贛東北馬荃盆地鈾礦成礦機(jī)理探討

李 棟

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊(duì)，江西 鷹潭 335001）

1 前言

馬荃盆地位于贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶[1]中段。自20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)航測(cè)異常以來，多家單位在盆地內(nèi)開展地表及淺部鈾礦勘查工作，截止1986年，找礦深度拓展到400m，落實(shí)馬荃鈾礦床和眾多鈾礦（化）點(diǎn)，積累了豐富的找礦經(jīng)驗(yàn)和科研成果。但此后拓展找礦的效果并不理想。近些年，我國(guó)鈾成礦理論迅速發(fā)展，對(duì)鈾成礦內(nèi)因認(rèn)識(shí)更加深入，加之盆地周圍基礎(chǔ)地質(zhì)研究取得了較大的進(jìn)展，為我們?nèi)娣此寂璧貎?nèi)的鈾成礦機(jī)理創(chuàng)造了條件。

2 地質(zhì)背景

馬荃火山盆地位于饒南坳陷北部，北接欽杭結(jié)合帶，南臨武功山隆起。萍鄉(xiāng)—紹興地殼疊接斷裂帶、贛東北地殼疊覆斷裂帶、鷹潭—安遠(yuǎn)深斷裂帶分別從期北側(cè)、北西側(cè)、南東側(cè)通過。盆地居于萍鄉(xiāng)—紹興地殼疊接斷裂帶控制的余江—廣豐幔隆帶西端之鷹潭幔凸之上，構(gòu)造—巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈。

盆地基底為新元古代青白口紀(jì)雙橋山群（Pt31as）、周潭巖組（Pt31bz）、震旦紀(jì)洪山組（Z1h）和早古生代寒武紀(jì)外管坑組（∈0-1w），蓋層主要為白堊系（圖1）。外管坑組是一套黑色頁巖、硅質(zhì)巖為主的炭硅泥巖建造，分布零散，是該區(qū)礦源層。早白堊世火山巖、火山碎屑—沉積巖為主要的含礦地層，上覆晚白堊世紅色蓋層。

圖1 馬荃盆地鈾礦區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

基底褶皺發(fā)育，多呈緊密線型褶皺，其褶皺軸向近東西向。蓋層褶皺不發(fā)育。斷裂構(gòu)造為長(zhǎng)期發(fā)展的深大斷裂及其派生斷裂和繼承性斷裂，對(duì)盆地的形成及巖性、巖相分布有著重要影響，并在盆地形成后進(jìn)一步起到控巖控礦作用。盆地內(nèi)斷裂可分為NE、NW、NNE及NNW向四組，一般延伸長(zhǎng)一至十幾公里。盆地東南方向馬鞍山、烏嶺火山機(jī)構(gòu)與盆內(nèi)火山巖形成關(guān)系密切，北部龍崗嶺玄武巖活動(dòng)與成礦關(guān)系密切。

盆地內(nèi)巖漿巖主要為加里東期、燕山期巖漿巖。酸性—中酸性—中基性—基性均存在，以酸性為主，分布廣泛且種類多，有斜長(zhǎng)花崗巖、流紋斑巖、石英斑巖、花崗斑巖、霏細(xì)巖等，其次為中酸性的安山巖、粗安巖，以及燕山期基性橄欖巖、鈣堿性玄武巖。中酸性粗安巖、角礫粗安巖與鈾成礦關(guān)系密切。

3 馬荃礦床概況

礦區(qū)內(nèi)地層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，第四系覆蓋廣泛（圖2）?；诪樾略糯芴稁r組（Pt31bz）。蓋層為早白堊世火山碎屑巖、火山熔巖、火山碎屑沉積巖系和晚白堊世紫紅色砂巖、砂礫巖，火山巖系地層與上覆、下伏地層呈不整合接觸。早白堊世鵝湖嶺組第三段第二層火山熔巖[2]為主要的含礦巖石。礦區(qū)以斷裂構(gòu)造為主，可分為NE向、NEE向、NW向三組，其次深部見個(gè)別隆升構(gòu)造，局部見層間破碎帶。礦區(qū)僅在北部鉆孔中見輝綠巖脈，寬約20～30cm，最高侵位于K1e3頂部。

馬荃礦床鈾礦化受構(gòu)造和巖性控制，NE向F1斷裂構(gòu)造控制礦床定位，次級(jí)斷裂、隆升構(gòu)造及層間裂隙帶控制了礦體的產(chǎn)出。鈾礦體賦存于早白堊世鵝湖嶺組第三段（K1e3-2）角礫粗安巖、粗安巖中（圖3），礦體呈似層狀、透鏡狀，礦石品位一般為0.06%～0.08%，礦化中心明顯，富礦產(chǎn)于拱隆構(gòu)造軸部和兩翼的層間破碎帶中。

