桂東北苗兒山地區(qū)花崗巖型鈾礦田地質(zhì)特征及成礦模式分析

王 珂， 陳 琪， 吳昆明， 黃宏業(yè)， 謝 飛， 張 宇

(核工業(yè)二三〇研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

鈾作為一種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，在高精尖武器、醫(yī)療設(shè)備、節(jié)能環(huán)保、高端裝備制造、新材料等領(lǐng)域具有不可替代性(王登紅，2019)。目前鈾礦床類(lèi)型主要有砂巖型、花崗巖型、火山巖型和碳硅泥巖型。其中，花崗巖型鈾礦床泛指產(chǎn)在花崗巖體內(nèi)部或其外接觸帶斷裂構(gòu)造中的熱液鈾礦床。我國(guó)花崗巖型鈾礦主要分布在華南地區(qū)，是主要的鈾礦勘查類(lèi)型之一，鈾資源量占我國(guó)鈾資源量的22.9%(Cai et al., 2015)。自1950年代末期在貴東巖體中發(fā)現(xiàn)該類(lèi)礦床以來(lái)，經(jīng)過(guò)前人幾十年的勘查與科學(xué)研究，逐漸發(fā)現(xiàn)了桃山、貴東、鹿井、下莊、苗兒山等一大批鈾礦田(Cai et al., 2015)，為新中國(guó)軍事和能源事業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

苗兒山鈾礦田是華南典型的花崗巖型鈾礦田之一，其內(nèi)部分布有許多規(guī)模較大的花崗巖型鈾礦床，如沙子江、孟公界、雙滑江、白毛沖等鈾礦床。前人已經(jīng)對(duì)該地區(qū)花崗巖以及相關(guān)的鈾礦床礦開(kāi)展了年代學(xué)、地球化學(xué)、巖石成因、鈾成礦來(lái)源等一系列研究(Zhao et al., 2013, 2014, 2016; Yu et al., 2020; Zhang et al., 2021, 謝曉華等，2008；石少華等，2010；陳琪等，2020；王正慶，2018；郭春影等，2020)，取得了較多成果，例如：苗兒山地區(qū)產(chǎn)鈾花崗巖中獨(dú)居石、晶質(zhì)鈾礦等含鈾礦物的蝕變行為是巖體產(chǎn)鈾的主要因素(Yu et al.,2020；Zhang et al.,2021；胡歡等，2012；王正慶，2018)；苗兒山地區(qū)鈾成礦流體主要來(lái)自大氣降水和地幔流體混合(石少華等，2010；陳琪等，2020)。然而該區(qū)域的鈾成礦地質(zhì)特征和成礦模式綜合分析較少。因此，本研究收集了苗兒山地區(qū)已報(bào)道的構(gòu)造、年代學(xué)、巖石化學(xué)、礦物化學(xué)等多個(gè)方面資料，系統(tǒng)分析了區(qū)域上的控礦構(gòu)造分布規(guī)律、礦床時(shí)空分布、產(chǎn)鈾巖體與非產(chǎn)鈾巖體差異、巖漿-熱液-礦化特征等，重新審視了苗兒山鈾成礦地質(zhì)特征并構(gòu)建了鈾成礦模式，旨在深化區(qū)域上花崗巖型鈾礦成礦機(jī)理，同時(shí)也為下一步花崗巖型鈾礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)和深部勘查提供依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

苗兒山鈾礦田位于廣西資源縣與湖南新寧縣境內(nèi)，大地構(gòu)造位置上處于華南板塊西北部和揚(yáng)子陸塊南部的過(guò)渡帶，屬于揚(yáng)子板塊江南造山帶南緣的湘桂海西-印支凹陷區(qū)(圖1a，孫濤等，2003)。出露的地層包括新元古界、古生界變沉積巖系以及白堊系紅色砂礫巖(圖1b)。構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，以加里東期、印支期和燕山期最為顯著，鈾礦化主要受NNE向的天金斷裂、香草坪斷裂以及其次級(jí)斷裂控制。巖漿活動(dòng)頻繁，顯示多階段多期次特點(diǎn)，形成了由加里東期準(zhǔn)鋁質(zhì)的苗兒山巖體、印支期過(guò)鋁質(zhì)的香草坪、豆乍山、張家?guī)r體以及燕山期過(guò)鋁質(zhì)的小木楠巖體等組成的苗兒山復(fù)式巖體(圖1b，郭春影等，2020)，與鈾礦化密切相關(guān)的是印支期的豆乍山和張家?guī)r體(Zhao et al., 2016；陳琪等，2020; 郭春影等，2020)，其邊緣聚集了沙子江、孟公界、雙滑江、白毛沖、張家、紅橋、乍古田等多個(gè)重要的鈾礦床。

