馬嶺花崗巖體鈾成礦地質(zhì)條件及找礦潛力分析

邵 飛，鄒茂卿，吳 勇，徐金山，徐 望，陳 昌

（核工業(yè)270研究所，江西 南昌 330200）

馬嶺花崗巖體鈾成礦地質(zhì)條件及找礦潛力分析

邵 飛，鄒茂卿，吳 勇，徐金山，徐 望，陳 昌

（核工業(yè)270研究所，江西 南昌 330200）

在研究馬嶺花崗巖體區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化、巖體及外圍地層含鈾性、巖石地球化學(xué)和已知鈾礦化空間分布規(guī)律及控礦構(gòu)造的基礎(chǔ)上，提出了4點(diǎn)認(rèn)識(shí)：即（1）馬嶺復(fù)式巖體屬S型重熔花崗巖；（2）富鈾地層重熔導(dǎo)致了區(qū)域礦物質(zhì)匯聚區(qū)的形成；（3）巖漿演化是熱液富鈾的物質(zhì)基礎(chǔ)；（4）NE向主導(dǎo)斷裂導(dǎo)礦和旁側(cè)陡傾斜斷裂（裂隙）及地層破碎構(gòu)成了有利于鈾供源和聚沉的成礦系統(tǒng)。查明了該地區(qū)礦石類型為酸性礦石。分析了馬嶺花崗巖體的找礦潛力，指明了進(jìn)一步找礦空間。

巖石地球化學(xué)；鈾礦化特征；控礦構(gòu)造；找礦潛力；馬嶺花崗巖體

花崗巖型鈾礦是我國重要的鈾礦類型之一，這種類型的熱液型鈾礦是指礦床（體）一般定位于花崗巖體內(nèi)部或近巖體外圍的接觸帶內(nèi)［1］。

我國許多花崗巖是多期次、多階段侵入的產(chǎn)物，總出露面積大，巖體數(shù)量眾多，但并非都能成（鈾）礦，而且單個(gè)巖體是否成礦與巖體出露面積之間沒有相關(guān)性。而我國產(chǎn)鈾花崗巖體多集中分布于華南地區(qū)，并且往往是印支期—燕山期巖漿作用強(qiáng)烈的復(fù)式巖體［2］。本文試圖通過對(duì)馬嶺花崗巖體鈾豐度分布、巖石地球化學(xué)特征、斷裂構(gòu)造及其控礦作用研究，結(jié)合已知鈾礦化特征分析其鈾成礦地質(zhì)條件，并對(duì)其找礦潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期指導(dǎo)該巖體鈾礦地質(zhì)勘查工作的部署。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化

馬嶺花崗巖體是江西省贛縣、于都和安遠(yuǎn)三縣交界處的大埠巖體的一部分，大埠巖體面積約500 km2，小坌—馬嶺—里仁NE向斷裂以東部分稱之為馬嶺花崗巖體，其面積約120 km2。

大埠巖體位于近SN向大王山—于山花崗巖帶與EW向南嶺花崗巖帶交匯處。大王山—于山花崗巖帶，自北而南發(fā)育有樂安—招攜、桃山、于山和大埠復(fù)式巖體；區(qū)內(nèi)南嶺花崗巖帶，自西而東發(fā)育有諸廣、貴東、大埠和大富足復(fù)式巖體。這些復(fù)式巖體從加里東期到燕山晚期均有巖漿侵位，印支期—燕山期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖體均有鈾礦田、礦床產(chǎn)出，大埠巖體小坌—馬嶺—里仁斷裂以西還產(chǎn)有鎢（錫）礦（圖 1）。

