贛中曲源礦床鈉交代巖與鈾成礦關(guān)系

高 琰，程紀(jì)星，周玉龍，付建平

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊(duì)，江西 鷹潭335001；2.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

［關(guān)健詞］曲源礦床；鈉交代巖；鈾成礦

堿交代巖是堿金屬（主要為Na、K，其次為L(zhǎng)i、Rb、Cs）和富含F(xiàn)、Cl、S、H2O，以及CO2、CO、H2、N2和H2S氣體等所構(gòu)成的熱液通過帶（入）出交代原始巖石所形成的熱液蝕變巖，一般分為鈉交代巖、鉀交代巖、鈉鉀（混合）交代巖3大類［1］。鈉交代巖是熱液交代原始巖石中的礦物使其大多消失殆盡，替代為紅色的鈉長(zhǎng)石，含量可達(dá)70%以上，有的甚至生成單礦物巖（鈉長(zhǎng)石巖），其具有獨(dú)特的地下爆破碎裂結(jié)構(gòu)，微裂隙、微角礫發(fā)育。堿交代型礦床是我國重要鈾礦床類型之一，此類礦床最顯著的特征是廣泛發(fā)育了堿交代巖，并且鈾礦化與堿交代作用關(guān)系密切。杜樂天等［2-8］學(xué)者曾經(jīng)對(duì)堿交代作用做過深入研究，發(fā)表了一些論文及專著，對(duì)鈾找礦勘查產(chǎn)生巨大影響。曲源礦床屬于堿交代型的鈉交代類鈾礦床，鈉交代巖既是成礦主巖，又與鈾礦化關(guān)系密不可分。以往曲源礦區(qū)多側(cè)重于地質(zhì)特征、地球化學(xué)及成因、成礦條件等［9］方面分析，然而對(duì)鈾礦化起至關(guān)重要作用的鈉交代巖卻未引起足夠重視，尚存在薄弱環(huán)節(jié)，乃至缺乏系統(tǒng)的研究。近年來隨著曲源礦區(qū)找礦工作新進(jìn)展，有跡象表明深部礦與鈉交代作用密切相關(guān)，鈉交代巖重新被高度關(guān)注。筆者試圖對(duì)鈉交代巖空間分布、巖石特征、鈉交代巖與鈾成礦的關(guān)系等方面進(jìn)行較深入的研究，旨在為今后花崗巖地區(qū)開展找礦預(yù)測(cè)部署和“攻深找盲”提供切實(shí)的思路。

1 礦床地質(zhì)概況

曲源礦床坐落于揚(yáng)子地塊與華夏褶皺系兩個(gè)一級(jí)大地構(gòu)造單元的碰撞對(duì)接帶，屬贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶西南段［10］，是華東南地區(qū)最重要的欽杭多金屬成礦帶［11-12］構(gòu)成部分之一。礦床產(chǎn)于紫云山花崗巖株西南邊緣與玉華山火山盆地東側(cè)的接觸帶部位（圖1）。

區(qū)內(nèi)地層由震旦系（Z）淺變質(zhì)巖系和上三疊統(tǒng)安源組（T3a）沉積巖系組成。震旦系（Z）淺變質(zhì)巖系，主要為一套泥質(zhì)、泥砂質(zhì)淺海相復(fù)理石建造經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用而形成的千枚巖、云母石英片巖；上三疊統(tǒng)安源組（T3a）沉積巖系，主要為一套砂礫巖、砂巖、粉砂巖、碳質(zhì)頁巖夾煤線的海陸交互-淺海相含煤碎屑建造，自下而上沉積韻律清晰，以角度不整合于震旦系之上。

圖1 曲源鈾礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch of Quyuan uranium deposit

區(qū)內(nèi)巖漿作用活動(dòng)頻繁，燕山期發(fā)生了大規(guī)模巖漿侵入形成紫云山花崗巖體。此花崗巖體為長(zhǎng)軸近SN向的大型復(fù)式巖體，出露面積約90 km2，平面上呈橢圓形巖株?duì)町a(chǎn)出。它大部分地段與上三疊統(tǒng)安源組沉積巖或震旦系變質(zhì)巖等圍巖呈侵入接觸關(guān)系，局部地段與為山—筒山斷裂呈構(gòu)造接觸關(guān)系。同時(shí)期不同階段所形成的侵入體之間多呈脈動(dòng)型接觸，局部為斷層接觸，組合形態(tài)呈不規(guī)則刺穿式同心帶狀。按侵入巖生成時(shí)間的先后順序，可劃分為3個(gè)成巖期次：1）燕山早期第2階段的洞坑花崗巖脈（γ52-2a），巖性為中粒二云母花崗巖；2）燕山早期第2階段的紫云山花崗巖株（γ52-2b），巖性為中細(xì)粒黑云母花崗巖，堿交代作用強(qiáng)烈，廣泛發(fā)育鈉交代巖，它對(duì)鈾礦化產(chǎn)生了直接影響；3）燕山早期第2階段的焦坑花崗巖脈（γ52-2c），巖性為二云母花崗巖，堿交代作用較弱，局部發(fā)育鈉交代巖。

