贛中相山礦田北部鈾成礦地質(zhì)條件分析

周玉龍，劉云浪，高 琰

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊(duì)，江西 鷹潭，335001）

相山鈾礦田地處江西省中部崇仁、樂安縣境內(nèi)，是聞名國(guó)內(nèi)、外的火山巖型鈾礦田。通過50余年的地質(zhì)工作，相繼發(fā)現(xiàn)和探明了幾十個(gè)大、中、小型鈾礦床。這些礦床主要集中分布于相山火山盆地北部和西部，構(gòu)成了兩大成礦聚集區(qū)。以次火山巖亞型為主的北部成礦聚集區(qū)已探明的鈾礦床占礦田礦床總數(shù)的50%，資源儲(chǔ)量占礦田總資源儲(chǔ)量36%。由此可見，北部成礦聚集區(qū)在整個(gè)礦田成礦過程中起到了舉足輕重的作用。雖然北、西兩大成礦聚集區(qū)都處于相同的相山火山盆地中，但是這兩大成礦聚集區(qū)除具有相山礦田普遍性的成礦地質(zhì)條件外，還各自具有特殊性的成礦地質(zhì)條件。這種獨(dú)具特色的成礦條件與相對(duì)應(yīng)的地質(zhì)背景和構(gòu)造—巖漿活動(dòng)緊密相關(guān)。通過系統(tǒng)總結(jié)相山礦田北部找礦和科研成果，重新梳理、深入認(rèn)識(shí)并歸納整理相山礦田北部獨(dú)特的鈾成礦地質(zhì)條件，有助于進(jìn)一步找礦勘查和成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)。

1 地質(zhì)背景

相山礦田地處揚(yáng)子板塊與華南加里東褶皺系的結(jié)合部，位于NE向贛杭火山巖帶與SN向大王山—于山花崗巖帶的交匯部位［1］，同時(shí)又位于華南鈾成礦省北部贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶的南西端，受制于相山大型塌陷式火山盆地［2］。它由一個(gè)主火山口和若干個(gè)次火山口聯(lián)合組成 （破火山口），平面上呈橢圓形，東西長(zhǎng)約27.5 km，南北寬約18 km，剖面上呈不對(duì)稱蘑菇狀。

基底主要為震旦紀(jì)（Z）變質(zhì)巖系，以千枚巖、片巖為主，多屬綠片巖相—低角閃巖相，中低變質(zhì)程度；石炭系下統(tǒng)華山嶺組（C1h）變質(zhì)石英砂巖、砂巖和三疊系上統(tǒng)安源組（T3a）含燧石石英砂巖、炭質(zhì)頁巖局部夾煤系地層僅在火山盆地東側(cè)出露。蓋層為一套侏羅系爆發(fā)、溢流的火山巖系及出露于火山盆地西部白堊系（K）陸相斷陷盆地沉積碎屑巖，紫紅色砂礫巖、砂巖、粉砂巖?；鹕綆r系分為打鼓頂組（J3d）和鵝湖嶺組（J3e），是由酸性、 中酸性火山熔巖、火山碎屑巖及少量正常碎屑沉積巖構(gòu)成?；鹕綆r漿活動(dòng)明顯具有兩個(gè)旋回：第1旋回呈裂隙式噴發(fā)，形成中酸性流紋英安巖（打鼓頂組）；第2旋回呈中心式噴發(fā)，形成酸性碎斑熔巖（鵝湖嶺組），出露面積最大，為相山火山主體巖性。

大規(guī)模火山活動(dòng)期后，每個(gè)火山旋回的末期都發(fā)生次火山巖漿的侵入，次火山巖漿沿基底斷裂、火山環(huán)狀斷裂、推覆構(gòu)造及各種層間離張斷裂貫入，環(huán)繞火山盆地邊緣，以不規(guī)則的弧形和半弧形呈巖墻形式產(chǎn)出。按其所在火山盆地北部出露的空間位置可劃分為外、中和內(nèi)3條環(huán)狀巖體（墻）。外環(huán)為裴家—沙洲次斑狀花崗巖（πγ）巖墻，中環(huán)為橫澗—善堂庵—巴泉次花崗斑巖（γπ）巖墻，內(nèi)環(huán)為湖田—王泥坑次斑狀花崗巖（πγ）巖墻。次花崗斑巖（γπ）地表斷續(xù)出露，深部魚貫相連，與內(nèi)環(huán)的次斑狀花崗巖（πγ）呈漸變過渡關(guān)系。

