廣西北部摩天嶺地區(qū)鈾成礦特征淺析

舒孝敬，范立亭，梁永東，鄒明亮，梁太平

（核工業(yè)230研究所，湖南 長沙 410007）

廣西北部摩天嶺地區(qū)鈾成礦特征淺析

舒孝敬，范立亭，梁永東，鄒明亮，梁太平

（核工業(yè)230研究所，湖南 長沙 410007）

摩天嶺地區(qū)鈾成礦與巖體風(fēng)化剝蝕、大氣降水、儲(chǔ)礦構(gòu)造閉合性及特定的還原環(huán)境密切相關(guān)；巖體表層風(fēng)化剝蝕物和變質(zhì)巖殘留體為鈾成礦提供鈾源，表層浸取作用使鈾從鈾源體中浸出，并隨大氣降水沿構(gòu)造進(jìn)入地下，硅質(zhì)熱液活動(dòng)將成礦流體加熱并上升到近地表成礦。從鈾源、水源、熱源、儲(chǔ)礦構(gòu)造及還原環(huán)境等方面對其成礦特征進(jìn)行了簡單敘述，并建立了鈾成礦模式。

摩天嶺地區(qū)；鈾成礦特征；鈾成礦模式

1 地質(zhì)概況

大地構(gòu)造單元位于華南板塊揚(yáng)子陸塊南緣，屬桂北隆起之九萬大山褶斷帶。在鈾成礦單元上，屬于揚(yáng)子陸塊東南部鈾成礦省雪峰山—九萬大山碳硅泥巖型、花崗巖型鈾成礦帶中九萬大山—元寶山成礦區(qū)。

出露地層有中元古界的四堡群、新元古界的丹洲群。主要為半深海-深海相碎屑巖，具復(fù)理石沉積特征，局部地區(qū)夾枕狀細(xì)碧角斑巖和火山碎屑巖，并有似層狀基性-超基性巖順層侵入。

摩天嶺花崗巖體侵位于四堡群地層中，根據(jù)最新的鋯石U-Pb同位素年齡測定［1-2］，形成時(shí)代為（825.0±2.4）Ma，屬于雪峰期，是由四堡群深層位和以下層位地層部分重熔的巖漿向上侵位結(jié)晶形成。巖體分異較差，分相清楚，可以劃分彼此漸變的內(nèi)部相、過渡相和邊緣相3個(gè)相帶，分別由中粗粒變斑狀黑云（二云）母花崗巖、中粒似斑狀黑云（二云）母花崗巖和細(xì)粒（或細(xì)粒含斑）黑云母花崗巖組成。根據(jù)巖漿相帶分布與侵入接觸關(guān)系、巖漿演化序列與結(jié)構(gòu)變化特征、巖漿與圍巖的高角度侵入關(guān)系等，該巖體可能是脈動(dòng)巖漿演化與侵位的一個(gè)典型實(shí)例，侵位巖漿屬于主動(dòng)式底辟侵位機(jī)制，不同相帶間的侵位符合吹氣球模式。

摩天嶺地區(qū)存在兩個(gè)明顯不同的成礦時(shí)期：早期為293～378 Ma，屬華力西期，以達(dá)亮礦床為代表；晚期為47～64 Ma，屬燕山晚期—喜山期，是摩天嶺地區(qū)主要成礦時(shí)期，以新村礦床為代表。盡管成礦時(shí)代不同，根據(jù)交代熱液成礦學(xué)說［3］，與成礦密切相關(guān)的一些特征，如鈾源、水源、熱源、儲(chǔ)礦構(gòu)造及還原環(huán)境等方面是相似的。

2 鈾成礦特征

2.1 鈾 源

摩天嶺巖體鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)背景值高達(dá)22×10-6，其中，巖體內(nèi)部相鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34×10-6，過渡相鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17×10-6，邊緣相鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11×10-6，平均浸出率為33.76%。鈾礦床附近巖體內(nèi)部相片麻狀粗粒變斑狀黑云母花崗巖蝕變后鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著下降為6.6×10-6，表明花崗巖為成礦提供主要鈾源。巖體內(nèi)鈾最初來自變質(zhì)巖地層，四堡群及其以下地層重熔、巖漿向上侵位造成了地層中鈾的活化轉(zhuǎn)移到巖漿中，在巖體表層形成“鈾殼層”，為花崗巖體內(nèi)現(xiàn)代鈾成礦主要鈾源。

