長江礦田鈾成礦機制分析

［關鍵詞］長江礦田；區域地質；控礦因素；礦床定位

為摸清長江礦田成礦基本規律，通過對長江礦田內已探明的鈾礦床及異常點帶進行分析，發現所有鈾礦床和90%以上的異常點帶，集中出現在受構造帶影響的熱液蝕變發育的鈾活化區。長江礦田位于獨特的多元化結構地塊、長期的地殼演化區域，區內深、大斷裂發育，為含礦熱液運移提供通道，巖漿多期繁雜，鈾源充足。燕山運動以來，斷陷帶活動頻繁，其構造密集，蝕變發育，活化強烈，沿構造帶強烈而廣泛的熱液活化作用，可使鈾由面狀向帶狀轉移，構造活動導致了熱源、液源和成礦物質上升，成為熱液活動中心，也是成礦溶液遷移、聚集和沉淀的場所。富鈾巖體經內生活化作用形成的鈾源體集中分布區，同時數量眾多、形態復雜的接觸界面和彼此組合形成的幾何空間，為構造發展和鈾成礦作用提供必要的成礦空間條件。作者通過對長江礦田鈾成礦特征進行研究分析，進一步梳理各因素與鈾成礦的關系，為在粵北花崗巖地區開展鈾礦找礦提供參考。

1. 區域地質概況

長江礦田位于諸廣山巖體南部，諸廣山巖體位于我國重要的南嶺成礦帶中段（見圖1），是我國最為重要的花崗巖鈾礦床聚集地，由于多階段、多旋回構造運動，有著得天獨厚的大地構造背景，諸廣山巖體位于揚子準地塊與華夏古陸地塊之間的加里東褶皺帶，閩贛后加里東隆起南緣與湘桂粵北海西—印支坳陷的剛柔地塊接合部，在區域鈾成礦位置中，即處于華夏活動帶鈾成礦省的北東向桃山—諸廣鈾成礦帶的南段，產有豐富礦產的大型諸廣巖體的南東緣。區內巖漿活動強烈，加里東期、海西期、印支期、燕山期巖漿巖均有出露，形成了一個多期多階段的復式巖體，是鈾成礦熱液活動疊加區，存在豐富的鈾源層和鈾源體，鈾活化和聚集效應明顯，成礦地質條件優良。

2. 長江礦田控礦因素綜合分析

2.1地殼演化與鈾成礦關系

諸廣山巖體南部地殼演化經歷了地槽、準地臺、大陸邊緣活動帶三個發展階段，由于多階段、多旋回的構造運動，形成了該區域獨特的三元結構地塊。

（1）基底層是由于加里東運動的發生，使震旦紀至早古生代地層發生強烈變形，地層普遍遭受區域變質，形成緊密線型褶皺，局部沿深斷裂有巖漿侵入和混合巖化、花崗巖化作用，基底層鈾源的多寡，與寒武系地層的發育程度密切相關。寒武系層屬于海相類復理石沉積建造，經歷了區域變質作用，主要巖性為變質（長石）石英細砂巖、變質石英粉砂巖、（泥質）絹云母板巖、絹云母千枚巖等，厚度大于7000 m，鈾含量4×10-6～6×10-6，個別含炭層高達20×10-6～30×10-6，是區域重要的含鈾層之一，寒武系地層為該地區提供了豐富的鈾源。

（2）蓋層是由海西—印支運動，使上古生代地層形成寬展型褶皺，有中酸性、酸性巖漿侵入，二疊紀地層鈾平均含量為5.5×10-6，海西期侵入巖鈾平均含量為8.94×10-6，印支期侵入巖鈾平均含量為10.02×10-6。

（3）斷塊斷陷層是由于大規模燕山運動，使區內上升為陸地，僅局部接受有山間坳陷、斷陷盆地沉積。斷塊作用強烈，構造發育，伴有大規模重熔型花崗巖的形成，蓋層和斷塊斷陷層鈾源的多寡，主要取決于花崗巖鈾含量的高低及活化程度。

綜上所述，基底是鈾成礦的基礎；蓋層及斷塊斷陷層則是鈾的進一步增重，是鈾成礦的特定空間。

2.2 鈾源層、鈾源體、鈾活化與鈾成礦的作用

2.2.1鈾源層對鈾成礦的作用

（1）古老陸核的供鈾作用

據參考資料，在瀾河印支期第二階段花崗巖中，鉛等時線年齡測得26.65億年年齡值，北京鈾礦地質研究院在同一種巖性測得29.5億年年齡值，說明瀾河一帶可能有太古代的古老陸核，鈾含量9.60×10-6～10.47×10-6，平均為10.15×10-6，釷鈾比為3.7～4.3，為古老的鈾源層。

