高昔鈾礦床地質(zhì)特征及堿交代對(duì)鈾成礦的影響

黃 迪，呂 川，周文俊

(1.核工業(yè)二七〇研究所，江西 南昌 330200；2.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一六大隊(duì)，江西 九江 332100)

高昔鈾礦床位于鹿井礦田東南面，礦床北部約0.5 km處為黃蜂嶺鈾礦床，目前該地區(qū)統(tǒng)稱為黃高地區(qū)。區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要為印支期的中粗粒似斑狀黑云母花崗巖，其次為少量的燕山期細(xì)粒少斑黑云母花崗巖。礦區(qū)內(nèi)沒有地層的出露。區(qū)內(nèi)構(gòu)造也較為復(fù)雜，主要由兩條大的區(qū)域性構(gòu)造控制了整個(gè)礦床，并且礦床內(nèi)部發(fā)育有大量的斷裂帶(圖1)。

1 礦床地質(zhì)特征

1.1 巖漿巖

區(qū)內(nèi)出露的巖漿巖主要為印支期(γ51-2)中粗粒似斑狀黑云母花崗巖(圖1)，其礦物主要有鉀長石(34.5%)、斜長石(28.6%)、石英(30.6%)、黑云母(5.6%)。鉀長石基本以微斜長石為主，條紋構(gòu)造比較明顯；斜長石呈不規(guī)則變晶狀，常被鉀長石交代形成縫合線結(jié)構(gòu)；巖石普遍遭受到了自變質(zhì)和熱液蝕變作用，主要有水云母化、綠泥石化、硅化、堿性長石化、赤鐵礦化和高嶺土化等。

其次為燕山期(γ52-3)細(xì)粒少斑黑云母花崗巖，出露于礦區(qū)東北角。巖石為細(xì)粒少斑結(jié)構(gòu)，巖性為鈣堿性花崗巖，化學(xué)成分偏酸、偏鉀和鈣稍高，長石斑晶多受蝕變，暗色礦物黑云母等含量超過5%。

此前有學(xué)者對(duì)南嶺地區(qū)花崗巖做過大量研究，發(fā)現(xiàn)南嶺地區(qū)廣泛發(fā)育具有較高鈾含量的印支期過鋁質(zhì)花崗巖巖體(張成江，1990；張振華，1999)，有對(duì)鹿井地區(qū)的賦礦主巖做過U，Th含量的研究，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)巖體含鈾性較好，產(chǎn)鈾巖體一般就是富鈾巖體，且?guī)r體中晶質(zhì)鈾礦含量為3.27×10-6。

圖1 高昔鈾礦床地質(zhì)簡圖(據(jù)核工業(yè)302大隊(duì)內(nèi)部資料)Fig.1 Geological map of Gaoxi uranium ore deposit1.燕山早期第三階段花崗巖；2.印支期第二階段花崗巖；3.堿交代巖；4.角礫糜棱巖帶及編號(hào)；5.硅化斷裂帶及編號(hào)；6.剖面線及其編號(hào)

1.2 斷裂構(gòu)造

高昔鈾礦床處于鹿井礦田北東向的QFII，QFIII兩條硅化斷裂帶夾持區(qū)域內(nèi)，礦床中心部位發(fā)育一組北北東向的硅化角礫巖帶(F1，F(xiàn)5，F(xiàn)6)，大致以300 m的間距單行展布，從而控制了北北東向堿交代巖蝕變帶的分布和礦體的產(chǎn)出。

QFⅡ號(hào)帶是礦田重要的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造，其走向北東40°～75°，傾向南東，傾角50°～75°，走向長大于12 km，厚5～20 m，穿切東西接觸帶。早期以充填白色塊狀石英脈為主，鈾成礦期發(fā)育大量雜色微晶石英和玉髓。黃峰嶺礦床、廟背垅礦點(diǎn)就受QFⅡ號(hào)帶控制。

QFⅢ號(hào)帶為控礦構(gòu)造，產(chǎn)狀315～320°∠70°，寬幾米至十多米，主要充填白色中粗晶石英脈，在有礦化部位見有棕紅色玉髓膠結(jié)角礫巖和螢石化現(xiàn)象，圍巖有不同程度破碎蝕變，往南西方向與QFⅣ號(hào)帶斜接復(fù)合。

硅化角礫巖帶F1為控礦斷裂，走向NNE向，傾角85°；F5，F(xiàn)6為容礦構(gòu)造，走向NNE向約25°～35°，傾角55°～65°，兩條構(gòu)造帶近乎平行。