實(shí)際上，摩天嶺地區(qū)還有一種重要的鈾源體，即變質(zhì)巖殘留體，它是花崗巖漿重熔不完全產(chǎn)物。丹洲群下部白竹組片巖、千枚巖夾大理巖平均鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.1×10-6，為區(qū)域性鈾源層。四堡群是巖體的主要圍巖，為變余含碳粉砂巖、綠泥石絹云白云母片巖，鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.01×10-6，鈾浸出率高達(dá)40%。巖體內(nèi)鈾成礦區(qū)存在大量變質(zhì)巖殘留體是摩天嶺地區(qū)明顯特征。從已知礦床看，新村礦床上游分布有多處范圍較大的變質(zhì)巖殘留體（圖1），礦床西側(cè)的沉積變質(zhì)巖-云母石英片巖殘留體呈不規(guī)則弧形與高武斷裂形成圈閉區(qū)，礦床賦存于圈閉區(qū)內(nèi)。達(dá)亮礦床除位于巖體接觸帶外，西北也有多處分布的變質(zhì)巖殘留體。

顯然，鈾成礦鈾源主要來自花崗巖體表層 “鈾殼層”，在巖體形成以后長達(dá)800多百萬年地質(zhì)作用過程中，大氣降水、風(fēng)化等使原始 “鈾殼層”剝蝕，其剝蝕物被搬運(yùn)到合適地區(qū)堆積形成成礦前的鈾源區(qū)。大氣降水表層浸取鈾是形成含鈾流體的主要鈾源，花崗巖體侵入形成的地殼中局部隆起為花崗巖體的長期剝蝕氧化提供了條件，可保證鈾表層浸取在地質(zhì)歷史時(shí)期中長期進(jìn)行［4］。這種由原始 “鈾殼層”提供的鈾由于成巖和侵入時(shí)多次活化、富集作用，鈾浸出率相當(dāng)高。根據(jù)巖體及地層巖石浸泡試驗(yàn)，花崗巖體鈾浸出率平均為33.67%，以粗粒黑云母花崗巖為最高，達(dá)38.4%，四堡群變質(zhì)巖鈾浸出率比花崗巖更高 （41.9%）。成礦圍巖極高的鈾浸出率使鈾很容易從這些地質(zhì)體中浸出，為鈾成礦提供豐富鈾源。由于剝蝕作用，造成鈾成礦主要發(fā)生在剝蝕和堆積區(qū)邊界地帶的構(gòu)造斷陷帶和巖體邊緣舌形凹陷帶，鈾礦化和γ異常分布在高山區(qū)四周低地形帶，并以高武斷裂 （Fg）為對稱軸呈現(xiàn)出“U”字型分布特點(diǎn)（圖 2）。

根據(jù)這種鈾成礦特點(diǎn)，充足的鈾源決定于剝蝕物的來源，因此，高大山脈下的凹陷帶往往是大量剝蝕物的堆積區(qū)，能形成較大規(guī)模的鈾礦化。

另外，山前平緩、山坡很長的剝蝕物通常在漫長山坡上堆積，尤其堆積在不同高度臺(tái)形階地上。這種臺(tái)形階地通常是山體錯(cuò)動(dòng)形成的，在其兩側(cè)由于大氣降水的長期沖刷，形成較深的溝谷，是剝蝕物主要堆積區(qū)，也是鈾礦化的集中賦存區(qū)。不同臺(tái)形階地下鈾成礦形成了不同標(biāo)高鈾礦化。當(dāng)在一個(gè)長山坡上形成多個(gè)臺(tái)形階地時(shí)，鈾成礦自上而下依次變差。

2.2 水 源

根據(jù)礦物包體均一法測溫資料顯示，瀝青鈾礦形成溫度下限變化為102～198℃，表明成礦作用是在中-低溫環(huán)境下進(jìn)行的。同時(shí)，根據(jù)脈石礦物氧同位素分析，熱液中水δ18O為－6.28‰～5.4‰，成礦期δ18O為－0.28‰～2.7‰，與大氣降水（δ18O＝－6.1‰）較接近，表明成礦溶液主要來自大氣降水。

從新村礦床看，成礦溫度從上往下降低，有逆分布現(xiàn)象，表明該礦床鈾主要是由地表巖石風(fēng)化淋濾而來，經(jīng)構(gòu)造帶灌入、深部加熱形成含礦熱液，后在合適條件下形成鈾礦床［5］。

由于鈾成礦與大氣降水關(guān)系密切，因此與巖體的風(fēng)化剝蝕作用、成礦前的流水系統(tǒng)、對水系產(chǎn)生重大影響的古山體垮塌、地質(zhì)作用等密切相關(guān)。實(shí)際上，已知礦體走向和側(cè)伏方向與現(xiàn)代水系流向具有一致性，且沿水系走向形成富大鈾礦體，如新村地區(qū)水系自北北東流向南南西，礦體側(cè)向南南西，且沿水系走向形成 “躺著”的巨大主礦體（占總儲(chǔ)量的49%）；達(dá)亮礦床1號(hào)和12號(hào)帶僅一山脊之隔，水系流向不同，礦體側(cè)伏方向也不同［5］。

