湖南省南水山地區花崗巖型鈾礦成礦特征及控礦因素分析

孟繁星，李禮，韋光景，黃衛

文章編號：1672-5603（2020）02-36-6

摘 要 湖南省南水山地區位于雪峰山-摩天嶺成礦帶，是我國南方最重要的鈾成礦帶之一。花崗巖具有高硅、富鉀、富揮發份、貧鐵、鎂及鋁，低鈣、鈉等特征屬于中-強鈣堿性巖系，具鋁過飽和特點，明顯負Eu異常，符合產鈾花崗巖的特點。通過對研究區巖石類型、巖漿活動、斷裂構造及熱液活動的分析發現區內花崗巖鈾礦類型為熱液型-內接觸帶型鈾礦，多期次強烈構造巖漿活動和多期次的熱液蝕變活動促使鈾礦在構造交匯部位匯聚，為鈾的遷移創造了良好環境，為鈾成礦創造了有利條件。

關鍵字 花崗巖型鈾礦;成礦特征;控礦因素;熱液型-內接觸帶型鈾礦

中圖分類號：P619.14文獻標識碼：A

The analysis of Metallogenic Characteristics and Ore-Controlling Factors of Granite-type Uranium in Nanshuishan Area

of Hunan Province

Meng Fanxing，LiLi，Wei Guangjing，Huang Wei

（Hunan Nuclear Industry Geological Survey Institute， Changsha Hunan 410016）

Abstract： Nanshuishan area of Hunan province is located in the Xuefengshan - Motianling metallogenic belt， which is one of the most important uranium metallogenic belts in southern China. Granite is characterized by high silicon， rich potassium， rich volatilization， low iron， magnesium and aluminum， and low calcium and sodium. It belongs to the medium-strong calc-alkaline rock series with the characteristics of aluminum sustriation and obvious negative Eu anomaly， which is in line with the characteristics of uranium-producing granite. Through the study of rock types， magmatic activity， analysis of the fracture structure and hydrothermal activity， it is found that granite-type uranium is a hydrothermal type - internal contact type uranium. More intense tectonic magmatic activity and hydrothermal alteration activities make uranium ore converge at the intersection of structures， which creates a good environment for the migration of uranium and creates favorable conditions for uranium mineralization.

keywords： granite-type uranium; metallogenic characteristics; ore-controlling factors; hydrothermal type - internal contact type uranium

0 引言

花崗巖型鈾礦是指在空間和成因上與花崗巖體有著密切聯系的熱液鈾礦化，礦體產于花崗巖體內部或外接觸帶附近的硅化破碎帶內，呈現多期多階段演化的特點，多產于印支、燕山及喜山期花崗巖內[1-3] 。近些年，已發現的新建橋鈾礦點、井沙沖點及苗爾山礦田，位于雪峰山-摩天嶺成礦帶，與南水山地區花崗巖型鈾礦在同一成礦帶上，表明該地區具有巨大找礦空間。

1 地質背景

1.1 區域地質背景

研究區位于郴州-新化斷裂和城步-新化斷裂的交匯部位，褶皺和斷裂構造十分發育。褶皺和斷裂構造不僅是巖漿和熱液頻繁活動的場所，也是鈾成礦物質頻繁疊加的場所和礦體空間上交叉重疊的部位。以接觸關系為依據，同位素年齡數據為參考，結合巖石學、巖石礦物學、巖石化學，穩定同位素及稀土元素和微量元素特征，將研究區花崗巖侵入體歸并為兩個同源巖漿序列和七個單元（圖1）。

2 南水山地區鈾礦成礦特征

2.1 礦體地質特征

礦體產于早侏羅世望云山序列南水山單元二云母二長花崗內接觸帶中，受北北東向帚狀羅洪-南水山斷裂帶（F3）控制（圖2），按地表硐探工程，圈定3個礦體，最高品位為0.091%。礦體厚度變化比較穩定，厚度為1.2～3.98m，長度為67.7～113m，礦脈走向為144°～243°，傾向234°～333°。

