姚振凱,黃宏業(yè),徐 勇

（核工業(yè)二三〇研究所，長(zhǎng)沙 410007）

非洲大陸鈾資源豐富，特別是21世紀(jì)以來(lái)，在納米比亞羅辛礦床南部發(fā)現(xiàn)全球第二大鈾礦床—湖山白崗巖礦床（鈾資源量26萬(wàn)t）和在尼日爾阿加德茲盆地發(fā)現(xiàn)的富大鈾礦床—達(dá)薩砂巖礦床（鈾資源量8萬(wàn)t），引起世界鈾礦界的高度關(guān)注。據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）2015年統(tǒng)計(jì)［1］，非洲常規(guī)鈾資源量為388萬(wàn)t，也是全球常規(guī)含鈾量最高的大陸洲。常規(guī)鈾資源量超10萬(wàn)t的國(guó)家，有南非、納米比亞、尼日爾、博茨瓦納、坦桑尼亞等國(guó)。非洲非常規(guī)鈾資源巨大，約1570萬(wàn)t，主要為磷酸鹽型，分布于非洲大陸北部邊緣的莫洛哥，突尼斯、埃及等國(guó)，僅在莫洛哥就達(dá)1519萬(wàn)t，但由于礦床品位低，礦石技術(shù)工藝尚未突破，還不能開(kāi)發(fā)利用。

非洲大地構(gòu)造研究，以著名大地構(gòu)造學(xué)家B.E.哈因院士（1971）［2］研究較早，論述較為詳細(xì)。之前曾有德國(guó)學(xué)者E.Krenkel（1957）對(duì)非洲地質(zhì)和礦產(chǎn)出過(guò)專著，法國(guó)學(xué)者P.Furon（1960）對(duì)非洲地層有專著論述，但都對(duì)大地構(gòu)造成礦問(wèn)題涉及極少。而鈾成礦大地構(gòu)造研究，由IAEA在《世界鈾礦地質(zhì)和資源遠(yuǎn)景》［3］（1980，中譯本1983）專著中，從板塊構(gòu)造觀點(diǎn)作了簡(jiǎn)要提及。前蘇聯(lián)鈾成礦學(xué)家М.М.Констатинов，Е.Я.Куликова（1960）［4］對(duì)非洲主要鈾成礦區(qū)進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，Ю.М.Шуваловидр.（1980）［5］對(duì)維特瓦特斯蘭、納米比亞、加丹加、弗朗斯維爾、馬里—尼日爾等鈾成礦區(qū)作了專述，B.И.Bеличкин（1980）［6］從內(nèi)生成礦作用角度對(duì)維特瓦特斯蘭、羅辛和申科洛布韋鈾成礦區(qū)作了論述。俄羅斯鈾礦床學(xué)家В.Е.Бойцов，А.А.Верчеба（2008）［7］對(duì)維特瓦特斯蘭、羅辛鈾成礦區(qū)進(jìn)行了論述。德國(guó)鈾礦床學(xué)家Franz J.Dahlkamp在《世界鈾礦床》（1991）［8］專著中對(duì)申科洛布韋、弗朗斯維爾、羅辛和維特瓦特斯蘭等鈾成礦區(qū)鈾礦床作了專述。我國(guó)學(xué)者王木清也曾對(duì)非洲鈾礦床作了綜述［9］，呂榮平、金永吉、顧大釗等對(duì)納米比亞歡樂(lè)谷地區(qū)鈾成礦條件等進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)［10］，榮建峰，林泳釗，王照良對(duì)納米比亞湖山鈾礦床專門(mén)進(jìn)行了論述［11］。總的是前人多是從鈾礦床特征入手論述，較少涉及大地構(gòu)造與鈾成礦的內(nèi)容。筆者在對(duì)所收集資料的研究分析基礎(chǔ)上，以大地構(gòu)造基本單元為基礎(chǔ)，按活化構(gòu)造成礦理論，并引入鈾礦床數(shù)量和鈾資源量的量化標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)非洲大陸鈾成礦單元區(qū)劃進(jìn)行探索。在大地構(gòu)造演化與鈾成礦作用分析基礎(chǔ)上，建立了6種鈾成礦大地構(gòu)造模式。