相山火山盆地蓋層構(gòu)造表現(xiàn)為以NE向斷層為主導(dǎo)，EW向次之，NE向構(gòu)造依次為橫澗—裴家斷層，善堂庵—巴泉斷層，鄒家—石洞 斷 層 （F3），鄒家—布 水 斷 層（F4），楊 家山—湖田斷層，沙洲—游坊斷層（F5）等。EW向構(gòu)造主要是裴家—沙洲斷層，元頭—橫上逆掩斷層，橫澗—元頭—梅峰山斷層。蓋層構(gòu)造常常繼承、發(fā)展、利用和改造基底構(gòu)造，形成了一系列以NE向?yàn)橹鞯亩嘈虼?、繼承式的控礦、儲(chǔ)礦構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，為礦液的運(yùn)移、沉淀創(chuàng)造了有效的空間條件?；鹕阶饔眠^程中，在巖漿活動(dòng)和重力影響下發(fā)生了持續(xù)性塌陷作用，形成相山破火山口?；鹕綐?gòu)造利用和改造了基底構(gòu)造，使之形成一系列的火山環(huán)狀構(gòu)造、火山塌陷構(gòu)造、火山塌陷牽引離張構(gòu)造和爆發(fā)角礫巖筒構(gòu)造，同時(shí)產(chǎn)生了次火山巖漿侵入。線性斷層與火山塌陷、火山環(huán)狀構(gòu)造組成線環(huán)交疊的構(gòu)造骨架，它們與區(qū)域性構(gòu)造組成圈閉或半開放構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，控制了火山活動(dòng)、熱液活動(dòng)和成礦作用。

相山礦田北部成礦作用主要與大規(guī)?；鹕剿菁按位鹕綆r侵位有關(guān)，鈾礦床多定位于NE向斷裂與EW向半環(huán)狀或弧形火山構(gòu)造的復(fù)合部位，礦體賦存于呈巖墻、巖枝和巖床產(chǎn)出的次火山巖體內(nèi)及其內(nèi)、外接觸帶附近。

2 鈾成礦地質(zhì)條件

相山礦田北部是指火山盆地內(nèi)相山—戴坊EW向基底斷陷帶以北，相山復(fù)背斜以南，南北寬4 km，東西寬8 km的矩形地域。該地區(qū)已發(fā)現(xiàn)和探明十幾個(gè)礦床，其中次火山巖亞型鈾礦床具有埋藏淺、品位高、易采易選和經(jīng)濟(jì)意義大等特點(diǎn)。這些分布于相山火山盆地北部的鈾礦床具有下述獨(dú)特的成礦地質(zhì)條件。

相山礦田北部礦床的定位主要是受斷裂構(gòu)造控制。火山盆地北部除EW向斷裂構(gòu)造外，還分布有一系列的NE向控礦斷裂構(gòu)造，相山火山盆地內(nèi)6條NE向主干斷裂構(gòu)造就有3條（F3、F4和F5）貫穿礦田北部。這一系列斷裂構(gòu)造具等間距性平行分布，在其旁側(cè)產(chǎn)生了成群、成組與之配套的次級(jí)構(gòu)造和裂隙群，這些NE向斷裂和EW向構(gòu)造一同組成縱橫交錯(cuò)、復(fù)雜多變的構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為成礦創(chuàng)造了有利空間條件，它們對(duì)礦床的定位起著控制作用（圖1）。如NE向鄒家—布水?dāng)嗔眩‵4）與EW向元頭—橫上逆掩斷層控制著紅衛(wèi)礦床，NE向沙洲—游坊斷裂（F5）與EW向裴家—沙洲斷層控制著沙洲礦床，NE向沙洲—游坊斷裂（F5）與EW向橫澗—元頭—梅峰山斷層控制著湖田礦床。

3 鈾元素的遷移和預(yù)富集

基底變質(zhì)巖區(qū)域變質(zhì)和構(gòu)造變形有利于鈾元素的遷移和預(yù)富集。相山火山盆地基底變質(zhì)巖系，多屬綠片巖相—低角閃巖相，中低變質(zhì)程度。巖性以千枚巖、片巖為主?；鬃冑|(zhì)巖巖石化 學(xué)特征：w（K2O）＞w（Na2O），w（Al2O3）為 14.92%～19.56%，w（CaO）＜w（MgO）。變質(zhì)原巖屬泥砂質(zhì)，并含灰?guī)r、火山碎屑等雜質(zhì)組分，原沉積巖維氏值為3.2×10-6。這套變質(zhì)巖系由新元古代—古生代陸相碎屑夾海底噴發(fā)并發(fā)生中低級(jí)變質(zhì)作用而成。

