下莊礦田鈾礦成因初探

謝春霞

（廣東省核工業地質局二九三大隊廣東廣州510800）

下莊礦田鈾礦成因初探

謝春霞

（廣東省核工業地質局二九三大隊廣東廣州510800）

下莊鈾礦田是我國最大的花崗巖型鈾礦田，本文在簡要闡明下莊礦田區域地質背景的基礎上，通過總結下莊礦田基礎資料和前人的研究認識，對下莊礦田鈾礦的物質來源、運移、富集成礦進行了初步探討，對礦田內下步尋找更多、更富、更大規模的鈾礦床有一定現實意義。

下莊鈾礦田鈾礦化類型物質來源富集成礦

下莊鈾礦田為我國找到的第一個花崗巖型鈾礦田，從1957年普查發現，1958年落實“希望礦床”，至1991年已發展為萬噸鈾礦田。50多年來，隨著整個礦田不斷深入的鈾礦找礦工作，礦田面積不斷擴大，礦田鈾礦品位得到顯著提高，部分花崗巖里面鈾的含量已經達到24×10-6g/t[1]，遠遠超出了鈾礦的工業開采品位。隨著對下莊礦田不斷深入的研究工作，在控礦因素上面的認識也得到了較大提高。從一開始的硅化帶玉髓控礦發展到今天的三組構造帶、基性巖脈、補體和兩次富鈾熱液的“四位一體控礦”，同時還提出了在礦田內部的三高（高鈾、高鉀、高伽瑪場）和三低（低釷、低磁力場、低重力場），對于鈾礦礦源和成礦機理等都有了進一步的認識，這一系列新的認識對我們新一輪的找礦工作有重要的指導意義。

1　下莊礦田區域地質背景

下莊礦田位于廣東省翁源縣、始興縣、連平縣與江西省全南縣相毗鄰的地區,位于貴東巖體東部，處于華夏古陸邊緣,閩贛后加里東隆起的西南緣與湘桂粵北海西-印支坳陷交接部位的南嶺緯向構造帶中部[2]。即大東山-貴東東西向構造帶與粵北山字型構造東翼弧油山-下莊新華夏系成礦帶和黃陂斷裂帶交匯復合部位（圖1）。該區經歷了前震旦紀、震旦紀到中三疊世、中新生代的構造演化,造成陸殼多次碰撞和拉張裂陷[3～6]。由于頻繁的構造運動和斷裂導致了下莊礦田從震旦到白堊以來頻繁的巖漿活動，最終形成了貴東復合花崗巖體，也是下莊礦田的鈾礦礦源所在。

圖1　下莊礦田大地構造位置示意圖Fig.1Structure sketch map of Xiazhuang ore field

2　下莊礦田鈾礦形成機理初探

下莊礦田鈾礦礦源和形成機理在近幾年取得了很大的成就，主要體現在三個方面。一是關于貴東巖體的物質成分與成因研究，大多數學者認為，貴東巖體屬于典型的殼源花崗巖范疇，是在印支－燕山期由特提斯構造向太平洋構造轉換時期，地殼早期加厚、然后減薄、后期伸展多種因素條件下形成的復式巖體[7～10]。二是關于鈾礦物質來源問題的研究，這類研究多認為鈾礦物質來源于地幔深部，且多與深部地幔柱活動或深部大斷裂活動有關，深部熱動力將鈾礦物質帶至淺部[11]。三是關于鈾礦床遷移、富集與成因研究，以地幔去氣說[12]為主，包括構造活動對成礦的控制與影響[7]、流體活動的控制因素[11]、成礦交代[13]、水巖相互作用與鈾礦富集。

下莊礦田構造作用對于鈾礦的控制是極其明顯的，東西向、南北向、新華夏系構造和粵北山字形構造都是宏觀控礦的主要部位[14]，有很多的礦點直接產出于新華夏系各組斷裂中，礦體產于斷裂破碎帶中，其中硅化斷裂破碎帶有規律地受到構造應力場的制約。構造作用對于鈾礦的形成始終只是一個必要外界條件而已，鈾礦本身是來自哪里，又如何運移并最終富集成礦？這就要對構造作用之外的條件進行進一步的探索和了解。

2.1物質來源

下莊礦田主要是花崗型鈾礦，伴隨著深成至淺成巖漿演化序列，鈾逐漸得到了富集[15]。下莊礦區的鈾的克拉克值大致在0.0011%～0.0028%左右，是一般花崗巖鈾克拉克值（0.00035%）的3～6倍。鈾以分散的離子或者配離子以靜電引力被礦物的表面、雙晶面、解理面未飽和的余鍵吸附，也有可能存在于氣液包裹體中，分配率達到了21.38%以上。無論是鈾的含量還是存在的形式都有利于鈾礦的富集和成礦，但是含鈾礦的熱液是怎么運移的呢？