圖1 苗兒山地區(qū)大地構(gòu)造位置和巖體分布簡(jiǎn)圖

2 鈾成礦特征

2.1 與成礦相關(guān)的構(gòu)造特征

控礦斷裂系統(tǒng)對(duì)花崗巖中鈾的遷移、富集有著重要的影響，是形成熱液型鈾礦床的關(guān)鍵(馮明月等，2012；趙如意等，2020)。苗兒山地區(qū)構(gòu)造廣泛發(fā)育，其中NNE向的區(qū)域性一級(jí)斷裂——新-資斷裂控制并貫穿整個(gè)工作區(qū)，天金斷裂、香草坪斷裂以及其發(fā)育一系列NE和NNE向和少量近EW向的次級(jí)斷裂，構(gòu)成了工作區(qū)主要斷裂構(gòu)造格架，是區(qū)域重要的找礦標(biāo)志(歐陽(yáng)平寧，2012；黃宏業(yè)等，2014；李嫵巍，2016)。區(qū)域構(gòu)造主要的特征有：

(1)區(qū)域性大斷裂控制了苗兒山地區(qū)花崗巖的展布，具有規(guī)模大、活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)特征，并且能夠使深部的巖石不斷發(fā)生重熔和巖漿上升侵位，形成了苗兒山花崗復(fù)式巖體。在巖體演化形成過(guò)程中，成礦元素鈾不斷富集，最終形成了豆乍山和張家兩個(gè)重要的產(chǎn)鈾巖體。

(2)NNE向破碎帶為含礦構(gòu)造帶，鈾礦化與NNE向的構(gòu)造關(guān)系密切。在豆乍山巖體周?chē)琋E向的雙瓜斷裂和天金斷裂帶共同控制了雙滑江礦床、NNE向的F800斷裂帶控制了沙子江礦床、NNE向的F7和F8斷裂帶控制了向陽(yáng)坪礦床。近年來(lái)，鈾礦勘探在NNE向的F805斷裂帶、F7斷裂帶深部取得突破性找礦成果。在張家?guī)r體周?chē)?，NE向斷裂帶控制著眾多礦床、礦(化)點(diǎn)、異常點(diǎn)。然而，隨著近年來(lái)地勘程度的加深，在一些老礦區(qū)近EW向及NW向構(gòu)造信息越來(lái)越多，而且與鈾礦化的關(guān)系也十分密切，如孟公界鈾礦床嚴(yán)格受NNW方向的斷裂所控制(黃宏業(yè)等，2014)。因此要加強(qiáng)對(duì)這些構(gòu)造控礦性的探索，為新一輪的鈾礦勘探打開(kāi)新局面。

(3)斷裂帶及其次級(jí)斷裂帶發(fā)育程越高，鈾礦化越明顯。豆乍山和張家?guī)r體斷裂及次級(jí)斷裂非常發(fā)育，不同方向、不同次序的斷裂相互交織成網(wǎng)，使巖石發(fā)生大規(guī)模的破碎，形成了有力的容礦空間。另外，斷裂發(fā)育地區(qū)易于水、揮發(fā)分和各種流體匯聚，使巖體發(fā)生自交代(鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、絹云母化等)和后期蝕變(黃鐵礦化、赤鐵礦化、螢石化、碳酸鹽化等)，從而促進(jìn)了鈾的活化、遷移、富集及沉淀。

2.2 與成礦相關(guān)的巖石學(xué)特征

苗兒山鈾礦田經(jīng)歷了多期次構(gòu)造-巖漿活動(dòng)，巖漿分異程度高，經(jīng)歷了從黑云母花崗巖→二云母花崗巖演化序列，從而形成苗兒山復(fù)式巖體(Zhao et al., 2016；王正慶，2018)。根據(jù)前人研究認(rèn)為，演化程度高的豆乍山巖體和張家?guī)r體與區(qū)域上鈾成礦關(guān)系非常密切，是區(qū)域上鈾礦床主要的鈾源供給巖體(Zhao et al., 2016；Zhang et al., 2021；謝曉華等，2008；王正慶，2018；郭春影等，2020)，具有一定的鈾成礦專(zhuān)屬性。因此，本研究綜合整理了苗兒山地區(qū)豆乍山和張家?guī)r體的巖相學(xué)和巖石地球化學(xué)特征。