1 大地構(gòu)造特征及其演化

1.1 非洲大陸大地構(gòu)造基本特征

非洲大陸包括整個(gè)阿拉伯半島在內(nèi)，為同一個(gè)古地臺(tái)，因在新近紀(jì)前阿拉伯半島與非洲大陸緊緊相連，同歸為非洲—阿拉伯地臺(tái)。當(dāng)時(shí)紅海和波斯灣尚未形成，阿拉伯半島的東北部仍為海洋，并與地中海及印度洋相連。

非洲大陸的大地構(gòu)造極為復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造演化史時(shí)間長(zhǎng)，演化階段多。B.E.哈因總結(jié)了非洲—阿拉伯地臺(tái)的總體特征。筆者根據(jù)前人研究成果，結(jié)合對(duì)尼日爾阿加德茲等鈾成礦區(qū)的成礦大地構(gòu)造背景研究，認(rèn)為非洲大陸大地構(gòu)造總體特征是：1）前寒武紀(jì)大地構(gòu)造特征明顯，可以把前寒武紀(jì)分為陸核、先期地槽和先期地臺(tái)階段，總體相當(dāng)于陳國(guó)達(dá)院士所指的前地槽階段［14］。前寒武紀(jì)先期地槽和先期地臺(tái)與傳統(tǒng)典型地槽和地臺(tái)不同，先期地槽回返線性造山不明顯，規(guī)模相對(duì)較??；先期地臺(tái)不是很穩(wěn)定，沉積體系中夾有多次火山噴發(fā)沉積，并有區(qū)域性大斷裂形成。2）非洲大陸中部分布一系列總體呈南北延伸的大型坳陷盆地群，最南部的是充填有上泥盆統(tǒng)至侏羅系卡魯建造的卡魯盆地，往北是充填著新生代沉積的卡拉哈里盆地，再往北則是充填有卡魯建造的剛果盆地，最北部是充填第四系沖積沉積的乍得湖盆地。3）非洲大陸地臺(tái)階段經(jīng)歷早古生代、晚古生代，至晚中生代早白堊世，延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4.5億年，穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)。4）非洲地臺(tái)與岡瓦納地臺(tái)相似，但更近似于南美地臺(tái)，其結(jié)晶基底的隆起面積超過(guò)臺(tái)坪沉積蓋層的面積，約57%的地表巖層為前寒武紀(jì)時(shí)期。北非和西非有些前寒武紀(jì)地塊（如西非的圖阿列特地塊）則被年輕的沉積所覆蓋。5）地臺(tái)褶皺基底在新元古代-早古生代初期形成，而地臺(tái)中部形成時(shí)代遠(yuǎn)早于邊緣部分。地臺(tái)邊緣與海洋相連，并伴有階梯狀大斷裂平臺(tái)，其中充填有中新生代海相沉積，厚度可達(dá)10 km。6）非洲地臺(tái)與其它地臺(tái)不同，具有明顯的多邊直角形輪廓，總體持續(xù)處于穩(wěn)定上升狀態(tài)，平均海拔高達(dá)750 m，是與其地殼平均厚度增加有關(guān)。7）非洲地臺(tái)活化強(qiáng)度具地區(qū)差異性，東部和南部較為強(qiáng)烈，夾有年輕火山作用的造山帶和東非裂谷帶，斷陷帶內(nèi)充填有湖相及河流相沉積，且常伴有高烈度地震活動(dòng)［15］。西非活化作用相對(duì)較弱，中非活化強(qiáng)度中等。

1.2 大地構(gòu)造演化

非洲大陸大地構(gòu)造演化較復(fù)雜，不同的大地構(gòu)造單元多，演化時(shí)間長(zhǎng)，從古太古代3500 Ma至今，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期次達(dá)14次之多。此外，非洲大陸前寒武系大面積出露，放射性地質(zhì)年齡測(cè)定數(shù)據(jù)較多，形成了良好地質(zhì)年代標(biāo)志以及非洲地臺(tái)階段長(zhǎng)時(shí)期的相對(duì)穩(wěn)定性。

