納米比亞湖山鈾礦床地質(zhì)概況

榮建鋒，林泳釗，王照良

( 中廣核鈾業(yè)發(fā)展有限公司，北京 100029)

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納米比亞湖山鈾礦床地質(zhì)概況

榮建鋒，林泳釗，王照良

( 中廣核鈾業(yè)發(fā)展有限公司，北京 100029)

摘要：白崗巖型鈾礦是納米比亞主要的鈾礦床類型，納米比亞湖山鈾礦被眾多研究者視為當(dāng)今全球最重要的鈾礦發(fā)現(xiàn)。白崗巖型鈾礦集中產(chǎn)出在元古界達(dá)瑪拉造山帶中，是造山期后巖漿作用的產(chǎn)物。白崗巖易于侵入Nosib 群羅辛組和可汗組地層中，為6 種，其中D 型、E 型是主要的含礦白崗巖，構(gòu)造斷裂和穹窿的轉(zhuǎn)折部位是有利的成礦位置。湖山鈾礦床是中廣核集團(tuán)中廣核鈾業(yè)發(fā)展有限公司完全持有的特大型海外鈾資源開發(fā)項(xiàng)目，將為中國核電發(fā)展提供有力的燃料保障。

關(guān)鍵詞：鈾礦；湖山鈾礦床；白崗巖型；納米比亞

湖山鈾礦床英文名稱是Husab Uranium Deposits，原稱Rossing South Uranium Deposits，位于納米比亞埃龍戈地區(qū)，北距羅辛鈾礦約7km，南西距旅游勝地Swakopmound市約56km（圖1）。湖山鈾礦床是世界上最大的鈾礦床之一，主要由北南向延伸的5個(gè)礦體（Zone1～Zone5）組成，被眾多研究者視為當(dāng)今全球最重要的鈾礦發(fā)現(xiàn)，是繼羅辛鈾礦之后在納米比亞的又一個(gè)白崗巖型特大型鈾礦，是中廣核集團(tuán)中廣核鈾業(yè)發(fā)展有限公司完全持有的特大型海外鈾資源開發(fā)項(xiàng)目。

圖1　湖山鈾礦床（Husab Deposits）地理位置及礦體分布示意圖

湖山鈾礦床的勘探工作始于2006年，2007年末一個(gè)反循環(huán)鉆孔在地表覆蓋層之下約40m處的鈾異常揭開了湖山鈾礦發(fā)現(xiàn)的序幕；2008年初，樣品分析結(jié)果證實(shí)在納米布沙漠邊緣發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的原生鈾礦床；2008～2011年通過約500 000m鉆探施工，控制了一條南北走向上長約8km的特大型白崗巖型鈾礦帶。湖山鈾礦床屬于白崗巖型鈾礦，礦體主要發(fā)育在羅辛組和可汗組地層中，其成礦地質(zhì)特征在很多方面與羅辛礦相似，目前已掌握鈾資源量近30萬噸U3O8，為全球第二大單金屬鈾礦床，它將為中國核電發(fā)展提供有力的燃料保障。

1　成礦地質(zhì)背景

埃龍戈地區(qū)鈾礦省位于納米比亞中部沿海區(qū)的泛非達(dá)馬拉造山帶中部-南部區(qū)域之內(nèi)，主要地層要素如表1所示。

埃龍戈地區(qū)鈾礦省的大多數(shù)原生鈾礦床在地理上沿狹窄地帶分布，從東北的Valencia礦床延伸到西南的Ida dome（圖1），分布范圍大約為70×30km。含鈾花崗巖與新元古代達(dá)馬拉造山帶南部-中部區(qū)域內(nèi)的高溫低壓變質(zhì)帶相符合（Kinnaird與Nex，2007）。在該區(qū)域中，沿著Congo克拉通和Kaapvaal克拉通邊緣發(fā)生的裂谷期后碰撞及相關(guān)的地殼縮短作用，在碰撞帶中形成了強(qiáng)烈的等斜褶皺，以及相關(guān)的對古元古代到中元古代Abbabis變質(zhì)雜巖體的古老片麻巖的剝露和成穹作用。泛非活動帶中達(dá)馬拉下部剖面的新元古代巖石以復(fù)雜的褶皺圍繞在穹隆基底中心和盆地地形中。局部斷層包括可能的逆斷層，以及伴生的褶皺（Anderson與Nash，1997），為白崗巖熔融體提供了運(yùn)移通道，以及供隨后白崗巖和偉晶巖侵入所需的膨脹空間（崔斌，2000）。含鈾白崗巖侵入體是結(jié)晶峰后變質(zhì)作用的最后階段的主要產(chǎn)物（Kinnaird等，2009）。在礦化的白崗巖中，供鈾的原巖仍然是個(gè)未知數(shù)，但來自湖山項(xiàng)目其它區(qū)域的野外勘查證據(jù)，包括片麻巖基底直接的鈾礦化，表明了在重熔過程中Abbabis變質(zhì)雜巖體中金屬有可能經(jīng)歷了再循環(huán)。

