贛杭—武夷山鈾成礦帶主要控礦因素與成礦規律研究

鐘書松

（贛州市地質礦產服務中心）

贛杭鈾成礦帶存在早侏羅世早期以林山組為代表的含煤淺色沉積巖系、早白堊世早期以武夷群為代表的長英質火山沉積巖系、早白堊世晚期以羅塘群為代表的紅色沉積巖系、晚白堊世晚期以龜峰群為代表的紅色沉積巖系，武夷山鈾成礦帶存在早侏羅世早期—中侏羅世早期以林山組和羅坳組為代表的含煤雜色沉積巖系或余田群為代表的“流紋巖—玄武巖”構成的雙峰式火山巖系、早白堊世早期以武夷群為代表的長英質火山沉積巖系、早白堊世晚期以羅塘群為代表的紅色火山—沉積巖系、晚白堊世早期以興寧群為代表的山巖系、晚白堊世晚期以南雄群為代表的紅色沉積巖系［1］。

1 地層架格與時代

本研究結合其他研究人員的研究成果，可將贛杭—武夷山鈾成礦帶侏羅—白堊紀地層格架和地質時代歸納為5個部分。

1.1 下侏羅統—中侏羅統下部

贛杭鈾成礦帶與武夷山鈾成礦帶早侏羅世—中侏羅世主要地層以林山組和羅坳組為代表沉積巖系以及余田群為代表的火山巖系。

下白堊統下部贛杭、武夷山鈾成礦帶早白堊世早期地層以武夷群紫紅色沉積巖和流紋巖—粗面巖構成的長英質火山巖系為特征，分布廣泛，出露于贛杭鈾成礦帶的大洲、石溪、盛源、天華山、馬荃、東鄉和相山等盆地中，也見于武夷山鈾成礦帶的版石、蔡坊、三百山和大長沙等盆地中，火山巖鋯石U-Pb年齡為142～132 Ma［2］，地質時代屬早白堊世早期。

另外，下莊鈾礦田北部廣東河口—江西南逕原歸武夷群的火山巖屬安山巖—英安巖—流紋巖組合，巖石組合不同于武夷群的流紋巖—粗面巖，且火山巖鋯石U-Pb年齡為439～443 Ma，屬加里東期火山巖。因此，廣東河口—江西南逕火山巖帶的火山巖應從武夷群中剔除，改歸早古生代。

1.2 下白堊統上部

贛杭、武夷山鈾成礦帶早白堊世晚期地層以羅塘群紫紅色沉積巖系為代表，底部常夾有堿性橄欖玄武巖、橄欖玄粗巖和粗面巖，分布在贛杭鈾成礦帶廣豐盆地、貴溪盆地、弋陽盆地和武夷山鈾成礦帶會昌盆地中，火山巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為110～99 Ma［3］，地質時代屬早白堊世晚期。

1.3 上白堊統下部

武夷山鈾成礦帶晚白堊世早期地層以興寧群火山巖為主，分布在我國東南部盆地中，通過對該地層中流紋巖SHRIMP鋯石U-Pb定年可知年齡為95～97 Ma，流紋巖形成時代為晚白堊世早期。

1.4 上白堊統上部

贛杭、武夷山鈾成礦帶晚白堊世晚期地層以龜峰群、南雄群紅色沉積巖系為代表，底部常夾玄武巖、橄欖玄粗巖，贛杭鈾成礦帶玉山橄欖玄粗巖、余江盆地玄武巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為91～93 Ma，武夷山鈾成礦帶南雄群玄武巖SHRIMP鋯石U—Pb年齡為93 Ma，地質時代屬晚白堊世晚期。

2 擠壓構造事件的厘定

前人研究表明，多形式的構造體系在不同時期對贛杭、武夷山鈾成礦帶都有不同的影響，使得贛杭、武夷山鈾成礦帶形成復雜的構造樣式。綜合前人研究資料可知，華南構造活動以長期的伸展和短期的擠壓為特色［4］，伴隨伸展—擠壓交替的過程，形成伸展—擠壓—伸展多期次的構造韻律。

2.1 中侏羅世晚期—晚侏羅世擠壓構造事件

前人對中侏羅世晚期—晚侏羅世擠壓構造事件研究表明，東亞大陸受到來自多方面板塊匯聚而形成陸內變形、陸內造山的構造體系，使華南整體處于強烈擠壓隆升狀態，并且發生大規模的褶皺逆沖作用和大陸地殼的縮短、增厚。

2.2 早白堊世中期擠壓構造事件

前人從大地構造特征、區域變質作用、變形時限以及火山活動時限、巖石學等方面入手，確認華南陸緣早白堊世中期發生了地殼增厚和碰撞造山，其中長樂—南澳NE—SW斷裂/剪切帶的左行走滑剪切作用是NW—SE向擠壓作用的結果。