由于大氣降水是形成成礦流體的原始水，鈾成礦具有明顯的地形特征；地形低洼區(qū)是明顯的標(biāo)志，陳祖伊等（1996）認(rèn)為，由于華東南的裂陷是發(fā)生在較近地質(zhì)年代的作用，它在地形特征上常留下明顯痕跡，而低洼地形則是古斷陷帶的殘跡，它們多為構(gòu)造斷陷帶，為古裂陷作用期大氣降水的匯水區(qū)、地下水深循環(huán)的對流區(qū)和上升水的減壓區(qū)，成為良好的聚礦場所［6］。因此，早期由于山體垮塌及其在上游形成的古堰塞湖（圖3）、由大型斷裂控制的山前凹陷是大氣降水的主要匯集區(qū)，也是主要的鈾成礦區(qū)。

2.3 熱 源

摩天嶺地區(qū)屬于變質(zhì)核雜巖構(gòu)造（熱隆構(gòu)造），巖體侵入于熱隆構(gòu)造核部。這種構(gòu)造下部常見脈巖群的穿插，常見幔汁-巖漿和熱流體的多次活動(dòng)，也發(fā)育多類型隱爆角礫巖筒，證明其是高溫的高熱場區(qū)［7］。

實(shí)際上，摩天嶺巖體鈾成礦主要與不同時(shí)期熱液活動(dòng)有關(guān)，熱液活動(dòng)一方面導(dǎo)致硅化斷裂帶形成，同時(shí)也為鈾成礦提供熱源。熱液活動(dòng)有兩期，早期熱液活動(dòng)發(fā)生在加里東期前后（345～510 Ma），和巖體第1次區(qū)域變質(zhì)同期。熱液的充填交代作用主要生成赤鐵礦、綠泥石，形成鈾-綠泥石型礦化。第2期熱液活動(dòng)發(fā)生在燕山期—喜山期，硅質(zhì)熱液沿NNE向系列斷裂充填和交代，并形成了鈾-硅質(zhì)脈型礦化。在巖體內(nèi)，第2期熱液活動(dòng)較為普遍而強(qiáng)烈，按其與礦化的時(shí)間以及彼此間關(guān)系又可詳分為3期10個(gè)階段。礦前有粗晶石英（Q1）、 中晶石英（Q2）、 細(xì)晶石英（Q3）和淺色微晶石英（Q4-1）等 4 個(gè)階段， 成礦期有暗灰色微晶石英（Q4-2）、 肝紅色玉髓（Q5-1）、灰黑色微晶石英（Q5-1′）等3個(gè)階段，礦后期有淺色玉髓（Q5-2）、 梳狀石英（Q6）、 赭色硅質(zhì)脈（Q7）等3個(gè)階段。礦前及礦期熱液活動(dòng)為下滲成礦流體提供熱，形成成礦熱液并上升到淺地表成礦。

李耀菘等（1982）在對新村礦床的成因進(jìn)行研究后認(rèn)為，成礦前由深部上升的酸性含硅熱液使巖石蝕變，并改變鈾在巖石中的存在形式，爾后上升的、夾裹著較高CO2、S、F等而具有強(qiáng)烈絡(luò)合能力的硅質(zhì)溶液與浸取了鈾的表生水匯合而形成成礦熱液［8］。

2.4 斷裂構(gòu)造特征

2.4.1 斷裂構(gòu)造型式

巖體含礦構(gòu)造的組合型式較多，平面上有 “多”字型和 “y”型，但主要為帚狀構(gòu)造。鈾礦化產(chǎn)出在帚狀構(gòu)造的收斂部位，帚狀構(gòu)造有張扭性和壓扭性兩種，如新村礦床，烏指山斷裂上盤部分為壓性帚狀構(gòu)造，下盤部分為張扭性帚狀構(gòu)造。剖面上，主要由一些小型的裂隙組成帚狀構(gòu)造型式，它們成為流體下滲通道，地表有時(shí)表現(xiàn)為 “貧”鈾區(qū)，但在其下部的收斂部位，往往出現(xiàn)鈾礦化，如梓山坪地區(qū)。

平面上帚狀構(gòu)造兩翼通常由規(guī)模較大的次級斷裂組成，中間為一些較小的次級斷裂，次級斷裂可以分成不同方向組。

這些帚狀構(gòu)造的一個(gè)共同特點(diǎn)就是撒開端都是朝向高地形區(qū)，這種分布使整個(gè)帚狀構(gòu)造為一匯水區(qū)，帚狀構(gòu)造以上山區(qū)大范圍大氣降水沿帚狀構(gòu)造流向收斂端，使鈾礦化往往集中分布在收斂部位。