表1　達(dá)馬拉造山帶地層簡表

鈾礦省中已知的花崗巖型鈾礦有著普遍類似的特征，以及510Ma前的花崗巖侵位，表明了它們是同一套巖漿活動的產(chǎn)物（Kinnaird等，2009）。湖山項(xiàng)目區(qū)域地質(zhì)概況如圖2所示。

圖2　湖山項(xiàng)目區(qū)域地質(zhì)圖

2　納米比亞白崗巖鈾礦床特征

納米比亞白崗巖型鈾礦床很多地質(zhì)特征類似，這與它們可能是區(qū)域性巖漿侵入事件的產(chǎn)物息息相關(guān)。對勘探地質(zhì)學(xué)家來說，這些共同的特征可以有力的指導(dǎo)找礦工作，結(jié)合對羅辛類型礦床成礦模型的理解，能夠有效圈定湖山鈾礦床的勘探靶區(qū)。納米比亞埃龍戈地區(qū)白崗巖型鈾礦床的特征概述如下：

2.1鄰近基底雜巖體

已發(fā)現(xiàn)的白崗巖型鈾礦床均位于752～710Ma的達(dá)馬拉層序下部（Nosib至Swakop群下部）的巖層中，且接近穹隆的基底。礦床一般發(fā)育于距離Abbabis變質(zhì)雜巖體露頭和穹隆構(gòu)造2～6km的地方。在某些區(qū)域里，特別是在Swakop河谷的基底雜巖體中具有強(qiáng)烈的鈾濃度異常，與石英-螢石礦脈、白崗巖巖脈及含赤鐵礦的蝕變集聚有關(guān)，變形及擠壓構(gòu)造在上覆的達(dá)馬拉巖層中創(chuàng)造了膨脹空間。

2.2含礦地層特征

埃龍戈地區(qū)鈾礦省的大多數(shù)白崗巖型鈾礦床與達(dá)馬拉層序下部特定的巖相有著密切的關(guān)系，主要是Khan與Rossing組的變質(zhì)沉積單元。這兩個(gè)組之間的平行不整合接觸代表了陸源沉積（Khan組）的周期性間斷，跟隨其后的是一段以形成鈣質(zhì)巖型（Rossing組）為主要特征的時(shí)期。Rossing組之上的Chuos組地層代表了海洋冰期的一個(gè)中斷，暫時(shí)阻隔了碳酸鹽的沉積，后來又隨著冰期的消退以及Karibib組的形成而恢復(fù)。雖然上述的各地層均有控制含鈾花崗巖巖脈和偉晶巖的潛力，但該區(qū)的兩個(gè)最大白崗巖型鈾礦床—羅辛鈾礦和湖山鈾礦卻主要賦存于Khan組與Rossing組的巖層中。Chous組也發(fā)育富鈾的席狀白崗巖，如湖山鈾礦床Zone1南半部上盤的不均勻礦化，羅辛礦的Z19，但是該組大體上還是一個(gè)弱的含礦層。分析大規(guī)模白崗巖的侵入羅辛組地層的原因，應(yīng)歸因于羅辛組地層存在著不均一性，其中各種各樣的石英巖、云母片巖和鈣硅質(zhì)及大理巖夾層，提供了對區(qū)域變形有利的脆-塑性流變響應(yīng)，從而形成了有利的容礦空間。此外，從陸源沉積到以鈣硅質(zhì)為主沉積的環(huán)境轉(zhuǎn)變，可能為白崗巖侵入提供了有利的物理和化學(xué)捕獲場所。厚大且滲透性差的大理巖層可能會阻擋花崗質(zhì)熔體及相生的含水相進(jìn)入上部層位，另外該處CO2含量的增加可能會影響白崗巖中鈾元素的氧化還原環(huán)境（Kinnaird等，2009）。野外勘查證據(jù)表明，湖山地區(qū)Chuos組和Karibib組之間的Arandis組巖層，實(shí)際上只是Chuos組的上部，其在熱液活動中經(jīng)歷了強(qiáng)烈的蝕變與硫化，花崗質(zhì)熔體侵入抵達(dá)上覆Karibib組厚層大理巖之下。

