湖南省南水山地區(qū)花崗巖型鈾礦成礦特征及控礦因素分析

孟繁星，李禮，韋光景，黃衛(wèi)

文章編號：1672-5603（2020）02-36-6

摘 要 湖南省南水山地區(qū)位于雪峰山-摩天嶺成礦帶，是我國南方最重要的鈾成礦帶之一。花崗巖具有高硅、富鉀、富揮發(fā)份、貧鐵、鎂及鋁，低鈣、鈉等特征屬于中-強鈣堿性巖系，具鋁過飽和特點，明顯負Eu異常，符合產(chǎn)鈾花崗巖的特點。通過對研究區(qū)巖石類型、巖漿活動、斷裂構(gòu)造及熱液活動的分析發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)花崗巖鈾礦類型為熱液型-內(nèi)接觸帶型鈾礦，多期次強烈構(gòu)造巖漿活動和多期次的熱液蝕變活動促使鈾礦在構(gòu)造交匯部位匯聚，為鈾的遷移創(chuàng)造了良好環(huán)境，為鈾成礦創(chuàng)造了有利條件。

關(guān)鍵字 花崗巖型鈾礦;成礦特征;控礦因素;熱液型-內(nèi)接觸帶型鈾礦

中圖分類號：P619.14文獻標(biāo)識碼：A

The analysis of Metallogenic Characteristics and Ore-Controlling Factors of Granite-type Uranium in Nanshuishan Area

of Hunan Province

Meng Fanxing，LiLi，Wei Guangjing，Huang Wei

（Hunan Nuclear Industry Geological Survey Institute， Changsha Hunan 410016）

Abstract： Nanshuishan area of Hunan province is located in the Xuefengshan - Motianling metallogenic belt， which is one of the most important uranium metallogenic belts in southern China. Granite is characterized by high silicon， rich potassium， rich volatilization， low iron， magnesium and aluminum， and low calcium and sodium. It belongs to the medium-strong calc-alkaline rock series with the characteristics of aluminum sustriation and obvious negative Eu anomaly， which is in line with the characteristics of uranium-producing granite. Through the study of rock types， magmatic activity， analysis of the fracture structure and hydrothermal activity， it is found that granite-type uranium is a hydrothermal type - internal contact type uranium. More intense tectonic magmatic activity and hydrothermal alteration activities make uranium ore converge at the intersection of structures， which creates a good environment for the migration of uranium and creates favorable conditions for uranium mineralization.

keywords： granite-type uranium; metallogenic characteristics; ore-controlling factors; hydrothermal type - internal contact type uranium

0 引言

花崗巖型鈾礦是指在空間和成因上與花崗巖體有著密切聯(lián)系的熱液鈾礦化，礦體產(chǎn)于花崗巖體內(nèi)部或外接觸帶附近的硅化破碎帶內(nèi)，呈現(xiàn)多期多階段演化的特點，多產(chǎn)于印支、燕山及喜山期花崗巖內(nèi)[1-3] 。近些年，已發(fā)現(xiàn)的新建橋鈾礦點、井沙沖點及苗爾山礦田，位于雪峰山-摩天嶺成礦帶，與南水山地區(qū)花崗巖型鈾礦在同一成礦帶上，表明該地區(qū)具有巨大找礦空間。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于郴州-新化斷裂和城步-新化斷裂的交匯部位，褶皺和斷裂構(gòu)造十分發(fā)育。褶皺和斷裂構(gòu)造不僅是巖漿和熱液頻繁活動的場所，也是鈾成礦物質(zhì)頻繁疊加的場所和礦體空間上交叉重疊的部位。以接觸關(guān)系為依據(jù)，同位素年齡數(shù)據(jù)為參考，結(jié)合巖石學(xué)、巖石礦物學(xué)、巖石化學(xué)，穩(wěn)定同位素及稀土元素和微量元素特征，將研究區(qū)花崗巖侵入體歸并為兩個同源巖漿序列和七個單元（圖1）。

