贛東北馬荃盆地鈾礦成礦機理探討

李 棟

（江西省核工業地質局二六五大隊，江西 鷹潭 335001）

1 前言

馬荃盆地位于贛杭構造火山巖鈾成礦帶[1]中段。自20世紀50年代發現航測異常以來，多家單位在盆地內開展地表及淺部鈾礦勘查工作，截止1986年，找礦深度拓展到400m，落實馬荃鈾礦床和眾多鈾礦（化）點，積累了豐富的找礦經驗和科研成果。但此后拓展找礦的效果并不理想。近些年，我國鈾成礦理論迅速發展，對鈾成礦內因認識更加深入，加之盆地周圍基礎地質研究取得了較大的進展，為我們全面反思盆地內的鈾成礦機理創造了條件。

2 地質背景

馬荃火山盆地位于饒南坳陷北部，北接欽杭結合帶，南臨武功山隆起。萍鄉—紹興地殼疊接斷裂帶、贛東北地殼疊覆斷裂帶、鷹潭—安遠深斷裂帶分別從期北側、北西側、南東側通過。盆地居于萍鄉—紹興地殼疊接斷裂帶控制的余江—廣豐幔隆帶西端之鷹潭幔凸之上，構造—巖漿活動強烈。

盆地基底為新元古代青白口紀雙橋山群（Pt31as）、周潭巖組（Pt31bz）、震旦紀洪山組（Z1h）和早古生代寒武紀外管坑組（∈0-1w），蓋層主要為白堊系（圖1）。外管坑組是一套黑色頁巖、硅質巖為主的炭硅泥巖建造，分布零散，是該區礦源層。早白堊世火山巖、火山碎屑—沉積巖為主要的含礦地層，上覆晚白堊世紅色蓋層。

圖1 馬荃盆地鈾礦區域地質簡圖

基底褶皺發育，多呈緊密線型褶皺，其褶皺軸向近東西向。蓋層褶皺不發育。斷裂構造為長期發展的深大斷裂及其派生斷裂和繼承性斷裂，對盆地的形成及巖性、巖相分布有著重要影響，并在盆地形成后進一步起到控巖控礦作用。盆地內斷裂可分為NE、NW、NNE及NNW向四組，一般延伸長一至十幾公里。盆地東南方向馬鞍山、烏嶺火山機構與盆內火山巖形成關系密切，北部龍崗嶺玄武巖活動與成礦關系密切。

盆地內巖漿巖主要為加里東期、燕山期巖漿巖。酸性—中酸性—中基性—基性均存在，以酸性為主，分布廣泛且種類多，有斜長花崗巖、流紋斑巖、石英斑巖、花崗斑巖、霏細巖等，其次為中酸性的安山巖、粗安巖，以及燕山期基性橄欖巖、鈣堿性玄武巖。中酸性粗安巖、角礫粗安巖與鈾成礦關系密切。

3 馬荃礦床概況

礦區內地層結構簡單，第四系覆蓋廣泛（圖2）。基底為新元古代周潭巖組（Pt31bz）。蓋層為早白堊世火山碎屑巖、火山熔巖、火山碎屑沉積巖系和晚白堊世紫紅色砂巖、砂礫巖，火山巖系地層與上覆、下伏地層呈不整合接觸。早白堊世鵝湖嶺組第三段第二層火山熔巖[2]為主要的含礦巖石。礦區以斷裂構造為主，可分為NE向、NEE向、NW向三組，其次深部見個別隆升構造，局部見層間破碎帶。礦區僅在北部鉆孔中見輝綠巖脈，寬約20～30cm，最高侵位于K1e3頂部。

馬荃礦床鈾礦化受構造和巖性控制，NE向F1斷裂構造控制礦床定位，次級斷裂、隆升構造及層間裂隙帶控制了礦體的產出。鈾礦體賦存于早白堊世鵝湖嶺組第三段（K1e3-2）角礫粗安巖、粗安巖中（圖3），礦體呈似層狀、透鏡狀，礦石品位一般為0.06%～0.08%，礦化中心明顯，富礦產于拱隆構造軸部和兩翼的層間破碎帶中。