圖3　埃龍戈地區(qū)達(dá)馬拉造山帶南部地區(qū)構(gòu)造示意圖

2.3構(gòu)造特征

埃龍戈地區(qū)發(fā)現(xiàn)的所有白崗巖型鈾礦床均位于達(dá)馬拉造山帶南部地區(qū)，該區(qū)以北是Omaruru線型構(gòu)造，以南是Okahandja線型構(gòu)造（圖3）。埃龍戈地區(qū)的白崗巖型鈾礦床位于整體高應(yīng)變狀態(tài)的延伸帶，該區(qū)是新元古代達(dá)馬拉造山運(yùn)動的北西—南東向擠壓引起的，在延伸區(qū)域里的次要遠(yuǎn)景區(qū)仍包含大量弱礦化的偉晶巖，通常位于礦床的下盤邊緣，典型的例子如Ida dome的東南翼及羅辛礦西邊的Khan礦。湖山項(xiàng)目區(qū)內(nèi)有一處類似的但露頭較差的實(shí)例，通常為未礦化到弱礦化的微紅色花崗巖脈侵入到Khan組的片麻巖，這種情況在區(qū)域里分布廣泛。研究認(rèn)為，以弱礦化侵入偉晶巖為特征的Nosib群的延伸區(qū)域可能是形成礦化的潛在媒介，另外它們的缺失可被視為鈾成礦負(fù)指標(biāo)。

達(dá)馬拉造山運(yùn)動期間，基底及覆蓋達(dá)馬拉層序之上的變質(zhì)沉積巖容易遭受多相變形。達(dá)馬拉變質(zhì)沉積巖中最早的一次構(gòu)造事件（D1）造成了一系列南-南南東向的平臥褶皺；D2事件形成了北北東向的直立緊閉褶皺；D3事件形成了強(qiáng)烈的北東向構(gòu)造組構(gòu)、輪廓清晰的盆地及穹隆（Nex等，2009）。最后一次事件D4則被認(rèn)為形成了左旋走滑的北北東向斷層、早期構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)以及北東向的逆沖斷層（Anderson與Nash，1997）。

Corner（1982）最先確認(rèn)，包括羅辛和湖山在內(nèi)的較大花崗巖型礦床，與晚期（D3后）的北-北東向千歲蘭線型構(gòu)造有著明顯的空間關(guān)系（圖3）。前人研究認(rèn)為該構(gòu)造并未貫穿剪切帶，而是互相聯(lián)接的雁列斷塊，在達(dá)馬拉造山帶中間地帶南部扮演著間接轉(zhuǎn)移應(yīng)變的角色。這個(gè)斷層走廊被認(rèn)為很可能是白崗巖熔漿遷移和被動花崗巖侵位延伸空間的一個(gè)重要通道。三個(gè)已知的白崗巖型礦床都接近該構(gòu)造，包括了羅辛和湖山這兩個(gè)最大型的和最高品位的礦床。

2.4白崗巖分類

盡管埃龍戈地區(qū)鈾礦省中很多含鈾白崗巖為堿性長石花崗巖，但其它還包括了花崗閃長巖、二長花崗巖和正長花崗巖，甚至有英云閃長巖及富石英的種類（Kinnaird與Nex，2007）。Nex等（2001）他們依據(jù)礦物學(xué)、侵入性質(zhì)及野外關(guān)系確定出席狀白崗巖的年代分類，總共鑒定出六種類型的白崗巖（A-F型），其中的D和E型最具有經(jīng)濟(jì)意義（表2）。

Freemantle與Kinnaird（2009）在湖山東北約30公里的Valencia礦床中，識別出若干種類型的席狀白崗巖，共有五種主要的類型，但只有其中一種（類型4）顯著富鈾。Freemantle（2009）在六個(gè)湖山巖心樣中標(biāo)注了D型和E型花崗巖，開展了薄片鑒定研究，另外還用掃描電鏡進(jìn)行定量的物質(zhì)評估（QemSCAN）。雖然D型和E型均含有潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鈾礦化，但E型以強(qiáng)烈氧化后的鐵質(zhì)蝕變而有所區(qū)別。所有礦化巖脈物質(zhì)被劃分為中粒、粗粒或偉晶的花崗巖，多變的顆粒大小為其關(guān)鍵特征之一（Freemantle，2009）。