覃金寧等(2003)對(duì)鹿井地區(qū)斷裂構(gòu)造研究發(fā)現(xiàn)，Sb，Sn，Mo，Zn，Se，Be，U，Zr等元素與堿質(zhì)呈正相關(guān)；Ba，Sb，Sn，Mo，Zn，V，Cr，Se，Be，P，Zn與硅質(zhì)含量存在明顯負(fù)相關(guān)，說明硅化過強(qiáng)對(duì)成礦元素的富集不利；鈾成礦斷裂構(gòu)造帶中，含礦碎裂花崗巖明顯富含鐵族元素(V，Cr，Co，Ni)、親硫元素(Cu，Pb，Bi，Sb，Ag)，而這些元素在無礦的碎裂花崗巖中富集程度則相對(duì)較弱，說明鈾成礦物質(zhì)具有深源特征。

1.3 礦體特征

礦體主要賦存于印支期花崗巖中，受堿交代作用強(qiáng)烈，往往強(qiáng)堿交代巖就是礦石。礦體形態(tài)較為復(fù)雜，可能是由于礦體連續(xù)性差，礦化不均勻，以及礦化受巖性、多重構(gòu)造控制。礦體主要產(chǎn)于硅化角礫巖帶F1，F(xiàn)5，F(xiàn)6之間，受構(gòu)造控制明顯。

中粗粒似斑狀黑云母花崗巖是高昔鈾礦床最主要的賦礦圍巖，其成分由鉀長石、石英、黑云母、白云母、綠泥石、黃鐵礦、赤鐵礦等組成，具花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；近礦體巖石較為碎裂，主要蝕變有堿交代、硅化、綠泥石化、鉀長石化、黃鐵礦化及螢石化等。

圖2 高昔鈾礦床礦體剖面圖(據(jù)核工業(yè)302大隊(duì)內(nèi)部資料)Fig.2 Profile map of orebody in Gaoxi uranium ore deposit1.鐵染帶下部邊界；2.紅化帶下部邊界；3.綠色帶邊界；4.中粗粒似斑狀黑云母花崗巖；5.構(gòu)造角礫巖帶；6.礦體；7.已施工鉆孔及編號(hào)

礦體規(guī)模較大，礦石內(nèi)含有大量夾石。

高昔鈾礦床整體品位較低，約為萬分之三。礦體多呈透鏡狀、脈狀、團(tuán)塊狀，部分呈不規(guī)則陡傾斜礦體，且傾角一般大于或接近80°(曾慶燚，2012)，礦石紅化、碎裂、綠泥石化和鈉長石化較強(qiáng)，通常礦石越紅品位越高。礦體總體走向25°～35°，F(xiàn)1，F(xiàn)6上下盤的礦體傾向南東，傾角一般47°～65°。走向長一般在40～120 m，其中長度>200 m的礦體6個(gè)，大于400 m的礦體2個(gè)。傾向延深一般40～100 m，延深最長可達(dá)180 m。厚度一般10 m以下，最大厚度19 m。主要礦體15個(gè)，其中I號(hào)、Ⅱ號(hào)礦體規(guī)模最大，屬中、大型礦體(圖2)。

高昔鈾礦床礦石礦物主要為鈾石、鈦鈾礦及鈾釷石。礦石結(jié)構(gòu)為顯微碎裂結(jié)構(gòu)、碎斑結(jié)構(gòu)、變余花崗結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造呈膠狀、微脈浸染狀、團(tuán)塊狀構(gòu)造、顯微球狀、角礫狀構(gòu)造及不規(guī)則狀。與綠泥石、黃鐵礦、螢石等共生較為密切，少量與金紅石、鋯石等共生。

1.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要有堿交代、赤鐵礦化、黃鐵礦化、硅化、螢石化、綠泥石化等。礦前期主要為堿性長石化、綠泥石化、硅化、電氣石化；成礦期為赤鐵礦化、水云母化、硅化、黃鐵礦化、螢石化、碳酸鹽化、綠泥石化；礦后期主要有硅化、碳酸鹽化、螢石化。

堿交代：鉀長石化呈團(tuán)塊狀分布，與圍巖呈漸變關(guān)系(圖3A)，表現(xiàn)在鉀長石對(duì)斜長石的交代，蝕變較強(qiáng)處可見石英明顯較少或消失，鉀長石增加，呈肉紅色，碎斑結(jié)構(gòu)，伴隨綠泥石化、黃鐵礦化、赤鐵礦化，巖石鉀長石化伴隨有SiO2的帶出，有利于鈾的活化；鈉長石化呈棋盤狀、細(xì)小粒狀，棋盤狀鈉長石交代原巖中的礦物，而粒狀鈉長石形成時(shí)間較晚，晶體規(guī)則。

綠泥石化：普遍分布的為葉綠泥石化，由黑云母蝕變形成(圖3B)。與鈾礦化有關(guān)的為蠕綠泥石，巖石較深，并富含鐵鎂，粒徑較小，一般為0.1～0.05 mm，有兩種存在形式：一種交代條紋長石、正長石，被交代的礦物有時(shí)還保留原巖的輪廓；另一種呈脈狀、網(wǎng)脈狀分布于蝕變巖石中，或呈破碎巖的角礫膠結(jié)物產(chǎn)出，常與膠狀黃鐵礦和瀝青鈾礦緊密共生，多在富礦地帶出現(xiàn)。

