康滇地軸中南段米易-元謀地區(qū)特富鈾礦礦化特征及成因

孫悅，姚建，李巨初，孫澤軒

（1.核工業(yè)二七〇研究所，江西 南昌 330200；2.核工業(yè)二八〇研究所，四川 廣漢 618300；3.成都理工大學，四川 成都 610059）

康滇地軸中南段米易-元謀地區(qū)元古宇結晶基底中賦存有與混合-交代作用關系密切的鈾礦床1 個、鈾礦點2 個、鈾礦化點1 個。其中，北部米易海塔地區(qū)產(chǎn)于混合巖的石英脈中發(fā)現(xiàn)大量稠密分布的巨粒狀晶質(zhì)鈾礦［1］，并在該點發(fā)現(xiàn)了新的鈾礦物——Haitaite-（La）海塔鈾礦；中部攀枝花大田鈾礦床Ⅱ號成礦帶水溝中連續(xù)發(fā)現(xiàn)特富鈾礦滾石，滾石散落帶長約200 m，通過近年工作，已發(fā)現(xiàn)特富鈾礦滾石的原生露頭［2-3］；南部云南牟定老納地區(qū)在斜長角閃巖中發(fā)現(xiàn)了特富的晶質(zhì)鈾礦。這些露頭的共同特點是鈾礦化均產(chǎn)于古老的變質(zhì)巖中，巖石發(fā)育強烈硅化，在巖石中可見大量晶質(zhì)鈾礦及次生鈾礦物，礦石的鈾含量一般在1.000%以上，構成康滇地軸中南段獨具特色的產(chǎn)于混合巖中的特富鈾礦。本文在總結對比分析區(qū)內(nèi)特富鈾礦礦化特征基礎上，分析礦化成因，以期對區(qū)內(nèi)鈾礦勘查有所啟迪。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)地處康滇地軸中南段瀘定-米易臺拱之上。區(qū)內(nèi)最下部由具有高級變質(zhì)地體特征的康定雜巖和緊接其上的結晶片巖系構成結晶基底，會理群、昆陽群的淺綠片巖相陸屑及碳酸鹽建造構成褶皺基底。區(qū)內(nèi)晉寧期、華力西期-印支期侵入巖分布范圍最廣，巖性以中酸性侵入巖為主，基性侵入巖次之。區(qū)內(nèi)構造以南北向斷裂為主，北東向、北西向斷裂與南北向斷裂一道形成“樹枝狀”斷裂構造形跡（圖1）。

2 鈾礦化特征

2.1 米易海塔鈾礦點

圖1 康滇地軸鈾礦地質(zhì)略圖Fig.1 The uranium geological sketch of Kangdian earth′s axis

米易海塔鈾礦點經(jīng)地表工程揭露，發(fā)現(xiàn)特富鈾礦露頭兩處（A19、2811 礦體）（圖2）。A19礦體賦礦主巖為古元古界五馬箐組斜長角閃片巖中的石英脈，鈾平均品位為1.090%，鉬平均品位為7.030%，礦石礦物主要為晶質(zhì)鈾礦、硅鈣鈾礦、輝鉬礦等，圍巖蝕變有硅化、輝鉬礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化等；2811 礦體賦礦主巖亦為古元古界五馬箐組斜長角閃片巖中的石英脈，石英脈中見有巨粒晶質(zhì)鈾礦（圖3）。粒徑大多在0.5 cm 左右，最大可達1.0 cm 以上，最高鈾品位為4.7%。王鳳崗等通過研究并經(jīng)國際礦物協(xié)會新礦物委員會批準，認定其為一種尖鈦鐵礦族新礦物，命名為Haitaite-（La）海塔鈾礦。

郭銳等（2020）針對區(qū)內(nèi)的長英質(zhì)脈礦石、富晶質(zhì)鈾礦石英脈礦石和含礦熱液石英脈中的石英流體包裹體研究表明，海塔地區(qū)混合巖型鈾礦的成礦作用可分為兩個階段：早期混合巖化熱液成礦階段為高溫、中低鹽度流體，流體包裹體均一溫度集中在380～540 ℃，鹽度變化范圍為16.15%～23.18%（NaCl），是區(qū)內(nèi)鈾成礦的主要階段；晚期熱液疊加改造成礦階段為中低溫、低鹽度流體，流體包裹體均一溫度集中在140～220 ℃，鹽度變化范圍為5.56%～23.18%（NaCl），是區(qū)內(nèi)富鈾礦的形成階段［4］。