B.E.哈因（1971）對(duì)非洲大地構(gòu)造演化，按槽、臺(tái)、活化的大地構(gòu)造演化觀點(diǎn)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期次，劃分出14個(gè)構(gòu)造階段［2］。IAEA（1980）對(duì)非洲大地構(gòu)造演化，簡(jiǎn)化為7次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，并相應(yīng)歸為7階級(jí)［3］。本文依據(jù)活化構(gòu)造觀點(diǎn)，將非洲大地構(gòu)造演化，劃分為陸核、先期地槽、先期地臺(tái)、地槽、地臺(tái)和活化等6個(gè)階段，在大地構(gòu)造剖面內(nèi)相對(duì)應(yīng)分為6個(gè)大地構(gòu)造層，各階段可包含多個(gè)不同時(shí)期的地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

1.2.1 陸核階段（古太古代前，＞35億年）

在德蘭士瓦地塊內(nèi)斯瓦齊蘭的變粒巖-片麻巖同位素年齡超過(guò)35億年，其出露面積達(dá)5000 km2，推測(cè)為陸核階段所形成［5］，屬最早的大地構(gòu)造階段。此階段的研究程度低，資料少，有待今后研究。

1.2.2 先期地槽階段（古太古代-新太古代，35～25億年）

先期地槽階段延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10億年之久，包括古太古代-中太古代的德蘭士瓦構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段（35～30億年）和中太古代-古元古代初期的羅得西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（30～25億年）。德蘭士瓦構(gòu)造階段在非洲中部等地，形成巨厚強(qiáng)烈花崗巖化及混合巖化的變質(zhì)巖，伴有基性-超基性火山巖沉積，具優(yōu)地槽的大地構(gòu)造特征。舒瓦洛夫稱之為早期地槽階段［5］，本文稱為先期地槽階段，相當(dāng)于陳國(guó)達(dá)所指的前地槽階段的活動(dòng)期（X2），即地盆階段［14-16］。

1.2.3 先期地臺(tái)階段（古元古代，25～20億年）

先期地臺(tái)階段延續(xù)時(shí)間達(dá)5億年，屬羅得西構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，具有相對(duì)較為穩(wěn)定的地臺(tái)體制，形成一些區(qū)域性大斷裂和山間坳陷的磨拉石沉積，如在南非形成含鈾金石英-卵石礫巖。并在南非、中非和西非先后形成一些相對(duì)較小的德蘭士瓦、羅得西、贊比亞、開(kāi)賽、毛里塔尼亞、喀麥隆、塞拉里昂—象牙海岸和多多馬—尼安薩等8個(gè)地塊。IAEA（1980）稱這8個(gè)地塊為古陸核。舒瓦洛夫稱早期地臺(tái)階段，本文稱為先期地臺(tái)階段，相當(dāng)于陳國(guó)達(dá)所指的前地槽階段穩(wěn)定期（X1），即地原階段［14-16］。