2.2.1 巖相學(xué)特征

(1)中細(xì)粒二云母花崗巖是主要的產(chǎn)鈾巖性。豆乍山巖體和張家?guī)r體巖性均為灰白色中細(xì)粒二云母花崗巖，沙子江、向陽(yáng)坪、張家等鈾礦床均賦存在該巖性中或者與其接觸帶附近，與桃山礦田、下莊礦田、長(zhǎng)江礦田、百順礦田等非常類(lèi)似，是花崗巖型鈾礦田普遍出現(xiàn)的現(xiàn)象。

(2)白云母是主要的產(chǎn)鈾標(biāo)志。隨著演化程度增加，豆乍山和張家產(chǎn)鈾花崗巖中白云母易與巖石中原生黑云母、斜長(zhǎng)石等礦物發(fā)生自交代作用，從而易于將惰性鈾轉(zhuǎn)化為活性鈾遷移至流體中，形成含礦鈾熱液(Yu et al., 2020；胡歡等，2013)。

(3)晶質(zhì)鈾礦是主要的鈾源。豆乍山和張家產(chǎn)鈾巖體中富鈾礦物以晶質(zhì)鈾礦為主，且含量相對(duì)較高，為鈾成礦提供了礦源(Zhao et al., 2016；胡歡等，2012；王正慶，2018；郭春影等，2020)。相反，苗兒山和香草坪巖體中富鈾礦物以褐簾石、獨(dú)居石等為主，鈾主要呈惰性狀態(tài)，不易被萃取而形成鈾礦床。

2.2.2 巖石地球化學(xué)特征

(1)高初始鈾含量，為鈾礦床提供充足的鈾源。苗兒山復(fù)式花崗巖普遍具有較高的鈾含量(普遍大于花崗巖平均鈾含量2.7×10-6)，以豆乍山巖體和張家?guī)r體的中細(xì)粒二云母花崗巖最為顯著(鈾含量為3.00×10-6～38.00×10-6，平均值為18.62×10-6)。該特征與華南地區(qū)產(chǎn)鈾巖體中的二云母花崗巖鈾含量(平均值為17.9×10-6，馮明月等，2012)類(lèi)似，高含量鈾源為后來(lái)的鈾成礦奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2)巖石主量元素具有高硅、偏鉀高堿、高的鋁飽和指數(shù)(A/CNK一般大于1.1)，顯示強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)特征；微量元素顯示相對(duì)富集Rb、Th、U、相對(duì)虧損Ba、Sr、Ti、P等元素，具有強(qiáng)烈Eu的負(fù)異常，與華南典型的產(chǎn)鈾花崗巖特征相同，屬于典型的殼源重熔型S型花崗巖，其鈾含量相對(duì)比較高。

(3)高程度的巖漿結(jié)晶分異是鈾預(yù)富集的基礎(chǔ)。鈾因?yàn)槠潆x子半徑大和化合價(jià)高，在硅酸鹽巖漿中表現(xiàn)出高度不相容而進(jìn)入晚期殘余巖漿中，最終結(jié)晶成獨(dú)立鈾礦物。豆乍山和張家?guī)r體的中細(xì)粒二云母花崗巖作為花崗質(zhì)巖漿演化到一定程度的產(chǎn)物，具有高硅和強(qiáng)烈Eu的負(fù)異常(一般小于0.2，表1)，屬于巖漿分異晚期的產(chǎn)物。并且在圖2(Zhao et al., 2013, 2016; Zhang et al., 2021；謝曉華等，2008；王正慶，2018)上，兩者顯示明顯的線性關(guān)系，表明高程度結(jié)晶分異能夠促進(jìn)鈾的富集，從而為鈾成礦提供礦源。

圖2 苗兒山花崗巖的SiO2-U和δEu-U關(guān)系圖解

(4)稀土總量低的巖體對(duì)鈾成礦有利。相對(duì)苗兒山和香草坪兩個(gè)非產(chǎn)鈾巖體，豆乍山和張家兩個(gè)產(chǎn)鈾巖體均顯示更低的稀土總量(平均值為121.37×10-6和136.49×10-6，表1)，這可能是由于稀土元素含量高，在結(jié)晶過(guò)程中鈾很容易進(jìn)入獨(dú)居石、褐簾石等稀土礦物晶格中，對(duì)成礦不利。

表1 苗兒山地區(qū)花崗巖部分元素含量及比值表

(5)低的Th/U比值有利于花崗巖鈾成礦。據(jù)報(bào)道華南產(chǎn)鈾花崗巖中Th/U比值一般小于3(Zhang et al., 2017)。相比苗兒山和香草坪巖體，豆乍山和張家?guī)r體顯示更低的Th/U比值(平均值約2.0和1.6)，比值明顯小于3，具有有利的鈾成礦條件。

