澳大利亚Bigrlyi铀矿床成矿特征与控矿因素研究

　　澳大利亚Bigrlyi铀矿床成矿特征与控矿因素研究

　　引言

　　Bigrlyi铀矿床位于澳大利亚北领地Ngalia盆地北缘，是一个典型的砂岩型铀矿床。Bigrlyi铀矿床自1973年发现以来，相继有多家西方勘探公司对该矿床及外围区域进行了不同程度的地质勘查工作，包括航空放射性一磁法测量、地面电阻率测量、区域及矿区地质填图、钻探、矿石水冶试验、资源量估算及概略性经济评价等工作，但总体上勘查活动有限，研究程度较低。

　　2009年，中国广核集团有限公司完成对澳大利亚能源金属有限公司（EME公司）的控股收购。自2010年起，澳大利亚能源金属有限公司（EME公司）对Bigrlyi铀矿床及其外围开展了较大规模的勘查工作，完成了包括地面地质填图、地表电法、磁法、放射性测量、生物化学法等系列找矿工作，对主要成矿区域开展了系统的钻探工作，完成了Bigrlyi铀矿床的资源量估算及可行性研究工作，并对该矿区开展了较为系统的成矿地质与资源评价研究，重点对Bigrlyi铀矿床的成矿环境、成矿特征和控矿因素等进行了较为系统的研究，圈定了多片有利的找矿靶区，新增铀资源量数千吨，取得了较为突出的找矿成果。

　　1.区域地质概况

　　1.1区域地层

　　Ngalia盆地是一个呈东西向展布的狭长山间残留盆地，东西长约400km，南北最宽处约70km，总面积约16000km2，是澳大利亚中部晚元古代～早古生代盆地中面积最小的一个盆地。Ngalia盆地为一个北陡南缓的不对称型克拉通内陆箕状拗陷一前陆盆地。盆地北部沉积厚，盆地北缘以北倾逆冲构造和高角度逆断层为界，与盆地基底直接接触；盆地南缘以北倾构造（向盆内倾，倾角较缓）为界。盆地基地和盖层经历了复杂的断裂构造改造，盖层以不整合或断层接触方式叠置在元古界Arunta基底地层之上。Ngalia盆地盖层主要由上元古界(～850Ma)和古生界沉积物组成，其中古生界相对较完整，包括寒武系Yuendumu组砂岩、Walbiri组白云岩、Bloodwood组、奥陶系Djagamara组、泥盆系Kerridy组砂岩和泥盆～石炭系MountEclipse组砂岩；各岩组之间均呈不整合接触。受晚奥陶世～晚石炭世AliceSprings造山运动(ASO)的影响，盆地内泥盆～石炭系MountEclipse组砂岩与下伏所有地层均呈不整合接触，是Ngalia盆地内砂岩型铀成矿的主要含矿层位。

　　1.2构造特征

　　深部地震资料表明，Ngalia盆地盖层的厚度为4000～5000m，位于北倾的Redbank超壳逆冲断裂系之上。Redbank逆冲断裂穿切莫霍面，是古老构造(糜棱岩1400Ma)在AliceSprings造山作用期间的再次活化。位于Ngalia盆地北部边缘的Napperby逆冲断裂与Redbank逆冲断裂平行，Yuendumu逆断层也沿盆地北缘的构造隆起部位发育。

　　研究表明，自Ngalia盆地形成(850Ma)以来，澳大利亚中部盆地及下覆基底经历了多期次的构造挤压事件，主要包括Areyonga事件、SouthRanges运动、PetermannRanges造山运动、Delamarian造山运动以及AliceSprings造山运动。其中，在AliceSprings造山运动(400～300Ma)之前，该区域整体上均接受了较为稳定的拗陷沉积。AliceSprings造山运动导致了该区大范围的构造变形、逆冲推覆及褶皱作用，并重新活化了老的逆冲断裂，成为典型的前陆盆地，泥盆～石炭系MountEclipse组砂岩即形成于这种挤压构造背景环境下。而且，AliceSprings造山运动使盆地周边基底露出地表，成为MountEclipse组砂岩的物源区，为该套砂岩的形成提供沉积物源。此次造山运动后，Ngalia盆地恢复稳定，广泛沉积新生代河湖相沉积。