研究區(qū)地質(zhì)演化受制于南嶺地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展，在新元古代—早古生代為一裂陷海盆，沉積了一套以碎屑巖、黑色泥巖為主，夾火山碎屑巖、細(xì)碧角斑巖及中酸性火山巖的類復(fù)理石建造。加里東運(yùn)動(dòng)強(qiáng)大的東西、南北壓力交替作用，繼而轉(zhuǎn)變?yōu)镾N向的左旋扭動(dòng)，形成EW、SN向的緊密線形褶皺及NE向構(gòu)造，并伴隨有巖漿活動(dòng)和混合巖化作用。加里東運(yùn)動(dòng)后，區(qū)內(nèi)開始隆升，部分早古生代地層缺失，含鈾碳硅泥建造上升。泥盆紀(jì)又發(fā)生沉陷，但海西期總體相對(duì)穩(wěn)定，沉積了淺海相碳酸鹽巖、濱海沼澤相含炭碎屑巖建造。印支期區(qū)內(nèi)完成了由海洋到陸地的轉(zhuǎn)變，燕山期進(jìn)入濱太平洋大陸邊緣活動(dòng)期，受拉張作用影響，形成侏羅紀(jì)陸相含煤建造，并發(fā)生強(qiáng)烈的巖漿侵入活動(dòng)，白堊紀(jì)發(fā)育斷陷盆地，沉積了一套河湖相紅色碎屑巖建造，伴有基性、超基性巖漿侵入。燕山期應(yīng)力集中—釋放、再集中—再釋放的構(gòu)造旋回，加之左旋力偶作用，NNE向構(gòu)造體系形成，其與EW、SN和NE向構(gòu)造聯(lián)合控制著巖漿活動(dòng)。喜山期主要表現(xiàn)為斷塊差異運(yùn)動(dòng)。

圖1 區(qū)域花崗巖體及鈾礦分布示意圖Fig.1 Sketch map showing distribution of regional granite pluton and uranium deposits

2 馬嶺花崗巖體鈾成礦地質(zhì)條件

2.1 地層、巖體及其含鈾性

2.1.1 地層、巖體分布特征

馬嶺花崗巖體為一復(fù)式巖體，其外圍出露地層以震旦系—寒武系為主，石炭系、二疊系、侏羅系和白堊系分布范圍較?。▓D2）。

震旦系分布于馬嶺花崗巖體南部，巖性為變余長石石英砂巖、灰色硅板巖或硅質(zhì)巖夾薄層狀含炭變余砂巖，厚度＞1 000 m；寒武系廣泛分布于巖體四周，主要出露下寒武統(tǒng)牛角河組（1n）變余長石石英砂巖、石英砂巖、板巖和炭板巖，底部夾石煤透鏡體，厚度＞2 000 m；泥盆系分布廣泛，中泥盆統(tǒng)云山組 （D2y）巖性為石英礫巖、含礫粗砂巖、泥質(zhì)砂巖，上泥盆統(tǒng)三門灘組（D3s）主要為石英砂巖、長石石英砂巖，厚度＞1 000 m；石炭系零星出露于巖體東、西兩側(cè)，巖性以雜色砂巖、泥巖為主；二疊系主要分布于巖體西側(cè)，其巖性為鈣質(zhì)泥巖、粉砂巖和長石石英砂巖夾煤層；侏羅系在巖體外圍零星出露，為礫巖、雜砂巖和泥巖；白堊系在巖體東、西兩側(cè)零星出露，其巖性主要為礫巖、砂礫巖。

圖2 馬嶺花崗巖體地質(zhì)略圖Fig.2 Geological sketch map of Maling granite mass

馬嶺復(fù)式巖體是加里東和燕山兩個(gè)旋回的產(chǎn)物，加里東期巖體主要為混合巖及混合巖化花崗巖，多呈小巖體侵入寒武紀(jì)地層中。燕山早期巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，持續(xù)時(shí)間長，并具多階段特點(diǎn)。由此形成以燕山早期酸性花崗巖巖基為主體，酸性巖株、巖瘤及燕山晚期基性巖脈為補(bǔ)體的巖體分布特征。

2.1.2 含鈾性

對(duì)馬嶺花崗巖體主體及外圍主要地層進(jìn)行系統(tǒng)取樣，分析其鈾含量，結(jié)果見表1。

由表1可見，馬嶺花崗巖體外圍新元古代—古生代地層鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，其平均值為維氏值的3.00～8.57倍，馬嶺花崗巖體平均鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)17.89×10-6，屬富鈾巖體?？梢?，區(qū)域富鈾地層是重熔燕山期巖漿的物質(zhì)基礎(chǔ)，并導(dǎo)致馬嶺花崗巖體這一鈾的匯聚區(qū)形成。

