下莊鈾礦田礦化類(lèi)型與成因討論

謝春霞

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì) 廣州 510800）

下莊鈾礦田礦化類(lèi)型與成因討論

謝春霞

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì) 廣州 510800）

下莊鈾礦田是我國(guó)最大的花崗巖型鈾礦田，本文在簡(jiǎn)要闡明下莊礦田區(qū)域地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，通過(guò)總結(jié)下莊礦田基礎(chǔ)資料和前人的研究認(rèn)識(shí)，得出目前下莊礦田鈾礦化類(lèi)型按控礦構(gòu)造特征分為硅化帶大脈型、“交點(diǎn)”型、密集裂隙帶型、蝕變碎裂巖型、花崗巖外帶型等五種，并對(duì)下莊礦田鈾礦的物質(zhì)來(lái)源、運(yùn)移、富集成礦進(jìn)行了初步探討，對(duì)礦田內(nèi)下步尋找更多、更富、更大規(guī)模的鈾礦床有一定現(xiàn)實(shí)意義。

下莊鈾礦田 鈾礦化類(lèi)型 物質(zhì)來(lái)源 富集成礦

下莊鈾礦田為我國(guó)找到的第一個(gè)花崗巖型鈾礦田，從1957年普查發(fā)現(xiàn)，1958年落實(shí)“希望礦床”，至1991年已發(fā)展為萬(wàn)噸鈾礦田。50多年來(lái)，隨著整個(gè)礦田不斷深入的鈾礦找礦工作，礦田面積不斷擴(kuò)大，礦田鈾礦品位得到顯著提高，部分花崗巖里面鈾的含量已經(jīng)達(dá)到24×10-6g/t[1]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鈾礦的工業(yè)開(kāi)采品位。隨著對(duì)下莊礦田不斷深入的研究工作，在控礦因素上面的認(rèn)識(shí)也得到了較大提高。從一開(kāi)始的硅化帶玉髓控礦發(fā)展到今天的三組構(gòu)造帶、基性巖脈、補(bǔ)體和兩次富鈾熱液的“四位一體控礦”，同時(shí)還提出了在礦田內(nèi)部的三高（高鈾、高鉀、高伽瑪場(chǎng)）和三低（低釷、低磁力場(chǎng)、低重力場(chǎng)），對(duì)于鈾礦礦源和成礦機(jī)理等都有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，這一系列新的認(rèn)識(shí)對(duì)我們新一輪的找礦工作有重要的指導(dǎo)意義。

一、下莊礦田區(qū)域地質(zhì)背景

下莊礦田位于廣東省翁源縣、始興縣、連平縣與江西省全南縣相毗鄰的地區(qū),位于貴東巖體東部，處于華夏古陸邊緣,閩贛后加里東隆起的西南緣與湘桂粵北海西-印支坳陷交接部位的南嶺緯向構(gòu)造帶中部[2]。即大東山-貴東東西向構(gòu)造帶與粵北山字型構(gòu)造東翼弧油山-下莊新華夏系成礦帶和黃陂斷裂帶交匯復(fù)合部位（圖1）。該區(qū)經(jīng)歷了前震旦紀(jì)、震旦紀(jì)到中三疊世、中新生代的構(gòu)造演化,造成陸殼多次碰撞和拉張裂陷[3～6]。由于頻繁的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和斷裂導(dǎo)致了下莊礦田從震旦到白堊以來(lái)頻繁的巖漿活動(dòng)，最終形成了貴東復(fù)合花崗巖體，也是下莊礦田的鈾礦礦源所在。

圖1 下莊礦田大地構(gòu)造位置示意圖Fig.1 Structure sketch map of Xiazhuang ore field

二、下莊礦田主要鈾礦化類(lèi)型

總結(jié)前人的研究和認(rèn)識(shí)，目前下莊礦田內(nèi)已發(fā)現(xiàn)18個(gè)鈾礦床及一批礦點(diǎn)礦化點(diǎn)，鈾礦化嚴(yán)格受構(gòu)造控制，東西向、北東東向和北北東向三個(gè)方向斷裂構(gòu)造相互交匯，構(gòu)成棋盤(pán)格子狀，控制了鈾礦床的分布。鈾礦化類(lèi)型按控礦構(gòu)造特征分為硅化帶大脈型、“交點(diǎn)”型、密集裂隙帶型、蝕變碎裂巖型、花崗巖外帶型等五種。根據(jù)廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì)基礎(chǔ)資料顯示，這五種類(lèi)型的鈾礦主要有以下特點(diǎn)：

