粵北長江鈾礦田成礦條件及找礦方向探討

張海強

［關鍵詞］長江鈾礦田；成礦條件；成礦作用；找礦方向

粵北長江鈾礦田位于諸廣巖體中南部，華南褶皺系的華夏地塊西側、華夏加里東褶皺帶南緣、南嶺構造― 巖漿― 成礦中段第一、二區帶中，區域上處于粵北、桂、湘海西― 印支凹陷與華夏古陸閩贛后加里東隆起的交匯部位，是一個長期活躍的熱液活動、構造― 巖漿及多金屬成礦作用地區[1，2]。自20世紀50年代以來，先后有多家生產和科研單位在區內開展過大量的勘探和研究工作，所獲成果頗豐。作者在分析總結本區巖漿活動、斷裂構造特征與鈾成礦作用關系之上，結合鈾成礦年代、成礦物質以及成礦流體來源等多方面特征，進一步分析找礦意義和總結成礦規律，提出找礦方向，為下一步長江礦田勘查和研究工作提供理論根據。

1 區域地質特征

研究區位于華南大陸的南東部之華夏地塊和南海地塊中，地處中國東部環太平洋陸緣構造域的東南側，位于三大板塊（太平洋板塊、歐亞板塊及印度板塊—澳大利亞板塊）和兩大構造域（環太平洋構造域和特提斯構造域）的匯聚部位。

華南陸塊形成于新元古代早期，由華夏地塊與揚子克拉通沿江南造山帶碰撞拼合而成。該區自形成以來，至少經歷了4 期大規模的大陸動力學演化過程[3]，尤其在中生代以來，華南陸塊構造格局由早期的擠壓隆起轉為后期的持續拉張裂解，在湘、贛、粵、閩邊界地區形成了一系列斷陷紅盆、紅盆中的堿性玄武巖以及規模不等的中基性巖墻（脈），指示該期伸展拉張作用屬深層次的拉張裂解事件。區內多期多階段且強烈的巖漿、構造等活動事件，造就了大量的有色、黑色、稀有、稀土與貴金屬礦產資源，從而構成了目前我國最為重要的礦產資源聚集地。其中，花崗巖型鈾礦集中分布于南嶺構造帶中段諸廣巖體中南部，構成了我國重要的花崗巖型鈾礦聚集區[4]，產出有長江、百順、城口、瀾河、全安等數個著名的大型花崗巖型鈾礦集區（圖1）。

2 鈾成礦地質條件

2.1 構造與鈾成礦

2.1.1 斷裂發育特征

礦田內斷裂構造活動頻繁，主要有四組，分別為北北西向、北西西向、北西向及北東東向，而其中北北西向是區內主要的含礦構造，北西西向既是控礦構造又是含礦構造，北西向是控礦構造，北東東向為控礦構造（圖2、表1）。

北東東向斷裂構造是區域性控礦構造，主要有南雄、瀾河、棉花坑、城口、塘洞等斷裂帶，控制了鈾礦床在巖體內的分布，也是部分礦床的含礦構造，控制了諸廣山巖體南部全安、瀾河、百順、長江、城口等多個鈾礦集區的分布。

北西西向構造帶，沿走向在85 km以上，寬在8～12 km之間，為加里東期以來逐漸衍生的控巖構造之一，呈南北向分布，燕山晚期形成的中（粗）粒二云母花崗巖和印支期形成的第三階段中（粗）粒斑狀二云母花崗巖歸屬其控制之下。沿該帶廣泛發育后期蝕變及自交代作用形成的堿交代、白云母化等，鈾的內生活化強，在南部的百順及長江礦集區在其制約之下，北部的鹿井礦集區同樣受其制約。

北北西向塘灣—全安構造帶，沿走向可達60 km以上，寬度在10～20 km之間，屬于形跡較為散和寬的構造之一。熱液活動中心處于北西向構造帶與北西西向、南北向控礦帶匯聚而成的構造結，同屬于礦床、礦體空間定位的良好場所，也是成礦熱液運、聚和沉淀最佳位置。

