15-矽化蝕變帶；16-地質界線；17-巖相變化邊界；18-鈾礦床及礦化點
結構
區內主要發育三組構造:NE向、NW-NWW向和NNW向或近SN向。
北東向地層構造:礦區北部的棉花坑斷層和礦區東南部的黃溪斷層較為典型。走向60° ~ 70°，傾向東南，傾角75° ~ 80°，長幾公裏~幾十公裏，寬1 ~ 5m，充填矽質巖、碎裂巖、角礫巖，局部有輝綠巖。後期活動意義重大。
NW-NW W向地層構造:主要充填輝綠巖和煌斑巖，少量花崗斑巖脈，以充填油洞斷層的輝綠巖脈為代表。走向290°，傾向西南，傾角60° ~ 78°，長幾百米~幾千米，寬1 ~ 5m。
北北西向或近SN-向的地層構造:棉花坑礦床及其周圍的含礦構造屬於以矽質巖為骨架的矽化蝕變帶。群體密集，散布寬度3 ~ 4公裏。單走向320° ~ 360°，向西(或向東)傾斜，傾角60° ~ 85°。沿走向和傾向，具有起伏、擴張和收縮、分枝和復合、尖滅和再現(側向)的特點。矽化蝕變帶的規模從數百米到數千米不等，其中9號帶長4千米，寬幾十厘米到幾十米，最寬60米
圖3棉花坑礦床9號區地質及鉆孔分布圖
1-花崗斑巖；2-中粒黑雲母花崗巖；3-粗粒-中粒黑雲母花崗巖；4—中粒雲母花崗巖；5-堿性交代巖；6-矽化帶；7-含礦蝕變構造帶；8—鈾礦體；9-勘探線；10-工業、礦化和異常鉆探
9號帶是棉花坑礦床的主要含礦矽化蝕變帶(圖3)。走向330 ~ 355，西(局部東)，傾角70 ~ 85。礦床控制長度2500m，最大出露標高555m，在-647.5 m深度未指出，有工業鈾礦體。含礦帶以矽質巖為骨架，兩側依次為矽化和絹雲母(綠泥石)碎裂巖。其上疊加赤鐵礦化、粉狀黃鐵礦化和紫黑色氟化是鈾礦化富集的標誌。特別是紫褐色赤鐵礦化伴有粉狀黃鐵礦化和紫黑色氟化，壹定是礦山富集區。15線以北矽質骨架寬，傾角陡，連續性好，發育深。已查明的資源儲量占礦床的70%以上，是主礦體產量和礦化垂向幅度最大的部分。
2.2.3地球物理和地球化學特征
諸光巖體的南部具有高鈾和釷的地球化學背景。尤其在印支-燕山期巖石中，鈾平均含量大於13×10-6，是同類花崗巖的4倍，釷平均含量為38×10-6，是同類巖性的2.1倍。此外，從加裏東期到燕山期，鈾和釷的含量有所增加。
航空伽馬能譜測量表明，棉花坑礦區處於西部高鈾高釷區和東部低鈾低釷區的過渡位置，與東部花崗巖廣泛的自變質作用和區域絹雲母蝕變相壹致。
礦區巖心的鈾組分和210 Po測量表明，鈾礦體賦存部位存在顯著的鈾組分和210 Po異常。
2.3存款特征
2.3.1礦體形態及產狀
礦區內15 ~ 47線0m標高以下共有21礦體呈環狀相連，呈脈狀、透鏡狀產出。它們位於9號矽化蝕變帶中0 ~-500米的高度，受9號帶控制(圖4)。礦體走向330° ~ 355°，傾向西(東)，傾角73° ~ 90°。長50 ~ 250 m，最長350m；厚度0.5 ~ 5m，最大厚度7.65m，平均厚度2.12m，厚度變異系數82.8%，屬於較穩定的礦體。礦體品位為0.05% ~ 0.300%，平均為0.212%，最富礦體品位為0.339%，品位變異系數為87.4%，為較均勻的礦體。其中E⑨-0和E⑨-1是勘查區最大的兩個礦體，占估算資源量的74.7%。
2.3.2礦石的物質成分和結構
礦石物質的成分很簡單。主要礦石礦物為瀝青鈾礦，少量黃鐵礦和赤鐵礦，淺部有少量鈾黑和鈾閃石。脈石礦物主要為微晶應時，含少量方解石、紫黑色螢石、絹雲母和綠泥石。此外，花崗巖的碎片和殘余礦物經常留在礦石中。
礦石化學成分中，SiO2含量為70.01% ~ 85.22%，Cao含量為0.46% ~ 8.84%，M GO含量為0.74% ~ 3.19%。與鈾有關的有益和有害成分很少。
