富鈾花崗巖源巖特征

馮明月，何德寶

（核工業北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029）

富鈾花崗巖源巖特征

馮明月，何德寶

（核工業北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029）

論述了華南陸殼的地層結構、巖性組合及其含鈾性，各個構造旋回對鈾的活化、遷移和富集作用。指出富鈾花崗巖的源巖特征是：具有高硅、富鋁、富鉀的富鈾陸殼。巖石組合主要以陸源泥砂質碎屑巖建造為主，夾中酸性、基性火山碎屑巖建造和碳酸鹽巖建造等所組成的巖石。巖石經受了多次構造運動，使其發生不同程度的區域變質作用和混合巖化、花崗巖化，最終形成富鈾花崗巖。

富鈾花崗巖；源巖；陸源碎屑建造；變質作用

大多數花崗巖是由地槽沉積物經區域變質、混合巖化、花崗巖化直至重熔作用形成或由上地幔衍生的安山質巖漿上侵并引起硅鋁殼部分熔融形成。富鈾花崗巖屬第一類花崗巖，它的源巖特征對形成富鈾花崗巖有著重要影響。

1 源巖的巖性特征與含鈾性

關于富鈾花崗巖的源巖，各地有所不同。筆者以我國富鈾花崗巖體最為集中、分布最為廣泛，且規模最大的華南花崗巖區為例，說明源巖與富鈾花崗巖形成的關系。

華南花崗巖區是我國富鈾產鈾花崗巖的主要集中區。富鈾花崗巖（U質量分數大于10×10-6）的數量多（數以十計）、 規模大（n×102～n×103km2），許多大的鈾礦田、鈾礦床都產于該區。關于它的源巖，根據現有的同位素和同位素年齡資料（表1），可以看出多數巖體的 N（87Sr）/N（86Sr）的比值大于 0.710， 說明其為陸殼重熔型花崗巖，少數巖體N（87Sr）/N（86Sr）的比值小于0.710，表明其源巖有幔源成分參與，巖體成巖時代可以追溯到中太古代（＞2 800 Ma）， 集中分布在古元古代 （＞1 900 Ma）和中元古代（＞1 000 Ma）。華南古大陸是由太古代—元古代地層構成，目前地表出露的太古代地層甚少，關于它的含鈾性資料不多。目前見到最多的是元古宙地層。

表1 華南花崗巖源巖同位素組成和同位素年齡一覽表Table 1 Isotope compositions and ages of source rocks of granite in South China

1.1 古元古界 （2 500～1 900 Ma）

分布在閩西北的麻源巖群、迪口組及贛北的星子群、浙東南的八都群都屬于古元古界。其源巖組合主要為陸源砂泥質碎屑巖、黏土巖夾少量基性、中酸性火山巖、碳酸鹽巖，遭受綠片巖相至角閃巖相的中、深變質作用，形成各種片巖、變粒巖、片麻巖等，發育混合巖化，這套地層的鈾質量分數一般為3×10-6左右（表2），經區域變質作用，特別是混合巖化作用［1］，巖石鈾質量分數有所增高（表 3）。

1.2 中元古界（1 900～1 000 Ma）（包括部分古元古界）

該套地層分布比較廣泛，包括閩西南的樓子壩群、粵西的云開群中—下亞群、閩東地區的龍北溪群、海南的抱板群下亞群、浙西的雙溪塢群、贛北的雙橋山群、廣西的四堡群、湖南的冷家溪群、贛南的尋烏巖群等，其主要巖性組合見表4。古—中元古界及中元古界地層的源巖為淺海—次深海相，以砂泥質為主，夾部分基—酸性火山巖、碳酸鹽巖的復理石、類復理石碎屑巖建造，富含碳、磷、鐵等元素。經受綠片巖相至角閃巖相區

域動力熱流變質作用后，形成各種片巖、千枚巖、變質長英質砂巖、硅質巖、少量的大理巖及變質基—酸性火山巖。

表2 古元古界地層主要巖性表［1-2］Table 2 Major lithologic characters of Paleoproterozoic strata［1-2］