2.1.2含礦斷裂特征

區內主要含礦斷裂帶有北北西（近南北）向和北東東向，主要包括長江地區1、2、9、13、19、35、37、61、71、60、塘灣地區F₁號帶和企嶺地區1號帶等。

（1）主要含礦斷裂帶走向多為北北西向（產狀為320°～350°），其次是北東東向（156°～162°），傾角多介于60°～80°范圍內，部分位置可見接近直立，傾向南西或南東，在主成礦期構造性質顯示具有張扭性特征。

（2）含礦構造帶多成組出現，主帶多為一條或幾條斷裂帶組成，并在其兩側或一側常產出有平行或斜交的較小斷裂帶，沿傾向和走向變化見有復合分枝、收縮膨脹及波狀彎曲等現象。此外，脈帶還具有上部小，往深部逐漸變寬且延伸穩定的特點，如9號脈，在鉆孔揭露中，礦化蝕變連續存在，且礦化蝕變帶向深部有變寬的趨勢。

2.2巖漿活動與鈾成礦

粵北長江鈾礦田內見多階段多期次巖漿活動，從加里東期巖漿巖到海西—印支至燕山期巖漿巖均見分布，相互組合構成了一個多階段多期次的復式巖體（圖3）。區內巖漿活動從早到晚可分為四期十二階段，并以中酸性巖漿發育最為顯著，同時見中基性巖漿伴隨產出，部分區域可見火山碎屑巖及火山巖分布[5]。

研究區出露巖漿巖主體以印支—燕山期花崗巖（230～245 Ma 及155～165 Ma）為主，少量以加里東期片麻狀花崗巖和片麻狀混合巖為主，在燕山晚期有基性巖漿活動，并形成規模不等的基性巖脈[6]。印支—燕山期花崗巖根據地球化學特征屬過鋁質S型花崗巖，為元古代變質沉積巖部分熔融產物，形成于巖石圈伸展構造環境和巖石圈拉張減薄環境之下[7]。長江鈾礦區賦礦花崗巖年齡為232 Ma 和157～161Ma，屬于過鋁質S型花崗巖，來源于伸展構造背景下古元古代陸殼物質的部分熔融作用形成的產物[8]。另外，徐文雄等[9]獲得棉花坑鈾礦床細粒花崗質巖脈鋯石U-Pb 年齡為138.6±1.3 Ma，且根據其地球化學特征屬于典型的S型花崗巖，該脈體的侵入使得圍巖中的鈾發生活化、預富集，與鈾礦化關系緊密。高飛等[10]對諸廣棉花坑鈾礦床圍巖中的黑云母進行電子探針分析，認為本區黑云母富鐵貧鎂，屬于鐵葉黑云母，指示諸廣花崗巖體為過鋁質巖系，起源于地殼；田澤瑾等[11]獲得長江巖體的鋯石LA-ICP-MS U-Pb同位素年齡為157.6±1.8 Ma 和158.8±1.9 Ma，且Sr-Nd-Hf同位素組成特征顯示其為過鋁質S型花崗巖。周航兵等[12]獲得粵北長江鈾礦田鉆孔揭露的細粒黑云母花崗巖的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為123.9Ma±1.3 Ma，且巖石具有高硅、富堿、鉀大于鈉特征，屬弱過鋁質、高鉀鈣堿性系列，表明其為殼源成因，為細粒黑云母花崗巖屬高分異S型花崗巖，源于以泥質巖為主的沉積巖部分熔融，形成于后碰撞的板內伸展拉張構造背景之下。細粒黑云母花崗巖中高含量鈾的活化、遷出，可以為鈾成礦過程提供部分鈾源。鐘福軍等[13]獲得長江鈾礦田深部賦礦輝長閃長巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為150 Ma，形成于晚侏羅世，為鈾成礦提供了有利的還原性環境，促使熱液中的U6+還原沉淀。