礦床的礦化圍巖蝕變比較微弱，但種類較多，比較常見的有高嶺土化、褐鐵礦化、粘土化、碳酸鹽化、水云母化、硅化、綠泥石化、赤鐵礦化（紅化）及黃鐵礦化。鈾礦化主要與弱紅化、黃鐵礦化、硅化關(guān)系較為密切，近礦蝕變有粘土化、褐鐵礦化、水云母化、綠泥石化。

鈾礦石呈細(xì)分散—浸染狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦石物質(zhì)成分比較簡(jiǎn)單，原生礦石中主要有瀝青鈾礦、黃鐵礦、閃鋅礦、水云母和方解石等，氧化礦石中見有鈾黑和鈾磷酸鹽礦物，與U伴生的微量元素中，P含量最高。

鈾的存在形式有兩種：一是貧礦石中鈾呈被吸附狀態(tài)存在，主要為蒙脫石吸附；二是富礦石中鈾呈星點(diǎn)鈾礦物形式存在于礦化的角礫安山巖中，分布于角礫邊緣，以瀝青鈾礦為主。

4 礦床成礦機(jī)制問題探討

涂烈等（1986年）綜合馬荃礦床多年找礦經(jīng)驗(yàn)和成果認(rèn)為該礦床鈾礦化為低溫?zé)崴芊e成因的層控型礦床，北京第三研究所對(duì)礦石的同位素年齡測(cè)定成礦年齡為87±3.6Ma，相當(dāng)于晚白堊世時(shí)期（樣品為角礫粗安巖）[3]。筆者從地質(zhì)特征、礦體特征、巖石地球化學(xué)分析論文馬荃礦床成礦物質(zhì)來源、成礦流體來源，認(rèn)為馬荃礦床為晚白堊世熱液型礦床，重建了礦床成礦模式。

4.1 熔巖巖石化學(xué)特征

礦區(qū)粗安巖、角礫粗安巖同源異相，二者在成礦前和成礦期熱液作用下，巖石化學(xué)成分變化較大（表1），同時(shí)也保留了豐富的地質(zhì)信息。

從表1中的化學(xué)成分變化可以看出，原巖經(jīng)熱液蝕變作用具以下特征：（1）排硅，凡蝕變巖石SiO2含量均降低，粗安巖和角礫粗安巖的角礫排硅最為強(qiáng)烈，表明硅帶出條件良好；（2）礦化巖石中富鉀排鈉，貧化巖石中富鈉排鉀；（3）礦化巖石中磷超富集；（4）礦化巖石中Fe2O3/FeO明顯減小，說明有還原性氣液參與成礦。這些特征表明，本區(qū)經(jīng)歷兩期熱液蝕變：鈉增鉀減的鈉交代和鈉減鉀增的鉀交代，鉀交代作用與鈾的富集關(guān)系極為密切。

圖2 馬荃礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖

圖3 馬荃礦床縱-橫剖面對(duì)比圖

鉆孔中見到的角礫粗安巖均為蝕變巖，在破碎—裂隙帶處礦化較好，巖石較完整地段則表現(xiàn)為鈾缺失。粗安巖在破碎—裂隙帶中礦化較好，巖石較完成地段蝕變較弱。結(jié)合巖石化學(xué)成分變化可知，角礫粗安巖先后經(jīng)歷鈉交代作用和鉀交代作用，鈉交代為全巖交代，鉀交代作用疊加在鈉交代作用之上，僅在破碎—裂隙帶及周圍發(fā)育。粗安巖僅在破碎—裂隙帶及周圍發(fā)育鉀交代。

綜上所述，礦區(qū)鈉交代作用僅發(fā)生在角礫粗安巖中，具面式、體式交代特征，排硅、鉀、礦質(zhì)，富鈉，其使原巖中的鈾活化，參與成礦。鉀交代作用發(fā)生在角礫粗安巖和粗安巖破碎—裂隙帶中，具線式交代特征，排硅、鈉，富鉀、礦質(zhì)、磷，該期熱液具有深源特征，垂向延深大，由斷裂構(gòu)造連通?？傮w來看，鈉交代發(fā)育在成礦前，鉀交代作用發(fā)育在成礦期，且控制了富礦體的產(chǎn)出。

表1 馬荃礦床熔巖巖石化學(xué)平均值（%）

4.2 成礦物質(zhì)來源

鈉交代作用具面式、體式交代特征，是封閉環(huán)境下堿交代的特征[4]。成礦前，鈉交代使角礫粗安巖中鈾物質(zhì)活化、遷移，部分巖石中鈾含量由10～50×10-6降低至3～6×10-6，貧化現(xiàn)象極為明顯。但在封閉環(huán)境下，礦質(zhì)運(yùn)移距離極為有限，含礦溶液很難匯聚形成工業(yè)礦體，鈾物質(zhì)最終以應(yīng)力薄弱（少量裂隙）部位為中心呈吸附狀態(tài)沉淀于巖石中，熱液蝕變預(yù)富集為后期成礦奠定了基礎(chǔ)，也使的圍巖之中鈾參與成礦。