（2）寒武系八村群的供鈾作用

分布于外圍的寒武系八村群，屬地槽沉積的炭、硅、泥、磷質復理石碎屑巖建造。區內此類地層含有晶質鈾礦，鈾平均含量為5.03×10-6，釷平均含量為23.55×10-6，浸出率為14%。在仁化縣恩村至大水壩一帶含炭、鐵板巖和砂巖中，鈾含量比較高，為6×10-6～9.91×10-6，釷含量為21.43×10-6～28×10-6。區域上八村群出露面積為397km2，厚度7467m。此類地層鈾含量比較高，是區內最主要的鈾源層。

2.2.2鈾源體（產鈾巖體）的供鈾作用

經綜合分析認為，區內的產鈾花崗巖體系重熔震旦紀、早古生代地層，活化轉移了地層中的鈾元素，形成了鈾源體和產鈾巖體。這類巖體的鈾含量皆大于9.5×10-6，浸出率大于14%，且含晶質鈾礦。據U—Pb同位素演化體系推算出的產鈾巖體的初始鈾含量較高，其印支期第二階段花崗巖初始鈾含量為19.7×10-6～46.8×10-6，第三階段花崗巖初始鈾含量為45.2×10-6～53.6×10-6；燕山早期第一階段花崗巖初始鈾含量為32.7×10-6～49.1×10-6，第二階段花崗巖初始鈾含量為78.5×10-6～83.5×10-6。鈾主要以晶質鈾礦（UO2）的形式賦存于以上早期巖體。

分布于后加里東隆起區，由震旦（前震旦）、寒武系富鈾地層（鈾源層）及早期巖體，經重熔作用，使地層及早期巖體中的鈾逐漸轉移到后期巖體中來，形成富含鈾的巖體即為鈾源體，其鈾源體具有以下特征：

（1）鈾源體具有巖漿分異演化完善及自變質作用較強的特點。

（2）在巖石化學特征中，SiO2含量為70%～74%，全堿含量7%～9%，鋁過飽和，鉀大于鈉，K/Na原子比大于1，鐵鎂鈣含量較低。

（3）地表巖樣鈾含量大于9.5×10-6，古鈾含量大于9.00×10-6，浸出率大于14%，Th/U比值小于3.77。

（4）含晶質鈾礦，活動鈾含量較高。

（5）巖體成因類型為殼源重熔型巖體。

2.2.3鈾的活化與鈾成礦的關系

在花崗巖內部存在兩種鈾的活化作用，即內生活化和構造熱液活化。內生活化作用使鈾源體中存在于造巖礦物和副礦物中的鈾轉變為活動鈾，進而使鈾元素轉移和富集到熱液中來，為熱液鈾成礦提供了必要的鈾源，長江、瀾河、百順、城口等地巖體中白云母化和面式堿交代化等內生活化較發育。構造熱液活化系指沿斷裂構造發生的線狀堿交代化和綠泥石化和水云母化的作用，構造熱液活化后使巖石的鈾浸出率升高，稀土元素以帶出為主，使其總量大減，晶質鈾礦、鋯石、褐簾石等副礦物再次被溶失而大量減少或消失，構造熱液活化可使惰性鈾大量轉化為活動鈾（見表1），它為鈾礦化提供了大量的鈾源，構造熱液活化為鈾成礦提供的主要有利條件有：

（1）構造巖漿巖帶中內生活化、構造熱液活化發育，使產鈾巖體中的固定鈾活化為活動鈾，為鈾成礦提供了充分的鈾源條件。

（2）形成了多期次巖體不同巖性接觸界面，有利于礦液的運移和聚積，是鈾成礦良好場所，為多數礦床定位于接觸面附近的重要條件。

（3）由于長期巖漿活動，演化完善，重熔地層和早期巖體，形成了部分印支期和燕山早期的鈾源體和產鈾巖體，為鈾成礦提供了基礎條件。

（4）各期次的巖漿巖，尤其是印支期第二階段巖體內含量較高的S、Fe2+、C等元素及中基性脈巖形成時，從上地幔帶來的硫等物質，為鈾成礦熱液提供了必要的還原素。

（5）多期次的巖漿活動，創造了一個持續的古熱場，特別是燕山晚期的小侵入體和中基性脈巖發育區為鈾成礦提供了充足的熱源，也是重要的熱源體。

（6）白云母化區與長江礦田內已知多數鈾礦床的形成密切相關，特別是活化區的交匯部位對鈾成礦更為有利。如302、308、305、362、363礦床產于扶溪—小桃源巖漿巖中白云母化明顯區域。