1、硅化帶大脈型鈾礦

礦化嚴(yán)格受硅化斷裂帶控制，含鈾脈體由微晶石英構(gòu)成，圍巖以中粗粒黑云母花崗巖為主，礦體主要產(chǎn)于近東西向、北東東向和北北東向構(gòu)造帶中。共生礦物主要有瀝青鈾礦、微晶石英、黃鐵礦、赤鐵礦、螢石、方解石等，由此構(gòu)成瀝青鈾礦—微晶石英（硅化帶）型的礦化類(lèi)型。該類(lèi)礦床主要分布于礦田北部，約占礦田查明鈾資源的45%。

2、“交點(diǎn)”型鈾礦

礦床定位于斷裂帶與輝綠巖脈相交部位，礦體嚴(yán)格受斷裂與輝綠巖脈復(fù)合構(gòu)造控制，輝綠巖的厚度往往成為礦體的長(zhǎng)度；礦體呈板柱狀，長(zhǎng)度小，延深大，長(zhǎng)深比例往往在幾倍至十幾倍；礦石品位較富，大部分0.3%以上，主要為瀝青鈾礦－紫黑色螢石、黑色微晶石英型和瀝青鈾礦－方解石型礦石；熱液蝕變主要有赤鐵礦化、絹云母化、硅化、綠泥石化、粘土化等。主要產(chǎn)于礦田南部，約占礦田查明鈾資源的40%。

3、密集裂隙帶型鈾礦化特征

礦體的展布受裂隙帶控制，含鈾脈體主要由微細(xì)的硅質(zhì)或微晶石英脈體群構(gòu)成，沿裂隙密集成帶展布。主要分布于礦田東部，約占礦田查明鈾資源的10%。

4、蝕變碎裂巖型鈾礦

礦床受蝕變碎裂巖帶、破碎帶控制，含礦主巖大多為強(qiáng)烈破碎的花崗巖，并經(jīng)后期的粘土化、綠泥石化、絹云母化、白云母化、黑云母化等蝕變和堿交代，巖石中常見(jiàn)有微晶石英、螢石、黃鐵礦、瀝青鈾礦等細(xì)小脈體，而且有蝕變、碎裂石英正長(zhǎng)巖富集礦體。本類(lèi)型約占礦田查明鈾資源的5%。

5、花崗巖外帶型鈾礦

礦體產(chǎn)于花崗巖體外接觸帶中，受寒武—震旦系的淺變質(zhì)巖層間破碎帶或切層斷裂帶控制；巖層有角巖化等重結(jié)晶現(xiàn)象，礦體呈透鏡狀產(chǎn)出，賦礦巖石通常含有碳質(zhì)、黃鐵礦等。該類(lèi)約占礦田查明鈾資源的5%。

三、下莊礦田鈾礦形成機(jī)理初探

下莊礦田鈾礦礦源和形成機(jī)理在近幾年取得了很大的成就，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是關(guān)于貴東巖體的物質(zhì)成分與成因研究，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，貴東巖體屬于典型的殼源花崗巖范疇，是在印支－燕山期由特提斯構(gòu)造向太平洋構(gòu)造轉(zhuǎn)換時(shí)期，地殼早期加厚、然后減薄、后期伸展多種因素條件下形成的復(fù)式巖體[7～10]。二是關(guān)于鈾礦物質(zhì)來(lái)源問(wèn)題的研究，這類(lèi)研究多認(rèn)為鈾礦物質(zhì)來(lái)源于地幔深部，且多與深部地幔柱活動(dòng)或深部大斷裂活動(dòng)有關(guān)，深部熱動(dòng)力將鈾礦物質(zhì)帶至淺部[11]。三是關(guān)于鈾礦床遷移、富集與成因研究，以地幔去氣說(shuō)[12]為主，包括構(gòu)造活動(dòng)對(duì)成礦的控制與影響[7]、流體活動(dòng)的控制因素[11]、成礦交代[13]、水巖相互作用與鈾礦富集。