硅化：該蝕變?yōu)榈V床普遍發(fā)育的一種類型，以脈狀充填和交代兩種方式產(chǎn)出，可分為三期：成礦前期以硅化交代為主，部分形成石英巖；成礦期充填微晶石英，常與膠狀黃鐵礦伴生，瀝青鈾礦分散在石英礦物顆粒之間；成礦后期為白色石英、梳狀石英脈填充于巖石裂隙中。

黃鐵礦化：該種礦化為礦床內(nèi)普遍存在的蝕變類型之一，常見有脈狀、粒狀、粉末狀和膠狀(圖3C)。可分為3期，早期黃鐵礦為自形-半自形的顆?；蛭褰鞘骟w呈分散狀分布于巖石或礦物顆粒之間；成礦期為膠狀黃鐵礦，通常呈浸染狀、細(xì)脈狀產(chǎn)出，鏡下可見瀝青鈾礦沿膠狀黃鐵礦邊緣沉淀，并有相互交代殘留現(xiàn)象；后期黃鐵礦多為立方體晶型或細(xì)小顆粒狀、粉末狀產(chǎn)出。

赤鐵礦化：分布較為局限，僅在礦化地段出現(xiàn)，以填充交代兩種方式產(chǎn)出，前者沿巖石裂縫和礦物裂紋填充呈細(xì)小赤鐵礦脈后者肉眼觀察表現(xiàn)為長石變紅，呈豬肝色(圖3D)。鏡下見云霧狀、分散狀赤鐵礦沿長石解理縫隙進(jìn)行交代。

圖3 圍巖蝕變照片F(xiàn)ig.3 Photos of wall rock alteration

螢石化：呈細(xì)脈、網(wǎng)脈狀、團(tuán)塊狀、浸染狀產(chǎn)出。成礦期螢石呈紫黑色，結(jié)晶程度較差，偶見于深部鉆孔中(圖3E)。成礦后期螢石顏色較淺，且結(jié)晶程度好，但分布也較少。

礦床圍巖蝕變以相互疊加和連續(xù)過渡為特征，無明顯的分帶性，且具有相互疊加及聯(lián)系過渡的特點(diǎn)。成礦期產(chǎn)物主要有蠕綠泥石化、膠狀黃鐵礦化、赤鐵礦化、脈狀絹云母化和微晶硅化等，均緊靠礦體。

2 晶質(zhì)鈾礦定年

筆者在電子探針測試中發(fā)現(xiàn)2顆晶質(zhì)鈾礦(圖4)，樣品為賦礦圍巖，巖性為印支期中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖，采自高昔鈾礦床247中段。具體定量分析結(jié)果見表1，從表1可以發(fā)現(xiàn)，晶質(zhì)鈾礦中UO2含量為90.25%～92.95%，均值91.60%。晶質(zhì)鈾礦中ThO2含量為3.04%～3.13%，Th的含量越低的晶質(zhì)鈾礦所在的巖體，越容易在后期改造作用中釋放鈾，因此越有利于成礦。晶質(zhì)鈾礦中PbO含量為2.57%～2.78%，Pb的含量與其形成時(shí)代有關(guān)，形成時(shí)代越早，Pb的含量越高。

本次晶質(zhì)鈾礦定年方法來源于法國的朗香和我國的夏毓亮學(xué)者(韋龍明，2014)。

朗香曾于1970年計(jì)算出了法國中央地塊二云母花崗巖的年齡，他是利用電子探針?biāo)鶞y得的U，Th，Pb的含量，并計(jì)算得出。然后根據(jù)U和Th的放射性衰變理論推導(dǎo)，得出經(jīng)驗(yàn)公式：

t=7550 Pb/(U+0.365 Th)

式中，Th，U和Pb代表質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，t為年齡(Ma)。

我國學(xué)者夏毓亮也利用電子探針得出了晶質(zhì)鈾礦年齡的計(jì)算公式：

t=7156 Pb/(U+0.315 Th)

式中，Th，U和Pb代表質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，t為年齡(Ma)。

利用2個(gè)晶質(zhì)鈾礦進(jìn)行電子探針定年。通過法國的朗香法和我國夏氏定年法計(jì)算可知，高昔鈾礦床的印支期中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖的朗香年齡為212.6～222.9 Ma，夏氏年齡為201.8～211.6 Ma。