就淺地表成礦而言，壓扭性的帚狀構(gòu)造是控礦的主要構(gòu)造，礦化往往產(chǎn)于產(chǎn)狀變緩或?qū)挾茸兇蠖哂薪堑[巖帶（破碎帶）的地段?？梢?，鈾成礦發(fā)生在應(yīng)力釋放部位，這種寬松的閉合環(huán)境下不僅有利于成礦流體的匯聚、滯留，同時(shí)也會(huì)使大量以粒狀形式搬運(yùn)的還原物質(zhì)如磁性礦物等堆積，形成對成礦有利的還原環(huán)境。

2.4.2 斷裂閉合性特征

斷層封閉具有雙向性，即垂向封閉和側(cè)向封閉。成礦流體沿?cái)嗔褞н\(yùn)移與斷裂封閉作用是同一事物的兩種不同表現(xiàn)，斷裂起通道作用就不能是封閉的，斷裂是封閉的就不能使流體順暢運(yùn)移［9］。實(shí)際上，對成礦流體運(yùn)移最有利的情況是具有一定滲透性的未完全封閉斷裂，當(dāng)成礦流體在斷裂中運(yùn)移時(shí)突然遭遇阻擋、滯留，形成緩慢滲透時(shí)，就會(huì)發(fā)生成礦作用。

摩天嶺地區(qū)大量的鈾礦化主要產(chǎn)出在斷裂的上盤，這是與斷裂閉合性特征密切相關(guān)的，對鈾成礦流體進(jìn)行圈閉的主要是如下幾方面的因素：

（1）含硅質(zhì)熱流體沿破碎斷裂帶的充填作用。區(qū)內(nèi)NNE向和NW向斷裂大都以巨大的硅化斷裂帶的形式表現(xiàn)出來，說明這些斷裂在形成之后都有含硅質(zhì)熱液沿?cái)嗔鸦顒?dòng)，這些熱液在沿?cái)嗔哑扑閹Щ顒?dòng)時(shí)，①破碎帶中心的碎裂巖等物質(zhì)被膠結(jié)、沖開或被溶融，形成數(shù)米至數(shù)十米寬的硅化帶；②碎裂巖兩側(cè)的斷層角礫被硅化，形成硅化角礫巖；③使斷裂帶兩側(cè)的誘導(dǎo)裂縫帶充填形成縱橫交叉的硅質(zhì)脈。大型硅化帶的形成起到了上、下盤之間的隔水作用，由于鈾成礦的原始水為大氣降水，使成礦流體基本上都在構(gòu)造上盤運(yùn)移，這就是摩天嶺地區(qū)鈾成礦主要發(fā)生在斷裂上盤的原因。當(dāng)有后期的構(gòu)造切穿硅化帶時(shí)，成礦流體會(huì)滲漏到下盤地層中，從而在構(gòu)造下盤的次級斷裂（裂隙）中形成鈾礦化。另外，硅化帶兩側(cè)的硅質(zhì)角礫巖帶是具有一定孔隙度的破碎帶，是磁性礦物顆粒等還原物質(zhì)容易在裂隙中滯留的地區(qū)，也是成礦流體滲濾的有利通道，因此是礦化的有利儲(chǔ)礦空間，形成與硅質(zhì)角礫巖有關(guān)的鈾礦化。

（2）糜棱巖層或碎粉巖層形成隔水層。當(dāng)斷裂不是硅化帶而以破碎帶形式表現(xiàn)出來（如梓山坪斷裂），下部往往是糜棱巖層或碎粉巖層對破碎斷裂形成閉合，糜棱巖層往往具有較好的鈾礦化。如在達(dá)亮礦床東側(cè)，規(guī)模較大的NNE向斷裂內(nèi)存在數(shù)十厘米厚的糜棱巖層，具有一定規(guī)模的工業(yè)鈾礦化。

除上述因素外，鈾成礦斷裂附近細(xì)?；◢弾r脈也可能是造成斷裂閉合的原因之一，在所有鈾成礦區(qū)，幾乎都可以見到細(xì)?；◢弾r的存在。

摩天嶺地區(qū)鈾成礦大多發(fā)生在脆-韌性環(huán)境，即構(gòu)造下盤為糜棱巖，上盤為角礫巖，角礫巖是含磁性礦物的，它們與細(xì)?；◢弾r一起形成相對封閉的匯（滲）水還原環(huán)境。

實(shí)際上，合適的斷裂閉合程度及來自鈾源區(qū)的大范圍匯水條件對形成大規(guī)模鈾礦化是最有利的。由次級斷裂造成破碎的局部斷陷區(qū)、洼兜區(qū)是一些泥質(zhì)物主要堆積地段，具有相對封閉的、較好的匯水和滲透條件，對大規(guī)模的富鈾礦化的形成最為有利。