2.3 鈾成礦時代

黃國龍等[14]通過開展棉花坑礦床瀝青鈾礦的Sm-Nd 等時線和U-Pb 年齡分析，分別獲得了70±11Ma和68.7±2.7 Ma的年齡數據，提出該礦床中瀝青鈾礦的形成時代大致在70 Ma。張國全等[15]獲得棉花坑礦床瀝青鈾礦表面年齡，范圍在59.7～157 Ma之間，另外通過放射性成因Pb扣除和等時線處理方法獲得早期角礫狀瀝青鈾礦礦石年齡為127 Ma。詹禮貴[16]通過研究與瀝青鈾礦密切共生的紫黑色螢石，獲得其Sm-Nd等時線年齡為69±1 Ma。張龍等[17]利用電子探針對長江巖體中的鈾礦物進行研究，獲得長江巖體地區的主要鈾礦成礦期年齡為～74 Ma。鐘福軍等[18]利用瀝青鈾礦開展LA-ICP- MS原位微區U-Pb同位素定年研究，分別獲得長江鈾礦田中長排礦床成礦年齡為62.4±2.5 Ma和70.2±0.5 Ma，書樓丘礦床成礦年齡為71.4±1.3 Ma和74.4±1.7 Ma，棉花坑礦床成礦年齡為60.8±0.6 Ma 和66.8±1.6 Ma，總體分為～60 Ma、～70 Ma和～75 Ma三期鈾成礦時間，代表了粵北花崗巖型鈾礦的晚期鈾礦化。總的來說，長江地區鈾成礦時代主要集中在70Ma，與諸廣南地區基性巖漿活動（79～63 Ma）和斷陷盆地、北東向斷裂帶的強烈拉伸階段（80～ 60 Ma）同步[19]，對應華南巖石圈伸展的第五個階段，指示區內鈾礦化與南嶺地區晚白堊世―古近紀地殼拉張作用關系密切。

2.4 圍巖蝕變

長江鈾礦田熱液蝕變普遍發育，且具有明顯的分帶特征。其中，棉花坑鈾礦床最為典型，表現為垂向分帶和水平分布的特點（圖4）。在垂向上，棉花坑礦床的礦石組成和圍巖蝕變等表現出“上氧化下還原”的分帶現象。在礦石組成方面從上至下表現為：紅色礦石帶（地表至0 m標高，礦石發育強烈赤鐵礦化，顏色以紅色為主，表明靠近淺部礦石經歷了氧化作用）→雜色礦石帶（0～-200 m標高，礦石以雜色為主，表明此范圍為過渡型）→灰色礦石帶（-200 m標高以下，礦石主要呈灰色，多見螢石及黃鐵礦，偶見碳酸鹽化發育，表明礦床深部呈相對還原的環境）；在熱液蝕變方面從淺部到深部表現為：紅化→絹云母化帶→硅化→紅化→強絹云母化帶（鈾富集帶）→綠泥石化（水云母化）→絹云母化帶→弱蝕變或正常花崗巖帶。熱液蝕變水平分帶表現為：礦體中部往兩側圍巖過渡，分布為硅化→赤鐵礦化（褐鐵礦化）→絹云母化（鈾富集帶）→綠泥石化（水云母化）→高嶺石化→鉀（鈉）長石化→正常花崗巖[20]。其成因是由于熱液混合、沸騰作用與成礦流體物質組分變化以及不同巖石屬性引起的[21]。