(6)富揮發(fā)分(F、CO2、P、B等)易于鈾的遷移與富集。胡瑞忠(1994)已經(jīng)報(bào)道在花崗質(zhì)巖漿中，鈾易與F、CO2等礦化劑形成絡(luò)合物而遷移沉淀。野外觀察顯示，苗兒地區(qū)豆乍山和張家?guī)r體中有白云母以及局部電氣石聚集體出現(xiàn)，表明巖漿是富水和揮發(fā)分，高水和揮發(fā)分的巖漿不僅有利于重熔型花崗巖的形成，同時(shí)易與巖漿中的鈾離子形成絡(luò)合物而遷移與富集。

2.3 與成礦相關(guān)的礦物學(xué)特征

花崗巖型鈾礦床全巖化學(xué)成分蘊(yùn)含著豐富的鈾成礦有用信息，但是含礦巖體普遍遭受一定的熱液蝕變，影響了巖石化學(xué)的部分應(yīng)用指標(biāo)(Zhang et al., 2021；胡歡等，2012，2014；李杰等，2021)。然而，單礦物的研究能夠更好地彌補(bǔ)巖石化學(xué)指標(biāo)的不足。因此，本研究通過(guò)搜集苗兒山地區(qū)已發(fā)表與成礦相關(guān)的礦物學(xué)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地總結(jié)與分析苗兒山地區(qū)與鈾成礦相關(guān)的信息。

2.3.1 黑云母

黑云母是鈾的重要載體(Hu et al., 2008；Zhang et al., 2021；胡歡等，2014)，它的礦物化學(xué)成分特征不僅為研究花崗巖形成的物理-化學(xué)條件提供了重要信息，而且是研究后期熱液蝕變及成礦元素鈾的重要媒介(章健等，2011；胡歡等，2014；張龍等，2017)。苗兒山地區(qū)的豆乍山、張家、苗兒山和香草坪4個(gè)巖體中黑云母廣泛發(fā)育，并且呈現(xiàn)不同程度的蝕變。本研究綜合前人對(duì)以上巖體中黑云母的研究資料(Zhang et al., 2021；胡歡等，2014；秦蕾勝等，2018)和野外實(shí)際觀察，發(fā)現(xiàn)主要有：

(1)不同的蝕變作用強(qiáng)度。豆乍山和張家?guī)r體中的黑云母顯示更強(qiáng)烈的綠泥石化，香草坪和苗兒山巖體蝕變相對(duì)較弱，綠泥石化過(guò)程中不僅提高了豆乍山和張家?guī)r體中鈾的活化遷移能力，同時(shí)也提高了巖體對(duì)鈾的還原能力，從而顯示強(qiáng)的鈾礦化(胡歡等，2014；秦蕾勝等，2018)。

(2)不同的黑云母種類(lèi)。前人已經(jīng)報(bào)道不同種類(lèi)的云母顯示明顯的成礦專(zhuān)屬性(Hu et al., 2008)。豆乍山和張家?guī)r體中黑云母顯示相對(duì)富鐵貧鎂(含鐵系數(shù)平均值為0.67和0.64，含鎂系數(shù)平均值為0.23和0.25，表2)，屬于鐵葉黑云母(一般含鎂系數(shù)小于0.38)；而苗兒山和香草坪巖體中的黑云母相對(duì)貧鐵富鎂(含鐵系數(shù)平均值為0.47和0.55，含鎂系數(shù)平均值為0.49和0.39，表2)，屬于鐵質(zhì)黑云母。可見(jiàn)含鐵系數(shù)越高，成礦潛力越大。

(3)不同的結(jié)晶溫度與氧逸度。前人研究表明巖體結(jié)晶時(shí)候的溫度和氧逸度與產(chǎn)鈾關(guān)系密切(胡歡等，2014；張龍等，2017；Zhang et al., 2021)。利用Henry等(2005)的溫度結(jié)算公式得出了4個(gè)巖體的形成溫度(表2)，其中豆乍山巖體形成溫度為636～694 ℃，平均值為660 ℃，張家?guī)r體形成溫度為685～701 ℃，平均值為692 ℃，苗兒山巖體形成溫度為649～671 ℃，平均值為661 ℃，香草坪巖體的形成溫度為673～693 ℃，平均值為681 ℃，可見(jiàn)苗兒山地區(qū)各花崗巖體的結(jié)晶溫度與其產(chǎn)鈾關(guān)系不明顯。然而，根據(jù)估算出的結(jié)晶溫度和黑云母的相對(duì)穩(wěn)定度(100×Fe/(Fe+Mg)，表2)，依據(jù)Woues等(1965)方法，初步獲得豆乍山和張家?guī)r體形成時(shí)的氧逸度為-16～-17，而苗兒山和香草坪巖體形成時(shí)的氧逸度為-13～-14?？梢?jiàn)巖體結(jié)晶時(shí)，低氧逸度的成巖環(huán)境是豆乍山和張家兩個(gè)巖體產(chǎn)鈾的有利因素。