2.5 黃鐵礦與鈾成礦

黃鐵礦是自然界最為常見的金屬礦物之一，因而是礦床成因、熱液活動(dòng)和找礦研究的重要對象［10］。松散粒狀和膠狀黃鐵礦普遍存在于摩天嶺地區(qū)的鈾礦床中，與鈾成礦有著非常密切的聯(lián)系。

2.5.1 松散粒狀和膠狀黃鐵礦的一般特征

松散粒狀黃鐵礦產(chǎn)于礦體上部硅化帶表面的綠色石英巖裂隙和綠色蝕變帶上部鱗片狀綠泥石中，以結(jié)構(gòu)松散、分散分布為特征，未見其他共生礦物，晶體形態(tài)以立方體自形晶為主。

膠黃鐵礦主要與鈾礦化有關(guān)，如在角礫狀構(gòu)造的礦石中，花崗巖、紅色玉髓、螢石角礫往往被黃鐵礦、瀝青鈾礦、微晶石英和螢石膠結(jié)；在環(huán)帶結(jié)構(gòu)礦石中，膠黃鐵礦往往包裹瀝青鈾礦和角礫。有時(shí)，瀝青鈾礦以黃鐵礦為核心形成多環(huán)的同心環(huán)帶結(jié)構(gòu)，而在外表面由硅質(zhì)物形成薄薄的被膜。膠狀黃鐵礦中有時(shí)包裹早期黃鐵礦晶體，呈現(xiàn)近似同心圓狀的環(huán)帶特征，各環(huán)帶中又不同程度地發(fā)育微環(huán)帶。環(huán)帶在顯微鏡下可以識(shí)別，微環(huán)帶則在電子顯微鏡下利用背散射成像可以識(shí)別，兩者均以環(huán)帶間出現(xiàn)亮帶為特征［10］。

2.5.2 黃鐵礦的成因

對新村礦床硫同位素測試結(jié)果表明，礦前黃鐵礦硫同位素（δ34S）平均為4.6‰～6.64‰，與其他地區(qū)已固結(jié)的早期塊狀硫化物（δ34S＝1.4‰～3.0‰）存在系統(tǒng)差異，說明其中有大氣降水硫加入。大氣降水硫加入黃鐵礦的形成過程，是通過Fe2＋等還原SO4產(chǎn)生H2S來實(shí)現(xiàn)的。因此，其硫同位素特征可以反映黃鐵礦的形成速度，如礦床中膠黃鐵礦形成速度較慢，動(dòng)力分餾而產(chǎn)生的H2S富集，其硫同位素表現(xiàn)為負(fù)值（平均為-5.6‰）。

達(dá)亮礦床黃鐵礦δ34S內(nèi)帶為－5.08‰～9.1‰，平均為 1.45‰；外帶為－24.7‰～7.71‰，平均為－8.67‰。內(nèi)帶平均值較接近零，表明硫主要來自花崗巖體，巖體外帶平均值為負(fù)值，表現(xiàn)出生物硫特征，硫源來自變質(zhì)巖。

初鳳友等（1995）通過對內(nèi)核黃鐵礦晶體成分分析表明，S與Fe的比值僅為1.925，明顯虧硫，其他成分與膠狀黃鐵礦差別較大，說明是分屬不同礦化階段（期）的產(chǎn)物。膠狀黃鐵礦與松散粒狀黃鐵礦的熱電性質(zhì)相近，而與內(nèi)核黃鐵礦晶體差異明顯，說明內(nèi)核黃鐵礦晶體形成于松散粒狀黃鐵礦和膠狀黃鐵礦之前，二者分屬不同礦化階段（期），這與化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)特征具有一致性［10］。黃鐵礦熱電性質(zhì)是雜質(zhì)成分和形成條件的綜合反映，膠狀黃鐵礦和松散粒狀黃鐵礦的熱電系數(shù)表現(xiàn)為較小的正值，與其形成溫度較低有關(guān)［11］。

膠狀黃鐵礦多呈草莓狀產(chǎn)出，與現(xiàn)代海底及湖底沉積物中自生黃鐵礦在形態(tài)上相似，說明其形成方式和形成條件（低溫、堿性條件下形成）具有一定的相似性?；瘜W(xué)成分、物理性質(zhì)和形態(tài)產(chǎn)狀及硫同位素特征等都說明，膠狀黃鐵礦是熱液進(jìn)入淺地表后與大氣降水混合而迅速冷卻形成的。

熱液與大氣降水混合導(dǎo)致金屬沉淀的機(jī)理有冷卻作用、稀釋作用、中和反應(yīng)和氧化還原作用［10］。熱液混入大氣降水后，溫度下降至地表水溫或稍高，pH值接近大氣降水，在此之前，其他硫化物，如Ca、Zn已從熱液中分離，因此，膠狀黃鐵礦單獨(dú)出現(xiàn)而不與其他硫化物共生。