表3 閩西北地區混合巖化巖石鈾、釷質量分數 （據李田港等，1983）Table 3 Uranium and thorium contents of migmatite in northwest Fujian Province（After Li Tiangang， et al.， 1983）

表4 古—中元古界地層主要巖性組合及其鈾質量分數表［1-4］Table 4 Major lithologic characters and uranium content of Paleo-Mesoproterozoic strata［1-4］

該時代地層的鈾質量分數如表4所示，總體上來看，中元古界地層的鈾質量分數不是很高，但在一些巖層中存在富鈾層位，如冷家溪群中上部小坪組含凝灰質粉砂巖、粉砂質板巖中，部分地區鈾質量分數達到6.3×10-6～7.9×10-6， 最高達 13.8×10-6。 四堡群的含凝灰質復理石沉積巖夾基性火山巖建造，鈾質量分數2.5×10-6～5.7×10-6。摩天嶺巖體新村礦床西南部的四堡群鈾質量分數達6.7×10-6～7.4×10-6；達亮礦床西部的四堡群鈾質量分數為6.01×10-6。樓子壩群局部的部分千枚巖、千枚狀粉砂巖、石英砂巖鈾質量分數可達到6×10-6～7×10-6；龍北溪組部分石英云母片巖、云母石英片巖可達8×10-6～13×10-6；浙江雙溪塢群中石英霏細斑巖鈾質量分數高達5.5×10-6。江西修水地區的雙橋山群千枚巖、變余砂巖中發現鈾礦點。

據福建省許多地區變質巖區鈾含量研究資料［2］，地層中鈾在遭受區域變質過程中，大多數在成巖后有鈾的丟失，丟失率達到55%。據30件樣品用U-Pb同位素體系單階段演化模式估算變質巖系巖石的古鈾量（原始鈾質量分數），獲得變質巖系原始鈾質量分數平均為7.1×10-6，比現代測量的平均鈾質量分數（3.6×10-6）高出近一倍。其中古元古界麻源群海相陸屑建造的原始鈾質量分數平均為6×10-6～9×10-6，古—中元古界樓子壩群海相復理石碎屑巖建造原始鈾質量分數為7×10-6～8×10-6。華南花崗巖區古—中元古界的地層都遭受過綠片巖相—角閃巖相的中、深區域變質作用，地層中鈾的丟失是不可避免的，原始鈾質量分數要比現代測量的鈾質量分數高，所以古—中元古界結晶—變質基底巖系是一個鈾含量較高的古陸殼，并且還存在著部分富鈾巖系，這為爾后地殼演化過程中富鈾花崗巖的形成奠定了物質基礎。

表5 新元古界地層主要巖性組合及其鈾質量分數表［2-3］Table 5 Major lithologic characters and uranium content of Neoproterozoic strata［2-3］