1.2.4 地槽階段（古元古代-早古生代初，20～5.5億年）

地槽階段延續(xù)近15億年之久，是延續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的大地構(gòu)造階段。埃布尼亞造山運(yùn)動(dòng)使中非和南非的地塊邊緣下沉，火山作用發(fā)育，形成20億年前的強(qiáng)烈變質(zhì)作用并伴隨強(qiáng)烈的花崗巖化，廣泛發(fā)育鐵質(zhì)石英巖類以及新形成的NE、NW和EW向坳陷帶的優(yōu)地槽體制。在馬伊奧布造山運(yùn)動(dòng)（2000～1700 Ma）古元古代期間，在中非等地形成1638 Ma的粗玄巖巖床及巖脈等，首次形成大規(guī)模暗色巖漿巖建造，構(gòu)造-巖漿作用、變質(zhì)作用及花崗巖化發(fā)育，褶皺構(gòu)造廣布，仍然具優(yōu)地槽特征。古元古代優(yōu)地槽以直角方式切割太古宙巖石，地塊大小為300～500 km，而優(yōu)地槽為100～300 km寬的條帶。在戈特構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段（17～13.5億年）中元古代期間，地槽范圍擴(kuò)大，東非、中非和南非形成區(qū)域性褶皺隆起帶，伴有深成火山巖組合及大型花崗巖類巖體產(chǎn)出，中非和西非克拉通合并為北非克拉通。舒瓦洛夫把此階段的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)看成是原始活化。此后中非與西非克拉通之間再次沉陷，形成地槽褶皺帶，產(chǎn)生中非、西非和南非3個(gè)固化隆起的地盾，并被褶皺帶相隔離的格局，這三大地盾由太古宙及古元古代變質(zhì)的和花崗巖化的巖石組成。而所有的古元古代地槽是在硅鋁層基底上構(gòu)成，實(shí)際上是內(nèi)克拉通之上構(gòu)成。在基巴拉造山運(yùn)動(dòng)（13～11億年）中元古代形成西非、坦桑尼亞、安格拉—開(kāi)賽和羅得西—德蘭士瓦等4個(gè)大克拉通。達(dá)馬拉—加丹加（泛非）造山運(yùn)動(dòng)（10～5.5億年），使非洲形成西非、剛果和卡拉哈里三大克拉通，克拉通面積范圍有所擴(kuò)大。中元古代至新元古代的地槽中晚期階段，構(gòu)造、巖漿和變質(zhì)作用廣泛發(fā)育。

1.2.5 地臺(tái)階段（古生代至中生代晚白堊世，5.5～1.0億年）

地臺(tái)階段延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4.5億年，幾乎整個(gè)古生代至中生代早白堊世為整體地臺(tái)階段，包括加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)以及早中生代基米里構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段，地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不強(qiáng)烈。地臺(tái)階段穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，沉積總厚度小，是非洲大陸地臺(tái)階段的突出特點(diǎn)。非洲地臺(tái)階段一直保持穩(wěn)定的緩慢隆升，海西構(gòu)造期形成大海退，只在非洲北部仍有特地斯海海侵沉積，在晚基米里期非洲大陸已超出海平面。但此之前又曾接受地臺(tái)沉積，形成一些大型內(nèi)陸盆地。地臺(tái)階段總體是構(gòu)造-巖漿和變質(zhì)作用不明顯不發(fā)育。但在非洲南部于三疊紀(jì)形成開(kāi)普山脈。

1.2.6 活化階段（晚白堊世至今，約1.0億年前～今）

活化階段開(kāi)始時(shí)代略晚，為晚白堊世至第四紀(jì)的中新生代，包括整個(gè)阿爾卑斯構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于我國(guó)的燕山運(yùn)動(dòng)末期至喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)構(gòu)造期。因而非洲大陸現(xiàn)階段的大地構(gòu)造性質(zhì)，屬較年輕的中新生代活化區(qū)。在晚白堊世全非洲大陸邊緣斷陷下沉，形成了灰?guī)r和泥灰?guī)r的海浸沉積，厚度達(dá)300～5000 m，后在海退期間出現(xiàn)了煤沉積，最后出現(xiàn)弱造山運(yùn)動(dòng)，有大陸型火山沉積。漸新世至第四紀(jì)是非洲極為重要的構(gòu)造期，產(chǎn)生明顯的構(gòu)造-火山巖漿活化，出現(xiàn)以玄武巖噴發(fā)為主的火山活動(dòng)，斷裂構(gòu)造發(fā)育，伴有斷陷盆地形成。全非洲大陸整體隆升，平均高度超出海平面達(dá)750 m，并形成一些內(nèi)陸大型盆地。在東非構(gòu)造隆升尤為劇烈，隆升幅度達(dá)450～600 m，達(dá)到超出海平面900～1200 m，形成東非造山帶，伴隨形成東非裂谷帶，火山作用沿裂谷發(fā)育。在非洲北部于古新近紀(jì)形成阿特拉斯山脈。全非洲活化階段地震活動(dòng)普遍和強(qiáng)烈，尤其是東非、南非和中非地區(qū)。但非洲地臺(tái)活化強(qiáng)烈程度，與亞洲東部地臺(tái)活化相比，仍然顯得較弱，表現(xiàn)在活化階段未見(jiàn)多期次大型花崗巖體侵入及其相伴隨的中酸性火山巖噴發(fā)。