膠狀黃鐵礦的各環(huán)帶之間在光性、物性及化學(xué)成分上均顯示韻律性變化，各環(huán)帶中又不同程度地發(fā)育微環(huán)帶，宏觀與微觀的分帶現(xiàn)象可能系重結(jié)晶作用的結(jié)果。成礦熱液進(jìn)入淺地表在還原條件下，圍繞某些結(jié)晶中心（如早期黃鐵礦晶體）沉淀形成黃鐵礦膠體，隨后膠體中相對均勻的鈾等成礦元素在結(jié)晶過程中，在自組織自純化的反饋機(jī)制作用下重新分配，從而形成環(huán)帶和微環(huán)帶。

2.5.3 成礦作用

大量分散狀的黃鐵礦存在于綠色蝕變（鐵綠泥石化）帶內(nèi)，鐵綠泥石的形成可能與流體的沸騰作用有關(guān)［12］。因此，摩天嶺綠泥石化帶中大量分散粒狀黃鐵礦也可能是成礦熱液的 “沸騰”引起的；成礦熱液在運(yùn)移到淺地表還原作用區(qū)成礦后，流體內(nèi)會(huì)攜帶大量硫化物，加之地表大氣降水及水中硫的加入，成為接近大氣降水溫度的含大量黃鐵礦的流體，在成礦熱液脈動(dòng)上升的過程中，除了將近地表大量沿構(gòu)造搬運(yùn)堆積的片狀、鱗片狀黑云母蝕變成綠泥石外，還會(huì)將大量散粒的黃鐵礦遺留在成礦區(qū)的上方。

由于上述成因特點(diǎn)，熱液的 “沸騰”造成了成礦區(qū)上部鐵綠泥石化和分散粒狀黃鐵礦遺留，因此，根據(jù)構(gòu)造上部分布的分散粒狀黃鐵礦，對尋找成礦熱液出口具有指示意義，預(yù)示著深部可能存在隱伏鈾礦化。而在鈾成礦的深部，熱液溫度較高，加之?dāng)y帶溶液的硅質(zhì)熱液的膠結(jié)作用形成與鈾共生的膠狀黃鐵礦。

膠狀黃鐵礦的形成尤其是表層硅質(zhì)被膜形成可以延緩還原物質(zhì)氧化速度，使溶液中鈾礦物充分還原沉積，對鈾礦物保存有重要意義。另外，成礦熱液中CaF2（螢石）的存在也可以減緩還原物質(zhì)氧化速度，延長鈾成礦的時(shí)間。劉亞潔等（2006）在對鈾礦石生物浸出中氟對鐵-硫氧化細(xì)菌的影響研究表明，氟是一種親礦元素，氟離子是一種影響鐵－硫氧化細(xì)菌生物活性的重要抑制因素，隨著F-含量的增加，完全氧化Fe2＋所需時(shí)間會(huì)越來越長［13］。因此，在膠黃鐵礦、螢石礦物存在的情況下，鈾還原時(shí)間大大延長，鈾礦石品位明顯增高。

2.6 還原環(huán)境

引起鈾礦物沉淀的還原劑，不外乎是Fe2＋、 HS-、 CH4、 CO、 H2和 H2S 等，在外界環(huán)境影響下，使含鈾熱液 （熱水）的還原劑相對集中，促使UO22＋還原成UO2。

摩天嶺地區(qū)鈾礦化與蠕綠泥石化、膠狀黃鐵礦化、赤鐵礦化等關(guān)系非常密切，尤以蠕綠泥石化、膠狀黃鐵礦化、螢石化發(fā)育地段礦化較富，礦體集中。

根據(jù)新村礦床圍巖（片麻狀變斑狀黑云母花崗巖）及礦石的化學(xué)成分（表1），正常圍巖中Fe2O3、SO4都很少，而礦石中的Fe2O3是圍巖的8～14倍，SO4是圍巖的238～512倍。另據(jù)劉廣慶等（2008）資料，礦石中黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá) 15%～25%［14］。

顯然，磁性礦物是造成鈾成礦的主要因素，它們作為還原物質(zhì)使成礦流體中鈾礦物還原沉積。根據(jù)有關(guān)資料，磁鐵礦使鈾還原沉積后被氧化成赤鐵礦，磁黃鐵礦被氧化后形成黃鐵礦，蠕綠泥石也稱鐵綠泥石，其中大部分是鎂和鐵的成分，主要為Fe2＋。在鈾成礦流體的運(yùn)移過程中，鈾是以一種可溶的強(qiáng)氧化形式被地下水搬運(yùn)，鈾礦物的沉積是在成礦流體受到還原作用影響地區(qū)，磁鐵礦、磁黃鐵礦等可促使溶解的鈾還原，然后分別氧化成赤鐵礦和黃鐵礦［15］。所以，野外通常發(fā)現(xiàn)鈾礦石與大量黃鐵礦和赤鐵礦共生。在片巖中，鈾礦和石墨通常是密切共生的，如果鐵存在于這種環(huán)境，就會(huì)形成菱鐵礦。鈦磁鐵礦可使鈾還原形成鈦鈾礦［16］。