礦物主要為微晶結構、碎裂結構、斑塊狀結構和碎裂花崗巖結構。瀝青鈾礦呈膠狀、球狀和腎狀產出，形成浸染狀、條帶狀、網狀和角礫狀礦石結構。
綜上所述，該礦床礦石屬於高矽酸鹽、低鈣鎂易處理礦石類型。
圍巖蝕變
礦區附近的圍巖蝕變包括矽化、赤鐵礦化、絹雲母化、高嶺土化和堿性石化等。，並具有壹定的水平分帶性。
圖4棉花坑9號帶××勘探線剖面示意圖。
通常，由白色、紅色、灰黑色隱晶和微晶應時組成的矽化巖石骨架及其兩側依次為矽化、赤鐵礦化、絹雲母(綠泥石)、高嶺土化裂隙花崗巖和堿性長石花崗巖，最外層為正常花崗巖。這些改動相互重疊。壹般矽石骨架寬度為1 ~ 3m，最大寬度為5 ~ 7m。赤鐵礦化疊加在矽質骨架上，顏色由紫褐色向兩側逐漸變為粉紅色，最大寬度達60m，是鈾礦體的主要賦存部位。絹雲母(綠泥石)常與粉紅色赤鐵礦重疊，寬度20 ~ 50m。
上述蝕變在垂直方向上也有壹定的規律性[5]。淺部以灰白色矽質骨架為主，成礦期疊加紅色微晶應時，寬> > 5m；；在深部，寬度不到3m，大部分是幾厘米到幾十厘米。成礦期有紅色微晶應時，但以灰色微晶應時為主，寬度變小。疊加在礦脈兩側的赤鐵礦化、紫黑色螢石、粉狀黃鐵礦增強，其顏色由淺紅色變為暗紫紅色，蝕變寬度增大至數十米，出現角礫巖狀礦石。
鈾礦化受變紅帶控制，變紅或赤鐵礦化越強，礦體越好。鈾礦體常產於構造變異區和不同巖性的接觸區。
2.4成礦規律
2.4.1控礦因素及礦化特征
1)SN-走向印支期花崗巖帶與東西走向燕山期富鈾花崗巖帶交匯形成的多期構造-巖漿活動中心，以及廣泛發育的白雲母、堿性長石和絹雲母化，為巖體中鈾的活化和遷移創造了極為有利的條件。
2)北北西向成礦斷裂與北東向棉花坑斷裂的交匯是棉花坑礦床定位的構造因素。
3)北北西向9號矽化蝕變帶[6]，控制著礦體的產狀和分布，其走向在335° ~ 355°時，連續性好，走向穩定，傾角大；當走向大於355°或小於335°時，礦體呈豆莢狀，連續性差，甚至尖滅。通常，厚礦體出現在矽化蝕變帶的陡傾部位。
4)礦區內巖體過渡相大面積出露，高溫熱液產物殘留，是鈾礦體處於剝蝕早期，礦化垂向幅度大於1000米的重要因素。
2.4.2礦床成因和類型
礦床受矽化蝕變帶控制。礦體呈脈狀和透鏡狀。礦物成分簡單，除瀝青鈾礦外，還伴生有赤鐵礦、黃鐵礦、紫黑色螢石和少量粉紅色方解石。與礦化有關的蝕變主要有矽化、赤鐵礦化、粉狀黃鐵礦化和紫黑色氟化。瀝青鈾礦呈細脈狀、帶狀、殼狀和球狀，形成溫度為220～70℃。深部礦體中晚期瀝青鈾礦的U-Pb和Sm-Nd等時線年齡分別為68.7Ma和70 Ma，其成因屬於多期成礦的中低溫熱液充填型鈾礦床。
3主要成果和創新
3.1主要成果
1)共鉆孔28個，其中工業鉆孔20個，圈定礦體21個。新增鈾資源儲量達到中型礦床規模，平均品位0.212%。
2)在15 ~ 25線和33 ~ 41線之間的-200 ~-400 m標高處，發現了富厚礦體，如KZK19-1，視厚度8.81m，平均品位0.468%，KZK 29。在KZK19-1、KZK29-1、KZK37-1、KZK17-1等多個鉆孔中發現品位大於1%的特富礦體。此外，
3)預測棉花坑礦床南段深部及礦床以南的長排地區具有良好的找礦前景。
3.2主要創新點
1)初步建立了棉花坑礦床的深部成礦模式。
2)總結棉花坑礦床的垂向變化特征。成礦環境:淺部氧化、弱氧化、酸性，中深部弱還原、弱堿性。圍巖蝕變:上部主要由矽化+水雲母+高嶺石+蒙脫石+鉀長石組成，中部主要由鉀(鈉)長石+絹雲母+矽化+綠泥石組成，下部主要由鈉(鉀)長石+絹雲母+碳酸鹽化+綠泥石+綠色(黝銅礦)組成。鈾礦物:淺部為含次生鈾礦物的瀝青鈾礦，中部為含少量次生鈾礦物的瀝青鈾礦，深部為瀝青鈾礦。礦化類型及品位:淺部為矽質脈型，礦石品位低，深部為矽化碎裂巖型，礦石品位高。