2.2 巖石地球化學(xué)特征

2.2.1 巖石化學(xué)特征

馬嶺花崗巖體燕山早期花崗巖及中低品位花崗巖鈾礦石化學(xué)成分列于表2。

據(jù)表2，馬嶺花崗巖體全巖化學(xué)成分具有如下特征：花崗巖w（SiO2）＝62.28%～77.20%，平均值為 73.31%；w（K2O＋Na2O）平均值為 6.25%， 且 w（K2O）＞w（Na2O）； x（Al2O3）/［x（CaO）＋x（Na2O）＋x（K2O）］值為 1.40～5.45。由此可見，馬嶺花崗巖體屬富硅、略富堿、相對(duì)富鉀、鋁過飽和的陸內(nèi)S型花崗巖［3-4］。中低品位花崗巖礦石化學(xué)成分與一般花崗巖相比較，Al2O3偏低，平均約低31%；CaO含量明顯增加，平均約增加7倍；w（K2O＋Na2O）含量偏低，約降低一半；SiO2含量略有增加，約增加了5%。碎裂花崗巖礦石Si帶入及Al、K和Na的帶出是花崗巖中堿性長石部分解體、斜長石消失、黑云母鉀流失和石英增加的結(jié)果。它表明了目前勘查揭露的礦石成礦流體為酸性流體［5］。

表1 馬嶺花崗巖體及外圍地層鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)表Table 1 Uranium mass fractions of Maling granite mass and its peripheric strata

表 馬嶺花崗巖體化學(xué)成分表Table 2 Chemical compositions of Maling granite mass

2.2.2 微量元素地球化學(xué)特征

微量元素是在所研究客體（地質(zhì)體、巖石等）中的含量低到可以近似地用稀溶液定律描述其行為的元素。馬嶺花崗巖體微量元素含量列于表3。

比較馬嶺花崗巖體微量元素含量與酸性花崗巖維氏值，可以發(fā)現(xiàn)：馬嶺花崗巖體親石元素含量符合元素在礦物-熔體間分配系數(shù)計(jì)算值得出的相容性排序［6］；花崗巖相對(duì)富含Rb、Ta、Sn、Pb和U等不相容元素，反映了S型花崗巖特征［7］；Mo、Ta等高溫元素的富集，表明馬嶺花崗巖體歷經(jīng)的多期次作用中發(fā)生過高溫巖漿作用；親硫元素Cu、Zn含量相對(duì)較低。

總之，馬嶺花崗巖體為富鈾巖體，U與不相容元素表現(xiàn)為高含量。從而，熱液可能演化為富U、Ta、Sn、Rb、Mo和Pb等的成礦流體。

2.2.3 稀土元素地球化學(xué)特征

對(duì)馬嶺花崗巖體及基底圍巖進(jìn)行了較系統(tǒng)的取樣，并測(cè)試了稀土元素含量（表4），采用W.V.Boynton（1984）推薦的球粒隕石數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，得出的稀土元素配分模式見圖3。

由圖3可見，變余砂巖、硅板巖的稀土元素曲線呈向右微傾斜，且無明顯的銪虧損。3種花崗巖稀土元素曲線呈微右傾斜雁式形式，且銪虧損大體是從中、粗粒二云母花崗巖向花崗斑巖有增大趨勢(shì)。變余砂巖、硅板巖和花崗巖的稀土元素模式說明馬嶺花崗巖體是由基底震旦系、寒武系深熔作用所形成，屬S型花崗巖，巖漿房內(nèi)發(fā)生了一定程度的分餾結(jié)晶作用。并由此導(dǎo)致富鈾陸殼物質(zhì)經(jīng)熔融作用匯集于巖漿中的鈾在巖漿演化最晚期的熱液中富集［8］。