陳友良等（2017）對海塔地區(qū)鈾成礦年齡進行了研究，認為海塔地區(qū)存在兩期以上的鈾成礦疊加。對A19 鈾礦體與鈾緊密共生的輝鉬礦進行Re-Os 同位素測年，測得其加權平均年齡為（761±19）Ma，是變質(zhì)混合巖化作用階段晚期熱液活動的產(chǎn)物；對A10 礦點附近的花崗細晶巖脈采用LA-ICP-MS 方法進行鋯石U-Pb定年，顯示其加權平均年齡為（219±14）Ma，認為與印支晚期的花崗巖活動有關［5］。

李文賢（2018）對研究區(qū)混合巖的長英質(zhì)脈體，采用LA-ICP-MS法測得其鋯石U-Pb加權平均年齡值為（798±40）Ma，結合前人測年數(shù)據(jù)，也認為區(qū)內(nèi)存在晉寧期和印支晚期兩期鈾成礦作用［6］。

米易海塔地區(qū)特富鈾礦礦化成因主要有兩種觀點，一種認為該礦化類型為受韌-脆性構造控制的中高溫熱液脈型鈾礦化［1］；另一種觀點認為這種巨粒晶質(zhì)鈾礦是富含U4+、Th4＋、Y3＋、Ti4＋、P5＋、Na＋、Cl－、F－等組分的超臨界流體運移至相對密閉的空間，因溫壓條件改變促使鈾絡合物分解，在長期緩慢中形成［7］。

2.2 攀枝花大田鈾礦床

圖2 四川省米易縣海塔地區(qū)鈾礦地質(zhì)圖Fig.2 The uranium geological sketch of Haita area in Miyi，Sichuan province

攀枝花大田鈾礦床由兩個成礦帶組成（圖4）。I 號成礦帶長2.5 km，寬250.0 m，主要受F1控制；Ⅱ號成礦帶長1.5 km，寬200.0 m。地表圈定鈾礦體18 個，平均品位為0.188%，最高為5.620%，主要受F2控制，其中Ⅱ號成礦帶水溝中發(fā)現(xiàn)的特富鈾礦滾石品位達58.850%（圖5）。2010—2017 年，核工業(yè)二八〇研究所對該地區(qū)開展了區(qū)域評價、預查工作，共發(fā)現(xiàn)工業(yè)鈾礦孔19 個，平均品位0.138%，最高0.315%。鈾礦體主要產(chǎn)于兩條近東西向的斷裂構造破碎帶中，賦礦主巖為古元古界康定群斜長角閃巖、長英質(zhì)脈等。鉆探查證顯示，深部暫未揭露到與地表相似的特富鈾礦體。

圖3 米易海塔地區(qū)巨粒晶質(zhì)鈾礦露頭Fig.3 Outcrop of giant crystalline uraninite in Haita area in Miyi

圖4 攀枝花大田地區(qū)鈾礦地質(zhì)圖Fig.4 The uranium geological sketch of Datian area in Panzhihua

圖5 攀枝花大田鈾礦床Ⅱ號帶富鈾礦石特征Fig.5 Characteristics of rich uranium ore in zoneⅡof Datian area in Panzhihua

2.2.1 熱液蝕變特征

大田鈾礦床主要蝕變組合及特征見表1。

1）第一次成礦期蝕變

鈉長石化：深熔作用階段，易形成長英質(zhì)熔融體，常見晚期石英、斜長石交代早期斜長石，斜長石牌號以鈉、更長石為主。鈉質(zhì)熔體高溫時粘度較小，易遷移，與圍巖發(fā)生鈉質(zhì)交代作用，利于成礦。礦段鈉長石化呈暗紅色或磚紅色，分布于構造裂隙兩側（圖6a）。