(4)不同的化學(xué)物質(zhì)組成。豆乍山和張家?guī)r體中黑云母顯示高的Fe/(Fe+Mn)比值(0.73～0.77)，而香草坪和苗兒山巖體的Fe/(Fe+Mn)比值相對(duì)較低(0.50～0.62)，如表2所示。Zhang等(2021)研究認(rèn)為黑云母中Fe/(Fe+Mn)比值大于0.65，是評(píng)價(jià)巖體產(chǎn)鈾潛力的良好指標(biāo)，由圖3a可見(jiàn)，豆乍山和張家?guī)r體顯示更高的產(chǎn)鈾能力，這與華南地區(qū)的長(zhǎng)江、下莊、油洞等產(chǎn)鈾巖體表現(xiàn)出的特征極為相似。另外，Zhang等(2021)利用LA-ICP-MS原位微區(qū)技術(shù)發(fā)現(xiàn)豆乍山和張家?guī)r體中的黑云母具有相對(duì)高的Li、Sn、Nb、Mn、U和低的V、Co等元素，而苗兒山和香草坪巖體則恰好相反(表2)?？梢?jiàn)，不同礦物化學(xué)成分與巖體產(chǎn)鈾能力關(guān)系密切。

(5)不同的礦化劑F和成礦元素U含量。前人研究表明在花崗質(zhì)巖漿體系中，高的揮發(fā)分F含量有利于提高U在熔體/流體中的溶解度，從而結(jié)晶形成含鈾礦物(Chen et al., 2012; Zhang et al., 2021)。豆乍山和張家?guī)r體中的黑云母顯示相對(duì)高的F(0.15%～0.51%和0.14%～0.69%，平均值為0.31 %和0.35 %)與U(0.03×10-6～1.89×10-6和0.02×10-6～1.91×10-6，平均值為0.32×10-6和0.33×10-6)含量，而苗兒山和香草坪巖體顯示相對(duì)低的F(0.03%～0.17%和0～0.14%，平均值為0.12%和0.05%)和U(0.01×10-6～0.35×10-6和0.01×10-6～0.39×10-6，平均值為0.10×10-6和0.08×10-6)含量特征(圖3b；表2)，表明高的揮發(fā)分F有利于促進(jìn)U元素的富集。另外，根據(jù)Zhang等(2012)提出F在黑云母與花崗質(zhì)熔體平衡方程，估算出豆乍山和張家花崗質(zhì)巖漿中的F含量(280×10-6～958×10-6和194×10-6～965×10-6，平均值為568×10-6和482×10-6)顯著高于苗兒山和香草坪花崗質(zhì)巖漿中的F含量(21×10-6～132×10-6和10×10-6～138×10-6，平均值為94×10-6和83×10-6)，進(jìn)一步表明花崗巖漿中高的揮發(fā)分F含量是控制巖體產(chǎn)鈾的有利因素(胡歡等，2014；張龍等，2017；Zhang et al., 2021)。

表2 苗兒山地區(qū)花崗巖中黑云母主量和部分微量元素?cái)?shù)據(jù)表

圖3 苗兒山地區(qū)花巖崗中黑云母化學(xué)成分圖解

2.3.2 鋯石

鋯石作為主要的含鈾礦物之一，其蘊(yùn)含有較多的成巖與成礦信息。它不僅可以靈敏、有效地指示巖體的原始富鈾程度，還可以用來(lái)評(píng)價(jià)巖體的產(chǎn)鈾遠(yuǎn)景(陳振宇等，2014；伍皓等，2020)。本研究收集了苗兒山地區(qū)豆乍山、張家、香草坪及苗兒山4個(gè)巖體中鋯石鈾含量(表3)，其中苗兒山巖體中的鋯石鈾含量為226×10-6～7 172×10-6，平均值為862×10-6，香草坪巖體中的鋯石鈾含量為217×10-6～6 866×10-6，平均值為1 848×10-6，張家?guī)r體中的鋯石鈾含量為1 552×10-6～24 927×10-6，平均值為7 909×10-6，豆乍山巖體中的鋯石鈾含量為1 215×10-6～34 505×10-6，平均值為9 889×10-6。顯然，豆乍山和張家?guī)r體中的巖漿鋯石鈾含量明顯高于另外兩個(gè)巖體，表明印支晚期的豆乍山和張家?guī)r體具有高的鈾成礦能力，鋯石是鈾成礦很好的鈾源潛在礦物(胡歡等，2014)。