表2　達(dá)瑪拉地區(qū)不同類型白崗巖特征表（高陽,2012）

3　湖山鈾礦床地質(zhì)特征

3.1礦體特征

湖山鈾礦床由層狀白崗巖和/或偉晶巖組成，最初發(fā)現(xiàn)的鈾礦化主要分布在背斜東翼，但是褶皺鞍部也出現(xiàn)礦化,隨后在Zone1和Zone2的西翼發(fā)現(xiàn)更大規(guī)模的鈾礦化，Zone1礦化帶的產(chǎn)狀為陡立狀,向Zone2逐步變緩。對于南部其它鈾礦床如Zone4，西翼礦化帶的產(chǎn)狀已近似水平，其上被Kuiseb向斜覆蓋。

湖山背斜的核心由Khan組的角閃石-輝石片麻巖組成，礦床附近的Khan組被大量粉紅色-紅色花崗巖侵入。盡管這些巖體的年代尚未確定，但是可以推測它們是不同時(shí)期的產(chǎn)物，而不是侵入上覆Rossing組的黃褐色-灰白色層狀白崗巖。侵入Khan組下部巖體的紅色花崗巖沒有礦化且普遍切穿層間接觸面。

湖山區(qū)域的Rossing組厚約300m，上面覆蓋Chuos組的冰磧巖和鵝卵石狀片麻巖。Chuos組的鈾礦化普遍較弱，但是含鈾流體沿Chuos組和Rossing組的之間的地層接觸面侵入臨近的Chuos組，鉆探結(jié)果顯示出較低的品位。盡管湖山鈾礦床內(nèi)Chuos組和Khan組只有少量巖性單元成為含礦主巖，但是在Erongo區(qū)域內(nèi)的其他鈾礦床卻是鈾礦化的主要層位。例如Ida dome周圍已探知的大部分鈾礦化被白崗巖控制，此白崗巖巖體侵入Khan組的片麻巖和（或）與Rossing組接觸的區(qū)域，或者直接進(jìn)入Khan組的鈣硅質(zhì)酸鹽巖體內(nèi)。

湖山礦床的鈾礦化白崗巖體侵入Rossing組鈣質(zhì)硅酸鹽巖、石英巖和云母片巖。湖山鈾礦床中70%～80%的鈾礦化由層狀白崗巖控制，較小部分受Rossing組中含透輝石鈣質(zhì)硅酸鹽巖和黑云母片巖控制，這種情況通常發(fā)生與礦化白崗巖體的接觸帶附近（圖4）。圖5是鉆孔揭露的白崗巖侵入體的礦化樣品，在白崗巖與Chuos組地層的接觸帶附近顯示強(qiáng)烈氧化蝕變。

圖4　湖山鈾礦床Zone1地質(zhì)橫剖面示意圖（7506000N）

圖5　湖山鈾礦床Zone2鉆孔揭露的高度礦化白崗巖體

湖山礦化帶在南北走向上延展至少8km，Zone1 和Zone2在北部形成了長約5.5km的主礦帶，且礦化區(qū)域繼續(xù)向南延伸。Zone1—2主礦體厚度3～145m，平均厚度18～23m，礦化深度50～330m（圖6、7）。湖山鈾礦床已獲得總資源量約26.0萬噸，平均品位430ppm U3O8，比羅辛礦平均采出的品位（350～400ppm U3O8）高出約15%。在湖山鈾礦床Zone1北部，達(dá)馬拉變質(zhì)沉積巖形成西北向褶皺，礦化帶繼續(xù)向北西延伸并最終與羅辛礦Z20連成一體。通過少量鉆孔探索1區(qū)和2區(qū)之間的地帶，發(fā)現(xiàn)有高品位的鈾礦化，但是礦化不連續(xù)，呈團(tuán)塊狀。

圖6　湖山鈾礦床Zone1勘探線剖面揭露的礦體展布圖

圖7　湖山鈾礦床Zone2勘探線剖面揭露的礦體展布圖

3.2礦化類型

湖山鈾礦化的主要容礦位置為白崗巖侵入巖侵位到羅辛組巖層中。主要的含鈾礦物為晶質(zhì)鈾礦，一般以細(xì)粒分散狀的顆粒出現(xiàn)，粒徑小于120μ m （Townend，2009）。通常，含鈾白崗巖會含有煙晶和大量的粗粒黑云母。在鉆孔中發(fā)現(xiàn)某些粗粒黑云母含量大于50%的巖芯經(jīng)常會有非常高的品位（>2000ppm U3O8）。

