粵北下莊礦田斷裂構(gòu)造對鈾成礦的控制作用及其成礦模式

王 軍， 張輝仁， 賴中信， 楊坤光

(1.廣東省有色金屬地質(zhì)局，廣東 廣州 510080;2.廣東省核工業(yè)地質(zhì)局，廣東 廣州 510800;3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)，湖北 武漢 430074)

粵北下莊礦田地處南嶺構(gòu)造帶近EW向的貴東復(fù)式巖體東部，是華南地區(qū)重要的花崗巖型鈾礦產(chǎn)地，因此對于其花崗巖物源研究、年代學(xué)研究以及鈾礦成因研究等一直備受關(guān)注(吳繼光，2011;王春雙等，2012)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為與鈾礦相關(guān)的花崗巖體是地殼物質(zhì)部分熔融后侵位的產(chǎn)物(毛景文等，2004;華仁民等，2005)。王軍等曾對花崗巖體和基性巖脈展開研究，采用SHRIMP手段獲得鋯石U-Pb年齡:魯溪巖體為(246.2±4)Ma，下莊巖體(245.4 ±6)Ma，帽峰巖體(227.1 ±5)Ma，它們均屬于印支期巖漿活動產(chǎn)物(王軍等，2011a);用SHRIMP和LA-ICPMS對基性巖脈進行精確的UPb鋯石同位素定年，顯示NWW向輝綠巖侵位于(193±4)Ma(王連訓(xùn)等，2011)。但是，中新生代以來強烈的構(gòu)造活動對鈾礦成礦的影響，前人卻基本未曾涉及(王軍等，2011b)?；◢弾r體的形成→基性巖脈侵位→鈾礦礦體形成，它們不僅僅是時間上的先后地質(zhì)事件，更分別是鈾礦成因的密切相關(guān)因素。在這一過程中伴隨的構(gòu)造活動產(chǎn)物——不同級別構(gòu)造，對鈾礦成礦具有重要意義。筆者根據(jù)對華南區(qū)域構(gòu)造的認(rèn)識，結(jié)合在下莊礦田長期野外工作對礦田、礦床構(gòu)造的了解，擬探討下莊礦田斷裂構(gòu)造對鈾成礦的控制作用及其成礦模式。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

華南大陸構(gòu)造形變強烈，經(jīng)歷了多期造山與伸展運動。其中早、中侏羅世華南地區(qū)由近東西向展布的特提斯構(gòu)造域逐漸轉(zhuǎn)為北東向展布的太平洋構(gòu)造域，使得其受古亞洲洋體系控制逐漸轉(zhuǎn)向受太平洋體系控制(舒良樹等，2006;周新民等，2007)。晚侏羅世至早白堊世發(fā)生大規(guī)模的巖石圈減薄與巖漿活動，誘發(fā)殼幔相互作用并最終導(dǎo)致華南花崗巖地區(qū)的多金屬成礦作用，鈾礦成礦作用也主要出現(xiàn)在這個時期(舒良樹等，2006;周新民等，2007)。華夏富鈾古陸塊和極高鈾背景值的貴東巖體(貴東巖體和一般花崗巖體中鈾背景值分別為3.5 ×10－6，20.53 ×10－6)(金景福等，1990)，為后期大規(guī)模鈾礦成礦提供了良好的鈾源。

圖1 華南地區(qū)鈾礦分布及貴東巖體大地構(gòu)造位置(劉延勇，2008)Fig.1 The distribution of the uranium deposits in South China and the tectonic location of Guidong granitic massif

貴東巖體位于華夏陸塊中南部，南嶺近東西向構(gòu)造帶之大東山-貴東-五里亭花崗巖帶中東部，區(qū)域上處于閩贛后加里東隆起西南緣與湘桂粵北海西-印支凹陷帶的交匯部位(胡瑞忠等，2007)(圖1)。區(qū)域性的硅質(zhì)大斷裂黃陂斷裂帶、馬屎山斷裂帶是控制礦田分布的主要斷裂體系(杜樂天等，2001)，然而很少見到發(fā)生在這種主干斷裂帶內(nèi)的明顯鈾礦化，礦床主要位于控巖構(gòu)造——新華夏構(gòu)造體系及其伴生的次級構(gòu)造的復(fù)合部位，分布在硅化大斷裂上下盤的NNW向、NNE向以及與主壓扁面平行的次級構(gòu)造中。