2 鈾成礦大地構(gòu)造區(qū)劃

非洲大陸鈾成礦大地構(gòu)造區(qū)劃，以大地構(gòu)造單元為基礎(chǔ)的三級(jí)劃分，一級(jí)為鈾成礦域，二級(jí)為鈾成礦省，三級(jí)為鈾成礦區(qū)，也是鈾成礦學(xué)研究的重點(diǎn)。在鈾成礦大地構(gòu)造單元基礎(chǔ)上，引入了鈾礦床數(shù)量及鈾資源量的量化標(biāo)準(zhǔn)［12］。按2015年IAEA常規(guī)鈾資源量≥300 t為標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，非洲大陸共有203個(gè)礦床可列入鈾成礦區(qū)的常規(guī)鈾礦床。對(duì)1～300 tU的小礦床，本文以礦點(diǎn)論處，其鈾資源量約10萬(wàn)t，未列入統(tǒng)計(jì)之列。

按照分布有3處以上常規(guī)鈾礦床，且常規(guī)鈾資源量≥2萬(wàn)t的鈾成礦區(qū)量化標(biāo)準(zhǔn)。非洲大陸可劃分出10個(gè)鈾成礦區(qū)，并按鈾資源量規(guī)模分為4個(gè)等級(jí)。小型鈾成礦區(qū)的鈾資源量為2～5萬(wàn)t，有申科洛布韋、弗朗斯維爾、開(kāi)普、卡里巴湖（贊比亞）、賀加爾南鈾成礦區(qū)等共5個(gè)；中型鈾成礦區(qū)的鈾資源量為5～20萬(wàn)tU，如卡魯（博茨瓦納）鈾成礦區(qū)；大型鈾成礦區(qū)鈾資源量為20～50萬(wàn)tU，如馬拉維湖北（坦桑尼亞）鈾成礦區(qū)；超大型鈾成礦區(qū)的鈾資源量為＞50萬(wàn)t U，有羅辛、阿加德茲、維特瓦特斯蘭鈾成礦區(qū)等共3個(gè)。此所劃分的10個(gè)鈾成礦區(qū)，可歸屬到西非地盾的西非鈾成礦省，中非地盾的中非鈾成礦省，和南非地盾的南非鈾成礦省。鈾成礦省要分布有2個(gè)以上鈾成礦區(qū)，常規(guī)鈾資源量≥10萬(wàn)t。如南非鈾成礦省有6個(gè)鈾成礦區(qū)，其中有維特瓦特斯蘭和羅辛2個(gè)超大型鈾成礦區(qū)，占有鈾資源量最多，達(dá)289萬(wàn)tU。鈾成礦域要具有2個(gè)以上鈾成礦省，鈾資源量≥50萬(wàn)t。非洲—阿拉伯鈾成礦域是對(duì)應(yīng)非洲—阿拉伯古地臺(tái)鈾成礦域，所涵蓋的鈾成礦區(qū)、鈾成礦省及其鈾資源量列于表1和圖1。

圖1 非洲大陸鈾成礦區(qū)劃略圖Fig.1 Sketch of geotectonic unit division for uranium metallogenisis in the African continent

表1 非洲大陸鈾成礦域成礦省成礦區(qū)及其常規(guī)鈾礦床數(shù)和資源量Table 1 Tectonic unit division and conventional uranium deposit and resources in the African continent

3 鈾成礦大地構(gòu)造模式

非洲大陸鈾成礦作用經(jīng)歷了太古宙至今的漫長(zhǎng)地質(zhì)發(fā)展史，形成眾多不同類型的常規(guī)鈾礦床和鈾成礦區(qū)。按含礦主巖類別及鈾成礦時(shí)代先后，依次劃分出變質(zhì)巖型、花崗巖型（含堿交代巖型）、石英-卵石礫巖型、砂巖型、白崗巖型、碳酸鹽巖型和鈣結(jié)巖型等7種主要鈾礦床類型。在西非列基斑特地塊有蒂姆德拉特早-中元古代鈉交代巖型礦床，在列昂利別里地塊有古生代鈉交代巖型波里礦床，因其規(guī)模較小及礦床數(shù)量不多，未達(dá)鈾成礦區(qū)標(biāo)準(zhǔn)未予列出。各類鈾成礦區(qū)也多非一次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所成，而是與區(qū)域鈾成礦區(qū)大地構(gòu)造演化密切相關(guān)，經(jīng)歷了多階段長(zhǎng)時(shí)期的成礦演化［17］。有的大地構(gòu)造階段未能形成鈾礦床，更未能形成鈾成礦區(qū)，如陸核階段。按鈾成礦演化時(shí)代早晚及成礦作用疊加順序分析，列出6種不同的鈾成礦大地構(gòu)造模式及典型的鈾成礦區(qū)。

