納米比亞達馬拉造山帶白崗巖型鈾礦成礦規(guī)律及找礦思路

趙希剛，朱西養(yǎng)，楊永記，鄭仕忠，傅儉生

(中國國核海外鈾業(yè)有限公司，北京100045)

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納米比亞達馬拉造山帶白崗巖型鈾礦成礦規(guī)律及找礦思路

趙希剛，朱西養(yǎng)，楊永記，鄭仕忠，傅儉生

(中國國核海外鈾業(yè)有限公司，北京100045)

文章根據(jù)納米比亞達馬拉造山帶白崗巖型鈾礦成礦所處的位置、與侵入巖和地層的關(guān)系，以及后期蝕變特征，從基底隆起周邊控制鈾礦床分布，地層接觸帶和巖性變異部位控制礦床定位，大理巖層是礦床產(chǎn)出的有利層位，D、E型白崗巖脈發(fā)育直接控制礦化，構(gòu)造熱液蝕變是富礦形成的必要條件等幾個方面，研究了白崗巖型鈾礦的成礦規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，提出了從區(qū)域評價到鉆探查證落實鈾礦床的找礦技術(shù)思路。

成礦規(guī)律；找礦思路；白崗巖型鈾礦；達馬拉造山帶；納米比亞

納米比亞達馬拉造山帶產(chǎn)有豐富的鈾資源，探明的鈾資源量約為8×105t，鈾礦化類型主要為白崗巖型和鈣結(jié)巖型。納米比亞境內(nèi)達馬拉造山帶西南部，圍繞著羅辛穹隆集中分布著多個超大型鈾礦床，著名的羅辛鈾礦床以其礦量大、品位低、露天開采成本低、礦石加工工藝簡單而聞名于世。其周邊還有湖山(husab)、埃探戈(Etango)和瓦倫西亞(Valencia)等大型鈾礦床，找礦前景良好。白崗巖型鈾礦含礦主巖為典型的“D”型白崗巖，為高硅酸鹽型礦石類型，鈾主要以晶質(zhì)鈾礦和少量瀝青鈾礦單礦物形式存在，有害組分甚微，酸法浸出總耗酸量低、浸出率較高[1-5]。

1 達馬拉造山帶區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于世界著名的達馬拉造山帶，是卡拉哈里和剛果兩個太古宇克拉通之間的元古宇造山帶，為世界上最古老的地盾區(qū)，其基底為太古界結(jié)晶巖系，具有固結(jié)早、巖石演化成熟度高、富鈾的特點。元古宙末的達馬拉造山運動使構(gòu)造活動強烈，不同期次巖漿活動發(fā)育；巖石以富鉀質(zhì)的花崗巖、混合花崗巖、深變質(zhì)巖為主，能譜測量鈾含量(平均值39.44×10-6)與地殼克拉克值相比明顯偏高，為鈾含量偏高地區(qū)。這為后期鈾成礦提供了豐富的鈾源，因此找礦前景良好。

達馬拉運動后該區(qū)一直處于構(gòu)造穩(wěn)定階段，早期形成的鈾礦得以保存。后期構(gòu)造運動使鈾礦得以疊加富集。

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露的地層主要為構(gòu)成穹狀構(gòu)造核心部位的阿巴比斯(Abbabis)太古界結(jié)晶基底、達馬拉巖系、第三系鈣結(jié)巖和第四系的砂石層，地層基本特征見表1。阿巴比斯變質(zhì)雜巖的地質(zhì)年代學研究結(jié)果，表明其有3期年齡，即2000Ma±、1000Ma±及560 Ma±。達馬拉造山帶發(fā)育在陸內(nèi)裂谷、擴張、俯沖和大陸板塊碰撞時期，時代大約為900～460Ma，古近系至新近系(<50Ma)的Namib層序以砂礫巖沉積為特征。區(qū)內(nèi)與白崗巖型鈾礦有關(guān)的地層主要為可汗組、羅辛組和卡里比組。