礦化樣本（>75ppm U3O8）中大部分為花崗巖，其它則由鈣質(zhì)硅酸鹽、黑云母片巖和片麻巖組成。在很多情況下，非花崗巖的礦化層中會含有小型白崗巖礦脈，它們一般出現(xiàn)在白崗巖體周圍；還有一些礦化樣品中沒有明顯的花崗質(zhì)物質(zhì)，它們很可能是被從鄰近的白崗巖層中出溶的流體所礦化。在礦床頂部100m的范圍內(nèi)常會出現(xiàn)多達(dá)40%的鈾貧化現(xiàn)象，該現(xiàn)象與次生鈾礦物的共同出現(xiàn)，表明了有局部的淋溶、重新活化和再沉積事件。

3.3鈾礦物特征

湖山鈾礦床的主要含巖圍巖是白崗巖、鈣質(zhì)硅酸鹽巖和黑云母片巖，分析結(jié)果確定其物質(zhì)成分由微斜長石、鈉長石、石英和綠泥石（斜綠泥石）云母（白云母和黑云母/金云母）組成。

晶質(zhì)鈾礦是湖山鈾礦主要含鈾礦物，所有的樣品都含有大量的分散狀晶質(zhì)鈾礦顆粒，無論是獨(dú)立的鈾礦顆粒還是與堿性長石共生，其顆粒大小變化于10～200μ m。礦化的白崗巖包含有少量的鈾石，一般與石英顆粒共存，與很少堿性長石共生，發(fā)現(xiàn)含有微量到少量的鈮鈦鈾礦。鈣質(zhì)硅酸鹽巖包含有微量的釷；黑云母片巖包含有鈦鈾礦和獨(dú)居石。

4　結(jié)論

1）白崗巖型礦床易于在可汗組和羅辛組之間的層間接觸帶形成，與羅辛組底部大理巖層的分布緊密相關(guān)，成礦對地層巖性有明顯的的選擇性。

2）白崗巖是主要的含礦巖體，是硅鋁質(zhì)地殼重熔結(jié)晶分異的產(chǎn)物，較早期形成的A 型、B 型、C型白崗巖中有堇青石、石榴子石等硅鋁質(zhì)礦物，充分表明巖漿可能由變質(zhì)沉積巖經(jīng)重熔作用所形成。與礦化有密切關(guān)系的D 型、E 型以富鈾為特征，隨著結(jié)晶分異作用的進(jìn)行，鈾在巖漿中逐漸達(dá)到飽和而形成晶質(zhì)鈾礦。

3）穹窿對成礦的控制作用明顯。湖山鈾礦床發(fā)育在背斜核部及兩翼，穹窿的傾伏部位是含礦巖漿就位的有利空間。

4）湖山白崗巖型鈾礦床形成于達(dá)瑪拉造山期后，隨著巖漿結(jié)晶分異的進(jìn)行使鈾逐漸富集，形成的含礦白崗巖漿沿著斷裂、片理、片麻理等構(gòu)造軟弱部位進(jìn)入張性空間形成白崗巖型鈾礦床。

5）湖山鈾礦床主礦體厚3～145m，平均厚度18～23m，礦化深度50～330m，Zone1～5沿南北方向延伸約8km。目前已獲得資源總量約26.0萬噸U3O8，平均品位430ppm，是當(dāng)今全球最重要的鈾礦發(fā)現(xiàn)，將為中國核電發(fā)展提供有力的燃料保障。

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Geologic Features of the Husab Uranium Deposit,Namibia

RONG Jian-feng LIN Yong-zhao WANG Zhao-liang
(CGNPC Uranium Industry Development Co.Ltd.,Beijing 100029)

Abstract:Alaskite type U deposit is a major type of U deposits in Namibia.The Husab U deposit is considered as one of the most important discoveries in the world.Alaskite type U ore is the product of post-orogenic magmatism,occurring in the Proterozoic Damara orogenic belt.The alaskite rock mass intruded into the Khan Formation and Rossing Formation of the Nosib Group.The Alaskite may be divided into 6 types.D type and E type are the main host rocks.Fracture structure and turning parts of the dome are the favorable metallogenic positions.

Key words:U ore; Husab U deposit; alaskite type; Namibia

作者簡介：榮劍鋒（1979-），男，四川廣漢人，工程師，主要從事礦產(chǎn)資源開發(fā)研究

收稿日期：2015-11-02

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.022

中圖分類號：P619.14

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-0995（2016）01-0101-06