2.5 成礦流體與成礦物質來源

研究區內鈾成礦流體與成礦物質來源至今仍存在爭議。成礦流體中水的來源主要有如下觀點：巖漿水與大氣降水混合熱液[22]、地幔流體和花崗巖中殘留熱液以及大氣降水的三元混合、部分大氣降水和深源富鈾地質熱流體混合熱液[23]、大氣降水與地幔流體混合熱液[24]、地幔流體[25]和以大氣降水[26]為主。成礦物質來源主要認識有：上地幔流體與下地殼富鈾前寒武紀結晶基底的混合、賦礦花崗巖[27]、賦礦花崗巖和富鈾基底變質巖、印支―燕山期花崗巖等。成礦流體具中低溫、中等密度、中等壓力、低鹽度等特征，成礦早期流體富含CH₄、H₂、CO₂等幔源礦化劑，至成礦期及礦后期流體中CO₂逐漸減少，成礦流體中礦化劑ΣCO₂來源于地幔[28]。富含礦化劑的成礦流體將富鈾巖石中的鈾元素浸出，并以絡合物的形式存在且發生遷移，至成礦階段由于成礦流體的不混合沸騰作用，導致絡合物發生解體及礦質沉淀，最終在合適構造部位富集成礦[29]。

3 找礦方向分析

在對研究區開展成礦地質條件及成礦作用的總結基礎上，提出下一步勘查方向主要集中在兩個方面：

（1）構造交匯部位。研究區位于區域性深大斷裂—NNE向成功坳斷裂、塘洞斷裂以及NEE向城口斷裂、黃溪水大斷裂組和近SN向蕉坪斷裂、NW向油洞斷裂的交匯部位，有利于區內成礦物質的遷移和活動。例如，區內書樓丘礦床定位于棉花坑斷裂與里周斷裂之間的塊體之中，NNW向斷裂是礦床內主要含礦斷裂，其分支、交匯和產狀由緩變陡部位，是成礦有利地段；棉花坑礦床處于NEE向黃溪水斷裂和NW向油洞斷裂的結合部位，又處于NNW向含礦斷裂和早期SN向構造擠壓帶的交匯部位，對于成礦較為有利。另外，前人對長江鈾礦床中的鈾礦物進行研究獲得的三期成礦年齡，分別對應巖石圈多階段伸展拉張的構造背景。目前在靠近并穿過棉花坑斷裂附近，發現密集發育的NNW 向斷裂帶，部分斷裂帶仍未被探索。近年來通過鉆探工程先后揭露到2條NNW向斷裂帶（35、37號帶），帶內見富厚工業體（部分礦體厚度可達20 m以上）。下一步可對35、37斷裂蝕變帶與棉花坑斷裂帶交匯部位開展鉆探查證工作。

（2）多期次巖漿和熱液活動疊加部位。區內巖漿活動從早到晚以中酸性巖漿活動為主，同時也見有中基性巖脈發育。整體上又以印支―燕山期最為強烈，并具有典型的高硅、富堿、鉀大于鈉特征，屬弱過鋁質、高鉀鈣堿性系列，形成于后碰撞的板內伸展拉張構造背景之下，為鈾的活化、遷移，提供了部分鈾源。區內熱液活動頻率高，從礦前期至礦后期均見有蝕變發育，并具有明顯的分帶特征，強烈的熱液蝕變活動能夠改變圍巖的物理力學性質，在蝕變過程中，原礦物與新礦物的交替使得巖石體積隨之變化，并發生孔隙度與微裂隙的改變，亦使得巖石發生破碎，為成礦流體及成礦物質提供了通道和容礦空間。研究區與鈾礦化關系密切的熱液蝕變主要有黃鐵礦化、螢石化、赤鐵礦化、絹云母化、硅化、碳酸鹽化等，在不同蝕變疊加越強烈、頻繁部位，鈾礦化則越好。

4 結論

（1）粵北長江鈾礦田成礦地質條件優越、成礦作用復雜。是在構造—巖漿活動、熱液蝕變、成礦流體及成礦物質參與等多重因素有機的耦合作用下而形成的花崗巖型鈾礦田。

（2）構造交匯部位為鈾成礦提供了最有利的條件；另外多期次巖漿和熱液活動的疊加部位也是鈾礦床形成的最佳場所。