2.4 與成礦相關(guān)的熱液蝕變特征

苗兒山地區(qū)花崗巖型鈾礦床熱液蝕變主要可分為成礦前熱液蝕變和成礦期熱液蝕變，蝕變類(lèi)型主要有：鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、白云母化、綠泥石化、硅化、方解石化、赤鐵礦化、水云母化、黃鐵礦化、螢石化等(Yu et al., 2020; Zhang et al., 2021; 歐陽(yáng)平寧，2012；王正慶，2018；陳琪等，2020)。成礦前熱液蝕變至關(guān)重要，它能使富鈾花崗巖的化學(xué)特性發(fā)生改變，造成其內(nèi)部的鈾發(fā)生活化、遷移，從而形成含鈾熱液(馮明月等，2012；胡歡等，2012)。豆乍山和張家?guī)r體的中細(xì)粒二云母花崗巖成礦前熱液蝕變強(qiáng)烈，主要有鈉長(zhǎng)石化、鉀長(zhǎng)石化、綠泥石化等(王正慶，2018)。其中，綠泥石化作用對(duì)以上兩個(gè)產(chǎn)鈾巖體中鈾的活化和再分配起著重要的影響，綠泥石交代黑云母后，原來(lái)寄存于黑云母中的高放射性包裹體(晶質(zhì)鈾礦、獨(dú)居石、鋯石等)大量消失，鈾發(fā)生了活化遷移，最終富集成礦(Yu et al., 2020; Zhang et al., 2021；胡歡等，2012，2013)。成礦期熱液蝕變不僅可以改變巖石的機(jī)械物理性質(zhì)，使其抗壓強(qiáng)度降低，孔隙度增大，利于流體充分與富鈾巖體接觸以及為鈾沉淀提供空間(Yu et al., 2020), 同時(shí)更重要的是為鈾沉淀提供有利的化學(xué)條件(Cuney, 2009; Bonnetti et al., 2018; Yu et al., 2020)。苗兒山地區(qū)鈾成礦期蝕變類(lèi)型主要包括赤鐵礦化、螢石化、硅化、方解石化、黃鐵礦化、綠泥石化等。其中赤鐵礦化呈細(xì)脈狀、微細(xì)脈狀產(chǎn)出，是區(qū)域上重要的礦化類(lèi)型之一，并且赤鐵礦化程度與鈾品位存在一定的正相關(guān)，即赤鐵礦化巖石的顏色越深，其鈾品位也越高。螢石化常呈不規(guī)則浸染狀或細(xì)脈狀與瀝青鈾礦共生，常呈紫黑色，即螢石顏色越深，鈾礦化程度越大。因此，熱液蝕變是苗兒山地區(qū)花崗巖型鈾礦主要的找礦標(biāo)志，可以根據(jù)熱液蝕變的程度及范圍來(lái)圈定有利的靶區(qū)。

2.5 與成礦相關(guān)的礦物組合類(lèi)型特征

苗兒山地區(qū)花崗巖型鈾礦床礦物組合類(lèi)型豐富，主要有鈾-赤鐵礦型、鈾-玉髓型、鈾-黃鐵礦型、鈾-方解石型、鈾-螢石型、鈾-綠泥石型(圖4)，豆乍巖體周?chē)拟櫟V床以鈾-赤鐵礦型、鈾-玉髓型、鈾-黃鐵礦型為主，而張家?guī)r體周?chē)拟櫟V床以鈾-方解石型、鈾-螢石型為主。

(1)鈾-赤鐵礦型。赤鐵礦主要呈浸染狀及細(xì)脈狀分布于兩側(cè)的碎裂花崗巖中，并常見(jiàn)赤鐵礦細(xì)脈沿著長(zhǎng)石解理或石英、長(zhǎng)石碎裂帶充填使巖石染成紅褐色，鈾與赤鐵礦共生，為區(qū)內(nèi)主要礦化類(lèi)型(圖4a)。