2 礦田地質(zhì)

2.1 礦田地層

貴東巖體東北側(cè)及東側(cè)的圍巖由寒武-奧陶系淺變質(zhì)砂巖、板巖及含炭板巖組成，北側(cè)和南側(cè)主要由泥盆-石炭系砂巖、碳酸鹽巖組成。巖體南側(cè)與泥盆系之間，發(fā)育有晚白堊紀(jì)-古近紀(jì)紅色斷陷盆地(張輝仁等，2010)。

2.2 礦田巖漿巖

巖漿巖主要有印支期、燕山早期的花崗巖以及燕山晚期的中基性脈巖(圖2)。魯溪巖體、下莊巖體、帽峰巖體等巖體為花崗巖，組成貴東復(fù)式巖體;中基性脈巖為NWW向延伸分布的五組輝綠巖脈巖。其中貴東復(fù)式巖體是多期、多階段巖漿侵入形成的由不同巖性系列組成的巨大復(fù)式巖體(周新民等，2007)。

圖2 貴東復(fù)式巖體及下莊礦田地質(zhì)簡圖(廣東核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊，2005)Fig.2 Geological sketch map of Guidong complex rock mass and Xiazhuang ore field

魯溪巖體，位于貴東復(fù)式巖體的東南部，出露面積約45 km2，巖性為粗粒巨斑狀含角閃石黑云母花崗巖，鋯石LA-ICP-MS最新測試年齡:巖漿韻律環(huán)帶鋯石206Pb/238U諧和年齡介于(228±2)～(267±4)Ma之間，加權(quán)平均為(246.2±4.4)Ma(MSWD=1.6;n=17)。下莊巖體，位于貴東復(fù)式巖體東部，是一個主要的花崗巖體，巖體出露面積約185 km2，為中粒黑云母花崗巖，鋯石LA-ICP-MS最新測試年齡:206Pb/238U諧和年齡介于(232±2)～(272±2)Ma之間，加權(quán)平均值為(245.4±5.9)Ma。帽峰巖體，位于貴東復(fù)式巖體的東北部，出露面積約40 km2，為中細(xì)粒二云母花崗巖，巖漿韻律環(huán)帶鋯石206Pb/238U諧和年齡絕大部分介于(218±2)～(232±2)Ma之間，加權(quán)平均為(227.1±4.8)Ma(MSWD=3.7;n=10)。

鈾含量測試顯示:帽峰巖體、下莊巖體、魯溪巖體和輝綠巖脈中鈾含量分別為 15.9 ×10－6，5.46 ×10－6，5.84 ×10－6，0.70 ×10－6，帽峰巖體中鈾含量最高。鈾元素浸出實驗表明，魯溪巖體黑云母花崗巖的鈾浸出率最高，達61.5%;帽峰巖體二白云母花崗巖的鈾浸出率最高為53.8%;下莊巖體黑云母花崗巖的鈾浸出率為43%;而輝綠巖不僅鈾含量極低，鈾的浸出率也很低，只有1.43%。

2.3 礦田構(gòu)造

礦田內(nèi)鈾礦床的分布嚴(yán)格受斷裂構(gòu)造控制，NEE、NNE和NWW向三個方向斷裂相互交匯構(gòu)成的棋盤格子狀構(gòu)造控制了鈾礦床的分布(圖2)。

NWW向斷裂構(gòu)造為燕山早期的一組構(gòu)造帶，具有韌-脆性多期變形的特點:早期以拉張為主，充填大量基性巖脈，從北往南依次有水口-竹山下、黃陂-張光營、下莊-寨下、魯溪-仙人嶂、中心段等五組基性巖脈;晚期以剪切作用為主，形成大量擠壓破碎帶;早期的基性巖脈為鈾礦化提供了良好的還原劑Fe2+，晚期的擠壓破碎帶為含礦熱液的運移和沉淀提供了有利場所。NEE向斷裂構(gòu)造主要有礦田西北部的黃陂斷裂帶和東南緣的馬屎山斷裂帶，此兩條區(qū)域性斷裂構(gòu)成具有“斷夾塊”性質(zhì)的成礦區(qū)(賴中信等，2010);兩斷裂帶之間分布有相互平行的硅化蝕變碎裂巖帶，它們呈近等間距分布，具有壓剪性質(zhì)，是礦田的主要導(dǎo)礦和儲礦構(gòu)造帶。NNE向斷裂構(gòu)造從西往東呈近等間距分布，有明珠湖、新橋-下莊、102-石角圍、仙人嶂-張光營、太平庵、坪田等六組鈾成礦構(gòu)造帶，其中新橋-下莊和102-石角圍硅化斷裂帶為礦田的主要成礦帶(圖2)。

