華南花崗巖型鈾礦成礦機制探討

韋文定

摘要：文章通過對成礦控礦構造、物質來源、時空關系等因素進行綜合分析，認為華南花崗巖型鈾礦是屬氧化還原和電化學吸附沉淀作用富集成礦。形成過程是由上地幔基性輝綠巖隆起，同時攜帶還原物質上升，經不同時期斷裂運動疊加，形成還原物質上升與大氣降水滲透交替的通道，構成沿斷裂分布的地球化學柱，當花崗巖被剝露，大氣降水攜帶花崗巖中的部分鈾，進入地球化學柱開始成礦。

關鍵詞：花崗巖型鈾礦；成礦機制；廣東

華南花崗巖型鈾礦是我國重要的花崗巖型鈾礦產區，從20世紀50年代開始一直有學者對其礦床成因、控礦構造、成礦規律等進行研究，比如王傳文（1983）、杜樂天（1982，1983，2001）、李子穎（2004）、余達淦（2001）、鄧平（2003）、張展適（2005）、黃國龍（2006）、胡國成（2011）等學者先后發表了一批論著。

關于區內花崗巖型鈾礦的成因依然存在很大爭議，本文在綜合研究整理大量資料的基礎上，對華南花崗巖型鈾礦提出了如下認識。

1.控礦成礦構造

最早研究花崗巖成礦構造的是核工業中南309大隊，其通過百順礦床的研究，認為成礦構造有三期活動，即成礦前期、成礦期和成礦后期，熱液活動有八個階段，簡稱為成礦的三期八階段，通過大量研究表明，三期斷裂活動在成礦部位具有普遍性，通過充填物的熱力學研究，我們發現成礦前期斷裂往往充填中粗晶熱液石英，顯示出其形成時處于深部封閉的熱力學環境；其次成礦期往往含礦微晶玉髓狀石英，其生成的環境為低溫半封閉的熱力學環境；而成礦后期斷裂往往沒有膠結物充填的破碎帶，部分熱液石英呈束狀產生，顯示其處于熱力學開放狀態。而成礦期斷裂活動強度的呈強至弱的趨勢，且是連續動態發展的。

從大量的資料研究表明成礦前期斷裂規模巨大，次級斷裂的發育往往沿主斷裂走向和不同期次巖體侵入接觸面、巖墻、巖脈等發生變異，硅質體充填膨脹收縮或交叉復合狀態。成礦期斷裂繼承早期斷裂但力偶作用方向發生了轉換、早期斷裂的壓扭地段轉變成礦的張扭段，這就是成礦空間。

鈾成礦構造運動是一個復雜連續的的地質構造運動過程，三期斷裂不同熱力學環境下生成的充填產物出現于同一礦床內，說明早期斷裂形成后地塊處于不斷隆起抬升剝蝕中，有形跡的隆起抬升可以追溯到輝綠巖墻巖脈形成時期，輝綠巖是上地幔的物質，巖漿侵入成巖結束之后，一些地塊又發生隆起運動，上地幔的基性物質沿隆起的張裂部位上升充填形成輝綠巖。

華南粵北地區已查明的兩個主要產鈾巖體包括貴東巖體和諸廣巖體，其中貴東巖體的下莊礦田發現的輝綠巖主要呈北西展布，基本控制了下莊礦田，其次是東西向展布（圖1）。

諸廣南部巖體中輝綠巖帶主要呈東西展布控制了所有礦田，其次是北西向。巖體展布方向和產出部位與鈾礦田的分布和礦床富集成礦起著極為重要作用，遠離輝綠巖即沒礦床分布。其作用主要有三：①地塊隆起抬升，構造發育巖石發生破碎，易于風化剝蝕，有利于鈾的活化遷移。②輝綠巖攜帶大量的熱液，提供反應的熱能。③輝綠巖本身富含還原物質利于鈾還原沉淀成礦。這應該是鈾礦床成礦的重要因素。