表1 新村礦床下部圍巖及礦石化學(xué)成分Table 1 Chemical composition of wall rock and ore in the bottom of Xincun uranium deposit

在鈾成礦中，鐵的賦存形式給了人們很大啟發(fā)，F(xiàn)e3＋是和U4＋同時(shí)以云霧狀、分散狀、細(xì)脈狀產(chǎn)出并共生在一起，提供Fe2＋和U6＋來源的惟一可能性就是熱液流體本身，它在適宜的氧化還原環(huán)境下完成了鐵、鈾反應(yīng)。流體中低價(jià)鐵、高價(jià)鈾的氧化還原作用（U6＋＋Fe2＋→U4＋＋Fe3＋）很容易通過滲濾擴(kuò)散作用進(jìn)行。自然，這個(gè)過程是復(fù)雜的，它和熱液的組成關(guān)系密切。假如原生熱液流體是H2S型，而非CO2型，則不易形成U-赤鐵礦型礦石，而形成黃鐵礦＋瀝青鈾礦型礦石［7］。

成礦過程中磁性礦物的轉(zhuǎn)變與成礦時(shí)溫度和壓力等密切相關(guān)，不同條件下它們是互相轉(zhuǎn)變的。在特定壓力的H2S和O2下，它們往 往 按 Fe1-xS→FeS2→Fe3O4→Fe2O3、 Fe2S→Fe3O4→Fe2O3方式進(jìn)行。例如，在600℃溫度條件下，磁黃鐵礦→黃鐵礦→磁鐵礦的硫分壓力為103Pa，氧分壓為10-20Pa。在同一溫度情況下，將氧分壓增大到10-4Pa，便會(huì)產(chǎn)生赤鐵礦，并使磁黃鐵礦分解。當(dāng)溫度升高時(shí)，發(fā)生下列轉(zhuǎn)變：黃鐵礦→磁鐵礦；黃鐵礦→磁鐵礦→赤鐵礦［17］。磁黃鐵礦氧化為黃鐵礦，遺留假象和殘余解理。

通常，磁性礦物顆粒是以不可溶的固態(tài)形式搬運(yùn)的。大氣降水、風(fēng)化作用使磁性礦物從其原生地質(zhì)體（花崗巖體）中析出。摩天嶺巖體中鈦鐵礦、磁鐵礦是作為主要副礦物存在的，磁性礦物含量由巖石從粗變細(xì)是逐漸減少的，它們主要分布在粗?；◢弾r中。斷裂作用造成了中粗?；◢弾r的破碎，因此，為地表下滲的流體運(yùn)移提供了通道。在流體的運(yùn)移過程中，一些較易從破碎巖體內(nèi)分離出的物質(zhì)，如磁性礦物顆粒、含F(xiàn)e2＋成分的礦物等隨地下流體運(yùn)移，在一些流體的滯留區(qū)堆積，為今后鈾的沉積提供了還原環(huán)境。

可以認(rèn)為，新村、達(dá)亮礦床引起鈾沉淀的還原劑是成礦熱液中還原物質(zhì)達(dá)到高度飽和（即熱液流體運(yùn)移到還原物質(zhì)大量堆積）的地區(qū)，并可能以HS-和H2S為主。它的成礦機(jī)制是：

其反應(yīng)式的 ΔGΦT127＝－252 kJ·mol-1＜0，反應(yīng)可向右進(jìn)行［14］。這樣可以合理解釋瀝青鈾礦和膠狀黃鐵礦密切共生，磁性礦物的堆積通常呈帶狀或由于地下水滯留時(shí)的水體環(huán)狀運(yùn)移，使鈾礦石呈帶狀、環(huán)帶狀構(gòu)造的特點(diǎn)。

3 鈾成礦模式

斷裂作用造成山體垮塌或錯(cuò)動(dòng)，形成長期匯水的斷陷區(qū)或堵塞山谷形成古堰塞湖，為成礦流體的原始水。風(fēng)化剝蝕作用形成含鈾剝蝕物的長期堆積區(qū)，為鈾源體。大氣降水表層浸取將鈾從鈾源體浸出形成成礦流體。斷裂使巖石破碎，磁性礦物顆粒等還原物質(zhì)從破碎巖石中析出，被地下水沿?cái)嗔寻徇\(yùn)到滯流區(qū)堆積，形成長期緩慢滲水的還原環(huán)境。成礦流體形成后，隨著晚期含硅質(zhì)熱液的活動(dòng)，由深部上升的酸性含硅熱液使巖石蝕變，并改變鈾在巖石中的存在形式，而后上升的、夾裹著較高CO2、S和F等而具有強(qiáng)烈絡(luò)合能力的硅質(zhì)溶液與浸取了鈾的表生水匯合而形成成礦熱液，當(dāng)上升到還原環(huán)境區(qū)時(shí)，發(fā)生鈾的沉積而成礦。

［1］ 曾 雯，周漢文，鐘增球，等.黔東南新元古代巖漿巖單顆粒鋯石U-Pb年齡及其構(gòu)造意義［J］.地球化學(xué)， 2005， 34（6）:548-554.