2.3高鈾量的“活性熱液”是成礦的關鍵條件

作為鈾源體的花崗巖，其含鈾性是成礦的基礎，但直接為鈾成礦提供的鈾必須是經過活化作用產生的活動鈾，晚期巖漿或熱液活動對早期富鈾巖體的鈾進行改造，使其中部分鈾由U4+轉換為U6+，由于多期次巖漿熱液活動，出現了不同期段巖漿體疊加的巖漿巖繁雜區，產生了多種多樣的巖體接觸界面，并伴隨持續而強烈的物理機械作用和地球化學作用，為長江礦田內鈾礦床提供了良好貯礦空間。綠泥石化和白云母化區巖石機械強度大大減少，孔隙度顯著增加，有利于成礦期斷裂構造破碎，易使活化后的鈾進一步滲濾、運移，在有利場所匯聚，為鈾礦的形成提供了有利條件。

高鈾量的“活性熱液”不僅鈾含量高，相伴的微量元素、稀土元素及其他組分含量也增加，如區內302礦床貧礦中紅色微晶石英中總鈾量只有5×10-4mol/L，富礦熱液中鈾含量高于貧礦熱液的7～15倍，李田港認為，大于100×10-6的高濃度含鈾熱液在地下熱水體系中很難出現，富礦形成不取決于溶液中鈾的高濃度，只要屬異常水范圍長期保持瀝青鈾礦和其他鈾礦物沉淀，脈石礦物少沉淀的環境，也可形成富礦；與鈾伴生的微量元素有Ni、Be、Nb、Ta、Mo、Cu、Pb、Zn。富礦的微量元素含量高于貧礦，Nb含量高于84.87倍，Be高于5.56倍，Ta含量高于4.05倍，Pb含量高于13.52倍；稀土總量高，礦期礦物中稀土總量及輕重稀土比值大于貧礦，包體成分富礦熱液富鈣、鎂，貧鉀、鈉，貧礦熱液富鉀、鈉，鈣含量富礦大于貧礦9.5倍，鎂含量富礦大于貧礦16.7倍。

2.4 深、大斷裂對鈾成礦的控制作用

諸廣山巖體南部構造十分發育，與鈾礦化關系較密切為多向構造重疊部位，并與控礦、容礦構造交切處有礦床產出，礦床的形成嚴格受斷裂構造控制，礦床（體）定位于次級斷裂構造產狀變異和幾組不同方向斷裂構造復合部位，區域上發育牛瀾、塘洞、熱水三條北東向深斷裂和北東向南雄大斷裂、近東西向九峰大斷裂及北西向、南北向隱伏斷裂等。這些深、大斷裂具有以下特點：

（1）深、大斷裂發生、形成于加里東期構造運動，具有活動時間早、繼承性強烈的特點。

（2）規模大、切割深。長一般大于100km，寬大于0.2km，伴隨動熱變質帶，糜棱巖帶和破碎帶，混合巖帶的形成，切割深度一般20～30km，一般切入了硅鋁層，局部切穿入硅鎂層，造成上地幔中基性巖漿和玄武巖漿噴溢。

（3）控制了多種成因類型花崗巖類和斷陷盆（帶）的產出，具有明顯的控巖、控盆特點。

（4）深、大斷裂是釋放地熱能的主要場所，如較近時期的地熱溫泉，沿斷裂呈帶狀出露。

（5）地球物理場上有明顯的反映，常是航磁、重力異常的分界線、變異帶或梯度帶。

綜上所述，深、大斷裂為鈾成礦提供了深源氣熱、豐富的還原物質和大量的液源及少量深部鈾源，尤其是深、大斷裂及隱伏斷裂切割的附近巖石易破碎，造成強烈的活化作用，為鈾成礦提供了充足的鈾源，促進了富鈾的“濃流體”形成。