本次測得晶質(zhì)鈾礦年齡為201.8～222.9 Ma，與前人的研究數(shù)據(jù)基本一致。韓娟(2011)曾通過鋯石SHRIMP U-Pb同位素定年，測到的鋯石年齡為(235.4±1.1) Ma；羅毅等(2002)曾利用晶質(zhì)鈾礦進(jìn)行電子探針定年，測得晶質(zhì)鈾礦年齡為214～242 Ma。

晶質(zhì)鈾礦的年齡代表該地區(qū)花崗巖成巖年齡，因此可以為高昔鈾礦床賦礦圍巖的侵位年代提供一定的依據(jù)。

圖4 晶質(zhì)鈾礦賦存狀態(tài)Fig.4 The occurrence state of uraniniteA.晶質(zhì)鈾礦(Ur)賦存于石英(Q)裂隙中；B.晶質(zhì)鈾礦(Ur)被長石(Fsp)包裹

樣品編號(hào)UO2ThO2K2ONa2OCaOMgOAl2O3SiO2PbOTiO2NiOFeOMnOCr2O3Total可能的鈾礦物HD-10-0190.2493.1300.0000.0130.0000.0120.0000.0502.5730.2750.0000.5210.0360.03896.897晶質(zhì)鈾礦2005-0392.9473.0430.0000.0000.0000.0000.0000.0392.7770.0000.0180.0500.0000.07398.947晶質(zhì)鈾礦

3 堿交代與鈾成礦

堿交代作用能釋放圍巖中的鈾，從而提供鈾源，并且是熱液成礦作用的一大前提(杜樂天，2002)。

堿交代作用能將賦礦圍巖中含鈾礦物中的鈾帶入到堿性熱液中，且在成礦階段伴有一些蝕變，如赤鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化等。程華漢等(1998)就曾發(fā)現(xiàn)，堿交代巖中的晶質(zhì)鈾礦有溶蝕現(xiàn)象，說明在堿交代過程中，晶質(zhì)鈾礦有可能因?yàn)楸粔A性熱液所溶蝕，從而使得鈾被轉(zhuǎn)移到成礦熱液中。華南印支期及燕山期的花崗巖作為富鈾巖體，其中可能含有大量的晶質(zhì)鈾礦，而堿交代作用能將這些晶質(zhì)鈾礦溶蝕并使得鈾轉(zhuǎn)移到成礦熱液中，這也就是為什么堿交代作用對(duì)熱液作用成礦的鈾礦床如此重要的原因。

高昔鈾礦床是一個(gè)典型的堿交代型鈾礦床，礦體位于QFII，QFIII的次級(jí)斷裂中，F(xiàn)5，F(xiàn)6兩條硅化斷裂帶控制這礦體的走向，多數(shù)礦體均位于這兩條硅化斷裂帶內(nèi)。且這兩條硅化斷裂帶內(nèi)有大量的堿交代巖，往往強(qiáng)堿交代巖就是礦石。

高昔鈾礦床成礦年齡為103～87 Ma，48 Ma(核工業(yè)302大隊(duì)內(nèi)部資料)，前人對(duì)堿交代巖所做的年齡測試為100 Ma(邵飛，2010)、(132.1±5.8) Ma(吳俊奇等，1998)，可以看出，堿交代蝕變明顯發(fā)生在鈾成礦之前，時(shí)差為幾個(gè)到幾十個(gè)百萬年。而堿交代年齡又比圍巖(印支期中粗粒斑狀黑云母花崗巖)要小的多。張愛(2009)提出，如果按照傳統(tǒng)的地質(zhì)學(xué)觀點(diǎn)，堿交代作用為自變質(zhì)作用的話，那么其必然不包括巖漿期之后的熱液作用，且花崗巖基從巖漿侵位到固結(jié)成巖一般不超過10～30 Ma，因此堿交代巖的年齡與圍巖的年齡不應(yīng)有如此大的差距，所以，僅從堿交代巖的年齡上來看，可能更接近于地幔流體成因。

而堿性熱液具有較強(qiáng)的活化圍巖中的鈾的能力，在巖石破碎帶間運(yùn)移，與圍巖發(fā)生反應(yīng)，這也是為什么堿交代型鈾礦床往往與斷裂構(gòu)造關(guān)系較為密切的原因之一。

4 結(jié)論

(1)高昔鈾礦床受QFII，QFIII兩條硅化斷裂帶控制，礦體主要賦存于這兩條硅化斷裂帶所夾持的區(qū)域內(nèi)。

(2)通過晶質(zhì)鈾礦電子探針成分定年發(fā)現(xiàn)，高昔鈾礦床賦礦圍巖的年齡在201.8～222.9 Ma，與前人所測得的數(shù)據(jù)基本一致。

(3)高昔鈾礦床受堿交代作用影響強(qiáng)烈，往往強(qiáng)堿交代巖就是礦石。且堿交代作用對(duì)鈾成礦關(guān)系密切，地幔堿性熱液往往能起到活化并運(yùn)移鈾的作用。

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