［2］ 王 劍，曾昭光，陳文西，等.華南新元古代裂谷系沉積超覆作用及其開啟年齡新證據(jù)［J］.沉積與特提斯地質(zhì)， 2006， 26（4）:1-6.

［3］季克儉，呂鳳翔.交代熱液成礦學(xué)說［M］.北京：地質(zhì)出版社，2007.

［4］ 李學(xué)禮，史維浚，孫占學(xué).古水熱系統(tǒng)排泄區(qū)（減壓區(qū)）鈾成礦模式［C］//中國鈾礦地質(zhì)研究成果薈萃.北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，1996:79-84.

［5］舒孝敬.摩天嶺地區(qū)古山體垮塌作用與鈾成礦關(guān)系［J］.鈾礦地質(zhì)， 2012， 28（1）:21-27.

［6］陳祖伊，黃世杰.試論華東南與中新生代不整合面有關(guān)鈾礦床［C］//中國鈾礦地質(zhì)研究成果薈萃.北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，1996:27-33.

［7］ 余達(dá)淦，吳仁貴.鈾 “成礦殼層”與 “熱隆構(gòu)造”［J］.鈾礦地質(zhì)， 2007， 23（1）:17-22.

［8］ 李耀菘，李喜斌.M巖體的鈾礦化及鈾鉛同位素體系研究［C］//北京鈾礦地質(zhì)研究所年報(bào).北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，1982:87-99.

［9］ 付曉飛，方德慶，呂延防，等.從斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)評價(jià)斷層垂向封閉性的方法［J］.地球科學(xué)， 2005， 30（3）:328-335.

［10］初鳳友，陳麗蓉.大西洋中脊膠狀黃鐵礦的特征及其成因［J］. 海洋與湖沼， 1995， 26（4）:350-354.

［11］陳光遠(yuǎn)，邵 偉，孫岱生.膠東金礦成因礦物學(xué)與找礦［M］.重慶：重慶出版社，1989:271-304，324-338.

［12］丁萬烈.綠色蝕變帶的地球化學(xué)性質(zhì)及其找礦意義探討［J］.鈾礦地質(zhì)， 2003， 19（5）:277-282.

［13］劉亞潔，李 江，牛建國，等.鈾礦石生物浸出中氟對鐵-硫氧化細(xì)菌的影響［J］.有色礦冶，2006，22（2）:18-21.

［14］劉廣慶，樓鮮葒，李振球，等.熱液鈾礦床還原型 “成礦激發(fā)因素”的特征及其找礦意義［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，31（3）:217-222.

［15］舒孝敬.磁性礦物、磁異常與鈾成礦［J］.中南鈾礦地質(zhì)， 2003， 17（1）:15-21.

［16］GRANT F S.Aeromagnetics， geology and ore environments［J］.Geoexploration， 1984， 85（23）:303-333.

［17］列維亞金 П С， 等.高精度磁法勘探［M］.北京：地質(zhì)出版社，1991.

Brief analysis of uranium metallogenic features in Motianling area，northern Guangxi

SHU Xiao-jing， FAN Li-ting， LIANG Yong-dong，ZOU Ming-liang， LIANG Tai-ping
（Research Institute No.230， CNNC， Changsha， Hunan 410007， China）

In Motianling area， uranium metallogenesis are intimately related to weathering and denudation of the granite， atmospheric precipitation， closing degree of the ore storing structure， and the specific reducing environment. The denuded substances of the granite surface and the metamorphic residue body provide the uranium sources for uranium ore-forming. As a result of surfacial leaching， uranium is leached by meteoric water， and entered deep earth with precipitation along the fractures.Ore-forming fluids are heated and raised to the near surface for mineralization owing to siliceous hydrothermal activity. Uranium metallogenic features in Motianling area are briefly described in the aspects of uranium sources， water sources， heat sources， ore-storing structure and reducing environment etc.，and uranium metallogenic model is established in the paper.

Motianling area； uranium mineralization features； uranium metallogenic model

P619.14；P598

A

1672-0636（2012）03-0142-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2012.03.004

2012-03-31

舒孝敬（1953—），男，湖南溆浦人，高級工程師 （研究員級），主要從事鈾礦勘查及研究工作。E-mail:shxj230@163.com