460矿床位于NE 向蔡家营—大官厂火山断陷带, 受F₄₅断裂和火山构造的复合控制。在航磁等值线图上, 该矿床位于航磁特征区域, 磁力值在-150~150 nT之间。航放资料显示, 该矿床位于铀、钍高场、钾低场, 同时矿床所处区域为U、Mo化探异常、铀水化学异常区^{[ 2]}。

矿床定位于F₄₅断裂南盘一个由潜流纹岩体组成的小型潜火山构造中。潜流纹岩体呈北西向展布, 平面呈半环状、剖面呈漏斗状侵入到张家口组三段中, 岩体顶部发育有隐爆角砾岩, 中心为隐爆角砾集块岩, 边缘相为霏细岩, 向外过渡到正常岩石。以潜流纹岩体为中心的潜火山构造受张麻井破火山构造及多组断裂构造交切复合的构造结控制。

铀矿化主要赋存于潜流纹岩体顶部的隐爆角砾岩和岩体下部的构造裂隙中。有少数矿体赋存于紧邻岩体外接触带的流纹岩中。矿床上部矿体呈囊状和透镜状, 形态变化大;下部矿体呈脉状, 形态较规则。矿体产状与潜火山岩体基本一致, 空间上呈叠瓦式斜列, 向岩体内倾斜。上部矿体中矿石呈浸染状, 铀品位较低（0.05%~0.10%）, 钼品位较高（>0.55%）, 矿石矿物主要有胶硫钼矿、胶黄铁矿和少量沥青铀矿, 脉石矿物为紫色萤石和灰色玉髓;下部矿体中矿石呈脉状、角砾状, 铀品位较高（>0.1%）, 钼亦达工业品位, 矿石矿物主要有沥青铀矿、辉钼矿、硫钼矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿等, 脉石矿物为黑色玉髓和红色微晶石英、黑色萤石。上、下两种矿体重叠区是铀钼富矿体的分布区。

矿床范围内粘土化蚀变分布最广, 以水云母化为主, 次为高岭土化、迪开石化、沸石化、绿泥石化和蒙脱石化, 反映出矿床强酸性热液蚀变特征。矿区分布较广的热液蚀变还有硅化、萤石化、黄铁矿化和钾长石化等。

460矿床是一个中低温的火山热液型铀—钼矿床。矿床铀矿成矿时代分为三期：矿前蚀变期, 水云母化的蚀变年龄经K―Ar法测定为115 Ma（含矿围岩潜流纹岩体的成岩年龄经U―Pb法测定为122.2±4.9 Ma）;晚白垩世浸染状铀矿化成矿期, 沥青油矿U—Pb等时线年龄为88.9±12.8Ma;新近纪脉状铀矿化成矿期, 沥青铀矿U—Pb等时线年龄为23.8±2.2Ma^{[ 11]}。

根据研究区已知典型矿床成矿特征^{[ 12, 13, 14, 15]}（表1）, 确定了区域找矿标志。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 沽源地区典型矿床成矿特征 Table 1 Uranium prospecting model in Guyuan region 典型 矿床 岩层 标志 潜火 山岩 构造 热液 蚀变 化探 异常 航磁 异常 航放 异常 断裂 构造 火山 构造 张麻井（460）铀矿床 流纹岩, 隐爆角砾岩 潜流 纹岩 NE向F45断裂 火山塌陷洼地、潜火山型破火山口 水云母化、绿泥石化、紫色萤石化、赤铁矿化、硅化 U、Mo、 铀水化学异常 航磁特征区（-150~150nT） 航放铀高场、钍高场、钾低场、活性铀高场 大官厂（534）铀钼矿床 流纹岩、钾质流纹岩 潜流纹岩、潜粗面岩、潜英安岩 F45断裂与南北向F6断裂交汇区 火山塌陷洼地, 伸展断陷火山—沉积盆地 硅化、水云母化、钾长石化、紫色萤石化、黄铁矿化、绿泥石化 U、Mo 航磁特征区（-150~150nT） 航放铀高场、钍高场、钾低场、活性铀高场