相山火山盆地由于多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使基底變質(zhì)巖系出現(xiàn)變質(zhì)變形，并在區(qū)域變質(zhì)和構(gòu)造變形過程中產(chǎn)生了鈾遷移富集。其趨勢(shì)是由較深變質(zhì)帶、較強(qiáng)變形帶向淺變質(zhì)帶、弱變形帶遷移富集（表1）。

表1 相山火山盆地基底不同變質(zhì)巖（相）帶巖石鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)表 （據(jù) 《華東鈾礦地質(zhì)志》，2005）Table 1 Uranium content of different metamorphic rocks in the basement of Xiangshan volcanic basin（After East China Uranium Geology，2005）

由表1可見，相山火山盆地變質(zhì)巖系的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著變質(zhì)程度的加深而逐漸減少。說明變質(zhì)作用使巖石中的鈾元素得到改造活化，對(duì)鈾起到一定的預(yù)富集作用。這種遷移富集使火山盆地形成了富鈾層，為以后的成礦作用提供鈾源奠定了基礎(chǔ)。

3.1 多旋回大規(guī)?；鹕交顒?dòng)形成的富鈾熱液

相山火山噴發(fā)具有兩個(gè)明顯旋回，每個(gè)噴發(fā)旋回結(jié)束，都發(fā)生了次火山巖漿侵入，且與鈾成礦關(guān)系密切。據(jù)相山礦田鍶、氧同位素資 料，火 山 巖 、 次火山巖的 Ⅰ（Ni（87Sr）/Ni（86Sr））＝0.7109±0.0004（Ⅰ（Sr）＞0.708）和δ18O的平均值為＋11.3‰（δ18O＞10‰），表明火山巖漿是殼源物質(zhì)重熔或幔源巖漿被殼源物質(zhì)混染的結(jié)果［3］，屬于沉積巖或變質(zhì)巖熔融形成的S型花崗巖。此外，相山火山盆地巖、礦石稀土元素地球化學(xué)特征也表明，火山巖與次火山巖的稀土元素配分曲線圖具彼此平行的特點(diǎn)，顯示了火山巖與次火山巖具有同源性，是同一巖漿房不同階段脈動(dòng)事件的產(chǎn)物?；鹕綆r與基底變質(zhì)巖的稀土元素配分模式圖相似，說明火山巖系形成源于陸殼物質(zhì)的熔融，與之具成生聯(lián)系［4］。以上事實(shí)充分說明，被重熔的物質(zhì)是成礦物質(zhì)的“源”，重熔巖漿的地球化學(xué)標(biāo)型特征對(duì)殼源重熔物質(zhì)具有強(qiáng)烈的繼承性：

（1）相山火山盆地碎斑熔巖的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 3.2×10-6～12.2×10-6，均 值為7.52×10-6，流紋英安巖的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為3.6×10-6～17.4×10-6，均值為 7.58×10-6，而地殼酸性巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)（維氏值）為 3.5×10-6［5］。相山火山熔巖的平均鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)是地殼酸性巖維氏值的1.6～2.5倍。這反映了火山巖系的物質(zhì)來源中混熔了富鈾的基底地層，富鈾基底地層中的鈾活化遷移進(jìn)入了重熔巖漿［6］。

（2）贛杭構(gòu)造火山巖帶內(nèi)中酸性火山巖鈾的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.6×10-6，相山火山盆地中次火山巖 （次斑狀花崗巖）平均鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.0×10-6（表2），不但高于贛杭火山巖帶中酸性火山巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而且比地殼中酸性巖（花崗巖）維氏值3.5×10-6要高。證實(shí)了火山巖漿從下地殼深部通向地表途中發(fā)生了同化混染作用，萃取圍巖中的鈾形成了富鈾熱液。

（3）據(jù)劉小宇（1991）研究，相山火山巖原始巖漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10×10-6～13×10-6，而火山巖基質(zhì)中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為2.9×10-6～4.0×10-6，一方面說明這種富含揮發(fā)組分火山汽液也含較高的鈾；另一方面，說明有大量的鈾在巖漿演化過程中轉(zhuǎn)移到汽液中。