以新橋-下莊硅化斷裂帶為例，整個斷裂帶體系都是由不規(guī)則的構(gòu)造斷塊、透鏡體組成，根據(jù)破碎程度和巖石的組成，主要分為花崗巖、石英巖、碎裂花崗巖、碎裂石英巖、碎裂巖化石英巖、碎裂巖化花崗巖。從斷裂體系的整體破碎程度來看，在斷裂體系的中心破碎程度最高，局部由于斷裂作用強烈而發(fā)生了高嶺土化或是以透鏡狀花崗巖的形式保留(圖3)。斷裂帶內(nèi)部節(jié)理發(fā)育，后期熱液活動導(dǎo)致的蝕變作用明顯，局部可見紫色螢石和石英脈體。剖面反映的斷裂體系空間變化顯示:在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，早期熱液活動形成的石英脈在平面上和空間上都是以透鏡狀充填在花崗巖體之中。

圖3 粵北下莊礦田下莊斷裂帶構(gòu)造剖面圖Fig.3 Structural section of Xiazhuang fault in Xiazhuang ore-field in north Guangdong province

礦田南部的“交點”型鈾礦化是礦田的重要鈾礦化類型，其礦床定位于構(gòu)造帶與輝綠巖脈相交部位，礦體嚴(yán)格受構(gòu)造帶與輝綠巖脈復(fù)合軌跡控制。

綜上所述可知:礦田內(nèi)的黃陂斷裂帶、馬屎山斷裂帶控制了礦田構(gòu)造格局，早期的基性巖漿活動為鈾礦成礦提供了有利的還原劑，淺部脆性斷裂為成礦活動提供了良好的運移通道和最終聚集沉淀場所。

2.4 斷裂構(gòu)造對礦床、礦體控制作用

控制鈾礦田的是長達數(shù)十公里的斷裂帶，例如下莊地區(qū)新橋斷陷帶、礦田北部的黃陂斷裂帶和與之平行的馬屎山斷裂帶，以及新橋下莊硅化斷裂帶以及其它蝕變帶。這些斷裂構(gòu)造構(gòu)成了鈾礦床分布的基本格架。礦床、礦體的空間定位，主要決定于構(gòu)造的變異部位、構(gòu)造與有利巖體的交匯部位。

礦體主要賦存在主干斷裂帶的上下盤次級平行的裂隙中，產(chǎn)狀與主干斷裂帶一致，呈“入”字型。其分布范圍和形態(tài)主要受到構(gòu)造裂隙的控制。337礦床內(nèi)部主要發(fā)育近EW向和NNE向構(gòu)造裂隙群，礦體也主要沿這些構(gòu)造裂隙群分布，受構(gòu)造裂隙的控制。很多石英斷裂帶在空間上表現(xiàn)為斜列式和透鏡狀的形式，礦體的分布也呈斜列式和透鏡狀的形式，例如“希望礦床”86號帶在剖面上呈右行斜列，形成的礦體也成斜列式(賴中信等，2010)。交叉斷裂附近的礦體，其富集部位多位于交叉斷裂的部位，沿著交切構(gòu)造的跡線方向側(cè)伏，構(gòu)成“干”字型、“T”字型、“X”字型、“N”字型、“H”字型等礦體(杜樂天，1982;劉德長，1991;杜樂天等，2001;余達淦等，2003)。在礦田東部由小斷層、節(jié)理組成的裂隙密集帶中，常常形成群脈型礦體。礦田最重要的鈾礦化類型——復(fù)合構(gòu)造型(交點型)鈾礦，其礦體主要存在于硅化帶交切基性巖脈的部位，主要有以下幾種形式:斜接復(fù)合(圖4A)、反接復(fù)合(圖4B)和重接復(fù)合(圖4C)，硅化帶與基性巖脈呈近平行重疊或者相交(盲礦體)①。石英礦化蝕變，基本以充填形式形成熱液脈型鈾礦。成礦年齡在(130～100)Ma(黃國龍等，2010)。這類鈾礦化主要分布在礦田北部。成礦期的晚期鈾礦化活動，構(gòu)造流體沿著伸展裂陷構(gòu)造帶繼續(xù)上升并與地表流體混合交換，進一步形成低溫?zé)嵋簩鷰r進行交代(圖5(3))。其礦化類型以小脈型、浸染型為主。由于靠近地表，氧逸度較高，成礦溫度、壓力相對更低，與花崗巖體的交代作用強烈，主要形成水云母、高嶺石、淺色螢石等蝕變礦物。成礦年齡在(95～75)Ma(鄒東風(fēng)等，2011)。因此，早、晚兩期鈾礦化活動都與伸展期基性巖脈的侵入密切相關(guān)。基性巖脈活動形成的流體、氣體