2 南水山地區(qū)鈾礦成礦特征

2.1 礦體地質(zhì)特征

礦體產(chǎn)于早侏羅世望云山序列南水山單元二云母二長花崗內(nèi)接觸帶中，受北北東向帚狀羅洪-南水山斷裂帶（F3）控制（圖2），按地表硐探工程，圈定3個礦體，最高品位為0.091%。礦體厚度變化比較穩(wěn)定，厚度為1.2～3.98m，長度為67.7～113m，礦脈走向為144°～243°，傾向234°～333°。

Ⅰ礦體受F3-3構(gòu)造控制，產(chǎn)于F3-3構(gòu)造的下盤，北東端礦體在平硐中尖滅，推測受近EW向隱伏構(gòu)造所控制;Ⅱ礦體受F3-3構(gòu)造控制，產(chǎn)于F3-3構(gòu)造的下盤，Ⅰ礦體上部，北東端礦體在平硐中尖滅，推測受近EW向隱伏構(gòu)造所控制;Ⅲ礦體受F3-3構(gòu)造與F3-2構(gòu)造聯(lián)合產(chǎn)生的次級構(gòu)造破碎帶控制，與Ⅰ礦體、Ⅱ礦體所控制的破碎帶為同一組，礦體南東尖滅于F3-2構(gòu)造，北西止于Ⅱ礦體，其交匯部位推測可形成囊狀礦體。

2.2 熱液蝕變特征

鈾礦體由于構(gòu)造活動發(fā)生擠壓破碎，呈角礫狀，棱角發(fā)育，鉀長石和斜長石具碎?；F(xiàn)象，常見蝕變有硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、水云母化和高嶺土化等，后期黃鐵礦呈微粒狀不均勻散布膠結(jié)物中，呈浸染狀，部分呈細脈狀，局部變成褐鐵礦和赤鐵礦，具有多狀態(tài)和多階段特征。

2.3 巖石地球化學(xué)特征

2.3.1 ?主量元素特征

通過對研究區(qū)及其周邊花崗巖巖石化學(xué)成分及相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計（表1），各單元 SiO2 含量 67.07%～75.29%，含鋁指數(shù)（AKNC）為 0.96～1.23，堿度指數(shù)（KNA）為0.57%～0.80%，里特曼指數(shù)（δ）為 1.58～1.96。

2.3.2 ?稀土元素特征

通過對研究區(qū)及其周邊花崗巖稀土元素和特征參數(shù)的統(tǒng)計（表2-3），發(fā)現(xiàn)各個單元的稀土元素總含量∑REE平均含量81.54～233.31×10-6，輕稀土總量LREE平均含量62.86～205.96×10-6，重稀土總量平均含量14.51～29.68×10-6， 均低于維氏花崗巖平均值;ΣLREE/ΣHREE 比值基本上高于維氏值（3.61），而只有南水山單元的ΣLREE/ΣHREE 比值（3.37）明顯低于維氏值（3.61）;（La/Yb）N值為12.28～30.46，δEu為0.27～0.64，稀土元素球粒隕石標(biāo)準化配分模式圖顯示其為輕稀土富集（圖3）。

2.3.3 ?放射性元素特征

在放射性系列中，任何兩種核素在巖石中的質(zhì)量比值與他們處于平衡狀態(tài)時質(zhì)量比叫做這兩種放射性核素的放射性平衡系數(shù)。鈾鐳平衡系數(shù)表示巖石中鈾鐳質(zhì)量比值與平衡狀態(tài)下存在鈾的平衡的鐳量為3.4×10-7g，可得鈾鐳平衡系數(shù)（Kp）的計算公式為：

式中：QRn--樣品中鐳含量（×10-6）;QU--樣品鈾含量（×10-6）。Kp=1表示鈾鐳平衡，Kp>1表示偏鐳，Kp<1表示偏鈾。

研究區(qū)采取23個樣品，對化學(xué)分析結(jié)果進行鈾鐳平衡系數(shù)的計算（表4），當(dāng)鈾含量小于0.03%時，鈾鐳平衡系數(shù)（Kp）為0.63～3.96;當(dāng)鈾含量大于0.03%時，鈾鐳平衡系數(shù)（Kp）為0.41～1.44。