2.成礦鈾源

鈾成礦的鈾源有深源說，但傾向的是深源、淺源雙源成礦說。從地球化學角度分析，鈾、釷元素在地球化學分類中，屬于同組親氧元素，在常溫和高溫條件下兩元素親氧性能也基本一致，只是鈾的親氧活性略大于釷。這一地球化學特征在研究花崗巖成巖元素分異垂直分帶中得到證實（見表1）。

同樣在花崗巖體中的高溫汽成放射性礦石中鈾釷也不分離，鈾含量約為12%～16%，釷為20%～26%，U/Th比值在0.6左右，表明在還原高溫條件下巖體鈾釷不可能分離，然而據資料顯示廣東所有花崗巖型鈾礦床都是單鈾型礦床，未發現有伴生礦產，證明成礦礦源不是來自深部。眾所周知，鈾釷在表生環境下極易發生分離。分離作用來源于大氣降水，根據實際觀測大氣降水中鈾含量一般在10^-8g/L以下，通過花崗巖風化殼滲濾的大氣降水，水性質轉變為HC03型，鈾含量高達n×10^-5g，L～n×10^-4∥L，最高達10-3g，L，而且水中鈾含量與HCO₃含量呈正相關，這樣花崗巖風化殼中的一部分鈾轉入水中進入成礦，一部分殘留鈾和釷隨沙土一同遷移，這應該是花崗巖型鈾礦為單鈾礦床的根本原因。

3.廣東花崗巖型鈾礦成礦時空

3.1成礦時間

廣東花崗巖型鈾礦成礦年齡，根據瀝青鈾礦年齡，測定分布在104Ma～28Ma區間，我們發現同一礦床不同空間的瀝青鈾礦年齡相差甚大，從礦體U²³⁸與Ra²²⁶放射性平衡系數統計，顯示礦床中富礦體平衡系數不同程度偏鈾，說明富礦體中一部分鈾的富集沉淀時間尚未超過50Ma（平衡系數達0.98）。由此，總體看鈾成礦是一個連續過程，尤其是礦床中富礦體的鈾鐳平衡系數顯示偏鈾，說明礦床自成礦開始，成礦作用一直在緩慢地進行中。之所以同一礦田不同礦床成礦年齡差異和同一礦床上部和下部出現大的年齡差異，可能與不同花崗巖被剝露的時間差異、地球化學氧化還原礦界面遷移變化有關。

3.2成礦空間

從垂直分帶綜合表中，我們可發現礦床分布在過渡至還原帶中的概率占84%，富鈾釷帶占16%，頂部帶的概率為0，說明巖體成巖不同分異帶形成后，不同地塊受過不同陷落與隆起剝蝕。礦床主要分布在受過中深剝蝕的過渡層和還原層出露的地區，表明成巖時形成的過渡層和還原層，對鈾成礦有很強的控制作用。從近年來勘查表明，所有礦床都直接受斷裂構造地球化學界面控制。由此表明成巖時形成的地球化學界面，對后期斷裂構造地球化學界的形成有一定的影響和控制作用。

綜合上述觀點認識，可以得出廣東花崗巖型鈾礦床其成因都屬氧化還原和電化學吸附沉淀作用富集成礦，其成礦過程大體是：印支一燕山期不同期次富鈾花崗巖成巖結束之后，巖漿活動區仍處于抬升剝蝕中，而區域構造和熱液等活動為鈾礦的富集遷移提供了必要條件。還原汽液沿著構造裂隙通道往上遷移，同時大氣富氧水沿通道下滲，在通道內交替反應，形成一個氧化還原構造地球化學柱，上升熱液中的一些硅鋁等物質同時在化學柱中析出沉淀。這個地球化學柱形成的深度與開放規模成反比，根據已揭露的隱伏礦床其結構由上至下，地球化學柱大體如圖2。

圖2地球化學柱分帶與鈾品位變化示意圖

當花崗巖被剝露即鈾成礦開始，大氣降水溶解攜帶花崗巖風化殼中被活化的鈾進入地球化學柱，開始緩慢的成礦過程，隨著花崗巖不斷隆起風化剝蝕，成礦活動就不斷進行。成礦年齡在同一礦床中存在差異，就是成礦不間斷和剝蝕的先后或反復有關。