3.1 先期地槽階段＋活化階段疊加鈾成礦大地構(gòu)造模式

霍加爾南鈾成礦區(qū)：位于西非霍加爾地塊南側(cè)，鈾資源量共約3.5萬(wàn)t，為小型鈾成礦區(qū)。鈾礦化產(chǎn)于太古宙混合片麻巖中。成礦區(qū)在變質(zhì)巖中有大中小型鈾礦床各1個(gè)，在花崗巖內(nèi)有1個(gè)中型鈾礦床，在鈣結(jié)巖內(nèi)有1小型鈾礦床［8］。鈾成礦受南北向大斷裂帶制約，類似于尼日爾阿加德茲鈾成礦區(qū)。但不同的是鈾礦化產(chǎn)于地塊中的變質(zhì)巖或花崗巖內(nèi)，可能屬先期地槽階段所形成，目前未見(jiàn)其鈾成礦年齡數(shù)值及詳細(xì)研究成果，暫且歸先期地槽階段成礦，之后是否有新的大地構(gòu)造階段鈾成礦疊加，有待進(jìn)一步研究。當(dāng)前只從成礦區(qū)內(nèi)還有中新生代鈣結(jié)巖鈾礦床產(chǎn)出，而晚白堊世-新生代全非洲已進(jìn)入活化階段，表明成礦區(qū)有中新生代活化階段鈾成礦作用疊加，故列入先期地槽階段+活化階段疊加的大地構(gòu)造鈾成礦模式（圖2）。

圖2 先期地槽階段+活化階段疊加鈾成礦大地構(gòu)造模式Fig.2 The geotectonic model of superimposed uranium metallogenesis in the pre-geosynclinal stage and the activated stage

3.2 先期地臺(tái)階段＋地槽階段疊加鈾成礦大地構(gòu)造模式

維特瓦特斯蘭鈾成礦區(qū)：該成礦區(qū)是1886年先發(fā)現(xiàn)金礦床，并作為世界著名的金成礦區(qū)時(shí)，1945年由美國(guó)學(xué)者C.F.Davison等從金礦廢渣中發(fā)現(xiàn)大量鈾后，才成為世界著名的開(kāi)采深度超2000 m金-鈾成礦區(qū)。據(jù)現(xiàn)有資料，非洲最早的含鈾原巖是南非德蘭士瓦地塊的中太古代花崗巖（同位素年齡為32～29億年），含有分散浸染狀晶質(zhì)鈾礦富集，其含鈾量數(shù)值未見(jiàn)公布。從德蘭士瓦地塊花崗巖體邊緣的中元古代維特瓦特斯蘭盆地鈾成礦區(qū)，含鈾-金的石英-卵石礫巖層呈沖積扇分布，以及石英-卵石礫巖層平均鈾含量高于30×10-6，推定古太古代花崗巖為先期地槽階段所成（35～30億年）。后在先期地臺(tái)階段（30～24億年），形成地臺(tái)型多韻律的陸相沉積，沉積總厚度達(dá)7800 m。其中有20層含鈾-金的石英-卵石礫巖礦化層，累計(jì)鈾礦化礫巖層厚度達(dá)212 m，測(cè)得其中的碎屑狀晶質(zhì)鈾礦年齡為30.4～27億年，最低含鈾量為50×10-6，平均鈾品位為0.024%，金品位為5～10 g/t。此后進(jìn)入地槽階段（24～5.5億年），先是有古元古代的布施韋爾德雜巖體侵入（20.5～19.5億年），改造了先成貧鈾的石英-卵石礫巖礦層，形成瀝青鈾礦（20～19億年）充填于先成的晶質(zhì)鈾礦裂隙內(nèi)的疊加富集。后在新元古代-早古生代早期泛非地槽造山運(yùn)動(dòng)，形成同位素年齡為10億年的瀝青鈾礦細(xì)脈，與含金硫化物細(xì)脈共生產(chǎn)出，使石英-卵石礫巖層礦石鈾品位增至0.1%。最終形成有47處多階段復(fù)成因［12］的含鈾-金的石英-卵石礫巖型礦床的鈾成礦區(qū)，成為世界最大的超大型維特瓦特斯蘭鈾成礦區(qū)（167.9萬(wàn)t U），屬世界最古老的鈾成礦區(qū)之一。此后德蘭士瓦地塊在古生代-早中生代地臺(tái)階段和新生代活化階段，地殼緩慢上升，構(gòu)造-巖漿作用不強(qiáng)烈，只顯示弱構(gòu)造活化作用，從而保存先前所成的維特瓦特斯蘭盆地邊界及大地構(gòu)造成礦的特點(diǎn)（圖3）。

