華南花崗巖型鈾礦成礦機(jī)制探討

韋文定

摘要：文章通過(guò)對(duì)成礦控礦構(gòu)造、物質(zhì)來(lái)源、時(shí)空關(guān)系等因素進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為華南花崗巖型鈾礦是屬氧化還原和電化學(xué)吸附沉淀作用富集成礦。形成過(guò)程是由上地?；暂x綠巖隆起，同時(shí)攜帶還原物質(zhì)上升，經(jīng)不同時(shí)期斷裂運(yùn)動(dòng)疊加，形成還原物質(zhì)上升與大氣降水滲透交替的通道，構(gòu)成沿?cái)嗔逊植嫉牡厍蚧瘜W(xué)柱，當(dāng)花崗巖被剝露，大氣降水?dāng)y帶花崗巖中的部分鈾，進(jìn)入地球化學(xué)柱開(kāi)始成礦。

關(guān)鍵詞：花崗巖型鈾礦；成礦機(jī)制；廣東

華南花崗巖型鈾礦是我國(guó)重要的花崗巖型鈾礦產(chǎn)區(qū)，從20世紀(jì)50年代開(kāi)始一直有學(xué)者對(duì)其礦床成因、控礦構(gòu)造、成礦規(guī)律等進(jìn)行研究，比如王傳文（1983）、杜樂(lè)天（1982，1983，2001）、李子穎（2004）、余達(dá)淦（2001）、鄧平（2003）、張展適（2005）、黃國(guó)龍（2006）、胡國(guó)成（2011）等學(xué)者先后發(fā)表了一批論著。

關(guān)于區(qū)內(nèi)花崗巖型鈾礦的成因依然存在很大爭(zhēng)議，本文在綜合研究整理大量資料的基礎(chǔ)上，對(duì)華南花崗巖型鈾礦提出了如下認(rèn)識(shí)。

1.控礦成礦構(gòu)造

最早研究花崗巖成礦構(gòu)造的是核工業(yè)中南309大隊(duì)，其通過(guò)百順礦床的研究，認(rèn)為成礦構(gòu)造有三期活動(dòng)，即成礦前期、成礦期和成礦后期，熱液活動(dòng)有八個(gè)階段，簡(jiǎn)稱(chēng)為成礦的三期八階段，通過(guò)大量研究表明，三期斷裂活動(dòng)在成礦部位具有普遍性，通過(guò)充填物的熱力學(xué)研究，我們發(fā)現(xiàn)成礦前期斷裂往往充填中粗晶熱液石英，顯示出其形成時(shí)處于深部封閉的熱力學(xué)環(huán)境；其次成礦期往往含礦微晶玉髓狀石英，其生成的環(huán)境為低溫半封閉的熱力學(xué)環(huán)境；而成礦后期斷裂往往沒(méi)有膠結(jié)物充填的破碎帶，部分熱液石英呈束狀產(chǎn)生，顯示其處于熱力學(xué)開(kāi)放狀態(tài)。而成礦期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度的呈強(qiáng)至弱的趨勢(shì)，且是連續(xù)動(dòng)態(tài)發(fā)展的。

從大量的資料研究表明成礦前期斷裂規(guī)模巨大，次級(jí)斷裂的發(fā)育往往沿主斷裂走向和不同期次巖體侵入接觸面、巖墻、巖脈等發(fā)生變異，硅質(zhì)體充填膨脹收縮或交叉復(fù)合狀態(tài)。成礦期斷裂繼承早期斷裂但力偶作用方向發(fā)生了轉(zhuǎn)換、早期斷裂的壓扭地段轉(zhuǎn)變成礦的張扭段，這就是成礦空間。

鈾成礦構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜連續(xù)的的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程，三期斷裂不同熱力學(xué)環(huán)境下生成的充填產(chǎn)物出現(xiàn)于同一礦床內(nèi)，說(shuō)明早期斷裂形成后地塊處于不斷隆起抬升剝蝕中，有形跡的隆起抬升可以追溯到輝綠巖墻巖脈形成時(shí)期，輝綠巖是上地幔的物質(zhì)，巖漿侵入成巖結(jié)束之后，一些地塊又發(fā)生隆起運(yùn)動(dòng)，上地幔的基性物質(zhì)沿隆起的張裂部位上升充填形成輝綠巖。

華南粵北地區(qū)已查明的兩個(gè)主要產(chǎn)鈾巖體包括貴東巖體和諸廣巖體，其中貴東巖體的下莊礦田發(fā)現(xiàn)的輝綠巖主要呈北西展布，基本控制了下莊礦田，其次是東西向展布（圖1）。

諸廣南部巖體中輝綠巖帶主要呈東西展布控制了所有礦田，其次是北西向。巖體展布方向和產(chǎn)出部位與鈾礦田的分布和礦床富集成礦起著極為重要作用，遠(yuǎn)離輝綠巖即沒(méi)礦床分布。其作用主要有三：①地塊隆起抬升，構(gòu)造發(fā)育巖石發(fā)生破碎，易于風(fēng)化剝蝕，有利于鈾的活化遷移。②輝綠巖攜帶大量的熱液，提供反應(yīng)的熱能。③輝綠巖本身富含還原物質(zhì)利于鈾還原沉淀成礦。這應(yīng)該是鈾礦床成礦的重要因素。