總之，富鈾變質(zhì)巖的混染作用導(dǎo)致火山巖漿中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高，富鈾變質(zhì)巖層熔融是伴隨火山-次火山活動(dòng)發(fā)生、發(fā)展，并長(zhǎng)期演化的復(fù)雜過程，它使鈾活化轉(zhuǎn)移，進(jìn)入了火山巖漿產(chǎn)生富集，并最終發(fā)生了鈾成礦作用。

3.2 控礦條件

火山巖系地層組間界面是控礦的重要條件。在蓋層火山巖中，侏羅系上統(tǒng)鵝湖嶺組上段碎斑熔巖（J3e2）及侏羅系上統(tǒng)打鼓頂組上段流紋英安巖（J3d2）是相山礦田北部?jī)煞N主要含礦巖性。這種組間界面是不同巖性物理-化學(xué)條件變異的部位，常發(fā)育構(gòu)造破碎帶，通常在打鼓頂組與鵝湖嶺組的組間界面兩側(cè)各200 m左右的幅度內(nèi)成為礦化富集的場(chǎng)所（圖2），如石馬山、橫排山、湖田和涼亭等礦床都是很好的例證。

由于脆性火山熔巖的碎斑熔巖（J3e2）與流紋英安巖（J3d2）之間存在一套相對(duì)柔性碎屑沉積巖的粉砂巖、砂巖和砂礫巖 （J3e1），而這兩套脆-柔性巖石物理力學(xué)性質(zhì)又具有差異大、不均勻性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此，巖層接觸界面附近巖石“結(jié)合力”是最為薄弱的部位?；鹕交顒?dòng)時(shí)在構(gòu)造應(yīng)力作用下，相對(duì)容易發(fā)生滑（移）動(dòng)，由于牽引力或拖曳力作用導(dǎo)致脆性的巖石發(fā)生破碎形成裂隙群，甚至是破碎帶，因而有利于含礦熱液的聚集和鈾礦體的形成。

表2 相山火山盆地次火山巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)表Table 2 The uranium content of subvolcanics in Xiangshan volcanic basin

3.3 成礦有利部位

次火山巖體及其內(nèi)、外接觸帶是鈾成礦的有利部位。次火山巖為礦田北部主要賦礦巖性之一，如橫澗、崗上英、源頭、沙洲、紅衛(wèi)、湖田、沙洲西南和巴泉等鈾礦床均與次火山巖有關(guān)。次火山巖漿侵入過程中，在巖漿熱力和機(jī)械力雙重作用下，形成了大量原生節(jié)理，這些原生節(jié)理絕大多數(shù)分布在次火山巖體的邊緣，少數(shù)延伸進(jìn)入圍巖。受后期構(gòu)造作用的影響，沿次火山巖體接觸界面附近，巖石容易產(chǎn)生破碎，形成各類網(wǎng)狀、羽狀裂隙構(gòu)造。礦化多集中分布于次火山巖體內(nèi)、外接觸帶，特別是在弧形次火山巖體內(nèi)弧一側(cè)的內(nèi)、外接觸帶易形成密集成群的礦體，或形成大脈礦體（圖3）。

3.4 空間條件

斷裂構(gòu)造、推覆構(gòu)造、火山環(huán)狀構(gòu)造與基底斷裂復(fù)合創(chuàng)造了有利的成礦“導(dǎo)、運(yùn)、儲(chǔ)”空間條件。相山次火山巖主要分布于火山盆地北部，呈3個(gè)不連續(xù)的半環(huán)狀，巖性為次斑 狀 花崗巖（πγJ3e）或次花崗斑 巖 （γπJ3e）。它侵入充填于斷裂構(gòu)造、推覆構(gòu)造、火山環(huán)狀斷層和火山塌陷層間離張構(gòu)造中。這些各類斷裂構(gòu)造常常復(fù)合疊加，互相貫通，組成了種類繁多、形態(tài)復(fù)雜多變的次火山巖體。