2.4 地球物理特征

研究區(qū)采用音頻大地電磁測深[4-5]，根據(jù)物性資料及地質(zhì)資料推斷（圖4），視電阻率斷面等值線圖小于 300 Ω·m 的低阻異常應(yīng)是由斷裂、巖石風(fēng)化引起，大于1000Ω·m的高阻層反映的應(yīng)是花崗巖巖體，電阻率斷面較清晰地顯示了花崗巖巖體與斷裂構(gòu)造形態(tài)和深度。對Z03和Z05剖面的測量成果可清晰地判斷有3條斷裂存在，而且兩條剖面斷裂構(gòu)造的對應(yīng)位置基本吻合，并與已知勘探剖面的對比表明，此成果基本符合研究區(qū)的地質(zhì)特征。

3 控礦因素分析

南水山鈾礦點賦礦巖石為二云母二長花崗巖，主要蝕變?yōu)楣杌ⅫS鐵礦化等。鈾礦化受巖性類型、巖漿活動、斷裂構(gòu)造和熱液活動的聯(lián)合控制。

3.1 巖石類型對鈾礦化的控制

南水山地區(qū)發(fā)現(xiàn)多處鈾異常點，鈾礦化分布在早侏羅世望云山序列南水山單元二云母二長花崗巖中，說明鈾成礦與富硅、富堿、鋁過飽和花崗巖有一定的關(guān)系，鈾礦化與巖石中的稀土和放射性元素關(guān)系也比較密切。

3.1.1 ?主量元素與鈾礦化的關(guān)系

華南產(chǎn)鈾花崗巖的主要造巖礦物包括鉀長石、斜長石、黑云母、白云母和石英具有富硅、富堿、鋁過飽和特征，其SiO2含量為70%-75%，Na2O+K2O含量為7%-9%，巖石屬鋁過飽和系列，暗色組分含量低[6-9]。

望云山序列花崗巖，與中國酸性侵入巖相比，具有高硅、富鉀、富揮發(fā)份、貧鐵、鎂及鋁，低鈣、鈉等特征;組合指數(shù)（δ）為1.58-1.92，堿度指數(shù)（KNA）為0.61-0.72，含鋁指數(shù)（AKNC）為1.14-1.23。說明巖石屬于中-強鈣堿性巖系，具鋁過飽和特點，符合產(chǎn)鈾花崗巖的特點。

3.1.2 ?稀土元素與鈾礦化的關(guān)系

南水山單元花崗巖稀土元素總含量∑REE在不同時期的巖漿巖單元中最低，稀土元素總含量∑REE越低越有利于鈾礦的形成;南水山單元的ΣLREE/ΣHREE比值明顯低于維氏值，說明稀土元素總含量∑REE與ΣLREE/ΣHREE比值越低越與鈾礦化關(guān)系密切;稀土元素總量和分量均比維氏值低，稀土模式圖中曲線右傾，屬輕稀土富集，明顯負Eu異常，說明巖漿起源較淺，斜長石在源區(qū)是相對穩(wěn)定的。

3.1.3 ?放射性元素與鈾礦化的關(guān)系

研究區(qū)鈾鐳平衡系數(shù)隨著鈾含量的增高而逐漸減小，平衡從偏鐳逐漸變化到偏鈾。當(dāng)鈾含量小于0.03%時，鈾鐳平衡系數(shù)加權(quán)平均值為大于1，平衡偏鐳;當(dāng)鈾含量大于0.03%時，鈾鐳平衡系數(shù)加權(quán)平均值小于1，平衡偏鈾。可見礦層鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量的關(guān)系密切相關(guān)，呈顯著的負相關(guān)[10]。

3.2 巖漿活動、斷裂構(gòu)造對鈾礦化的控制

研究區(qū)構(gòu)造為壓扭性斷裂，主構(gòu)造面較平整，構(gòu)造中心為硅化破碎帶，呈灰色、淡紅色，構(gòu)造填充物為白色塊狀石英巖、粒狀硅化巖、局部有硅化碎裂巖、石英膠結(jié)角礫巖、絹云母化碎裂花崗巖。成礦期含礦熱液沿斷裂構(gòu)造（礦源通道）上涌至花崗巖破碎帶中，通過多期次強烈構(gòu)造巖漿活動中心和多期次的熱液蝕變的疊加形成鈾礦體。