黝簾石化：礦段中多發(fā)育黝簾石化，但黝簾石化發(fā)育地段不一定都含礦。手標本可見黝簾石呈暗綠色，鏡下特征顯示，黝簾石往往交代早期斜長石（圖6b）。部分黝簾石充填于構造裂隙中。在黝簾石化、綠泥石化等“綠色”蝕變帶發(fā)育地段，疊加紅化的斜長石，往往見鈾礦化顯示。

硅化：一般在構造兩側含礦圍巖中有硅化現(xiàn)象。見較多硅質(zhì)膠結物，有時含礦斷裂內(nèi)或兩側見石英細脈。成巖期硅化作用顯示深熔作用晚期石英含量增加，交代早期斜長石。成礦期硅化作用顯示石英呈脈狀充填。

2）第二次成礦期蝕變

黃鐵礦化：呈多期次發(fā)育。早期黃鐵礦為棕黃色，一般呈星點狀、團塊狀分布于基體或混合巖化作用形成的脈體中，局部可見細脈浸染狀，為磁黃鐵礦；成礦期黃鐵礦一般分布于基體與脈體接觸處的含礦裂隙中，或構造裂隙兩側，呈網(wǎng)脈狀、細脈浸染狀，多與晶質(zhì)鈾礦共生（圖7a、b）。

碳酸鹽化：多為后期形成，礦段巖石裂隙內(nèi)多見方解石細脈。細脈與巖心軸夾角很小（15°～20°），產(chǎn)狀較陡，脈寬0.5 cm，切割了變質(zhì)巖地層（圖7c）。這顯示存在一種與碳酸鹽化有關的鈾礦化。

表1 攀枝花大田地區(qū)圍巖蝕變特征一覽表Table 1 Features of wall rock alteration of Datian area in Panzhihua

圖6 第一次成礦期蝕變特征Fig.6 Alteration characteristics of the first phase metallization

圖7 第一次成礦期蝕變特征Fig.7 Alteration characteristics of the first phase metallization

2.2.2 成礦年代

王鳳崗等（2020）通過對Ⅱ號鈾礦化帶中段透鏡狀鈾礦體開展SIMS 鋯石U-Pb 同位素測試，結果標明鋯石U-Pb 上交點年齡為（821±22）Ma，認為可作為鈾礦化透鏡體的參考年齡［8］。徐爭啟等（2017）對大田鈾礦床的晶質(zhì)鈾礦U-Pb 法測年結果顯示大田鈾礦床形成于777.6～775 Ma［9］。從熱液蝕變特征及成礦年代學研究結果標明，大田鈾礦床存在兩期鈾成礦作用，早期年齡代表的鈾礦化主要為富鈾滾石和大田Ⅱ號帶地表露頭處，其蝕變類型以鈉長石化、黝簾石化、硅化為主，主要為晉寧期成礦；晚期代表的鈾礦化主要為鉆孔內(nèi)，其蝕變類型以黃鐵礦化、碳酸鹽化為主，主要為澄江期成礦。

2.2.3 礦床成因

李巨初等（2012）系統(tǒng)研究了攀枝花大田地區(qū)混合巖化特征，認為區(qū)內(nèi)鈾礦化類型與混合-交代作用有關，受近東西向混合-交代及構造-熱液蝕變帶控制。對攀枝花大田鈾礦床Ⅱ號成礦帶水溝中特富鈾礦滾石進行了粉晶X 衍射分析，鈾礦類型為晶質(zhì)鈾礦和硅鈣鈾礦，與鈾礦物有關的礦物組合主要為石英、鈉長石和綠泥石［10］。趙劍波等（2012）在滾石散落帶上游Ⅱ號成礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了特富鈾礦石的原生露頭，品位為5.620%，鈾礦化賦存于構造透鏡體中，構造透鏡體產(chǎn)于近東西向斷裂構造蝕變帶內(nèi)［11］。王鳳崗等（2020）通過對Ⅱ號成礦帶陡壁處特富鈾礦化透鏡體開展巖石學、礦物學、巖石地球化學、同位素地質(zhì)學及年代學、鈾賦存狀態(tài)及鈾礦化與透鏡體之間的成因聯(lián)系等研究，認為透鏡體中鈾主要呈獨特的“鈾鈦礦物聚集體”形式存在，主要由“金紅石＋鈾鈦混合物＋鈦鈾礦＋晶質(zhì)鈾礦＋鋯石”等礦物組成，鈾礦化具有巖漿成因?qū)傩裕?］。孫澤軒等（2020）在野外調(diào)查、鉆孔巖心編錄和勘探剖面編制的基礎上，結合樣品分析測試，認為鈾成礦與鈉交代作用關系密切［12］。周君等（2020）認為大田鈾礦床礦體的形成和分布受韌-脆性構造系統(tǒng)、鈉質(zhì)交代蝕變、不同巖性結構面、含碳（石墨）層位、變質(zhì)深熔作用等因素控制。礦床成因類型為與構造有關的變質(zhì)熱液礦床［13］。