3)棉花坑9號含礦構造蝕變帶是多期構造和熱液作用形成的，其力學性質早期為壓性、壓性和扭性，後期為拉性和扭性。
4)確定深部瀝青鈾礦的成礦年齡為(70±0.1)Ma。
5)確定棉花坑礦床圍巖的時代，其中淺部印支期中粒斑狀雲母花崗巖為(232±4.0)Ma，深部燕山早期中粒黑雲母花崗巖為(159.5±1.2)Ma，燕山晚期細粒花崗巖脈為(138.6±65433)Ma。
4開發利用現狀
4.1開采技術條件
礦區大面積出露中粗、中粒花崗巖。矽化蝕變帶結構完整。地下水主要為花崗巖風化裂隙水、裂隙潛水和構造脈水。結構的含水量極不均勻，有向深處減弱的趨勢。鉆孔單位湧水量0.00049 ~ 0.041L/s·m，地表無大型水體，屬於水文地質條件簡單的礦床類型。
礦體產於以赤鐵礦熱液微晶石英巖和赤鐵礦化矽化碎裂巖為主的構造蝕變帶中。礦體及圍巖結構完整，穩定性好，抗壓、抗剪、抗拉強度高，屬於工程地質條件簡單的礦床。但北鉆孔ZK47-1北東向棉花坑斷層晚期斷層規模較大，可能對9區上下壁附近的水文地質和工程地質條件產生壹定影響。
礦區位於地震烈度小於ⅵ度的地區，屬於穩定地塊。花崗巖低山區崩塌滑坡較少，未發現重大地質災害。礦石中伴生的重金屬元素含量很少。但是，含有氡子體的放射性粉塵、廢渣、廢水和廢氣可能會對周圍的大氣和溪流產生壹定的影響。
綜上所述，該礦床開采技術條件屬於以放射性環境問題為主的中等類型。
4.2開發利用現狀
2008年後，棉花坑礦通過技術改造，井筒已延至- 150 m中段，並已開拓開采-50 m和-100 m。由於深部礦體品位高、厚度大，礦石的選礦和冶金性能好，礦山開發具有良好的經濟效益。
5結束語
棉花坑礦床(1)是粵北乃至華南地區礦化垂向幅度最大、延伸深度最深、資源儲量最大的花崗巖型鈾礦床之壹。
2)控礦因素和找礦標誌明顯，尤其是北北西向或近北北西向構造蝕變帶，是棉花坑礦床及其外圍的主要成礦控礦構造。
3)項目成果表明，棉花坑礦床深部及外圍具有良好的找礦潛力，特別是9號帶南段深部，棉花坑礦床以南昌平地區61、63、60、78號帶構造蝕變，其構造、蝕變特征與9號相似，具有良好的找礦前景。
4)加強棉花坑礦床研究和外圍深部找礦，特別是尋找構造蝕變帶延伸和探測鈾礦化或與鈾密切相關元素的方法研究。
參考
吳烈勤，劉汝洲，黃。朱光蘭河地區早元古代變質巖的同位素年齡及其地質意義。華南鈾礦地質，1998，15 (1 ~ 2): 39-42。
馬興元，等。中國東部中新生代裂陷和伸展構造。地質學報，1983，(1): 22-31。
黃，曹，淩，等。粵北油東巖體鋯石U-Pb年齡、地球化學特征及成因研究。地質學報，2012(2):577-586。
黃，朱霸，曹，等。諸光南部棉花坑礦床含礦圍巖成巖年齡研究。華南鈾礦地質，2012:1-8。
金景福，倪，胡。302鈾礦床熱液脈的垂直分帶及其成因。礦石地質學，1992，11 (3): 252-258。
秦穆韜，劉世賢。南嶺花崗巖型和火山巖型鈾礦床。北京:地質出版社，1988:1-170。
黃，尹正平，淩，等。粵北302礦床瀝青鈾礦的時代、地球化學特征及成因研究。礦床地質學，2010(2):352-360。
中國鈾礦勘查的重大進展和突破——新世紀以來新發現和探明的鈾礦實例
【作者簡介】黃，男，出生於1962，研究員級高級工程師。2004年至今任核工業290所辦公廳主任，2012年7月至今任核工業290所總工程師。負責完成地質勘查和科研項目8項，其中“廣東仁化縣棉花坑接替資源勘查”獲國土資源部20110年度全國危機礦山找礦項目“先進集體”，獲CNNC優秀地質報告三等獎，發表論文10余篇。