3.3 熱液活動對鈾礦體的控制

研究區(qū)與鈾礦化關(guān)系密切的熱液蝕變活動有硅化和黃鐵礦化，熱液蝕變活動使巖石中二氧化硅和黃鐵礦含量增多，鈾以吸附狀和分散狀的透鏡體存于微晶石英脈體和黃鐵礦中，主要次生鈾礦物為銅鈾云母和鈣鈾云母。熱液活動使巖石中的鈾發(fā)生再分配，大量轉(zhuǎn)變?yōu)榱严读ｉg鈾賦存于礦物晶格之間[11]，或被黏土礦物吸附，鈾活性遷移能力逐漸增強;而巖石的抗壓強度變小，孔隙度增大，為鈾成礦創(chuàng)造了有利條件。根據(jù)熱液石英脈體的特征及其相互穿插關(guān)系，將石英熱液脈體活動分為三期七次（表5）。

4 結(jié)論

（1）花崗巖具有高硅、富鉀、富揮發(fā)份、貧鐵、鎂及鋁，低鈣、鈉等特征屬于中-強鈣堿性巖系，具鋁過飽和特點，明顯負Eu異常，符合產(chǎn)鈾花崗巖的特點。

（2）控礦斷裂基本上為北北西或近東西方向，斷裂構(gòu)造部位的巖石較破碎，視電阻率相對較低，多期次強烈構(gòu)造巖漿活動和多期次的熱液蝕變活動促使鈾礦在構(gòu)造交匯部位匯聚，為鈾的遷移創(chuàng)造了良好環(huán)境，為鈾成礦創(chuàng)造了有利條件。

（3）花崗巖鈾礦類型為熱液型-內(nèi)接觸帶型鈾礦，富鈾巖漿巖、斷裂構(gòu)造與熱液活動聯(lián)合控礦特征顯著。

參考文獻/References

[1]蔣喜橋，李社宏，劉戰(zhàn)慶，等.我國鈾礦找礦研究現(xiàn)狀淺析[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2012（5）：357-362.

[2]HU R Z，BI X W，ZHOU M F，etal.Uranium metallogenesis in South China and its relationship to crustal extension duringthe Cretaceous to Tertiary [J].Economic Geology，2008，103（3）： 583-598.

[3] ZHANG L，CHEN Z Y，LI X F，et al. Zircon U - Pbgeochronology and geochemistry of granites in the Zhuguangshan complex，South China： implications for uranium mineralization [J].Lithos，2018，308-309： 19-33.

[4]馮佐海，王春增，王葆華.花崗巖侵位機制與成礦作用[J].桂林工學(xué)院學(xué)報，2009，29（2）：183～194.

[5]陳樂壽.大地電磁測深資料處理與解釋[M].北京：石油工業(yè)出版社，1989.

[6]張祖還、章邦桐.華南產(chǎn)鈾花崗巖及有關(guān)鈾礦床研究[M].北京：原子能出版社，1991.

[7]杜樂天.中國熱液鈾礦成礦理論體系[J].鈾礦地質(zhì)，2011，27（2）：65-68，80.

[8]徐克勤.華南花崗巖與成礦問題[A].中國實用礦山地質(zhì)學(xué)（上冊）[C].：中國地質(zhì)學(xué)會，2010：4.

[9]徐克勤，胡受奚，孫明志，葉俊.華南兩個成因系列花崗巖及其成礦特征[J].礦床地質(zhì)，1982（02）：1-14.

[10]吳靜.硬巖型某鈾礦床鈾鐳平衡系數(shù)定性測量的初探[J].西部探礦工程，2017，29（03）：138-139.

[11]杜樂天，王文廣，劉正文.中國鈾礦床研究評價：第1卷花崗巖型鈾礦床（下冊）[M].北京：中國核工業(yè)地質(zhì)局，2010：974-975.