2.成礦鈾源

鈾成礦的鈾源有深源說(shuō)，但傾向的是深源、淺源雙源成礦說(shuō)。從地球化學(xué)角度分析，鈾、釷元素在地球化學(xué)分類(lèi)中，屬于同組親氧元素，在常溫和高溫條件下兩元素親氧性能也基本一致，只是鈾的親氧活性略大于釷。這一地球化學(xué)特征在研究花崗巖成巖元素分異垂直分帶中得到證實(shí)（見(jiàn)表1）。

同樣在花崗巖體中的高溫汽成放射性礦石中鈾釷也不分離，鈾含量約為12%～16%，釷為20%～26%，U/Th比值在0.6左右，表明在還原高溫條件下巖體鈾釷不可能分離，然而據(jù)資料顯示廣東所有花崗巖型鈾礦床都是單鈾型礦床，未發(fā)現(xiàn)有伴生礦產(chǎn)，證明成礦礦源不是來(lái)自深部。眾所周知，鈾釷在表生環(huán)境下極易發(fā)生分離。分離作用來(lái)源于大氣降水，根據(jù)實(shí)際觀(guān)測(cè)大氣降水中鈾含量一般在10^-8g/L以下，通過(guò)花崗巖風(fēng)化殼滲濾的大氣降水，水性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)镠C03型，鈾含量高達(dá)n×10^-5g，L～n×10^-4∥L，最高達(dá)10-3g，L，而且水中鈾含量與HCO₃含量呈正相關(guān)，這樣花崗巖風(fēng)化殼中的一部分鈾轉(zhuǎn)入水中進(jìn)入成礦，一部分殘留鈾和釷隨沙土一同遷移，這應(yīng)該是花崗巖型鈾礦為單鈾礦床的根本原因。

3.廣東花崗巖型鈾礦成礦時(shí)空

3.1成礦時(shí)間

廣東花崗巖型鈾礦成礦年齡，根據(jù)瀝青鈾礦年齡，測(cè)定分布在104Ma～28Ma區(qū)間，我們發(fā)現(xiàn)同一礦床不同空間的瀝青鈾礦年齡相差甚大，從礦體U²³⁸與Ra²²⁶放射性平衡系數(shù)統(tǒng)計(jì)，顯示礦床中富礦體平衡系數(shù)不同程度偏鈾，說(shuō)明富礦體中一部分鈾的富集沉淀時(shí)間尚未超過(guò)50Ma（平衡系數(shù)達(dá)0.98）。由此，總體看鈾成礦是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，尤其是礦床中富礦體的鈾鐳平衡系數(shù)顯示偏鈾，說(shuō)明礦床自成礦開(kāi)始，成礦作用一直在緩慢地進(jìn)行中。之所以同一礦田不同礦床成礦年齡差異和同一礦床上部和下部出現(xiàn)大的年齡差異，可能與不同花崗巖被剝露的時(shí)間差異、地球化學(xué)氧化還原礦界面遷移變化有關(guān)。

3.2成礦空間

從垂直分帶綜合表中，我們可發(fā)現(xiàn)礦床分布在過(guò)渡至還原帶中的概率占84%，富鈾釷帶占16%，頂部帶的概率為0，說(shuō)明巖體成巖不同分異帶形成后，不同地塊受過(guò)不同陷落與隆起剝蝕。礦床主要分布在受過(guò)中深剝蝕的過(guò)渡層和還原層出露的地區(qū)，表明成巖時(shí)形成的過(guò)渡層和還原層，對(duì)鈾成礦有很強(qiáng)的控制作用。從近年來(lái)勘查表明，所有礦床都直接受斷裂構(gòu)造地球化學(xué)界面控制。由此表明成巖時(shí)形成的地球化學(xué)界面，對(duì)后期斷裂構(gòu)造地球化學(xué)界的形成有一定的影響和控制作用。

綜合上述觀(guān)點(diǎn)認(rèn)識(shí)，可以得出廣東花崗巖型鈾礦床其成因都屬氧化還原和電化學(xué)吸附沉淀作用富集成礦，其成礦過(guò)程大體是：印支一燕山期不同期次富鈾花崗巖成巖結(jié)束之后，巖漿活動(dòng)區(qū)仍處于抬升剝蝕中，而區(qū)域構(gòu)造和熱液等活動(dòng)為鈾礦的富集遷移提供了必要條件。還原汽液沿著構(gòu)造裂隙通道往上遷移，同時(shí)大氣富氧水沿通道下滲，在通道內(nèi)交替反應(yīng)，形成一個(gè)氧化還原構(gòu)造地球化學(xué)柱，上升熱液中的一些硅鋁等物質(zhì)同時(shí)在化學(xué)柱中析出沉淀。這個(gè)地球化學(xué)柱形成的深度與開(kāi)放規(guī)模成反比，根據(jù)已揭露的隱伏礦床其結(jié)構(gòu)由上至下，地球化學(xué)柱大體如圖2。

圖2地球化學(xué)柱分帶與鈾品位變化示意圖

當(dāng)花崗巖被剝露即鈾成礦開(kāi)始，大氣降水溶解攜帶花崗巖風(fēng)化殼中被活化的鈾進(jìn)入地球化學(xué)柱，開(kāi)始緩慢的成礦過(guò)程，隨著花崗巖不斷隆起風(fēng)化剝蝕，成礦活動(dòng)就不斷進(jìn)行。成礦年齡在同一礦床中存在差異，就是成礦不間斷和剝蝕的先后或反復(fù)有關(guān)。