2.3 鈾礦化特征

2.3.1 鈾礦化空間分布

馬嶺花崗巖體已發(fā)現(xiàn)牛嶺、均田兩個(gè)小型礦床及嵊背、中流和大坑等礦（化）點(diǎn)，除嵊背礦點(diǎn)外，礦床（點(diǎn)）均產(chǎn)于巖體外接觸帶，在平面上礦床（點(diǎn)）相對(duì)集中分布于巖體西段小坌—馬嶺—里仁及野坑山—嵊背—大坑NE向構(gòu)造夾持部位（圖2）。

表3 馬嶺花崗巖體微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 3 Trace elements mass fractions of Maling granite mass

表 馬嶺巖體花崗巖及基底圍巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 4 REE mass fractions of Maling granite pluton and its basement wallrocks

圖3 馬嶺花崗巖體及其基底圍巖稀土元素配分模式圖Fig.3 Chondronite-normalized REE pattern of the wall rocks in Maling granite pluton and its basement

牛嶺、均田礦床已往勘查深度一般小于300 m，主要賦礦巖性分別為上泥盆統(tǒng)三門灘組（D3s）石英砂巖、長石石英砂巖和下寒武統(tǒng)變質(zhì)砂巖夾板巖、炭板巖，礦體一般定位于層間構(gòu)造破碎帶及巖體與D3s接觸帶構(gòu)造中。為此，習(xí)慣稱其為花崗巖外接觸帶型鈾礦床。此外，馬嶺花崗巖體中輝綠巖脈內(nèi)亦發(fā)現(xiàn)有鈾礦化產(chǎn)出（核工業(yè)270研究所，2010）。

2.3.2 圍巖蝕變及礦石特征

2.3.2.1 圍巖蝕變

圍巖蝕變是流體或水熱溶液與巖石相互作用的產(chǎn)物，兩者經(jīng)過能量及物質(zhì)的交換，達(dá)到化學(xué)平衡，由此導(dǎo)致流體或水熱溶液物理、化學(xué)條件發(fā)生變化，巖石中發(fā)生物質(zhì)的帶出及新礦物生成。

盡管牛嶺、均田礦床賦礦圍巖不同，但近礦圍巖蝕變作用相似，與鈾礦化有關(guān)的蝕變作用主要為硅化、赤鐵礦化、碳酸鹽化、螢石化及黃鐵礦化。據(jù)此，推認(rèn)兩個(gè)礦床成礦流體物理-化學(xué)性質(zhì)相近。

2.3.2.2 礦石特征

礦石中鈾礦物除瀝青鈾礦外，次生鈾礦物發(fā)育，常見鈣鈾云母、硅鈣鈾礦等。金屬礦物主要為赤鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦等中低溫?zé)嵋旱V床常見礦物。

據(jù)與成礦關(guān)系密切的圍巖蝕變劃分的礦石類型為：瀝青鈾礦-赤鐵礦型、瀝青鈾礦-細(xì)（微）晶石英型、瀝青鈾礦-方解石型及瀝青鈾礦-螢石型。

牛嶺礦床瀝青鈾礦同位素年齡為70 Ma［9］。陸內(nèi)拉張背景下燕山晚期基性脈巖與鈾成礦關(guān)系密切，脈巖侵入帶來高熱和礦化劑［10］。

2.4 構(gòu)造及其控礦作用

2.4.1 構(gòu)造發(fā)育特征

受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化制約，研究區(qū)形成了以NE向構(gòu)造為主干，SN、EW向和NW向構(gòu)造為輔的線性構(gòu)造格局（圖2）。

NE向構(gòu)造斜貫馬嶺花崗巖體，傾向NE或SW，構(gòu)造規(guī)模大、活動(dòng)時(shí)間長、切割深，經(jīng)歷了多期次擠壓、拉張應(yīng)力作用，沿構(gòu)造有超基性、基性脈巖侵位。SN向構(gòu)造主要發(fā)育于馬嶺花崗巖體及外圍的南、北側(cè)，其常與SN向褶皺伴生，表現(xiàn)為密集成群、多為西傾的斷層形式，經(jīng)歷了早期擠壓、晚期拉張的應(yīng)力作用。NW向及EW向構(gòu)造主要發(fā)育于巖體內(nèi)，規(guī)模較小，走向延伸長，一般為n×102～n×103m，常被燕山晚期脈巖所充填。