(2)鈾-黃鐵礦型。黃鐵礦主要呈浸染狀、細(xì)脈狀分布于蝕變花崗碎裂巖及碎裂花崗巖中，鈾常與黃鐵礦共生，該類(lèi)型是豆乍山地區(qū)F10號(hào)帶主要礦石組合類(lèi)型(圖4b)。

(3)鈾-玉髓型。玉髓主要呈細(xì)脈狀分布于構(gòu)造角礫巖、蝕變花崗碎裂巖及碎裂花崗巖中，鈾常與紅色玉髓、石英共生，該類(lèi)型是豆乍山地區(qū)F7號(hào)帶主要礦石組合類(lèi)型(圖4c)。

(4)鈾-方解石型。方解石主要呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、膠結(jié)物分布于構(gòu)造角礫巖、蝕變花崗碎裂巖中，鈾與方解石伴生，該類(lèi)型多見(jiàn)于豆乍山地區(qū)F7號(hào)帶構(gòu)造角礫巖之中(圖4d)。

(5)鈾-綠泥石型。綠泥石主要呈浸染狀分布碎裂花崗巖裂隙面上，鈾與綠泥石伴生，為區(qū)內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的一種類(lèi)型，具有一定的找礦意義，該類(lèi)型主要見(jiàn)于豆乍山地區(qū)F8號(hào)帶(圖4e)。

(6)鈾-螢石型。螢石主要呈脈狀分布于蝕變花崗碎裂巖及碎裂花崗巖中，鈾與螢石伴生，在張家礦床及周?chē)^為常見(jiàn)(圖4f)。

3 建立鈾成礦模式

3.1 成礦時(shí)代

苗兒山花崗巖型鈾礦田是我國(guó)華南地區(qū)代表性花崗巖型鈾礦田之一，鈾礦床主要產(chǎn)出于豆乍山巖體和張家?guī)r體。豆乍山巖體出露的鈾礦床有沙子江、雙滑江、向陽(yáng)坪、白毛沖、孟公界，張家?guī)r體出露的鈾礦床有張家、乍古田、紅橋等(圖1b)。由苗兒山成巖成礦年代學(xué)統(tǒng)計(jì)表(表3和表4)可知，苗兒山成礦巖體主要形成于印支晚期(220 Ma)，而鈾成礦具有明顯多期次性，大致可分為6期鈾成礦作用，成礦期為50～146 Ma(表4，Luo et al., 2015; 王正慶，2018；李杰等，2021)，兩者顯示明顯的礦巖時(shí)差。

表3 苗兒山地區(qū)花崗巖中鋯石數(shù)據(jù)來(lái)源表

表4 苗兒山地區(qū)花崗巖型鈾礦床成礦時(shí)代數(shù)據(jù)表

3.2 鈾成礦模式

前人研究表明不同礦石礦物-脈石礦物組合的鈾礦床可能具有不同的成因模式，如：瀝青鈾礦-赤鐵礦化型可能與氧化-還原作用鈾成礦模式有關(guān)(Cuney, 2009; Bonnetti et al., 2018; Yu et al., 2020; 陳琪等，2020)；瀝青鈾礦-方解石型可能與加氣-去氣鈾成礦模式有關(guān)(Cuney, 2009; Hu et al., 2008; 石少華等，2010；王正慶等，2018；陳琪等，2020)。苗兒山地區(qū)鈾礦物組合類(lèi)型豐富，以鈾-赤鐵礦型、鈾-黃鐵礦型、鈾-方解石型、鈾-螢石型為主，顯示其成因類(lèi)型豐富。其中，鈾-赤鐵礦型是向陽(yáng)坪鈾礦床中的主要類(lèi)型，主要產(chǎn)出于赤鐵礦化的紅色蝕變帶中(圖4a)。該種鈾礦化類(lèi)型形成可能是由強(qiáng)氧化性、高氧逸度及富CO2的含礦熱液在還原性強(qiáng)的介質(zhì)(如黃鐵礦或者綠泥石)及巖體中的Fe2+的還原作用下，含礦熱液中的U6+被還原成U4+，F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+，從而形成赤鐵礦-黃鐵礦-硅質(zhì)-瀝青鈾礦礦物組合(Yu et al., 2020; 陳琪等，2020)。鈾-方解石型常見(jiàn)于豆乍山地區(qū)F7號(hào)構(gòu)造帶(圖4d)。該種鈾礦化類(lèi)型形成可能由于在構(gòu)造膨大部位，深部上升的富CO2含礦熱液由于減壓沸騰，產(chǎn)生強(qiáng)烈的CO2去氣作用，絡(luò)合物分解導(dǎo)致鈾和方解石的沉淀，以膠結(jié)物或網(wǎng)脈的形式與硅質(zhì)角礫膠結(jié)形成方解石-瀝青鈾礦礦物組合(石少華等，2010；王正慶等，2018；陳琪等，2020)。