表1 達馬拉造山帶羅辛地區(qū)地層簡表

1.2 巖漿巖

達馬拉造山帶中部以侵入巖發(fā)育為特征，侵入巖出露面積約為75000km2。其中，96%為花崗巖，另外4%為鈣堿性輝長巖和花崗閃長巖類。侵入巖體主要分為前達馬拉期和達馬拉期。前達馬拉期侵入巖主要有阿巴比斯(Abbabis)雜巖體中的片麻狀花崗巖和眼球狀片麻巖，以北東向延伸的巖株狀產(chǎn)出。這類巖體鈾含量一般在(3～20)×10-6，巖石出露區(qū)與航空放射性異常的分布區(qū)吻合。達馬拉期巖體可劃分出5個侵入序列：第1為Trakkopje序列，由花崗閃長巖、花崗巖、石英二長巖等組成的巖套，年齡為601±79Ma，時代為納米比亞紀。面積最大的花崗巖體常以巖基形式產(chǎn)出，花崗巖常具斑狀結(jié)構(gòu)，片麻理構(gòu)造。第2為Hakskeen序列，由紅色花崗巖組成，主要分布在羅辛穹隆北部，由小巖體、巖脈和層狀侵入體組成，年齡為516±23Ma，時代為寒武紀。該序列巖石以等粒結(jié)構(gòu)和紅色為特征。第3為Gawib序列，主要由花崗巖、淺色花崗巖和偉晶巖組成，分布在羅辛穹隆以東地區(qū)，巖石一般具斑狀結(jié)構(gòu)和葉理構(gòu)造，黑云母含量較多。第4為Donkerhuk序列，主要分布在羅辛穹隆以東地區(qū)，巖性包括灰白色中粒黑云二長花崗巖和棕褐色含斑鉀長花崗巖，年齡為458±25Ma，常以大型巖基形式出現(xiàn)。第5為Rossing序列，主要包括花崗巖和白崗巖，根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物成分和礦化特征至少可區(qū)分出5種巖石類型，年齡在468～542Ma，時代為奧陶紀。白崗巖具中粗粒結(jié)構(gòu)或偉晶狀花崗結(jié)構(gòu)，主要特征是堿含量高，往往出現(xiàn)在背斜穹隆中，也以脈狀侵入體形式出現(xiàn)，分布在羅辛穹隆周圍。

侵入到達馬拉造山帶變質(zhì)沉積巖中的花崗巖按形成年齡可劃分為5個時代。各種類型花崗巖的含鈾性表現(xiàn)出顯著的差異性(表2)。

表2 納米比亞達馬拉造山帶主要類型花崗巖鈾、釷、鉀平均含量及釷鈾比值特征表

注：括號內(nèi)為量值變化范圍。

達馬拉期后巖漿侵入活動較弱，僅見一些粗玄巖和細晶巖沿斷裂分布。區(qū)內(nèi)變質(zhì)作用主要發(fā)生在達馬拉期，使達馬拉巖系遭受了區(qū)域變質(zhì)作用，多數(shù)巖石達到角閃巖相。侵入巖與圍巖之間可見接觸交代作用。此外，區(qū)內(nèi)沿可汗河兩側(cè)見到一些韌性剪切帶中的巖脈發(fā)生動力變質(zhì)。

1.3 構(gòu)造

研究區(qū)處于納米比亞鈾成礦區(qū)的中心部位，區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線方向為北東向，發(fā)育一系列北東向褶皺和斷層。含鈾花崗巖(白崗巖)和第三紀古沖溝體系也主要呈北東向分布，顯示的構(gòu)造形式是穹-褶式，花崗巖的定位與穹隆相伴，并見環(huán)形構(gòu)造。巖石中各種片理、片麻理和節(jié)理發(fā)育。區(qū)內(nèi)可識別出多期褶皺，最早期褶皺為北西向，后期的褶皺方向為北東向。

千歲蘭斷裂是區(qū)域南部中心構(gòu)造帶和南部構(gòu)造帶的分界線，控制著含鈾花崗巖體的就位。

沿可汗河兩側(cè)約2km范圍內(nèi)存在北東向的羅辛韌性剪切帶，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的鈾礦化、異常分布在韌性剪切帶內(nèi)的穹隆周邊，而韌性剪切帶外的穹隆周邊還未見到。