圖3 先期地臺(tái)階段+地槽階段疊加鈾成礦大地構(gòu)造模式Fig.3 The geotectonic model of uranium metallogenesis is superimposed in the pre-platform stage and the geosynclinal stage

3.3 先期地臺(tái)階段+地槽階段+活化階段疊加鈾成礦大地構(gòu)造模式

申科洛布韋鈾成礦區(qū)：鈾成礦區(qū)是1902年先發(fā)現(xiàn)銅礦床，1915年發(fā)現(xiàn)申科洛布韋鈾礦床后，才成為世界著名的銅-鈾成礦區(qū)。它位于南非地盾北側(cè)新元古代加丹加地槽內(nèi)，鈾礦化賦存于中新元古代淺變質(zhì)的碳酸鹽巖系內(nèi)，鈾礦石品位較富，在0.1%～1%范圍。個(gè)別礦床鈾資源量超萬(wàn)噸，在20世紀(jì)50至60年代曾是全球極為重要鈾成礦區(qū)之一，但總資源量不大，約3.6萬(wàn)t U，屬小型鈾成礦區(qū)。鈾成礦區(qū)結(jié)晶基底是晚太古代-早元古代（26～16億年）結(jié)晶片巖、花崗巖和石英巖等，屬先期地槽階段形成，此階段未發(fā)現(xiàn)鈾成礦作用跡象。中-新元古代（14～7.5億年）形成海陸交互相的含鈾-銅白云質(zhì)為主的碳酸鹽巖系，其中成礦巖系厚度達(dá)2700 m，由洛安郡和姆瓦什亞郡組成，孔德龍古巖系厚度超4000 m，屬先期地臺(tái)階所形成。新元古代-早古生代早期（7.5～5.2億年）成礦區(qū)經(jīng)受達(dá)馬拉（泛非）造山運(yùn)動(dòng)，形成地槽褶皺基底，使含礦巖系產(chǎn)生輕微變質(zhì)作用，并有多期次鈾成礦作用疊加于先成含礦巖系之上，有6.7、6.3、5.2億年齡多個(gè)原生鈾礦石年齡為證［5］，為主要鈾成礦階段。早古生代-早中生代為穩(wěn)定地臺(tái)階段，成礦區(qū)地殼緩慢隆升為主。晚中生代早白堊世-至今為活化階段，成礦區(qū)地殼強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)隆升，斷裂構(gòu)造發(fā)育，礦體露出地面或近于地表，形成大量次生鈾礦物，甚至全為次生鈾礦物疊加成礦，只是目前尚未見(jiàn)次生鈾礦物的年齡數(shù)據(jù)發(fā)表，有待進(jìn)一步研究證實(shí)。因此，成礦區(qū)屬先期地臺(tái)階段+地槽階段+活化階段疊加的鈾成礦大地構(gòu)造模式（圖4）。