此外，還發(fā)育有馬嶺花崗巖體與外圍地層間的接觸帶構(gòu)造及外圍地層（D3s、1）中的層間破碎帶構(gòu)造。

2.4.2 控礦構(gòu)造

2.4.2.1 導(dǎo)礦構(gòu)造

導(dǎo)礦構(gòu)造是指運(yùn)送含礦流體介質(zhì)進(jìn)入礦化地帶的構(gòu)造通道，導(dǎo)礦構(gòu)造本身一般不產(chǎn)有礦床［11］。據(jù)馬嶺花崗巖體構(gòu)造發(fā)育及鈾礦化空間分布，認(rèn)為NE向構(gòu)造具明顯的導(dǎo)礦構(gòu)造特征（圖 4）。

圖4 馬嶺花崗巖巖體NE向?qū)УV構(gòu)造及鈾礦床（點(diǎn)）分布示意圖Fig.4 Sketch map of NE trending faults and distribution of uranium deposits and occurrences in Maling granite mass

NE向小坌—牛嶺—里仁斷裂，長約70 km，主構(gòu)造斷裂面傾向SE或NW，傾角75°左右，構(gòu)造破碎帶表現(xiàn)為硅化破碎、片理化、糜棱巖和透鏡體，據(jù)透鏡體排列方向、斷層擦痕的運(yùn)動(dòng)方向、構(gòu)造角礫巖性質(zhì)及地層、巖體錯(cuò)動(dòng)特征分析，認(rèn)為該斷裂早期擠壓，形成左旋平移斷層；晚期拉張，西北盤下降，東南盤抬升。此外，該斷裂北東段出露有橄欖玄武巖。可見，小坌—牛嶺—里仁斷裂屬規(guī)模大、活動(dòng)時(shí)間長、切割深的深大斷裂。

小坌—牛嶺—里仁斷裂的次級(jí)斷裂發(fā)育，其東南側(cè)自西而東發(fā)育有小東壩—均田、野坑山—大坑、上龍—青龍、石寮—唐村等4條NE向構(gòu)造，傾向WN或SE，傾角一般80°左右，構(gòu)造經(jīng)歷了擠壓、拉張應(yīng)力作用，這些NE向斷裂及其旁側(cè)次級(jí)構(gòu)造控制了鈾礦床（點(diǎn)）的產(chǎn)出，野坑山—大坑斷裂的野坑山—嵊背地段地面γ能譜測(cè)量發(fā)現(xiàn)的鈾異常暈呈串珠狀產(chǎn)出，表明該斷裂發(fā)生過明顯的礦化作用。

2.4.2.2 容礦構(gòu)造

容礦構(gòu)造是礦體賦存的構(gòu)造，直接控制礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀。據(jù)馬嶺花崗巖體內(nèi)鈾礦化空間產(chǎn)出特征，認(rèn)為NE向主干斷裂旁側(cè)的裂隙密集帶、基底地層層間破碎帶及巖體與外圍地層接觸帶構(gòu)造具容礦構(gòu)造特征［12］。

據(jù)容礦構(gòu)造產(chǎn)狀可分為：陡傾斜斷裂—裂隙系統(tǒng)和緩傾斜層間破碎帶構(gòu)造。前者以小坌—牛嶺—里仁斷裂次級(jí)NE向構(gòu)造旁側(cè)裂隙密集帶為代表，礦體產(chǎn)狀與NE向構(gòu)造一致，傾角70°左右（圖5）；后者以寒武系、泥盆系層間破碎帶為代表，礦體產(chǎn)狀受順層破碎帶控制，傾角一般為 25°～50°（圖 6）。

3 找礦潛力分析

前人已在馬嶺花崗巖體發(fā)現(xiàn)并探明牛嶺、均田兩個(gè)小型鈾礦床及眾多鈾礦化點(diǎn)、異常點(diǎn)（帶），但限于傳統(tǒng)的花崗巖外帶型鈾礦的認(rèn)識(shí)及當(dāng)時(shí)勘查技術(shù)水平，僅在牛嶺、均田礦床局部地段以層間破碎帶構(gòu)造為主要勘查對(duì)象，巖體內(nèi)部及野坑山—嵊背—大坑斷裂以東，工作程度極為薄弱。