2.3 牟定老納鈾礦點

牟定老納鈾礦點經(jīng)地表工程揭露，發(fā)現(xiàn)特富鈾礦露頭1 處（111 礦點）（圖8）。鈾礦體賦存于牛街-老納斷裂構造帶之次級斷裂中，呈北東走向。賦礦主巖為古元古界苴林群斜長角閃巖。礦體平均品位為10.20%，礦化集中部位寬0.4 m，品位達43.30%（圖9）。原生鈾礦物以晶質(zhì)鈾礦為主，次生鈾礦物為鈣鈾云母、銅鈾云母、硅鈣鈾礦，共生礦物有輝鉬礦、赤鐵礦、方鉛礦、塊硫銻鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、鋅錳礦、白鐵礦、重晶石等。

圖8 牟定老納地區(qū)鈾礦地質(zhì)圖Fig.8 The uranium geological map of Laona area in Mouding

圖9 牟定老納地區(qū)晶質(zhì)鈾礦露頭特征Fig.9 Outcrop characteristics of uraninite in Laona area，Mouding

武勇等（2020）對老納鈾礦點的瀝青鈾礦進行了U-Pb 同位素測量，結果為（950±5）Ma，且認為該區(qū)的鈾成礦作用具有巖漿成因特征［14］。王鳳崗等（2020）通過對鈾礦物進行經(jīng)巖石學、礦物學、同位素地質(zhì)學及年代學等綜合研究，認為晶質(zhì)鈾礦稀土配分模式及成分特征與典型巖漿型鈾礦床一致，形成于高溫（平均為662.19 ℃）的地質(zhì)環(huán)境中，鈾礦物與鈉長巖具有同源、同演化及近于同時形成的特征，牟定地區(qū)鈾礦化為一種與鈉長巖有關的新的鈾礦化類型，具有巖漿分異成因特征［15］。

2.4 鈾礦化特征對比

米易海塔、攀枝花大田、牟定老納3 處特富鈾礦化均產(chǎn)于混合巖中的，具體其礦化特征對比情況見表2，其鈾礦化特征異同如下。

2.4.1 不同礦床（點）相似點

三處礦床（點）總體產(chǎn)出地質(zhì)背景及礦化特征大體一致，都產(chǎn)于康滇地軸中南段，賦礦地層均為區(qū)內(nèi)前寒武系結晶基底的中深變質(zhì)巖中；礦化產(chǎn)出地區(qū)附近均有晉寧期混合花崗巖；礦化均位于區(qū)域南北向綠汁江斷裂旁側；高品位鈾礦體多呈脈狀、透鏡狀，地表規(guī)模較?。桓咂肺烩櫟V石類型以長英質(zhì)脈體及石英脈為主；礦石礦物類型均以晶質(zhì)鈾礦為主，次生鈾礦發(fā)育；礦體品位較高，最低大于1%，最高可達58%。

表2 四川省米易-元謀地區(qū)鈾礦床（點）地質(zhì)背景及礦化特征對比表Table 2 The correlation of mineralization characteristics and geological background in Miyi-Yuanmou area，Sichuan

2.4.2 不同礦床（點）區(qū)別

1）混合巖化程度

米易海塔地區(qū)和攀枝花大田地區(qū)兩片地區(qū)，區(qū)內(nèi)都經(jīng)歷了較為充分和廣泛的混合巖化作用過程。牟定老納地區(qū)混合巖化發(fā)育程度較弱，僅在局部少量發(fā)育，總體上為一套高級綠片巖相-角閃巖相的變質(zhì)巖類。