1.3 新元古界青白口系—震旦系

該套地層在華南花崗巖區分布比較廣泛。屬新元古界青白口系的有粵北的鷹楊關群、粵北、粵東、粵東北和粵中的云開群、海南島的石碌群和抱板群上亞群、閩東的大嶺組、贛中的神山群、浙西—江西懷玉山的上墅組、湘西的板溪群、桂北的丹洲群、湘東南的大江邊組、湘中的高澗群等。為一套淺變質的火山碎屑巖和泥砂質碎屑巖，夾有碳酸鹽巖。主要巖性有云母石英片巖、千枚巖、淺變質的砂巖、粉砂巖、凝灰質砂巖、鈣質板巖、碳質板巖、白云質板巖、硅質巖、大理巖、變凝灰巖、變石英角斑巖及少量的變基性火山巖等（表5）。由表5可見，新元古界青白口系板溪群、鷹楊關群、云開群中—上亞群、大嶺組、神山群，鈾質量分數高、低不等，贛中峽江的神山群鈾質量分數可達7×10-6，湘西板溪群質量分數只有 1×10-6～3×10-6，但在板溪群馬底驛組中上部的絹云母板巖、凝灰質板巖夾粉砂細砂巖，鈾質量分數達5×10-6～7×10-6， 最高達 8.5×10-6。 五強溪組中上部砂質板巖、條帶狀板巖、凝灰質長石砂巖在部分地區鈾質量分數可達4×10-6～7.9×10-6，產有早禾田礦床和旗山、牛角塘等礦點。丹洲群產鈾層鈾質量分數高達21×10-6～81×10-6。云開群中—上亞群的蕉嶺南 細砂巖、粉砂巖，麻布崗的石英片巖等，鈾質量分數可達5×10-6［3］； 鷹 楊 關 群的 連 山 鷹楊關地區部分片巖鈾質量分數可達5×10-6。震旦系地層主要分布在隆起帶邊緣一帶，在華南5省區（廣東、廣西、湖南、江西和福建）都能見到。巖石組合為一套碳酸鹽巖、泥砂質碎屑巖，淺變質后成為白云巖、白云質灰巖、變質砂巖、粉砂巖、碳硅質板巖等。震旦系地層的鈾質量分數比較高，尤其是震旦系上統，在雪峰—武陵地區可達到59.2×10-6，是鈾礦床、礦點和礦化點的產出層位。

1.4 下古生界寒武系—志留系

寒武系廣泛分布于華南5省區（閩、粵、贛、湘和桂），是富鈾花崗巖體的重要圍巖，主要為一套淺變質的淺海相泥砂質碎屑復理石建造，其巖石類型為碳-硅-泥巖及泥質灰巖，詳細巖性見表8～9。寒武系地層的含鈾質量分數較高，特別是下寒武統，最高鈾質量分數是地殼平均值 （3×10-6）的二十幾倍（如修水地區的王音鋪組，鈾質量分數為68.28×10-6）（表 6）。 下寒武統是我國華南碳硅泥巖型鈾礦床的主要產出層位，像湘南大灣礦田的香楠組；廣西鏟子坪礦床的清溪組；江西修水地區的保峰源、董坑的王音鋪組。

奧陶系—志留系地層在華南地區分布局限，鈾質量分數也不高。這里不再敘述。

2 多次構造運動促使了鈾的活化、遷移和富集

古元古界麻源群、迪口組、樓子壩群下亞群、八都群等均為沉積厚度巨大的砂泥質碎屑巖和火山碎屑巖建造。經過中條運動，使地層遭受了中—深程度的區域變質作用和混合巖化作用，形成一套以角閃巖相為主的綠片巖相—角閃巖相變質巖系，構成了華南古大陸統一的結晶基底，地殼已具有相當高的成熟度，其現測的鈾質量分數為3×10-6，經計算原始鈾質量分數為6×10-6～9×10-6。

中元古界雙橋山群、雙溪塢群、冷家溪群、四堡群和龍北溪組等源巖為淺海相復理石碎屑巖—碳酸鹽建造、細碧—石英角斑巖建造、火山碎屑巖建造等，沉積厚度巨大（如雙橋山群可達14 000 m）。爾后經四堡（1 400 Ma）、晉寧（800 Ma）運動的構造變質作用、混合巖化作用，使中元古界地層遭受淺變質—中、深變質作用，變質巖相為中—高綠片巖相和低角閃巖相，局部有高角閃巖相，混合巖化發育。沉積地層在遭受區域變質過程中，巖石鈾含量不斷發生變化，綠片巖相至角閃巖相鈾含量趨向降低，而超變質的混合巖化趨向增高（表7）。在混合巖化作用過程中，可使巖石中的H2O、CO2釋放出來，SiO2、Al2O3和K2O等造巖元素發生遷移、再分配，形成新的礦物組合。而且成礦元素也會發生活化遷移，重新分配，形成局部富集。中元古界地層經受區域變質作用，形成鈾的局部富集，并形成富鈾層位，前面已經提及，這里不再贅述。值得一提的是，這一構造旋回中還出現了我國最古老的富鈾、產鈾花崗巖體——