圖4 下莊礦田“交點型”鈾礦床主要交切型式(A.斜接;B.反接;C.重接)Fig.4 Mainly crossing types of intersection uranium ore deposit in Xiazhuang ore-field

3 成礦模式討論和找礦方向建議

前人研究表明華南地區(qū)確實有富鈾古陸的存在，伴隨著華南地區(qū)大規(guī)模的巖漿活動和巖石圈伸展作用，在多階段伸展構(gòu)造背景下爆發(fā)了大規(guī)模鈾礦成礦作用(毛景文等，2004;華仁民等，2005;周新民等，2007)。

華南地區(qū)后造山期，酸性巖漿活動使得早期富鈾地層的鈾元素富集在該期花崗巖中，完成了鈾礦成礦中鈾元素的初步富集(圖5(1))。伸展期，本區(qū)NWW向分布的五組基性巖脈的侵入攜帶大量富堿、富揮發(fā)份流體 CO2，CH4，F(xiàn)，H2O 等沿著地殼斷裂裂隙上升，與富鈾巖體發(fā)生相互作用并使得鈾元素從花崗巖體中萃取、遷移(圖5(2))。成礦期早期鈾礦化的構(gòu)造流體沿著地殼斷裂裂隙上升，與富鈾巖體發(fā)生相互作用并發(fā)生成礦作用。流體具有氧逸度低、成礦溫度和壓力相對較高和弱酸性的特點，與圍巖交代作用較弱，主要為黃鐵礦-灰黑色

① 廣東核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊.2005.廣東省下莊礦田鈾資源大型基地勘查部署規(guī)劃研究報告[R].使得鈾元素從花崗巖體中被萃取并發(fā)生遷移，而且基性巖脈本身富含 Fe2+、S2－等還原性離子，使得U6+還原為U4+，并最終沉淀。根據(jù)本區(qū)地質(zhì)演化過程和鈾礦成礦規(guī)律的特點，結(jié)合已有勘探成果和認(rèn)識程度，筆者認(rèn)為粵北下莊礦田下一步找礦方向應(yīng)該集中在在以黃陂斷裂帶、馬屎山斷裂帶控制的夾持區(qū)內(nèi)。以新橋-下莊硅化斷裂帶為中心，以硅化帶大脈型鈾礦為目標(biāo)，尤其以新橋-下莊斷裂中的平緩構(gòu)造為線索，加強對礦田北部新橋斷陷帶、下莊河地區(qū)“交點型”鈾礦的勘探。此外，在產(chǎn)鈾巖體與圍巖、斷陷盆地的接觸界面，以及構(gòu)造-熱液蝕變帶(例如堿交代帶、云英巖化帶、絹云母化帶以及糜棱巖帶)都是很好的礦床、礦體賦存部位。

致謝:本文在撰寫過程中得到了廣東省核工業(yè)地質(zhì)局機關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及二九三大隊的大力支持。在論文審稿過程中得到匿名審稿專家的悉心指導(dǎo)，論文涉及部分?jǐn)?shù)據(jù)系項目組內(nèi)部提供，在這里一并表示衷心感謝!

圖5 粵北下莊礦田鈾礦成礦模式Fig.5 Uranium ore metallogenic model in Xiazhuang ore-field in north Guangdong province.

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