1.4 鈾礦化

鈾礦化類型為白崗巖型和鈣結(jié)巖型，白崗巖型鈾成礦年齡為494～509Ma[3]，基本上與白崗巖脈同期形成，屬于巖漿成因。

白崗巖型鈾礦床的賦礦巖石為D型花崗巖，其顏色為灰白色，粒度大，石英為煙灰色。該類型的鈾成礦作用是以巖漿結(jié)晶分異作用為主，礦石類型為單鈾型，鈾礦物以晶體較大、晶形較好的晶質(zhì)鈾礦為主，其它原生鈾礦物和含鈾礦物是鈾石、鈾釷礦、鈦鈾礦，皆以副礦物的形式存在于D型花崗巖脈中。在地表及近地表見瀝青鈾礦和次生鈾礦物——硅鈣鈾礦，主要是由晶質(zhì)鈾礦等原生鈾礦物演變而成[6]〗。

圖1 納米比亞達馬拉構(gòu)造帶鈾礦床分布示意圖Fig.1 Distribution of uranium deposit in Damala orogenic belt,Namibia1—達馬拉變質(zhì)巖隆起；2—前達馬拉變質(zhì)巖隆起；3—白崗巖型鈾礦床；4—鈣結(jié)巖型鈾礦床；5—線性構(gòu)造帶；6—水系；7—地名。

2 白崗巖型鈾礦成礦規(guī)律

2.1 基底隆起周邊控制鈾礦床的分布

達馬拉造山帶中的鈾礦床圍繞古老基底——阿巴比斯(Abbabis)變質(zhì)雜巖體分布，該雜巖體是穹狀構(gòu)造的核心(圖1)。阿巴比斯深變質(zhì)巖的主要巖性為片麻狀花崗巖、花崗片麻巖，其放射性異常發(fā)育，伽瑪能譜測量結(jié)果顯示這些異常的U/Th值遠小于1(圖2)，異常性質(zhì)嚴重偏釷，表明在變質(zhì)作用過程和后期巖漿侵入作用下鈾被活化，發(fā)生了明顯的遷出。這些遷出的活化鈾為后期富集成礦提供了豐富的鈾源，在基底外圍成礦。而高放射性異常是穩(wěn)定的釷元素遺留在原地所致。

區(qū)內(nèi)不同時代的巖漿巖有花崗閃長巖、花崗巖和石英二長巖等，成礦期前的巖漿巖主要是同構(gòu)造期的中細粒、似斑狀黑云母花崗巖，巖石中常常含有石榴子石，是典型的S型花崗巖，為殼源改造成因類型。這種似斑狀黑云母花崗巖在變質(zhì)和混合巖化過程中，相對活動的鈾發(fā)生強烈遷移，并富集成礦。

圖2 羅辛地區(qū)不同期次花崗巖伽瑪能譜測量鈾釷含量直方圖Fig.2 Histogram of U,Th and K content by γ spectral survey of different period granite in Rosing area, Namibia1—鈾含量；2—釷含量。

鈾礦化富集部位受構(gòu)造控制明顯，礦床的空間定位一般與穹隆狀構(gòu)造有關(guān)，大多數(shù)鈾礦體往往賦存于背斜構(gòu)造的轉(zhuǎn)折端及其附近。后期斷裂構(gòu)造使巖石發(fā)生破碎，造成鈾礦化的后生疊加富集。

2.2 地層產(chǎn)狀、巖性變異部位控制礦床定位

一方面表現(xiàn)在地層產(chǎn)狀變異控礦，這些部位構(gòu)造應(yīng)力集中，形成構(gòu)造虛脫擴張，巖石破碎，沿不同巖性界面極易發(fā)育層間構(gòu)造，為白崗巖的侵入提供了構(gòu)造空間，成為鈾成礦的有利部位。羅辛礦床的礦體就位于羅辛組和可汗組的接觸帶、地層褶曲部位，鈾礦化集中部位與地層拐彎變異地段一一對應(yīng)。