2）控礦構造類型

攀枝花大田地區(qū)和牟定老納地區(qū)礦體主要受斷裂構造控制。其中大田地區(qū)鈾礦體主要受近東西向的F1、F2斷裂及其次級裂隙控制。牟定老納地區(qū)鈾礦化受北東向的牛街-上村斷裂次級斷裂控制。而米易海塔地區(qū)鈾礦化主要受近南北向的韌性剪切帶中混合巖化作用形成的長英質(zhì)脈體控制。

3）熱液蝕變發(fā)育范圍及蝕變強度

三片地區(qū)中，攀枝花大田地區(qū)熱液蝕變種類和期次相對較多，發(fā)育范圍較廣。主要表現(xiàn)為礦前期的退變質(zhì)作用的綠泥石化和白云母化，成礦期的黃鐵礦化、硅化、鈉長石化、黝簾石化、碳酸鹽化等。熱液蝕變主要受區(qū)內(nèi)斷裂構造控制，其中近東西向的F1、F2斷裂和東北向F3斷裂帶內(nèi)蝕變均較發(fā)育。米易海塔地區(qū)未見明顯受構造帶控制的蝕變巖帶，蝕變主要發(fā)育在混合巖化作用形成的長英質(zhì)脈體中。成礦期蝕變主要表現(xiàn)為硅化、輝鉬礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化等。牟定老納地區(qū)熱液蝕變主要在地表礦化段出露處集中發(fā)育，主要為硅化、紅化（赤鐵礦化）、鈉長石化、黃鐵礦化、綠泥石化等。

4）鈾成礦階段

從對各地區(qū)鈾礦化特征中，可以初步將康滇地軸前寒武系變質(zhì)巖中的鈾成礦分為4 個階段：第一階段鈾成礦約為950 Ma，以云南牟定1101 為代表［14］；第二階段鈾成礦約為821 Ma，以大田地區(qū)Ⅱ號礦化帶地表露頭斜長巖中鈾礦化為代表［8］；第三階段鈾成礦為777～700 Ma，以大田Ⅰ號帶鉆孔中的鈾礦化和米易海塔地區(qū)與輝鉬礦共生的鈾礦化也屬此階段［5-6，9］；第四階段鈾成礦為形成于210 Ma±的鈾礦化，主要以米易海塔地區(qū)石英脈中的鈾礦化為代表［5］。

3 鈾礦化成因分析

不同的學者對鈾礦化成因提出了不同的觀點，主要為不整合面型、變質(zhì)巖型［13］、鈉交代型［12］、巖漿分異型等［8，14-15］，現(xiàn)主要對不整合面型和變質(zhì)巖型兩種鈾礦化類型與區(qū)內(nèi)的礦化特征進行對比研究，以探討鈾礦化的成因。

3.1 不整合面型

對比澳達利亞、加拿大不整合面型鈾礦，研究區(qū)內(nèi)與其有很多相同點，如基底地層中見鈾礦化發(fā)育、礦體陡傾、礦體品位特富、礦物類型以晶質(zhì)鈾礦為主，區(qū)內(nèi)石墨片巖發(fā)育等，但也有其特殊的地質(zhì)情況：

1）區(qū)內(nèi)大體存在“三層樓”式地層結構，即古元古代的結晶基底（變質(zhì)-混合雜巖帶組成）—中元古代的冒地槽建造（褶皺基底）—新元古代-古生代的地臺沉積建造存在，但較澳達利亞、加拿大地區(qū)，基底時代不同，也缺乏中元古代之后的陸相紅色碎屑建造。

2）區(qū)內(nèi)礦化主要產(chǎn)于區(qū)內(nèi)結晶基底的變質(zhì)巖-混合雜巖中，大田地區(qū)見石墨片巖多層分布，不同于澳達利亞、加拿大地區(qū)礦化產(chǎn)于褶皺基底中。