Ⅰ礦體受F3-3構造控制，產于F3-3構造的下盤，北東端礦體在平硐中尖滅，推測受近EW向隱伏構造所控制;Ⅱ礦體受F3-3構造控制，產于F3-3構造的下盤，Ⅰ礦體上部，北東端礦體在平硐中尖滅，推測受近EW向隱伏構造所控制;Ⅲ礦體受F3-3構造與F3-2構造聯合產生的次級構造破碎帶控制，與Ⅰ礦體、Ⅱ礦體所控制的破碎帶為同一組，礦體南東尖滅于F3-2構造，北西止于Ⅱ礦體，其交匯部位推測可形成囊狀礦體。

2.2 熱液蝕變特征

鈾礦體由于構造活動發生擠壓破碎，呈角礫狀，棱角發育，鉀長石和斜長石具碎粒化現象，常見蝕變有硅化、黃鐵礦化、絹云母化、綠泥石化、水云母化和高嶺土化等，后期黃鐵礦呈微粒狀不均勻散布膠結物中，呈浸染狀，部分呈細脈狀，局部變成褐鐵礦和赤鐵礦，具有多狀態和多階段特征。

2.3 巖石地球化學特征

2.3.1 ?主量元素特征

通過對研究區及其周邊花崗巖巖石化學成分及相關參數統計（表1），各單元 SiO2 含量 67.07%～75.29%，含鋁指數（AKNC）為 0.96～1.23，堿度指數（KNA）為0.57%～0.80%，里特曼指數（δ）為 1.58～1.96。

2.3.2 ?稀土元素特征

通過對研究區及其周邊花崗巖稀土元素和特征參數的統計（表2-3），發現各個單元的稀土元素總含量∑REE平均含量81.54～233.31×10-6，輕稀土總量LREE平均含量62.86～205.96×10-6，重稀土總量平均含量14.51～29.68×10-6， 均低于維氏花崗巖平均值;ΣLREE/ΣHREE 比值基本上高于維氏值（3.61），而只有南水山單元的ΣLREE/ΣHREE 比值（3.37）明顯低于維氏值（3.61）;（La/Yb）N值為12.28～30.46，δEu為0.27～0.64，稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖顯示其為輕稀土富集（圖3）。

2.3.3 ?放射性元素特征

在放射性系列中，任何兩種核素在巖石中的質量比值與他們處于平衡狀態時質量比叫做這兩種放射性核素的放射性平衡系數。鈾鐳平衡系數表示巖石中鈾鐳質量比值與平衡狀態下存在鈾的平衡的鐳量為3.4×10-7g，可得鈾鐳平衡系數（Kp）的計算公式為：

式中：QRn--樣品中鐳含量（×10-6）;QU--樣品鈾含量（×10-6）。Kp=1表示鈾鐳平衡，Kp>1表示偏鐳，Kp<1表示偏鈾。

研究區采取23個樣品，對化學分析結果進行鈾鐳平衡系數的計算（表4），當鈾含量小于0.03%時，鈾鐳平衡系數（Kp）為0.63～3.96;當鈾含量大于0.03%時，鈾鐳平衡系數（Kp）為0.41～1.44。

2.4 地球物理特征

研究區采用音頻大地電磁測深[4-5]，根據物性資料及地質資料推斷（圖4），視電阻率斷面等值線圖小于 300 Ω·m 的低阻異常應是由斷裂、巖石風化引起，大于1000Ω·m的高阻層反映的應是花崗巖巖體，電阻率斷面較清晰地顯示了花崗巖巖體與斷裂構造形態和深度。對Z03和Z05剖面的測量成果可清晰地判斷有3條斷裂存在，而且兩條剖面斷裂構造的對應位置基本吻合，并與已知勘探剖面的對比表明，此成果基本符合研究區的地質特征。

3 控礦因素分析

南水山鈾礦點賦礦巖石為二云母二長花崗巖，主要蝕變為硅化、黃鐵礦化等。鈾礦化受巖性類型、巖漿活動、斷裂構造和熱液活動的聯合控制。

3.1 巖石類型對鈾礦化的控制

南水山地區發現多處鈾異常點，鈾礦化分布在早侏羅世望云山序列南水山單元二云母二長花崗巖中，說明鈾成礦與富硅、富堿、鋁過飽和花崗巖有一定的關系，鈾礦化與巖石中的稀土和放射性元素關系也比較密切。