下莊礦田構(gòu)造作用對(duì)于鈾礦的控制是極其明顯的，東西向、南北向、新華夏系構(gòu)造和粵北山字形構(gòu)造都是宏觀控礦的主要部位[14]，有很多的礦點(diǎn)直接產(chǎn)出于新華夏系各組斷裂中，礦體產(chǎn)于斷裂破碎帶中，其中硅化斷裂破碎帶有規(guī)律地受到構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的制約。構(gòu)造作用對(duì)于鈾礦的形成始終只是一個(gè)必要外界條件而已，鈾礦本身是來(lái)自哪里，又如何運(yùn)移并最終富集成礦？這就要對(duì)構(gòu)造作用之外的條件進(jìn)行進(jìn)一步的探索和了解。

1、物質(zhì)來(lái)源

下莊礦田主要是花崗型鈾礦，伴隨著深成至淺成巖漿演化序列，鈾逐漸得到了富集[15]。下莊礦區(qū)的鈾的克拉克值大致在 0.0011%～0.0028%左右，是一般花崗巖鈾克拉克值（0.00035%）的3～6倍。鈾以分散的離子或者配離子以靜電引力被礦物的表面、雙晶面、解理面未飽和的余鍵吸附，也有可能存在于氣液包裹體中，分配率達(dá)到了21.38%以上。無(wú)論是鈾的含量還是存在的形式都有利于鈾礦的富集和成礦，但是含鈾礦的熱液是怎么運(yùn)移的呢？

2、鈾的運(yùn)移、富集

CO2和H2O為地幔流體的主要成分，這一點(diǎn)已被大量資料所證實(shí)，其中所占的比例總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它組分，CO2所占比例之所以高，可能與流體上升過(guò)程中碳酸鹽再沉積作用(2CO→2C+ CO2)有關(guān)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究資料我們不難得出這樣的結(jié)論：在地幔孕育了大量的 CO2氣體，而且地球深部由淺至深有 H2O→CO2→CH4→H2富集趨勢(shì)，其中殼一幔界面附近可能是CO2的集聚帶。地幔中富含大量的CO2，如果由大地構(gòu)造作用產(chǎn)生的深大斷裂延伸至地幔，必然導(dǎo)致減壓作用而發(fā)生地幔去氣，釋放出 CO2+H2O流體，并沿著斷裂通道向上運(yùn)移到地殼淺部[12]。大氣降水和原始巖漿水中 CO2含量相對(duì)較少，難以聚集成鈾成礦所需的規(guī)模，所以地幔去氣產(chǎn)生的 CO2對(duì)鈾成礦至關(guān)重要，而且在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)地幔去氣也完全能夠釋放出足量的CO2。

前人根據(jù)流體包裹體、水-巖反應(yīng)研究和堿交代的作用等研究了地幔去氣作用與鈾礦成礦兩者之間的關(guān)系。

據(jù)胡瑞忠等依據(jù)流體包裹體中的碳、硫同位素,基性脈巖與鈾礦床年齡的關(guān)系等一系列證據(jù)[16～19],指出鈾成礦得益于鈾在深部相對(duì)還原的環(huán)境被氧化進(jìn)入熱液,在淺部相對(duì)氧化的環(huán)境被還原；地殼拉張使大量幔源∑CO2進(jìn)入熱液體系,富含∑CO2的熱液通過(guò)母巖的裂隙、斷裂、孔隙大量浸取出花崗巖中的鈾；當(dāng)含礦熱液運(yùn)移到淺部時(shí),由于含礦熱液的壓力急劇下降使熱液沸騰,∑CO2從含礦熱液中逸出,使先前以穩(wěn)定絡(luò)合物形式遷移的鈾絡(luò)合物解體而形成鈾礦床。這種深源礦化劑說(shuō)較為合理地解釋了鈾礦的成礦時(shí)代與花崗巖成巖間的時(shí)差,鈾礦床同時(shí)集中于中生代晚期地殼拉張成礦等問(wèn)題。

據(jù)張敏等對(duì)粵北地區(qū)產(chǎn)鈾巖體的成礦研究[20]，流體中的H2O和ΣCO2分別來(lái)自不同的源區(qū)，ΣCO2主要來(lái)自地幔,是地幔部分熔融過(guò)程中釋放并伴隨幔源鐵鎂質(zhì)巖漿底侵而進(jìn)入到地殼之中，H2O主要來(lái)源地幔流體途經(jīng)的圍巖，部分可能來(lái)源于大氣降水。U主要來(lái)源于產(chǎn)鈾巖體的印支期的基底或圍巖，部分可能來(lái)自于地幔。當(dāng)富ΣCO2的地幔流體途經(jīng)印支期的富鈾巖體時(shí)，富鈾巖體中的鈾被萃取到流體中，形成富ΣCO2、富U的成礦熱液，當(dāng)富ΣCO2、富U熱液上升到壓力突然降低的部位，因ΣCO2大量逸出而使鈾沉淀形成鈾礦，而這種壓力突然降低的部分通常是輝綠巖脈侵入的地段或者構(gòu)造交點(diǎn)以及構(gòu)造破碎帶等。