摩天嶺巖體，其鈾質量分數達到10×10-6，巖體內部及接觸帶均有鈾礦床和鈾礦點產出。晉寧構造層構成華南花崗巖區的變質褶皺基底。

表6 湘、桂、閩、粵、贛震旦紀—寒武紀地層鈾質量分數表Table 6 Uranium contents of Sinian and Cambrian strata in Hunan， Guangxi， Fujian， Guangdong，Jiangxi Provinces

表7 不同變質相巖石和混合巖化巖石鈾、釷質量分數表［2］Table 7 Uranium contents of rocks at different metamorphic and migmatitic phases［2］

晉寧運動以后，華夏陸塊裂陷海槽進入了冒地槽發展階段，震旦系—志留系接受了巨厚的（＞10 000 m）海相類復理石建造，以泥砂質、硅質、含炭的沉積為主，夾有碳酸鹽沉積。這套沉積物繼承了蝕源區較豐富的鈾，再加上沉積物中泥質、炭質、磷質及有機質對鈾的吸附作用，導致一些層位更加富鈾，形成富鈾層和產鈾層，為爾后富鈾、產鈾花崗巖的形成奠定了豐厚的物質基礎。在華南工作的鈾礦地質工作者也認為，下古生界的碳硅泥巖系是富鈾花崗巖的重要源巖。

加里東運動是華南地區一次強烈的造山運動，它使下古生界以前的地層整體大規模上隆，巖層發生變形、變質，形成一些緊密褶皺和淺變質（部分為中深變質）巖系，并伴隨有花崗巖化、混合巖化及重熔巖漿侵入，形成大規模的交代型花崗巖，如寧化、建寧、營上、上青和竹洲等，在諸廣山、桃山復式巖體中有加里東期巖體的殘留體 （瀾河巖體、漳灌巖體等），其鈾、釷質量分數見表8，鈾進一步富集，其巖石化學成分具高硅、富鋁、鉀大于鈉的特點，同時還形成一些陸殼重熔型花崗巖，例如苗兒山、萬洋山、湯湖和桂坑等，它們的鈾、釷質量分數見表9，由表9可見，加里東構造旋回使花崗巖的鈾質量分數顯著增加。

華力西運動對本區影響較弱。中三疊世末的印支運動活動強烈，它使中、晚三疊世及其以前的地層發生顯著構造變形，褶皺構造發育，有些地方還發育淺變質作用。在這一構造時期，形成許多褶皺重熔型花崗巖體，巖體產在褶皺軸部，形態呈渾圓狀。在大的復式巖體中（諸廣、桃山和苗兒山等）也有印支期花崗巖體，它們多為粗中粒黑云母花崗巖和中粒二云母花崗巖，具微片麻狀構造。鈾平均質量分數為10×10-6～20×10-6，許多巖體的內、外接觸帶都有鈾礦床產出。

燕山運動是形成富鈾花崗巖極為重要的一次構造運動。由侏羅紀開始，太平洋板塊向歐亞板塊強烈而頻繁俯沖，使已硬化的華南古陸殼中原有的深斷裂復活并引起廣泛的斷塊活動。此構造期斷裂非常強烈而頻繁，它一共分為5幕活動，引發地幔上隆，深部巖漿上侵，上部地殼局部反復重熔，形成許多沿斷裂分布的重熔花崗巖。由于大巖基底部反復重熔和上侵，使基底和震旦紀—寒武紀中的富鈾層位的鈾向后期巖體中富集，形成分布廣泛、規模宏大的富鈾花崗巖群。此時期花崗巖的鈾質量分數多在10×10-6以上，高者可達20×10-6～30×10-6，有大量的礦床、礦點產出。

表8 華南一些加里東期交代型花崗巖鈾、釷質量分數表［1-2］Table 8 Uranium and thorium contents of Caledonian matasomatic granites in South China［1-2］