鉀交代具線式交代特征，是開放式環(huán)境下堿交代的特征[4]。富鉀熱液是成礦期熱液，其沿構(gòu)造破碎—裂隙帶運(yùn)移，通過處均有較好的鈾礦化形成。粗安巖中無鈾貧化段，但有鈾礦體分布，說明富鉀熱液同時(shí)也是含礦熱液，攜帶有深部礦質(zhì)；角礫粗安巖在鈉交代后的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，應(yīng)力薄弱處破碎強(qiáng)烈，富鉀含礦熱液疊加在前期鈾預(yù)富集部位，形成高品位的厚大鈾礦體。

因此，本區(qū)成礦物質(zhì)主要來源于深部，角礫粗安巖也提供了部分成礦物質(zhì)。

4.3 成礦流體來源

前已述礦區(qū)先后經(jīng)歷了成礦前鈉交代作用和成礦期鉀交代作用，即富鈉熱液為成礦前熱液，富鉀熱液為成礦期熱液。玄武巖事件—基性巖墻貫入引領(lǐng)幔汁上涌成礦，堿性熱液就是幔汁演化的產(chǎn)物[5]。鉆孔中揭露到的輝綠巖最高侵位與K1e3-3，且保留了明顯的Na交代特征且鈉交代作用向上減弱，說明輝綠巖侵位應(yīng)在成巖與成礦之間，時(shí)間上更靠近成巖期。盆地北部龍崗嶺鈣堿性玄武巖[6]SHRIMP鋯石U-Pb年齡為91±3Ma[7]，與成礦時(shí)間基本一致。

成礦前期，輝綠巖引領(lǐng)富鈉流體進(jìn)入/交代相對(duì)封閉環(huán)境下的角礫粗安巖，并萃取礦質(zhì)，流體演化為熱液后運(yùn)移條件較差，就近或短距離遷移后卸載，本次蝕變使巖石內(nèi)鈾預(yù)富集，沒有明顯的富集中心，為后期含礦熱液疊加成礦奠定了基礎(chǔ)。

成礦期，華南盆嶺格局基本定型，拉伸構(gòu)造完全張開，礦區(qū)北部龍崗嶺火玄武巖引領(lǐng)富鉀的含礦流體上涌，該期流體磷含量高，而磷是地幔流體的特征標(biāo)志，表明該期流體可能發(fā)源于地幔，為還原流體，礦化巖石中Fe2O3/FeO明顯減小也證明了這一點(diǎn)。流體演化為熱液后沿?cái)嗔褬?gòu)造到達(dá)礦區(qū)，在拱隆構(gòu)造及配套裂隙處聚集、卸載，形成了又富又大的工業(yè)礦體有明顯的富集中心。

值得一提得是，由于遷移距離遠(yuǎn)，含礦熱液可能經(jīng)歷了多次卸載，但仍在礦區(qū)形成厚達(dá)十幾米的工業(yè)礦體，說明了礦區(qū)沿主控?cái)嗔验_展深部找礦的前景極為廣闊。

4.4 成礦流體中鈾的遷移形式

贛杭帶內(nèi)火山巖鈾礦鈾存在形式多樣，研究表明成礦流體帶內(nèi)成礦流體為高溫高壓的還原流體，其中U是以+4價(jià)雜化配合物存在，U的卸載主要由于穩(wěn)壓降低配合物的分解作用導(dǎo)致[8]。

4.5 成礦模式

在贛杭火山巖構(gòu)造帶拉張的大背景之下，龍崗嶺—馬鞍山—塢嶺一線火山活動(dòng)強(qiáng)烈。早白堊世馬鞍山、塢嶺火山噴溢形成粗安巖、角礫粗安巖。之后，輝綠巖引領(lǐng)的富鈉流體在封閉環(huán)境下交代巖石，使巖石中的鈾發(fā)生熱液蝕變預(yù)富集，在巖石應(yīng)力薄弱部位鈾預(yù)富集。后在構(gòu)造作用下，發(fā)育破碎帶、拱隆構(gòu)造及配套裂隙帶。晚白堊世，龍崗嶺玄武巖事件帶來深部富鉀含礦的還原流體，富鉀流體經(jīng)斷裂交代運(yùn)移至礦區(qū)，在上升過程中逐步減溫降壓，最終在拱隆構(gòu)造頂部及兩翼裂隙帶富集、卸載，在粗安巖中形成鈾礦體，在角礫粗安巖中與前期鈾富集部位疊加共同形成又富又大的鈾礦體。因此，沿主控?cái)嗔严蛏畈繉ふ译[伏礦體前景極為廣闊。

5 結(jié)語

（1）馬荃火山盆地是贛杭構(gòu)造帶上眾多火山盆地之一，馬荃鈾礦床同樣是眾多中低溫?zé)嵋盒外櫟V床之一，鈾礦化定位在鉀交代體之中，成礦過程中有深部含礦的還原流體參與，最終在有利的空間成礦。

（2）富鉀含礦的還原流體在上升過程中經(jīng)歷了多次減溫降壓，加強(qiáng)對(duì)熱液運(yùn)移通道的研究，有望取得新的找礦突破。