　　2.矿床地质特征

　　Bigrlyi铀矿床位于Nagalia盆地北缘陡倾的泥盆-石炭系MountEclipse组砂岩中，沿东西走向约11km，南北宽约2km，是澳大利亚已知较大的铀矿床。

　　2-1含矿地层

　　由于受AliceSprings造山运动的影响，该区域的MountEclipse组砂岩呈陡倾状产出，断裂、褶皱较为发育，部分地区发生倒转，与下伏泥盆系Kerridy砂岩和奥陶系Djagamara组砂页岩呈不整合接触，局部以断层方式直接与元古代基底地层接触。

　　MountEclipse组砂岩主要由长石砂岩和杂砂岩、砾岩互层组成，其次含少量的粉砂岩和页岩。砂岩主要为粗粒结构，呈次棱角状，分选差，部分砂岩为钙质胶结，薄层状或块状构造，具有板状或槽状交错层理，新鲜岩石为浅灰色至红棕色，风化后呈橙～棕色。

　　根据砂岩的粒径、砾石产状、碳酸盐含量（通常为钙质胶结物）和氧化还原状态，MountEclipse组可划分为A～H等8个岩性单元，其中最重要的铀矿化发育在C层底部，部分发育在C/D或B/C交界处。该层厚度为20～200m，主要由白色和灰色长石砂岩组成，含有少量的页岩碎块和碳质物质。

　　相关研究表明，MountEclipse组砂岩主要形成于河流、（扇）三角洲和湖泊沉积环境，其中砂岩主要为粗砂岩，局部含砾岩，呈次棱角状，分选性较差，成熟度不高，砂岩中发育完好的交错层理和植物化石，泥岩层较薄，沉积物源主要来自于盆地北部的古老沉积岩及盆地基底的岩浆岩和变质岩等。

　　2.2矿体特征

　　Bigrlyi矿床区已发现多个铀矿体、矿化体及异常点（带），主要有A2/A3矿体、A4矿体、A7矿体、A15矿体等四个主要矿体，其中，A4矿体和A15矿体规模最大。A2/A3矿体走向近东西，倾向南，倾角近90。，矿体长2790m，宽340m，延深300m，单个矿体厚度一般为1.27～3.73m，平均品位为0.09%U308。A4矿体是Bigrlyi矿区规模最大的矿体，矿体走向北东约400，矿体长2250m，宽350m，延深390m，倾向南东，倾角近90°，单个矿体厚度一般为1～2m，平均品位为0.13%U308。A7矿体走向北东约40°，倾向南东，倾角近90°，矿体长810m，宽250m，矿化垂幅285m以上，矿体厚度一般为l～2m，平均品位为0.09%U308。A15矿体位于A4矿体以东4km处，总体走向为北西向，倾向南西，倾角为750～800，走向长1380m，宽度可达200m，倾向延深375m，矿体厚度一般为1.5～5.0m，平均品位为0.16%U308。

　　统计分析结果表明，Bigrlyi矿床的矿体厚度变化系数为41.2%，说明矿体厚度在三维空间上变化稳定，矿体最厚处达6.1m;矿体品位变化系数为36.7%，品位变化均匀，最高品位达3.32%U308。

　　2.3矿石特点

　　Bigrlyi矿床铀矿化主要赋存于MountEclipse组砂岩C单元的中粗粒长石砂岩中，矿化砂岩呈灰色、深灰色、灰黑色，见有厘米级黑灰色斑块和不规则黑色区域，颜色比非矿化氧化砂岩及原生砂岩颜色深。含矿砂岩碎屑主要由石英、钾长石和钒云母组成，碎屑黏土、云母碎片常见，含少量白云母、黑云母、钛铁矿、锆石和极少量黄铁矿。