礦床的礦化圍巖蝕變比較微弱，但種類較多，比較常見的有高嶺土化、褐鐵礦化、粘土化、碳酸鹽化、水云母化、硅化、綠泥石化、赤鐵礦化（紅化）及黃鐵礦化。鈾礦化主要與弱紅化、黃鐵礦化、硅化關系較為密切，近礦蝕變有粘土化、褐鐵礦化、水云母化、綠泥石化。

鈾礦石呈細分散—浸染狀結構，塊狀構造，礦石物質成分比較簡單，原生礦石中主要有瀝青鈾礦、黃鐵礦、閃鋅礦、水云母和方解石等，氧化礦石中見有鈾黑和鈾磷酸鹽礦物，與U伴生的微量元素中，P含量最高。

鈾的存在形式有兩種：一是貧礦石中鈾呈被吸附狀態存在，主要為蒙脫石吸附；二是富礦石中鈾呈星點鈾礦物形式存在于礦化的角礫安山巖中，分布于角礫邊緣，以瀝青鈾礦為主。

4 礦床成礦機制問題探討

涂烈等（1986年）綜合馬荃礦床多年找礦經驗和成果認為該礦床鈾礦化為低溫熱水淋積成因的層控型礦床，北京第三研究所對礦石的同位素年齡測定成礦年齡為87±3.6Ma，相當于晚白堊世時期（樣品為角礫粗安巖）[3]。筆者從地質特征、礦體特征、巖石地球化學分析論文馬荃礦床成礦物質來源、成礦流體來源，認為馬荃礦床為晚白堊世熱液型礦床，重建了礦床成礦模式。

4.1 熔巖巖石化學特征

礦區粗安巖、角礫粗安巖同源異相，二者在成礦前和成礦期熱液作用下，巖石化學成分變化較大（表1），同時也保留了豐富的地質信息。

從表1中的化學成分變化可以看出，原巖經熱液蝕變作用具以下特征：（1）排硅，凡蝕變巖石SiO2含量均降低，粗安巖和角礫粗安巖的角礫排硅最為強烈，表明硅帶出條件良好；（2）礦化巖石中富鉀排鈉，貧化巖石中富鈉排鉀；（3）礦化巖石中磷超富集；（4）礦化巖石中Fe2O3/FeO明顯減小，說明有還原性氣液參與成礦。這些特征表明，本區經歷兩期熱液蝕變：鈉增鉀減的鈉交代和鈉減鉀增的鉀交代，鉀交代作用與鈾的富集關系極為密切。

圖2 馬荃礦床地質簡圖

圖3 馬荃礦床縱-橫剖面對比圖

鉆孔中見到的角礫粗安巖均為蝕變巖，在破碎—裂隙帶處礦化較好，巖石較完整地段則表現為鈾缺失。粗安巖在破碎—裂隙帶中礦化較好，巖石較完成地段蝕變較弱。結合巖石化學成分變化可知，角礫粗安巖先后經歷鈉交代作用和鉀交代作用，鈉交代為全巖交代，鉀交代作用疊加在鈉交代作用之上，僅在破碎—裂隙帶及周圍發育。粗安巖僅在破碎—裂隙帶及周圍發育鉀交代。

綜上所述，礦區鈉交代作用僅發生在角礫粗安巖中，具面式、體式交代特征，排硅、鉀、礦質，富鈉，其使原巖中的鈾活化，參與成礦。鉀交代作用發生在角礫粗安巖和粗安巖破碎—裂隙帶中，具線式交代特征，排硅、鈉，富鉀、礦質、磷，該期熱液具有深源特征，垂向延深大，由斷裂構造連通。總體來看，鈉交代發育在成礦前，鉀交代作用發育在成礦期，且控制了富礦體的產出。

表1 馬荃礦床熔巖巖石化學平均值（%）

4.2 成礦物質來源

鈉交代作用具面式、體式交代特征，是封閉環境下堿交代的特征[4]。成礦前，鈉交代使角礫粗安巖中鈾物質活化、遷移，部分巖石中鈾含量由10～50×10-6降低至3～6×10-6，貧化現象極為明顯。但在封閉環境下，礦質運移距離極為有限，含礦溶液很難匯聚形成工業礦體，鈾物質最終以應力薄弱（少量裂隙）部位為中心呈吸附狀態沉淀于巖石中，熱液蝕變預富集為后期成礦奠定了基礎，也使的圍巖之中鈾參與成礦。