另一方面表現(xiàn)為不同層位、不同巖性變異部位是礦化的主要賦存場所。不同巖性界面是結(jié)構(gòu)薄弱帶，易發(fā)生構(gòu)造錯移，甚至破碎，為成礦提供有利空間；同時也可為流體、巖漿演化和鈾成礦提供地球化學障，成為礦體產(chǎn)出的有利部位。白崗巖脈主要為順層侵入，厚大的礦化白崗巖脈沿不同地層、巖性交界部位侵位，尤其是羅辛組(NRs)/可汗組(NKn)，或者是楚斯組(Nch)/可汗組(NKn，NRs缺失時)接觸界線附近。地層、巖性變異部位是巖層中結(jié)構(gòu)薄弱部位，易于巖漿的侵入。如羅辛礦床富大礦體產(chǎn)在羅辛組與可汗組界面，17號礦體產(chǎn)于卡塞布組與卡里比組地層交界部位，Z19礦體產(chǎn)在楚斯組與卡里比組地層交界部位。

2.3 大理巖層是礦床產(chǎn)出的有利層位

大理巖的化學成分為CaCO3，遇到巖漿和熱液時容易與流體發(fā)生反應(yīng)，釋放出CO2，而CO2是鈾成礦的有利礦化劑，能夠促使圍巖中的鈾活化遷移。

以大理巖為主的羅辛組、卡里比組中的片麻巖、硅質(zhì)巖夾層發(fā)育，不同巖性界面是成礦的地球物理、化學有利界面。而其它地層以片麻巖為主，結(jié)構(gòu)致密，成分均一，構(gòu)造破碎帶不易發(fā)育，也不能提供成礦所需的地球化學障，所以不利于含礦脈體侵入和成礦。

相對而言，羅辛組大理巖與其它巖性互層產(chǎn)出，更有利于成礦;卡里比組次之。

2.4 D、E型白崗巖脈發(fā)育且直接控制了鈾礦化

研究區(qū)的白崗巖按礦物顏色、粒度、暗色礦物含量以及鈾礦化程度可以劃分為A、B、C、D、E和F 6種類型(期次)，而鈾礦化主要產(chǎn)在D型白崗巖脈中(表3)，少量產(chǎn)于E型白崗巖脈內(nèi)部及其接觸的變質(zhì)巖圍巖之中。在鈾礦床中，礦化體的產(chǎn)出與D型(或E型)花崗巖脈幾乎一一對應(yīng)。

能譜測量顯示(圖4)，A、B、C 3種類型的白崗巖脈體U/Th值<1，表現(xiàn)出富Th的特征；D、E型白崗巖U/Th值>1，表現(xiàn)出富U的特征，對鈾成礦具有專屬性。羅辛鈾礦床的成礦主巖就是白崗巖。

要形成具有一定規(guī)模的鈾礦化，含礦的白崗巖脈必須大規(guī)模發(fā)育，要么呈厚大脈體，要么呈密集的脈帶產(chǎn)出。

表3 羅辛地區(qū)不同類型白崗巖特征簡表

圖3 羅辛地區(qū)不同類型白崗巖脈伽瑪能譜測量鈾釷含量直方圖Fig.3 Histogram of U,Th and K content by γ spectral survey of differen kinds alaskite vein in Rosing area ,Namibia1—鈾含量；2—釷含量。

2.5 熱液蝕變是富礦形成的必要條件

白崗巖型鈾礦的蝕變種類主要有硅化、高嶺石化、伊利石化和黃鐵礦化。其中，硅化、伊利石化是礦化蝕變，蝕變疊加地段是富礦的產(chǎn)出部位。

白崗巖型鈾礦的主體成礦作用與巖漿活動同時，一般形成0.01%～0.03%的中低品位礦化，只有當含礦白崗巖在后期發(fā)生了構(gòu)造破碎和熱液蝕變時，才能疊加富集形成品位大于0.05%的富礦。礦化白崗巖發(fā)生強烈硅化、黃鐵礦化，礦石呈現(xiàn)黑色(煙灰色石英)。由地表到深部，含礦白崗巖脈層數(shù)增多，厚度變大，復合膨大明顯，則礦化變富。多層礦化品位可達0.05%，最高達0.232%。