3.1.1 ?主量元素與鈾礦化的關系

華南產鈾花崗巖的主要造巖礦物包括鉀長石、斜長石、黑云母、白云母和石英具有富硅、富堿、鋁過飽和特征，其SiO2含量為70%-75%，Na2O+K2O含量為7%-9%，巖石屬鋁過飽和系列，暗色組分含量低[6-9]。

望云山序列花崗巖，與中國酸性侵入巖相比，具有高硅、富鉀、富揮發份、貧鐵、鎂及鋁，低鈣、鈉等特征;組合指數（δ）為1.58-1.92，堿度指數（KNA）為0.61-0.72，含鋁指數（AKNC）為1.14-1.23。說明巖石屬于中-強鈣堿性巖系，具鋁過飽和特點，符合產鈾花崗巖的特點。

3.1.2 ?稀土元素與鈾礦化的關系

南水山單元花崗巖稀土元素總含量∑REE在不同時期的巖漿巖單元中最低，稀土元素總含量∑REE越低越有利于鈾礦的形成;南水山單元的ΣLREE/ΣHREE比值明顯低于維氏值，說明稀土元素總含量∑REE與ΣLREE/ΣHREE比值越低越與鈾礦化關系密切;稀土元素總量和分量均比維氏值低，稀土模式圖中曲線右傾，屬輕稀土富集，明顯負Eu異常，說明巖漿起源較淺，斜長石在源區是相對穩定的。

3.1.3 ?放射性元素與鈾礦化的關系

研究區鈾鐳平衡系數隨著鈾含量的增高而逐漸減小，平衡從偏鐳逐漸變化到偏鈾。當鈾含量小于0.03%時，鈾鐳平衡系數加權平均值為大于1，平衡偏鐳;當鈾含量大于0.03%時，鈾鐳平衡系數加權平均值小于1，平衡偏鈾。可見礦層鈾鐳平衡系數與鈾含量的關系密切相關，呈顯著的負相關[10]。

3.2 巖漿活動、斷裂構造對鈾礦化的控制

研究區構造為壓扭性斷裂，主構造面較平整，構造中心為硅化破碎帶，呈灰色、淡紅色，構造填充物為白色塊狀石英巖、粒狀硅化巖、局部有硅化碎裂巖、石英膠結角礫巖、絹云母化碎裂花崗巖。成礦期含礦熱液沿斷裂構造（礦源通道）上涌至花崗巖破碎帶中，通過多期次強烈構造巖漿活動中心和多期次的熱液蝕變的疊加形成鈾礦體。

3.3 熱液活動對鈾礦體的控制

研究區與鈾礦化關系密切的熱液蝕變活動有硅化和黃鐵礦化，熱液蝕變活動使巖石中二氧化硅和黃鐵礦含量增多，鈾以吸附狀和分散狀的透鏡體存于微晶石英脈體和黃鐵礦中，主要次生鈾礦物為銅鈾云母和鈣鈾云母。熱液活動使巖石中的鈾發生再分配，大量轉變為裂隙粒間鈾賦存于礦物晶格之間[11]，或被黏土礦物吸附，鈾活性遷移能力逐漸增強;而巖石的抗壓強度變小，孔隙度增大，為鈾成礦創造了有利條件。根據熱液石英脈體的特征及其相互穿插關系，將石英熱液脈體活動分為三期七次（表5）。

4 結論

（1）花崗巖具有高硅、富鉀、富揮發份、貧鐵、鎂及鋁，低鈣、鈉等特征屬于中-強鈣堿性巖系，具鋁過飽和特點，明顯負Eu異常，符合產鈾花崗巖的特點。

（2）控礦斷裂基本上為北北西或近東西方向，斷裂構造部位的巖石較破碎，視電阻率相對較低，多期次強烈構造巖漿活動和多期次的熱液蝕變活動促使鈾礦在構造交匯部位匯聚，為鈾的遷移創造了良好環境，為鈾成礦創造了有利條件。

（3）花崗巖鈾礦類型為熱液型-內接觸帶型鈾礦，富鈾巖漿巖、斷裂構造與熱液活動聯合控礦特征顯著。

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