3.2 變質(zhì)巖型

研究區(qū)礦化特征與變質(zhì)巖型具有一定的相似性，如區(qū)內(nèi)鈾礦化與混合巖化作用密切相關；礦體主要受斷裂構造帶控制，主要呈脈狀、透鏡狀；礦床通常與混合巖化作用的時代基本一致或稍晚，具有多期多階段的特點。

但同時，與大型的變質(zhì)巖鈾礦床相比，區(qū)內(nèi)存在一定不利因素，主要表現(xiàn)在：

1）米易海塔和大田地區(qū)含礦地層經(jīng)受了中低級區(qū)域變質(zhì)作用、退變質(zhì)和混合巖化作用，但區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)地表廣泛的堿交代作用。區(qū)內(nèi)主要賦礦圍巖鈾含量一般。

2）三片地區(qū)都沒有發(fā)育混合巖化完整的分帶，即從選擇性熔融的條帶狀混合巖（混合片麻巖）-條痕狀混合巖（混合片麻巖）到高度熔融的混合花崗巖（二長花崗巖、鉀長花崗巖）的分帶。攀枝花大田地區(qū)混合巖化是沿斷裂帶上升的深部流體混合-交代形成的似層狀混合巖雜巖體，分帶性差，混合巖化的規(guī)模也有限。

3）鈉交代或鉀質(zhì)交代發(fā)育不強烈，沒有大規(guī)模的鈉質(zhì)交代體。攀枝花大田地區(qū)混合巖化時有小規(guī)模鈉質(zhì)交代，是鈉長石比較集中形成的，并不見鈉質(zhì)交代石英或黑云母等礦物，而普遍發(fā)育石英交代斜長石等。鉀質(zhì)交代并不強烈，以條紋長石出現(xiàn)為主，僅見少量微斜長石，鉀質(zhì)花崗巖類不發(fā)育。

4）前文已述，區(qū)內(nèi)礦化與熱液蝕變關系密切，但熱液蝕變的發(fā)育仍然表現(xiàn)不強烈，規(guī)模不大。當然，現(xiàn)有工作程度也許是還沒有探索到其發(fā)育部位，值得高度注意。

王鳳崗等通過對攀枝花大田鈾礦化透鏡體開展巖石學、礦物學、巖石地球化學、同位素地質(zhì)學及年代學、鈾賦存狀態(tài)及鈾礦化與透鏡體之間的成因聯(lián)系等研究認為，大田地區(qū)鈾礦化透鏡體的發(fā)現(xiàn)提供了深源鈾成礦的地質(zhì)實例［8］。孫澤軒、尹明輝等也認為粗粒晶質(zhì)鈾礦的形成與Rodinia大陸的裂解具有一定的耦合關系，期間斷裂活動和脈巖活動提供了成礦熱源、流體以及儲礦空間［12，16］。

綜上，認為區(qū)內(nèi)礦化類型應屬廣義的不整合面型的斷裂控制型，總體屬構造熱液型。區(qū)內(nèi)應存在多期次的成礦作用，區(qū)內(nèi)早期鈾成礦與晉寧期Rodinia 大陸的裂解具有一定的耦合關系，鈾礦化與地幔深部熱液（流體）關系密切，晚期存在變質(zhì)作用晚期的變質(zhì)熱液作用下所形成的鈾礦化，屬復合成因的鈾礦化。

4 結論

1）康滇地軸中南段米易-元謀地區(qū)元古宇結晶基底中與混合-交代作用關系密切的攀枝花大田鈾礦床、米易海塔鈾礦點、牟定老納鈾礦點都產(chǎn)有高品位的鈾礦體（最低大于1%，最高可達58%），其總體產(chǎn)出地質(zhì)背景及礦化特征大體一致，但混合巖化程度、控礦構造類型、熱液蝕變發(fā)育范圍及蝕變強度、成礦階段等均有所差異。

2）區(qū)內(nèi)礦化類型應屬廣義的不整合面型的斷裂控制型，總體屬構造熱液型。區(qū)內(nèi)存在多期次的成礦作用，區(qū)內(nèi)早期鈾成礦與地幔深部熱液（流體）關系密切，晚期存在變質(zhì)作用晚期變質(zhì)熱液作用下形成的鈾礦化，屬復合成因。