表9 華南加里東期陸殼重熔型花崗巖鈾、釷質量分數表［2-3］Table 9 Uranium and thorium contents of crust remelted Caledonian granites in South China［2-3］

3 富鈾花崗巖源巖特征

綜上所述，華南富鈾花崗巖源巖來自太古界—下古生界的高硅、富鋁、富鉀的巖石，其鈾質量分數較高。巖石組合以淺海—次深海陸源碎屑巖建造為主，夾有中酸性、基性火山建造、碳酸鹽巖建造、硅質巖建造等，經歷了中條、四堡、晉寧、加里東、海西、印支和燕山等多期構造運動，殼層巖石經歷了綠片巖相—角閃巖相區域變質作用，混合巖化、花崗巖化發育，使鈾元素不斷活化、遷移，最終形成富鈾花崗巖。

地質事實表明，富鈾花崗巖產區的基底往往都有富鈾層，即存在鈾源層，而不富鈾的基底產出富鈾花崗巖的幾率很低。

藏東、滇西花崗巖帶，中元古界的高黎貢山群和中新元古界念青唐古拉群是其結晶基底，主要由變質中酸性火山巖、各類片巖、板巖、千枚巖、變粒巖、斜長片麻巖及少量大理巖組成，其源巖為陸源泥砂質碎屑巖、中酸性火山巖及少量碳酸鹽巖。在高黎貢山群第1段的石英巖、混合巖、黑云母片巖中，鈾質量分數達到7.8×10-6。在混合巖化花崗巖與黑云母片巖接觸帶，有高品位的富鈾礦點。在瑞麗地區該群也有鈾礦化點產出。滇西昌寧崇山群（Pt2）花木嶺組中下段的斜長片麻巖、變粒巖中鈾質量分數可達13×10-6～57×10-6，產有508鈾礦點。藏東地區的念青唐 古 拉 群 （Pt2-3）含 鈾 質 量 分 數 達1×10-6～3×10-6，其中的長英質變質巖鈾質量分數可達5.9×10-6～9.6×10-6。上述的富鈾層為藏東、滇西富鈾花崗巖的形成奠定了物質基礎。

在天山—興蒙帶、秦嶺帶花崗巖，其基底多為基性—中基性火山巖、碳酸鹽巖夾少量的陸源泥砂質碎屑巖，較少有富鈾層位，經過區域變質作用、混合巖化、花崗巖化直至重熔作用，很難形成富鈾的花崗巖。

［1］王炎庭，李田港，馮明月，等.福建花崗巖的成因類型及鈾成礦條件分析和產出區域地質背景、鈾礦化遠景區劃［R］.北京：核工業北京地質研究院，1983.

［2］張寶武，鄧 平，于偉營，等.華南鈾礦地質志［R］.北京：中國核工業地質局，2005.

［3］劉 翔，包云河，楊尚海，等.中南鈾礦地質志［R］.北京：中國核工業地質局，2005.

［4］戴民主，朱立庠，邵飛，等.華東鈾礦地質志［R］.北京：中國核工業地質局，2005.

The source rock characters of U-rich granite

FENG Ming-yue，HE De-bao
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

This paper discusses the stratum composition， lithological association， uranium content of crust and the activation， migration， concentration of uranium at each tectonic cycle in South China.The authors point out that the source rock of U-rich granite is U-rich continental crust which is rich in Si，Al and K.The lithological association is mainly composed of terrestrial clastic rocks formation of mudstone and sandstone， mingled with intermediate-acidic， mafic pyroclastic rocks and carbonate rocks formation.During tectonic movements， the rocks had undergone regional metamorphism，migmatitization， granitization， and formed U-rich granites finally.

U-rich granite； source rocks； continental cataclastic rocks formation； metamorphism

P619.14；P598

A

1672-0636（2012）01-0001-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2012.01.001

2011-08-22；

2011-09-12

馮明月（1940—），男，河南新鄉人，高級工程師（研究員級），長期從事鈾礦地質工作。E-mail:fmy1940@126.com