　　3.控矿因素分析

　　3.1铀源

　　盆地周边出露基底地层由变质沉积岩或变质火成岩组成，岩石普遍发生绿片岩相到榴辉岩相变质作用，并被花岗岩或其他火成岩侵入。航空放射性测量结果表明，其铀含量普遍较高，成为盆地内砂岩型铀矿化中铀的有利来源。其中，在花岗岩侵人体中，晚期的Southwark花岗岩(1760Ma)和Yanmganyi花岗岩(1567±11Ma)K、Th、U含量高，其中，U含量最高可达22.5×10-6，Th含量可达175×10-6。在Bigrlyi矿床的西部地区，该类花岗岩具有最高的放射强度，并可能是Bigrlyi铀矿床中铀的来源。

　　3.2沉积

　　Bigrly铀矿床及其他砂岩型铀矿床、铀矿（化）点均分布盆地北缘的泥盆～石炭系MountEclipse组C单元长石砂岩层中，铀矿化受近东西向氧化还原带内的长石砂岩层控制，层控规律明显。

　　MountEclipse组砂岩沉积于AliceSprings造山运动期的前陆盆地环境，并广泛超覆于泥盆系Kerridy砂岩、奥陶系Djagamara组砂页岩和新元古界VaughanSprings石英岩之上。在MountEclipse组砂岩沉积期内，普遍发育河流、（扇）三角洲和湖泊沉积环境，具有典型的退积层序，沉积物以长石砂岩和杂砂岩为主，含有砾岩和少量粉砂岩、页岩夹层，其中砂岩、粉砂岩和页岩具红色和褐色原生色，局部见有灰色、灰白色和浅绿色的长石砂岩，夹有富含植物化石的碳质页岩薄层。该套砂岩及页岩薄层因其富含有机质、黄铁矿等还原性物质，而成为本区的最有利含矿层位。

　　3.3构造

　　1)沉积成岩预富集期。泥盆～石炭纪的AliceSprings造山运动，导致区域基底逆冲断层带活动，形成前陆盆地。由于逆冲断块的隆升作用，基底富铀花岗岩隆升剥蚀，在前陆盆地中MountEclipse组沉积一套富铀的花岗岩质碎屑岩，并形成楔形的沉积层。在沉积成岩压实作用过程中，铀元素在MountEclipse组C单元渗透性好的还原性灰色长石砂岩及黏土碎屑边缘形成铀的预富集及局部铀矿化，矿体形态为似层状。铀矿化受MountEclipse组C单元“泥-砂-泥”结构的地层控制，形成时间推测为石炭纪沉积成岩期。

　　2)成岩期后的主成矿期。AliceSprings造山运动晚期，区内表现为进一步的构造挤压作用，盆地中断裂发育，一方面导致地下的还原性流体沿断裂上升进入石炭系C单元，提高了C单元的还原容量；另一方面受断层的逆冲推覆活动使得MountEclipse组砂岩抬升，并出露地表，其中的C单元砂体接受到来自蚀源区含铀含氧水的渗入，并在C单元层砂泥岩及其临近的C层、D层接触面附近形成似卷状或“板状”富铀矿体，形成时间推测为石炭纪晚期。

　　4.结论

　　1)Ngalia盆地铀资源丰富，是澳大利亚重要的铀成矿区之一，铀成矿类型为砂岩型铀矿，目前已发现多个铀矿床和矿点，其中Bigrlyi铀矿是该区最大的铀矿床。

　　2)Ngalia盆地的主要含矿层位为位于盆地北缘的泥盆～石炭系MountEclipse组砂岩，主要形成于河流、（扇）三角洲和湖泊沉积环境，其C单元的中粗粒长石砂岩富含有机质、黄铁矿等还原性物质，构成本区的主要含矿层位。

　　3)Bigrlyi铀矿床主要包括A2/A3矿体、A4矿体、A7矿体、A15矿体等四个矿体，其中A4和A15矿体规模最大；铀矿物主要有铀石、沥青铀矿、钒钾铀矿等，脉石矿物为石英、钾长石及少量的黏土矿物。

　　4)Bigrlyi铀矿床的形成受铀源条件、含矿层岩相及岩性条件、构造改造条件等多种因素的影响，其中盆地北缘富铀地质体广泛分布，含矿灰色砂岩富含有机质、黄铁矿等还原性物质，沉积成岩期的构造隆升与主成矿期的构造反转挤压、断裂活动，从而形成了似卷状或“板状”富铀矿体。

　　摘自《中国矿业》2023年第8期