馬嶺花崗巖體地處大王山—于山花崗巖帶與南嶺EW向花崗巖帶交匯部位，區(qū)域鈾成礦條件優(yōu)越。巖石地球化學(xué)特征表明，馬嶺復(fù)式巖體屬S型花崗巖，區(qū)域富鈾地層的熔融使得馬嶺花崗巖體成為區(qū)域鈾成礦物質(zhì)的匯聚區(qū)，巖漿演化最晚期熱液富鈾可能直接演化為成礦流體或?yàn)殁櫝傻V提供物質(zhì)基礎(chǔ)。長期的構(gòu)造演化使得導(dǎo)礦構(gòu)造與容礦構(gòu)造相互匹配，NE向主干斷裂旁側(cè)的裂隙密集帶是被前人忽視了的容礦構(gòu)造，這無疑為進(jìn)一步勘查提供了較為廣闊的找礦空間。此外，基性脈體的發(fā)育，不僅為成礦帶來熱流體及礦質(zhì)沉淀的還原劑，而且脈巖與導(dǎo)礦構(gòu)造的交匯部位亦是成礦有利的又一空間。

圖5 牛嶺礦床野坑山地段1號(hào)剖面示意圖Fig.5 Geological section along exploration line No.1 of Yekengshan segment in Niuling deposit

圖6 均田礦床5號(hào)剖面示意圖Fig.6 Geological section along exploration line No.5 of Juntian deposit

目前，在馬嶺花崗巖體勘查深度內(nèi)揭露的礦石類型為酸性礦石，據(jù)華南花崗巖型鈾礦床較普遍存在的 “上酸下堿”垂直分帶規(guī)律，認(rèn)為其深部尚有找礦空間［13-14］。

綜合分析馬嶺花崗巖體鈾成礦地質(zhì)條件，認(rèn)為其找礦潛力較大，應(yīng)加強(qiáng)巖體內(nèi)部及新的成礦有利空間的勘查，牛嶺、均田礦床具有落實(shí)為中型礦床的潛力，巖體內(nèi)嵊背礦點(diǎn)及巖體外圍礦點(diǎn)具落實(shí)礦產(chǎn)地的潛力。

致謝：參加研究工作的同志還有金和海、方 明、韋金文、蔡昌華和何曉梅，在此一并致謝。

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Analysis of geological condition and prospecting potential of uranium metallogenesis in Maling granite mass

SHAO Fei， ZOU Mao-qing， WU Yong， XU Jin-shan， XU Wang， CHEN Chang
（Research Institute No.270， CNNC， Nanchang， Jiangxi 330200， China）

Based on the study of regional geological evolution of Maling granite mass，uranium content of granite mass and its peripheric strata，petrogeochemistry and the known spatial distribution pattern of uranium mineralization and ore-controlling structures， new recognition is 1）Maling composite mass is the “ S” type re-melted granite， 2）the accumulative area of regional uranium metallogenic substances forms uranium-rich re-melted strata， 3）magma evolution is the matter base for the uranium-rich hydrotherm， 4）NE-trending main faults are channels for metallogenesis and the lateral high-angle dipping faults，fractures and interlayer fractures in the peripheric strata are the spaces of mineralization.The ore intersected by drilling in Maling granite is acidic type.Prospecting potential of Maling granite mass is analyzed，and preferable prospecting space is delineated for further exploration.

petrogeochemistry；uranium mineralization features； ore-controlling structure；prospecting potential；Maling granite mass

P619.14；P598

A

1672-0636（2011）04-0187-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.04.001

中國核工業(yè)地質(zhì)局勘查基金項(xiàng)目（編號(hào)：200936）資助成果。

邵 飛（1963—），男，江西都昌人，高級(jí)工程師（研究員級(jí)），博士，長期從事鈾礦地質(zhì)勘查及研究工作。E-mail:sf270@163.com