2.3 白堊紀末期—古新世擠壓構造事件

白堊紀末期—古新世，華南發生的總體指向北西、局部的反向逆沖的擠壓縮短構造變形。

3 巖漿活動

贛杭鈾成礦帶存在三期堿性巖漿活動，分別是早白堊世早期武夷群粗面巖、早白堊世晚期羅塘群堿性橄欖玄武巖、晚白堊世晚期龜峰群橄欖玄粗巖；武夷山鈾成礦帶存在2期堿性巖漿活動，主要為早白堊世早期武夷群粗面巖及早白堊世晚期羅塘群粗面巖、橄欖玄粗巖［5］。

3.1 早白堊世早期粗面巖

早白堊世早期粗面巖分布廣泛，主要出露于贛杭鈾成礦帶石溪盆地、東鄉盆地和武夷山鈾成礦帶大長沙盆地、三百山盆地（圖1）。現以大長沙盆地粗面巖為代表進行討論。

通過閱讀前人資料得知，大長沙盆地粗面巖主要出露于盆地西部上別村一帶。巖相學特征顯示巖石新鮮面呈灰—灰綠色，塊狀構造，斑狀結構，主要由長石、角閃石、石英等組成。巖石蝕變碳酸鹽化及綠泥石化等發育。大地構造環境大長沙盆地粗面巖可能形成于板內造山環境向陸內拉張環境轉化的一個過渡性環境。

3.2 早白堊世晚期羅塘群堿性橄欖玄武巖

贛杭鈾成礦帶廣豐盆地堿性橄欖玄武巖分布廣泛，主要分布于羅塘群紅色沉積巖系下部，巖相學特征顯示巖石主要由橄欖石、輝石、堿性長石、角閃石等組成，部分輝石發生蛇紋石化和綠泥石化，可見到橄欖石斑晶交代早期輝石斑晶、堆晶，也可見到晚期小輝石斑晶交代早期輝石大斑晶；地球化學特征δ18O值高于地幔平均值5.7‰，暗示該區巖漿不可能直接來源于地幔；成巖環境為虧損地幔（DM）和Ⅱ型富集地幔部分熔融的產物混合形成的玄武質巖漿底侵于地殼底部而形成，是在地殼加厚之后早白堊世晚期該下地殼發生部分熔融后噴發至地表形成的粗面巖；SHRIMP鋯石U-Pb年代學研究結果為99.0±0.7 Ma。

3.3 晚白堊世晚期龜峰群橄欖玄粗巖

贛杭鈾成礦帶晚白堊世晚期龜峰群橄欖玄粗巖主要分布在玉山盆地、廣豐盆地紅色沉積巖系上部，巖相學特征顯示巖石呈暗綠色，主要由橄欖石、斜方輝石和角閃石以及少數長石組成，巖石蝕變見碳酸鹽、綠泥石及伊丁石化；巖石地球化學特征δ18O值高于8.71‰～9.66‰，平均為9.31‰，高于地幔平均值5.7‰，暗示成巖過程有部分地殼物質的混入，指示巖漿上升侵位過程中陸殼混染不明顯的特征，暗示地殼物質是在巖漿源區混合的結果；SHRIMP鋯石UPb年代學研究結果為93±1 Ma。

4 火山巖、巖漿作用與熱液型鈾礦的關系

4.1 熱液型鈾礦與火山巖的關系

通過綜合前人對贛杭—武夷山鈾成礦帶中火成巖與熱液型鈾礦床的研究發現，不同時代的火山巖系可以為鈾礦床成礦提供條件；鈾礦床可以賦存在不同巖性的火山巖中；鈾礦床可以賦存在不同巖相的火山巖中；火山巖的內外接觸帶為鈾礦床的成礦提供了有利的儲礦構造。