表1 沽源地区典型矿床成矿特征 Table 1 Uranium prospecting model in Guyuan region

（1）控矿岩层：研究区已知的铀矿床（点）赋矿层位为张家口组酸性火山岩, 酸性火山岩为区内铀成矿提供丰富的铀源。

（2）控矿构造：区内铀矿空间分布明显受区域性深大断裂、潜火山型破火山口、火山塌陷洼地控制, 其中NE 向深大断裂为深源含矿热液上升运移提供良好的通道, 其次级的断裂破碎带、旁侧的火山构造形成的空间为含铀热液富集沉淀提供有利场所, 为良好的容矿构造。

（3）控矿潜火山岩：区内发育的潜流纹岩、潜粗面岩、潜英安岩与成矿关系密切。铀矿床、矿点多分布于潜流纹岩顶部或邻近区域、潜粗面岩岩体边缘部位。

（4）控矿热液蚀变：区域内与铀成矿相关的蚀变主要以水云母化、绿泥石化、紫色萤石化、赤铁矿化、硅化为主, 热液蚀变是重要的找矿标志。

（5）化探异常：U元素地球化学异常是寻找铀矿的一种最直接的信息, 其异常本身的特征可直接反映异常源（矿体）的特征, 是成矿预测中的一个重要变量。Mo异常在区内多与U异常呈伴生关系, 为区内铀矿提供重要参考信息, 同时其本身为寻找钼矿床的一种直接信息。

（6）航磁异常：航磁特征区域（-150~150 nT）与已知矿床、矿点叠合程度较好, 是区内重要的找铀间接标志。

（7）航放铀异常：为区内铀矿找矿有利的放射性地球物理标志, 已知的矿床、矿点均处于航放铀高场、钍高场、钾低场、活性铀高场区域。

研究区空间数据库的建设是预测评价的基础, 数据库的内容包括基础地质图(1:10万)、矿产图(1:10万)、构造纲要图(1:10万)、地球化学异常分布图(1:10万)、区域航磁等值线图(1:10万)、区域航放异常图(1:10万), 以上图件和数据均以GIS为平台, 并统一了坐标系统和比例尺, 建立了研究区的各图件在分析过程中必需的数据库。

根据上述建立的区内铀矿找矿模型, 确定了本区预测因子图层。主要包括张家口组酸性火山岩、潜火山岩、断裂构造、火山构造、U、Mo化探异常、铀水化学异常、航放铀高场、活性铀高场、航磁特征区。对各因子图层制订数量化准则和等级, 并赋予相应的权重值(表2), 作为各因子图层的主要属性, 参与模型的运算过程。

将该区铀矿床进行综合评价的层次分析模型分为3层（见表2）：①目标层, 确定对成矿预测的综合有利程度;②准则层, 主要包括参与评价的地质要素、物探要素以及化探要素;③指标层, 根据区域铀矿找矿标志总结出的主要评价因子。各层的级别赋值及相关属性在层次分析模型中参与运算, 从而实现对该区铀矿床的评价预测。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 表2 沽源地区铀矿预测评价层次分析模型 Table 2 Analytic hierarchy process model of uranium evaluation in Guyuan region 目标层 准则层 指标层 名称 Cij C W 成矿预测的综合有利程度 A=1 地质要素 B1=5 潜火山岩 C11 9 0.1332 张家口组酸性火山岩 C12 8 0.1184 NE向断裂构造 C13 7 0.1036 SN向断裂构造 C14 5 0.0740 热液蚀变 C15 3 0.0435 火山构造 C16 1 0.0146 物探要素 B2=3 航放铀高场 C21 7 0.0861 航放钍高场 C22 5 0.0615 航放钾低场 C23 3 0.0369 活性铀高场 C24 2 0.0246 航磁特征区 C25 1 0.0123 化探要素 B3=1 U异常 C31 4 0.0724 Mo异常 C32 2 0.0362 铀水化学异常 C33 1 0.0181 注：A、B、C分别表示目标层、准则层、指标层的分析因子及其赋值, W表示各因子归一化后的权重。