2.2鈾的運移、富集

CO2和H2O為地幔流體的主要成分，這一點已被大量資料所證實，其中所占的比例總是遠遠高于其它組分，CO2所占比例之所以高，可能與流體上升過程中碳酸鹽再沉積作用(2CO→2C+CO2)有關。根據國內外的研究資料我們不難得出這樣的結論：在地幔孕育了大量的CO2氣體，而且地球深部由淺至深有H2O→CO2→CH4→H2富集趨勢，其中殼一幔界面附近可能是CO2的集聚帶。地幔中富含大量的CO2，如果由大地構造作用產生的深大斷裂延伸至地幔，必然導致減壓作用而發生地幔去氣，釋放出CO2+H2O流體，并沿著斷裂通道向上運移到地殼淺部[12]。大氣降水和原始巖漿水中CO2含量相對較少，難以聚集成鈾成礦所需的規模，所以地幔去氣產生的CO2對鈾成礦至關重要，而且在構造活動區地幔去氣也完全能夠釋放出足量的CO2。

前人根據流體包裹體、水-巖反應研究和堿交代的作用等研究了地幔去氣作用與鈾礦成礦兩者之間的關系。

據胡瑞忠等依據流體包裹體中的碳、硫同位素,基性脈巖與鈾礦床年齡的關系等一系列證據[16～19],指出鈾成礦得益于鈾在深部相對還原的環境被氧化進入熱液,在淺部相對氧化的環境被還原；地殼拉張使大量幔源∑CO2進入熱液體系,富含∑CO2的熱液通過母巖的裂隙、斷裂、孔隙大量浸取出花崗巖中的鈾；當含礦熱液運移到淺部時,由于含礦熱液的壓力急劇下降使熱液沸騰,∑CO2從含礦熱液中逸出,使先前以穩定絡合物形式遷移的鈾絡合物解體而形成鈾礦床。這種深源礦化劑說較為合理地解釋了鈾礦的成礦時代與花崗巖成巖間的時差,鈾礦床同時集中于中生代晚期地殼拉張成礦等問題。

據張敏等對粵北地區產鈾巖體的成礦研究[20]，流體中的H2O和ΣCO2分別來自不同的源區，ΣCO2主要來自地幔,是地幔部分熔融過程中釋放并伴隨幔源鐵鎂質巖漿底侵而進入到地殼之中，H2O主要來源地幔流體途經的圍巖，部分可能來源于大氣降水。U主要來源于產鈾巖體的印支期的基底或圍巖，部分可能來自于地幔。當富ΣCO2的地幔流體途經印支期的富鈾巖體時，富鈾巖體中的鈾被萃取到流體中，形成富ΣCO2、富U的成礦熱液，當富ΣCO2、富U熱液上升到壓力突然降低的部位，因ΣCO2大量逸出而使鈾沉淀形成鈾礦，而這種壓力突然降低的部分通常是輝綠巖脈侵入的地段或者構造交點以及構造破碎帶等。

一般來說鈾礦的成礦作用與堿交代作用是密不可分的，這也是大多學者一致認為的。粵北地區的鈾礦成礦機理開始很多學者認為是巖漿后期熱液自身變質的產物，但是最新的研究表明是在巖體形成之后[21]，地幔流體經過地球深層次構造上涌經過交代作用而形成的。地幔流體是一種以富堿（K，Na，Li）和富揮發分（CO2，S，H2O）為特征的超臨界流體，具有極強的滲透能力、萃取能力和化學反應能力。地幔流體具有較高的溶解能力，含有豐富的鈾礦化劑；在穿越地殼向上遷移的過程中，既可激發、活化地殼中的鈾元素，也可促進淺部流體的循環對流，萃取更多的鈾成礦物質；其充足的流體來源和穩定的熱源（交代作用產生）條件可以使鈾成礦系統能夠長時間維持[11]。

圖2　粵北地區鈾礦成礦模式（張敏，2006）Fig.2Metallogenic model of uranium in northern area of Guangdong

3　對于鈾礦找礦方向的思考

由于本區處于構造的交匯部位，區內的構造巖漿活動異常頻繁，除了控制加里東期、海西期、印支期外、還控制了燕山期早晚期花崗巖。斷裂構造發育，尤其是新華夏構造早晚兩期最為強烈。目前的工作程度相對較高，但是在西部地區的工作程度較少，堿交代和接觸帶鈾礦床剛剛發現。所以進一步擴展找鈾礦顯得很緊迫。

從找礦標志上來講，可以從區域構造標志、構造標志、巖體或巖性標志、礦物標志、蝕變標志、古熱源區標志、異常及分散暈標志以及地形地貌標志等來指導找礦。此外結合地球化學領域同位素探討成礦物質來源、礦床成因、成礦時代、成礦過程(階段)具有重要意義。

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The Discussion of Mineralization Types and Causes of the Deposites of Xiazhuang Uranium Ore Field

Xie Chun-xia (Guangdong Province Nuclear Industry Geological Bureau 293
Brigade,Guangzhou 510800,Guangdong,China)

Xiazhuang Uranium Ore Field is the largest one of granite type in China.On the basis of brief description of areal geology background of Xiazhuang,by summing up the initial data of Xiazhuang and the the predecessors'study of it,this paper gives a primary discussion for the material source,transportation,enrichment and mineralization of uranium in Xiazhuang ore field,which have realistic significance for prospecting for more rich and large uranium deposit.

Xiazhuang Uranium Ore Field;uranium mineralization type;mineralization material source;enrichment and mineralization

P5[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-321-2

中央地質勘查基金項目《廣東省翁源縣下莊南鈾礦普查》；項目編碼：2009441002

謝春霞（1986～），女，碩士學位，研究方向為地質礦產勘查。