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，由NE、近SN、NW向等斷裂組成區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架。其中，近SN向?yàn)樯健采綌嗔褞巧钋谢?、溝通深部流體的控礦、導(dǎo)礦和貯礦的極為重要構(gòu)造，與鈾成礦關(guān)系十分密切。

鈾礦體主要產(chǎn)于中細(xì)粒黑云母花崗巖（γ52-2b）經(jīng)過堿交代作用蝕變生成的鈉交代巖中，礦石類型主要為鈾-鈉長(zhǎng)石型。鈾礦物主要為瀝青鈾礦、鈦鈾礦等以獨(dú)立礦物或類質(zhì)同像的形式，其次呈超微細(xì)粒狀產(chǎn)出或賦存于其它礦物晶格中。鈾礦物集合體呈浸染狀、微細(xì)脈狀沿著鈉交代巖的裂隙、孔隙充填或交代。與鈾礦物伴生的金屬礦物有黃鐵礦、銳鈦礦、赤鐵礦，偶見閃鋅礦、方鉛礦、輝鉬礦等；脈石礦物有綠泥石、方解石、磷灰石、螢石等。伴隨鈾礦化的主要熱液蝕變種類有鈉長(zhǎng)石化（堿交代巖）、綠泥石化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、碳酸鹽礦化、螢石化等。

2 鈉交代巖特征

2.1 鈉交代巖體分布和產(chǎn)狀

鈉交代巖石主要分布于燕山早期第2階段主侵入的紫云山花崗巖株（γ52-2b），其次為燕山早期第2階段補(bǔ)充侵入的焦坑花崗巖脈（γ52-2c）。鈉交代巖通常于花崗巖體上部最為發(fā)育，一般呈面（體）式分布，大多數(shù)以巖脈的形式產(chǎn)出。單個(gè)鈉交代巖體平面形態(tài)呈透鏡狀、條帶狀、樹枝狀，走向約35°～50°，傾向SE，個(gè)別傾向NW，傾角約50°～60°，而且普遍具有走向長(zhǎng)度大于傾向延長(zhǎng)的特點(diǎn)。鈉交代巖帶的總體走向45°，一般傾向SE，傾角55°。鈉交代巖體平面上規(guī)模和大小不等，小者長(zhǎng)約10～50 m，寬僅2～5 m；大者長(zhǎng)約300～600 m，寬達(dá)80～150 m。垂向上分布于自地表200 m至－160 m標(biāo)高的范圍，鈉交代巖蝕變垂向幅度約360 m。由幾十個(gè)呈條帶狀、沿NE向展布的鈉交代巖體組成一條長(zhǎng)達(dá)4 000 m，寬約500 m的“曲源—王家”鈉交代蝕變巖帶（圖1）。這些鈉交代巖體以成群成組、等間距的斷續(xù)相間、雁行側(cè)列、尖滅再現(xiàn)的特點(diǎn)出現(xiàn)，剖面上呈斜列式、尖滅側(cè)現(xiàn)形式產(chǎn)出。鈉交代巖體具明顯的水平分帶性，從中心向兩側(cè)依次為強(qiáng)交代的鈉長(zhǎng)石巖→弱交代的鈉長(zhǎng)石化花崗巖→鈉長(zhǎng)石化蝕變逐漸減弱過渡到正常花崗巖，與花崗巖的接觸界線為漸變過渡關(guān)系。

2.2 鈉交代巖的巖相學(xué)特征

鈉交代巖的礦物組分因鈉交代作用程度不同而顯現(xiàn)差異，主要取決于新生的鈉長(zhǎng)石替代花崗巖（原巖）中礦物種類、數(shù)量多少，交代后剩余的石英、黑云母等礦物含量多少。熱液蝕變成因的鈉長(zhǎng)石化主要沿花崗巖（原巖）中斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英等礦物顆粒邊緣向中心交代。根據(jù)鈉交代作用強(qiáng)弱不同，將熱液蝕變的鈉交代巖劃分為2類：1）鈉長(zhǎng)石巖（強(qiáng)交代），花崗巖（原巖）中的石英、黑云母、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石等礦物被強(qiáng)烈鈉交代，石英、黑云母等礦物幾乎消失或含量＜5%，蝕變生成新的鈉長(zhǎng)石，且?guī)缀跤赦c長(zhǎng)石組成鈉長(zhǎng)石巖?；◢弾r（原巖）結(jié)構(gòu)也隨之消失，轉(zhuǎn)化為交代碎裂結(jié)構(gòu)、花崗變晶結(jié)構(gòu)。2）鈉長(zhǎng)石化花崗巖（弱交代），花崗巖（原巖）中礦物被部分鈉交代，石英含量大幅度減少，僅殘存5%～15%（原巖中石英含量25%～30%），黑云母大部分蝕變而生成綠泥石。蝕變后巖石結(jié)構(gòu)呈顯微變余花崗結(jié)構(gòu)、似斑狀變晶結(jié)構(gòu)。