表2 表2 沽源地区铀矿预测评价层次分析模型 Table 2 Analytic hierarchy process model of uranium evaluation in Guyuan region

根据已建立的层次叠置模型, 将上述计算结果计入各因子专题图层属性表事先定义的权重字段中, 表示当前图层在参与评价过程中的权重值, 结合属性表中的得分字段, 对所有图层进行叠置运算并对属性值进行代数运算, 从而生成新的区域。由于其属性值是多次代数运算的结果, 因此可以反映该区域对成矿的有利程度。

根据上述模型, 对沽源地区铀成矿进行了预测, 预测出远景区14处（图1、表3）, 并根据其成矿条件的吻合程度, 划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。其中Ⅰ级远景区内各指标层与实际符合程度高, 成矿潜力大, 具有形成大或者中型铀矿床的潜力;Ⅱ级远景区内各指标层与实际符合程度较高, 具有较好的成矿潜力, 可能形成中型或小型铀矿床;Ⅲ级远景区内各指标层与实际符合程度较高, 物化探因子与实际符合程度一般或较差, 有发现矿床的可能性。

图1

Fig. 1

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	图1 沽源地区铀成矿预测图1-区域性深大断裂;2-区域性一般断裂;3-铀钼矿床;4-铀矿化（异常）点; 5-Ⅰ级预测区;6-Ⅱ级预测区;7-Ⅲ级预测区Fig. 1 Uranium metallogenic prediction map of Guyuan region1-Regional deep fault; 2-Regional general fault; 3-U-Mo deposits; 4-Uranium mineralization(abnormal) points; 5-First-grade metallogenetic target; 6-Secondary-grade metallogenetic target; 7-Three-grade metallogenetic target

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 沽源地区铀矿预测区级别及名称 Table 3 Level and the name of uranium prediction in Guyuan region 预测区级别 预测区名称 预测区存在的成矿条件及物化探标志 潜火山岩 张家口组酸性火山岩 NE向断裂构造 SN向断裂构造 热液蚀变 火山构造 航放铀高场 航放钍高场 航放钾低场 活性铀高场 航磁特征区 U异常 Mo异常 铀水化学异常 Ⅰ级 张麻井远景区 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 大官厂远景区 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ Ⅱ级 西辛营远景区 √ √ √ √ √ √ √ √ 小河子远景区 √ √ √ √ √ √ 水泉沟远景区 √ √ √ √ √ √ √ 黑山嘴远景区 √ √ √ √ √ √ √ √ 独石口远景区 √ √ √ √ √ √ √ √ 三山远景区 √ √ √ √ √ √ √ 大石砬远景区 √ √ √ √ √ √ √ √ Ⅲ级 三号远景区 √ √ √ √ √ √ 老迷沟远景区 √ √ √ √ 西湾远景区 √ √ √ √ √ √ √ 窑沟台远景区 √ √ √ √ 青羊沟远景区 √ √ √ √ √ √ 注：√表示存在。

表3 沽源地区铀矿预测区级别及名称 Table 3 Level and the name of uranium prediction in Guyuan region

根据预测结果分析可知：① 已知矿床、矿点基本落入Ⅰ、Ⅱ级预测区范围内, 说明预测结果对已知条件没有出现纰漏;② 预测成矿远景区分布走向基本与区域内的控矿构造、火山构造分布较一致, 预测区与成矿关系密切的潜火山岩发育, 表现出成矿受构造及潜火山活动控制, 这与区域内已知铀矿床特征相吻合;③ 除了覆盖已知矿床、矿点的区域外还有几个预测区尚未发现铀矿点, 这几个预测区主要沿NE 向F₄₅、F₇断裂带分布, 潜火山岩发育, 与已知矿床（点）具有相似的成矿条件, 该类预测区成矿潜力较大。