相山礦田北部眾多礦床都產(chǎn)于上述各類構(gòu)造交匯復(fù)合疊合處。如橫澗、源頭、巴泉、紅衛(wèi)和沙洲西南部等礦床受NE向基底斷層、EW向逆掩斷層和推覆構(gòu)造復(fù)合控制。次火山巖漿沿基底中陡傾斷層、逆掩斷層和推覆構(gòu)造面侵入，形成形態(tài)復(fù)雜的次火山巖體：上部結(jié)構(gòu)層為推覆體及其所帶來的NW向外來構(gòu)造；中間結(jié)構(gòu)層為EW向逆掩斷層、推覆構(gòu)造和產(chǎn)狀平緩的次火山巖床；下部結(jié)構(gòu)層為NE向基底構(gòu)造及陡傾次火山巖墻所構(gòu)成的特殊構(gòu)造層，俗稱“立交橋”式結(jié)構(gòu)（圖4）。NE向基底構(gòu)造深切基底，推覆構(gòu)造面和基底中斷裂構(gòu)造在火山塌陷時(shí)被引張，次火山巖充填其中，各種構(gòu)造復(fù)合疊加是巖漿和成礦熱液的良好通道和貯藏空間，成礦期推覆構(gòu)造系統(tǒng)的多層結(jié)構(gòu)和推覆體的屏蔽作用，為成礦創(chuàng)造了有利條件。由于推覆構(gòu)造面下的構(gòu)造、巖墻和礦體被屏蔽隱伏其下，形成了特殊的“三盲”（盲構(gòu)造、盲巖體和盲礦體）型，而這正是成礦的有利條件。

3.5 利于鈾礦化的多期次、多類型熱液蝕變疊加

熱液蝕變對(duì)鈾成礦富集作用有著多方面影響，它不僅能改變圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，為成礦熱液提供必要通道、容礦空間，而且能改變圍巖中鈾的存在形式，使活化鈾含量增高，有利于鈾遷移并使其成為鈾源；同時(shí)，它還可以為成礦物質(zhì)沉淀提供有利的地球化學(xué)障和固鈾劑［7］。因?yàn)楹V熱液與圍巖相互作用，產(chǎn)生物質(zhì)組分的交換（帶入與帶出）可以改變含礦熱液物理-化學(xué)條件，使鈾酰絡(luò)合物分解，從而達(dá)到鈾礦物的沉淀富集。礦田北部主要礦石類型是鈾-赤鐵礦化和鈾-綠泥石化。大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)后產(chǎn)生的火山塌陷和次火山巖漿侵入是鈾-赤鐵礦化階段、鈾-綠泥石化階段的主要控制因素。蝕變疊加區(qū)通常是鈾礦化集中分布的地區(qū)。成礦前期蝕變?yōu)殁c長(zhǎng)石化，為含礦熱液的疊加奠定基礎(chǔ)；成礦早期為鈾-赤鐵礦化階段，主要有赤鐵礦化、鈉長(zhǎng)石化、綠泥石化和碳酸鹽化發(fā)育，形成單鈾、低品位鈾礦化。主成礦階段為鈾-綠泥石化階段蝕變，主要有綠泥石化、水云母化和黃鐵礦化等進(jìn)一步疊加，形成高品位、富鈾礦化。多期次、多類型熱液蝕變疊加是鈾成礦的必要條件。礦化蝕變明顯受構(gòu)造控制，具有明顯水平分帶性和疊加特點(diǎn)。水平分帶自蝕變中心向圍巖兩側(cè)依次出現(xiàn)：綠泥石化帶→赤鐵礦化帶→碳酸鹽化或硅化帶→鈉長(zhǎng)石化帶→未蝕變巖石［8］。

4 結(jié) 語

相山火山盆地富鈾的基底變質(zhì)巖系活化遷移富集的先決條件，由基底變質(zhì)巖熔融而衍生的富鈾火山巖漿，多旋回、多階段活動(dòng)火山巖漿噴溢、侵出和侵入所形成的火山熔巖或次火山巖（次花崗斑巖）成為含礦主巖和次火山巖體內(nèi)、外接觸帶礦化富集部位。此外，長(zhǎng)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所形成的不同級(jí)別、不同形式的各類構(gòu)造（如斷裂構(gòu)造、推覆構(gòu)造和火山環(huán)狀構(gòu)造交叉復(fù)合組成圈閉或半開閉構(gòu)造系統(tǒng)）也控制了火山巖漿、熱液活動(dòng)和鈾成礦作用，故而在相山火山盆地北部形成了以次火山巖亞型為特點(diǎn)的鈾成礦聚集區(qū)。

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