4.2 熱液型鈾礦與堿性火山巖關系密切

前人對鈾礦床與富礦圍巖的年代學研究得出“礦巖時差”概念，即鈾礦床的形成時間與該礦床有關的富礦圍巖、火山巖等的成巖時代具有很大的差距，但通過對富礦圍巖的地質特征研究發現其與鈾成礦作用有很大的關聯［7］。因此可以得出鈾成礦作用只與賦礦花崗巖、火山巖有關，而與形成花崗巖、火山巖的巖漿分異無關。換句話說，熱液型鈾成礦作用與賦礦花崗巖、火山巖的巖漿作用不是同一作用，鈾成礦的熱液流體和成礦物質都與巖漿分異無關。上世紀八、九十年代，許多地質工作者研究鐵鎂質巖漿在時間、空間和成因上的特征，得出熱液型鈾成礦與鎂質巖漿有密不可分的關系。近些年地質工作者根據鈾礦化類型及大量的鈾成礦年齡等年代學研究，發現熱液型鈾礦還存在“礦巖時差”較小、堿交代蝕變為主的早期鈾礦化。前人的鈾成礦年代學研究表明：相山鈾礦田與火山巖有關的熱液型鈾礦成礦年齡為93～115 Ma；下莊鈾礦田與花崗巖有關的熱液型鈾礦成礦年齡為54～138 Ma。研究表明，U6+只有在氧化的條件下才能穩定存在于熱液、水成體系和表生鈾礦物中，玄武巖漿和花崗巖漿體系中的氧逸度值達不到U6+穩定存在的條件，但鈾在硅酸鹽熔體中的溶解度隨堿金屬和鹵素含量的增加而增加。因此，玄武巖漿和花崗巖漿有可能形成富鈾的巖漿巖，但不能分泌形成富鈾的成礦流體，而富鹵素的堿性巖漿則有可能分泌形成富鈾的成礦流體，形成礦巖時差較小的堿交代型鈾礦［10］。贛杭—武夷山鈾成礦帶已發現的鈾礦床顯示，鈾礦床與堿性火山巖關系密切。相對應地，熱液型鈾礦具有多期成礦的特征，可能與多期的堿性巖漿活動合拍。巫建華等認為：①沽源—紅山子、贛杭和武夷山鈾成礦帶的早白堊世早期高壓型粗面巖年代學研究發現，粗面巖的成巖時代為135～142 Ma，與相山鈾礦田熱液型鈾礦成礦年齡93～115 Ma相近；②贛杭和武夷山鈾成礦的鐵鎂質火山巖的成巖年齡為91～99 Ma，與相山、下莊鈾礦田成礦年齡也不存在礦巖時差的現象；通過巖相學、巖石地球化學、年代學等特征研究認為，熱液型鈾礦堿性火山巖是密切相關。

4.3 熱液型鈾礦與巖漿作用的關系

贛杭、武夷山鈾成礦帶熱液型鈾礦與堿性巖漿作用密切相關，這不僅體現在時空分布上，而且在成因上也有內在的聯系。首先，熱液型鈾礦的成礦作用和堿性火山巖的巖漿作用都是地幔流體作用的產物；其次，堿性巖漿作用可以為鈾成礦作用提供部分鈾成礦熱液和鈾源［11］。

（1）地幔流體。地幔流體是來源于下地幔的熱物質流，地幔流體的化學組成主要是CO2，同時還包含H2O、Al、Fe、Mn、Ca、Ti、Rb、Sr、Ba、Zr、Nb、Y、La等，還有高濃度的C、鹵素和N2。另外有C—H—O系統，4個基本的化合物形式為H2O、CO2、CO和CH4；C—O—H—S系統，C—O—H—N—S系統，CO2—H2O—F—Cl—S系統，H—O—C—F—Cl系統，CO2—H2O—F—Cl系統等不同認識。

（2）巖漿期后熱液。經典的巖漿期后熱液成礦觀點認為，與花崗巖和火山巖有關的熱液型鈾礦的成礦熱液可能是來自含礦侵入巖或火山巖的深部過渡巖漿房，是巖漿冷凝固結時分異的氣態（如S、H2S、O2、F、CO2等氣體）和液態物質（如H2O和成礦相關的K、Na、Ca、Si、U及其它金屬元素），成礦熱液通過斷裂體系導向侵入巖或火山巖的裂隙帶、接觸帶形成鈾礦體。這種成礦熱液來源一直是歐美鈾礦地質界占主導觀點，但中國鈾礦地質界幾乎未認同過，主要原因可能包括礦巖時差和酸性、基性巖漿較低的氧逸度等。總結前人研究得出，賦礦火山巖和花崗巖的巖漿期后熱液不可能是富鈾成礦熱液，但鈾成礦期的堿性巖漿期后熱液可能形成富鈾成礦熱液。

（3）鈾成礦熱液的復合成因。在中國鈾礦地質界，流行一種雙混合成礦熱液的觀點。雙混合熱液成礦觀點認為，與花崗巖和火山有關的熱液型鈾礦的成礦熱液是富含礦化劑的高濃度原生流體與大氣成因水混合而成的，成礦熱液中的水主要是巖漿作用所發動的巨大熱水體系中的大氣成因水，富含礦化劑（如F、Cl、CO2、Na及部分S、P等）的原生流體主要來自活動大陸邊緣或中間地塊的深部硅鋁殼深熔作用帶和過渡巖漿房冷凝固結時導出的流體，可能還包括部分來自上地幔的流體［12］。換句話說，富鈾成礦熱液是地幔流體演化而來的成礦熱液與堿性巖漿的巖漿期后熱液混合而成，同時可能也包括巖漿上升提供大量的熱量改變原來地下水循環的水動力條件，形成以過渡巖漿房為中心的巨大地熱體系和以大氣成因水為主的流體。因此，基于研究結果認為，富鈾成礦熱液是復合成因的熱液。

5 結 語

（1）贛杭—武夷山鈾成礦帶形成經過伸展—擠壓—伸展多期次的構造韻律。

（2）火山巖與堿性巖漿為贛杭—武夷鈾成礦帶中的鈾成礦提供活性鈾，提供鈾源。

（3）火山巖在成巖過程為鈾礦床提供重要容礦和儲礦構造。