鉀交代具線式交代特征，是開放式環境下堿交代的特征[4]。富鉀熱液是成礦期熱液，其沿構造破碎—裂隙帶運移，通過處均有較好的鈾礦化形成。粗安巖中無鈾貧化段，但有鈾礦體分布，說明富鉀熱液同時也是含礦熱液，攜帶有深部礦質；角礫粗安巖在鈉交代后的構造運動作用下，應力薄弱處破碎強烈，富鉀含礦熱液疊加在前期鈾預富集部位，形成高品位的厚大鈾礦體。

因此，本區成礦物質主要來源于深部，角礫粗安巖也提供了部分成礦物質。

4.3 成礦流體來源

前已述礦區先后經歷了成礦前鈉交代作用和成礦期鉀交代作用，即富鈉熱液為成礦前熱液，富鉀熱液為成礦期熱液。玄武巖事件—基性巖墻貫入引領幔汁上涌成礦，堿性熱液就是幔汁演化的產物[5]。鉆孔中揭露到的輝綠巖最高侵位與K1e3-3，且保留了明顯的Na交代特征且鈉交代作用向上減弱，說明輝綠巖侵位應在成巖與成礦之間，時間上更靠近成巖期。盆地北部龍崗嶺鈣堿性玄武巖[6]SHRIMP鋯石U-Pb年齡為91±3Ma[7]，與成礦時間基本一致。

成礦前期，輝綠巖引領富鈉流體進入/交代相對封閉環境下的角礫粗安巖，并萃取礦質，流體演化為熱液后運移條件較差，就近或短距離遷移后卸載，本次蝕變使巖石內鈾預富集，沒有明顯的富集中心，為后期含礦熱液疊加成礦奠定了基礎。

成礦期，華南盆嶺格局基本定型，拉伸構造完全張開，礦區北部龍崗嶺火玄武巖引領富鉀的含礦流體上涌，該期流體磷含量高，而磷是地幔流體的特征標志，表明該期流體可能發源于地幔，為還原流體，礦化巖石中Fe2O3/FeO明顯減小也證明了這一點。流體演化為熱液后沿斷裂構造到達礦區，在拱隆構造及配套裂隙處聚集、卸載，形成了又富又大的工業礦體有明顯的富集中心。

值得一提得是，由于遷移距離遠，含礦熱液可能經歷了多次卸載，但仍在礦區形成厚達十幾米的工業礦體，說明了礦區沿主控斷裂開展深部找礦的前景極為廣闊。

4.4 成礦流體中鈾的遷移形式

贛杭帶內火山巖鈾礦鈾存在形式多樣，研究表明成礦流體帶內成礦流體為高溫高壓的還原流體，其中U是以+4價雜化配合物存在，U的卸載主要由于穩壓降低配合物的分解作用導致[8]。

4.5 成礦模式

在贛杭火山巖構造帶拉張的大背景之下，龍崗嶺—馬鞍山—塢嶺一線火山活動強烈。早白堊世馬鞍山、塢嶺火山噴溢形成粗安巖、角礫粗安巖。之后，輝綠巖引領的富鈉流體在封閉環境下交代巖石，使巖石中的鈾發生熱液蝕變預富集，在巖石應力薄弱部位鈾預富集。后在構造作用下，發育破碎帶、拱隆構造及配套裂隙帶。晚白堊世，龍崗嶺玄武巖事件帶來深部富鉀含礦的還原流體，富鉀流體經斷裂交代運移至礦區，在上升過程中逐步減溫降壓，最終在拱隆構造頂部及兩翼裂隙帶富集、卸載，在粗安巖中形成鈾礦體，在角礫粗安巖中與前期鈾富集部位疊加共同形成又富又大的鈾礦體。因此，沿主控斷裂向深部尋找隱伏礦體前景極為廣闊。

5 結語

（1）馬荃火山盆地是贛杭構造帶上眾多火山盆地之一，馬荃鈾礦床同樣是眾多中低溫熱液型鈾礦床之一，鈾礦化定位在鉀交代體之中，成礦過程中有深部含礦的還原流體參與，最終在有利的空間成礦。

（2）富鉀含礦的還原流體在上升過程中經歷了多次減溫降壓，加強對熱液運移通道的研究，有望取得新的找礦突破。