圖2 粵北地區(qū)鈾礦成礦模式（張敏，2006）Fig.2 Metallogenic model of uranium in northern area of Guangdong

一般來(lái)說(shuō)鈾礦的成礦作用與堿交代作用是密不可分的，這也是大多學(xué)者一致認(rèn)為的?；洷钡貐^(qū)的鈾礦成礦機(jī)理開(kāi)始很多學(xué)者認(rèn)為是巖漿后期熱液自身變質(zhì)的產(chǎn)物，但是最新的研究表明是在巖體形成之后[21]，地幔流體經(jīng)過(guò)地球深層次構(gòu)造上涌經(jīng)過(guò)交代作用而形成的。地幔流體是一種以富堿（K，Na，Li）和富揮發(fā)分（CO2，S，H2O）為特征的超臨界流體，具有極強(qiáng)的滲透能力、萃取能力和化學(xué)反應(yīng)能力。地幔流體具有較高的溶解能力，含有豐富的鈾礦化劑；在穿越地殼向上遷移的過(guò)程中，既可激發(fā)、活化地殼中的鈾元素，也可促進(jìn)淺部流體的循環(huán)對(duì)流，萃取更多的鈾成礦物質(zhì)；其充足的流體來(lái)源和穩(wěn)定的熱源（交代作用產(chǎn)生）條件可以使鈾成礦系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間維持[11]。

四、對(duì)于鈾礦找礦方向的思考

由于本區(qū)處于構(gòu)造的交匯部位，區(qū)內(nèi)的構(gòu)造巖漿活動(dòng)異常頻繁，除了控制加里東期、海西期、印支期外、還控制了燕山期早晚期花崗巖。斷裂構(gòu)造發(fā)育，尤其是新華夏構(gòu)造早晚兩期最為強(qiáng)烈。目前的工作程度相對(duì)較高，但是在西部地區(qū)的工作程度較少，堿交代和接觸帶鈾礦床剛剛發(fā)現(xiàn)。所以進(jìn)一步擴(kuò)展找鈾礦顯得很緊迫。

從找礦標(biāo)志上來(lái)講，可以從區(qū)域構(gòu)造標(biāo)志、構(gòu)造標(biāo)志、巖體或巖性標(biāo)志、礦物標(biāo)志、蝕變標(biāo)志、古熱源區(qū)標(biāo)志、異常及分散暈標(biāo)志以及地形地貌標(biāo)志等來(lái)指導(dǎo)找礦。此外結(jié)合地球化學(xué)領(lǐng)域同位素探討成礦物質(zhì)來(lái)源、礦床成因、成礦時(shí)代、成礦過(guò)程(階段)具有重要意義。

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The Discussion of Mineralization Types and Causes of the Deposites of Xiazhuang Uranium Ore Field

Xie Chun-xia
(Guangdong Province Nuclear Industry Geological Bureau 293 Brigade,Guangzhou 510800,Guangdong,China)

Xiazhuang Uranium Ore Field is the largest one of granite type in China.On the basis of brief description of areal geology background of Xiazhuang,by summing up the initial data of Xiazhuang and the the predecessors’ study of it,this paper draws a conclusion that according to the characteristics of the ore-controlling structures,the uranium mineralization types in this ore field can be divided into five types,including silicified zone,intersection,spaced fissure zone,altered cataclastic rock,metamorphic types.Furthermore,primary discussion for the material source,transportation,enrichment and mineralization of uranium in Xiazhuang ore field was progressed,which have realistic significance for prospecting for more rich and large uranium deposit.

Xiazhuang Uranium Ore Field;uranium mineralization type;mineralization material source;enrichment and mineralization

G322

B

1007-6344（2017）02-0324-02

2015-05-17

中央地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目《廣東省翁源縣下莊南鈾礦普查》

項(xiàng)目編碼：2009441002

謝春霞（1986-），女，碩士學(xué)位，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。Email:337613403@qq.com.