3. 礦床定位特征

良好的定位空間，是礦床形成的重要因素，有良好的聯合圈圍和屏蔽條件，構成封閉或半封閉的良好空間，有利于礦液集中和沉淀。

3.1斷陷帶對鈾成礦的控制作用

斷陷帶從現代地貌上多為地形相對低洼區，帶內具巖漿巖繁雜、活化發育、構造網結多等特點，它對鈾成礦的控制作用主要有：

（1）斷陷引起地表水匯聚，由于水動力條件的改變和地球化學條件的更替，導致深部含礦熱流體和表生含礦冷流體混合，有利于鈾的疊加富集，由于斷塊下陷，有利于早期礦體的保護，少受剝蝕以及有利于后來鈾礦化的疊加富集。

（2）斷陷引起地熱釋放，以致減溫。減溫導致含礦熱液流體的物化條件的改變，有利于含鈾熱流體的循環和沉淀。

（3）斷陷活動引起減壓，導致深部及兩側高壓區成礦物質向低壓區轉移，并在有利場所沉淀。

由于斷陷帶對鈾成礦的控制作用，決定了在斷陷帶及交匯區，控制了所有礦田及絕大多數礦床的產出。長江斷陷帶控制了長江礦田的產出，在該斷陷帶與城口斷陷帶和沈洞小斷陷帶交匯部位，控制了302、305大型鈾礦床、308中型鈾礦床及301、306、362小型鈾礦床的產出。

3.2 礦床定位于不同巖性接觸界面

區內礦床多產于巖漿繁雜區內的不同巖性接觸界面附近，由于不同巖性的孔隙度、滲透性、機械強度差別大，容易破碎而形成減壓區，促使礦液匯流，當礦液通過破碎巖石時，可把運移中的鈾截留下來，另外不同巖性界面的地球化學性質也有差別，流經一種巖石的礦液進入他種巖石時，會突然破壞其礦液的平衡狀態，從而引起礦液中礦質沉淀。因此，不同巖性界面是礦床（體）定位必不可少的條件之一。長江礦田內礦床定位于以下幾種巖性接觸界面：

（1）巖體內不同侵入期次的巖性界面：如302礦床定位于印支期第三階段與燕山早期第一階段巖體接觸面附近。

（2）不同侵入期次巖體與外帶接觸界面：如362礦床定位于印支期第二階段巖體與寒武系變質砂巖接觸部位。

3.3 北東、北北東向深、大斷裂及其次級斷裂是區內主要控礦構造

區內的北東、北北東向斷裂控制了礦田內大部分礦床，并且具有以下特點：

（1）斷裂構造活動時間長、規模大、切割深，既控巖又控礦。

①深、大斷裂可溝通上下小構造，是匯集大量含礦溶液的基本通道，因切割巖石深度大，能把深部的還原物質和大量熱源帶到淺部。

②斷裂活動時間長，構造熱液蝕變強烈，為形成較強的活化區提供了更有利條件。

（2）北東、北北東向斷裂主要活動于富礦形成的早期104～90Ma，此時與中基性巖漿活動時間基本接近，含礦溶液可從中獲得大量還原物質和成礦有關的微量元素Co、Ni、V及F、Cl、S和大量熱能，所以基性脈巖發育地段多出現富礦絕非偶然。

（3）礦體產出于構造傾角由陡變緩的地段，根據統計，礦體產出部位其傾角多為49～60°。因含礦溶液流經構造由陡變緩地段，會使溶液突然減速，有利于礦質沉淀富集，同時緩傾角斷裂上盤多形成較寬的蝕變帶有利于鈾成礦作用。

4. 結論

通過對鈾礦床成礦地質條件、成礦作用、控礦因素等進行分析，經過高度綜合概括，以巖源活化復合成礦的觀點總結了長江礦田鈾礦成礦基本規律。綜合長江礦田鈾成礦地質特征，初步梳理了礦床形成的機理和過程，作為該地區鈾成礦的參考找礦模型，即花崗巖型鈾礦的形成過程經歷了地層預富集→巖體預富集→活化預富集的鈾源聚集，在斷陷帶內的活化帶、熱源帶及控（容）礦斷裂帶，構成的構造帶交匯區和斷陷復合區、巖漿巖繁雜區、構造疊加區等形成的區域，在鈾源、熱源、構造作用等充足的條件下，形成的含礦溶液，通過深部和淺部斷裂構造運移，最后在特定區域聚集沉淀形成了鈾礦床。