3 結(jié)論

綜上所述，納米比亞達馬拉造山帶白崗巖型鈾礦具有以下的成礦規(guī)律：(1)基底隆起周邊控制鈾礦床的分布；(2)地層產(chǎn)狀和巖性變異部位控制鈾礦床的定位；(3)大理巖層是鈾礦床產(chǎn)出的有利層位；(4)D型白崗巖脈發(fā)育直接控制了鈾礦化的產(chǎn)出；(4)構(gòu)造熱液蝕變是富礦形成的必要條件。因此，在區(qū)內(nèi)尋找白崗巖型鈾礦應(yīng)遵循以下技術(shù)思路：

(1)航空能譜測量：航空放射性測量是鈾礦最直接的找礦方法，根據(jù)航空放射性異常特征可以縮小找礦靶區(qū)。目前發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)幾個大型鈾礦床均是位于能譜測量的高鈾含量區(qū)。

(2)遙感解譯查證：圈定基底和大理巖層的展布。研究區(qū)為巖石裸露區(qū)和戈壁荒漠區(qū)，適合開展遙感地質(zhì)調(diào)查。遙感解譯出的控礦構(gòu)造——穹隆構(gòu)造、千歲蘭斷裂、韌性剪切帶以及次級斷裂和褶皺；地球化學障——大理巖層的走向、白崗巖型鈾礦的控礦主巖——白崗巖脈體的分布范圍等，為縮小找礦靶區(qū)提供了參考。

(3)地質(zhì)調(diào)查：沿大理巖層追索地層拐彎和巖性變異部位，調(diào)查白崗巖脈體發(fā)育特征和規(guī)模、蝕變特征，進行地質(zhì)草測和填圖。

(4)放射性測量：在控礦因素明顯、白崗巖脈發(fā)育的有利地段，開展不同比例尺的放射性伽瑪能譜測量，圈定放射性異常強度和范圍，確定其規(guī)模。

(5)工程揭露：對白崗巖脈密集發(fā)育且有較好放射性異常地段，利用鉆探、槽探工程揭露解剖，了解D型白崗巖礦化脈體向深部延伸及變化情況，落實礦床。

(6)系統(tǒng)工程控制：根據(jù)鈾礦勘查研究程度，擴大、控制資源量，開展研究評價，落實開發(fā)基地。

實驗證明，根據(jù)納米比亞達馬拉造山帶白崗巖型鈾礦成礦規(guī)律，總結(jié)出從區(qū)域評價到鉆探查證落實礦床的找礦技術(shù)思路是可行和有效的。

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Metallogenetic Regulation of Alaskite-type Uranium Deposit and Its Prospecting Method for Damala Orogenic Belt in Namibia

ZHAO Xi-gang, ZHU Xi-yang, YANG Yong-ji,ZHENG Shi-zhong,FU Jian-sheng

(CNNCOverseasUraniumLimited,Beijing100045,China)

Based on the study of mimeralization and its relationship with intrusive rock and strata, alteration feature of alaskite-type uranium deposit in Damala orogenic belt in Namibia,the metallogenetic regulation of alaskite-type uranium deposit was summarized from the deposit distribution around the doming edge of basement rock, control of strata contact zone and lithologic mutation zone, favourable host rock of marble, the vein of D and E-type alaskite,structural-hydrothermal alteration. The prospecting method for finding alaskite-type uranium deposit was proposed for regional evaluation and deposit exploration.

metallogenetic regulation; prospecting method; alaskite-type uranium deposit; Damala orogenic belt;Namibia

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.04.005

2014-04-18 [改回日期]2014-05-05

趙希剛(1963—)，男，高級工程師(研究員級)，博士，從事地球物理探測和信息技術(shù)研究與生產(chǎn)工作。E-mail:zhaoxigang418@126.com

1000-0658(2015)04-0445-08

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