鈉交代作用的直接后果導(dǎo)致巖石（地下爆破碎裂結(jié)構(gòu)）孔隙度增大，孔隙一般以微裂隙、甚至以微小角礫形式出現(xiàn)，這種鈉交代后的鈉長(zhǎng)石化巖石比表面積將極大增加，像“海綿體”一樣，為鈾礦物沉淀提供了廣泛的空間，從而成為鈾成礦有利圍巖。其次，微裂隙發(fā)育的鈉交代巖物理機(jī)械性能變得脆弱，抗壓、抗剪強(qiáng)度變小，成為構(gòu)造活動(dòng)薄弱環(huán)節(jié)，為成礦提供有利場(chǎng)所［13］。

2.3 鈉交代巖的化學(xué)成分特征

鈉交代巖實(shí)質(zhì)是一種蝕變巖，在不同溫度、壓力環(huán)境條件下，物質(zhì)組分、酸堿度和氧逸度等不同性質(zhì)的流體與圍巖會(huì)處于不平衡狀態(tài)。若兩者之間趨于穩(wěn)定的物理、化學(xué)平衡狀態(tài)，就必然會(huì)發(fā)生物質(zhì)成分與能量的交換，導(dǎo)致流體與圍巖中不平衡的礦物發(fā)生溶解，析出一些元素進(jìn)入流體中，而另一些化學(xué)組分則沉淀下來，形成新的礦物。為了研究曲源礦床花崗巖（原巖）與鈉交代巖的化學(xué)成分變化特點(diǎn)，分析測(cè)試樣品主要采自花崗巖（原巖）和鈾礦化關(guān)系密切的鈉交代巖?；◢弾r（原巖）與鈉交代巖的化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，可以看出：1）隨著花崗巖（原巖）的鈉交代作用由弱到強(qiáng)的演化進(jìn)程，Na2O、CaO、SiO2、K2O等含量發(fā)生或者增加、或者減少的變化。Na2O、CaO含量隨著鈉交代巖蝕變?cè)鰪?qiáng)而增加，呈正相關(guān)。如Na2O含量明顯增加，平均含量從3.05%增加至7.30%；CaO含量也急劇增加，平均含量自0.41%增加至4.20%。SiO2、K2O含量隨著鈉交代巖蝕變?cè)鰪?qiáng)而減少，呈負(fù)相關(guān)。如SiO2含量迅速降低，平均含量從73.98%降低至63.30%；K2O含量也明顯降低，平均含量自5.24%降低至1.03%。這些氧化物含量變化結(jié)果表明：鈉交代過程熱液攜帶入大量的Na＋、Ca2＋，攜帶出大量K＋、Si2＋，產(chǎn)生Na＋、Ca2＋、K＋、Si2＋等不同成分之間的置換反應(yīng)。花崗巖（原巖）在礦物組分上，表現(xiàn)為鈉長(zhǎng)石、方解石等礦物顯著增加，而鉀長(zhǎng)石、石英等礦物大幅度減少甚至消失。鈉交代作用明顯地發(fā)生了流失硅、鉀，而富集鈉、鈣的反應(yīng)過程。因此，鈉交代作用新生了許多與鈾礦化密切相關(guān)的蝕變礦物是直接的佐證，如鈉長(zhǎng)石、螢石、方解石等。2）鈉交代巖與花崗巖（原巖）成分對(duì)比，存在以下變化規(guī)律：首先是SiO2含量顯著降低，CaO含量明顯增加，鈉交代作用導(dǎo)致了硅、堿分離，產(chǎn)生方解石取代石英的置換作用；其次是經(jīng)過鈉交代后Na2O＋K2O全堿（Alk）保持不變，出現(xiàn)了Na2O顯著增加，K2O含量明顯降低的現(xiàn)象，這種增減變化特征表明鈉交代作用發(fā)生鈉長(zhǎng)石取代鉀長(zhǎng)石的替換過程；最后是Fe2O3＋FeO鐵總量（TFe）基本不變，也出現(xiàn)了Fe2O3含量有所增加，F(xiàn)eO含量有所減少的現(xiàn)象，這種增減變化特征表明鈉交代作用發(fā)生了FeO→Fe2O3的嬗變過程。

3 鈉交代巖與鈾成礦關(guān)系

3.1 鈉交代巖的空間展布制約礦體分布

鈾礦化嚴(yán)格受到鈉交代巖體所制約，礦（化）體賦存鈉交代巖之內(nèi)且不超出鈉交代巖體范圍［15］。曲源礦床已探明的鈾礦帶總長(zhǎng)約400 m，礦（化）體產(chǎn)狀與鈉交代巖體基本一致，走向?yàn)镹E45°，傾向SE，傾角一般為49°～61°。此外，還有明顯往NE方向側(cè)伏的特點(diǎn)（圖2），側(cè)伏角約60°，表現(xiàn)為礦（化）體的走向隨著側(cè)伏深度變化往小方位角度方向偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。礦化在垂向上分布于地表（200 m標(biāo)

表1 花崗巖（原巖）和鈉交代巖化學(xué)成分（w B/%）Table 1 Typical chemical composition（w B/%）of granite and metasomatic rocks

（待續(xù)）