圖4 苗兒山鈾礦田鈾礦物組合類(lèi)型野外照片

苗兒山大地構(gòu)造位置處于華夏板塊和揚(yáng)子板塊的交界處，構(gòu)造-巖漿-流體活動(dòng)強(qiáng)烈。結(jié)合前人對(duì)苗兒山地區(qū)構(gòu)造、巖漿、地球化學(xué)特征、蝕變等多方面資料(孫濤等，2003；謝曉華等，2008；黃宏業(yè)等，2014；王正慶，2018；陳琪等，2020)，本研究綜合分析并構(gòu)建了苗兒山花崗巖型鈾成礦模式，提出了3個(gè)成礦階段(圖5)：

圖5 苗兒山地區(qū)花崗巖型鈾礦成礦模式圖

(1)在印支晚期后造山環(huán)境下(250～200 Ma)，由變泥質(zhì)巖的元古代基底經(jīng)部分熔融和高程度結(jié)晶分異形成了富鈾的強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)的豆乍山和張家二云母花崗巖巖體。這2個(gè)巖體中富含晶質(zhì)鈾礦、鋯石、獨(dú)居石、磷釔礦、褐簾石等富鈾礦物，為苗兒山地區(qū)鈾成礦作用提供了豐富的鈾源基礎(chǔ)。

(2)在晚侏羅世-古近世(150～50 Ma)，華南巖石圈處于拉張減薄階段，地殼淺層的斷裂系統(tǒng)與地幔貫通，地幔上升的CO2、F、H2S等礦化劑與進(jìn)入深部循環(huán)的大氣熱水混合，形成浸取能力較高的混合成礦流體。然后，成礦流體沿深大斷裂上升流經(jīng)豆乍山、張家等富鈾花崗巖巖體，使富鈾礦物發(fā)生蝕變，其中鈾主要以UO2(CO3)22-、UO2(CO3)24-、UO2F42-絡(luò)合物形式遷移至熱液中，形成了富鈾熱液。

(3)在后期多期次的構(gòu)造活動(dòng)中，由于溫度、壓力、pH、Eh、圍巖蝕變(赤鐵礦化、硅化、方解石化、螢石化等)等條件的變化，上升的富鈾熱液發(fā)生了絡(luò)合物分解，在開(kāi)闊的構(gòu)造空間內(nèi)沉淀成礦，此時(shí)形成了沙子江、向陽(yáng)坪、孟公界、張家、紅橋、乍古田等一系列花崗巖型鈾礦床。

4 結(jié)論

(1)苗兒山地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，以NNE方向的斷裂及次級(jí)斷裂為主，其控制了苗兒山鈾礦床礦體的展布，為區(qū)域主要的控礦構(gòu)造。

(2)苗兒山地區(qū)花崗巖普遍富鈾，以豆乍山和張家?guī)r體最為顯著。產(chǎn)鈾花崗巖主要呈現(xiàn)高硅、富堿、強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)，相對(duì)富集Rb、Th、U、F和相對(duì)虧損Ba、Sr、Ti、P、Eu等元素，屬于典型的演化程度高的S型花崗巖。

(3)苗兒山地區(qū)的黑云母和鋯石有效區(qū)分產(chǎn)鈾與非產(chǎn)鈾花崗巖，而且指示了低氧逸度(-16～-17)的有利成礦條件。

(4)苗兒山地區(qū)熱液蝕變和鈾礦物組合類(lèi)型多樣。成礦期熱液蝕變以赤鐵礦化、黃鐵礦、硅化、碳酸鹽化、螢石化為主；鈾礦物組合類(lèi)型以鈾-赤鐵礦型、鈾-黃鐵礦型、鈾-玉髓型、鈾-螢石型為主。

(5)苗兒山鈾礦田經(jīng)歷了多階段多期次的構(gòu)造-巖漿-流體活動(dòng)。分異程度高的豆乍山和張家?guī)r體為鈾成礦提供了鈾源基礎(chǔ)，后期經(jīng)地幔流體和大氣降水組成的熱液交代巖體中的含鈾礦物形成了UO2(CO3)22-、UO2(CO3)24-、UO2F42-等鈾絡(luò)合物離子，最后在合適的物理化學(xué)空間等條件下形成了一系列鈾礦床。