圖4 先期地臺(tái)階段+地槽階段+活化階段疊加鈾成礦大地構(gòu)造模式Fig.4 The geotectonic model of superimposed uranium metallogenesis of the pre-platform stage，the geosynclinal stage and the activated stage

3.4 先期地臺(tái)階段鈾成礦大地構(gòu)造模式

弗朗斯維爾鈾成礦區(qū)：中非加蓬弗朗斯維爾鈾成礦區(qū)，自1956年發(fā)現(xiàn)蒙納納礦床后，又相繼發(fā)現(xiàn)奧克洛、波因吉等9處大中型砂巖鈾礦床，總鈾資源量約5.7萬(wàn)t U，屬中型規(guī)模鈾成礦區(qū)。成礦區(qū)大地構(gòu)造位置，位于中非卡麥龍地塊西南緣，恰魯?shù)貕K東側(cè)的弗朗斯維爾盆地。該盆地呈橢圓形，面積約35000 km2。鈾礦化賦存于古元古代內(nèi)克拉通盆地邊緣河流相及三角洲相砂巖內(nèi)，屬最古老的砂巖型鈾成礦區(qū)。含礦砂巖系未變質(zhì)，由有機(jī)質(zhì)膠結(jié)的礫巖、粗砂巖、砂巖及泥巖等陸源巖層組成，厚度為50～500 m，近于水平產(chǎn)出，或被擠壓成緩傾褶皺。盆地周邊有太古宙-古元古代結(jié)晶基底包圍，且常為斷層接觸。成礦區(qū)西側(cè)有恰魯?shù)貕K及北側(cè)的卡麥龍地塊，為新太古代含鈾紫蘇花崗巖系列的花崗巖類，年齡為26～25億年，鈾含量約4×10-6。全部鈾礦床緊靠恰魯?shù)貕K花崗巖基底，沿控盆斷裂分布，此時(shí)含礦層產(chǎn)狀變陡。在含礦砂巖系之上，覆蓋著含鈾的流紋巖和凝灰?guī)r，其鈾含量約為5.7×10-6。推測(cè)新太古代基底花崗巖及含礦層之上的火山巖是鈾成礦的鈾源層體。

成礦區(qū)鈾成礦特征：新發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的鈾礦物—弗朗斯維爾鈾礦（Francevillite），分子式為Ba（UO2）2V2O85H20），分散賦存于砂巖內(nèi)，或呈致密塊狀厚達(dá)數(shù)厘米堆積體分布，局部與釩鉛礦共生。在礦體底部還見(jiàn)有瀝青鈾礦和鈾黑，及釩的氧化物、方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦、鉬鉛礦和輝鉬礦等。礦化砂巖基質(zhì)為SiO2，含瀝青質(zhì)有機(jī)質(zhì)膠結(jié)，故呈黑色調(diào)，鈾礦石年齡為19～17億年。盆地邊緣含礦砂巖，厚度約50 m，屬河湖三角洲相沉積，形成層控板狀鈾礦床，盆地中心厚度達(dá)1000 m。盆地邊緣NNW和N-S向控盆斷裂提供熱流體，吸取和改造鈾礦層內(nèi)及其上下巖層中的鈾，并疊加于先成礦化砂巖層之上，形成斷裂+層位巖性雙控的富鈾礦床。奧克洛天然反應(yīng)堆現(xiàn)象，是1975年在奧克洛礦床最富鈾礦體30 m×5m×2 m內(nèi)，從鈾品位達(dá)40%的礦石提取鈾時(shí)，發(fā)現(xiàn)235U明顯缺少，其含量降至0.29%，而現(xiàn)今含量應(yīng)為0.72%，從而推斷這一現(xiàn)象是由于在20～17億年的成礦最后階段，約有800 t U自發(fā)出現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所引起。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)引起錒鈾的“燒盡”和鈾礦石中富含裂變產(chǎn)物，其中包括136Xc、86Kr、154Sm等。

成礦區(qū)的大地構(gòu)造演化是，在太古宙先期地槽階段形成新太古宙花崗巖、片麻巖等組成的結(jié)晶基底。盆地西側(cè)形成古元古代石英巖、片巖、千枚巖和片麻巖等，年齡為20～19億年，其鈾含量為1×10-6～3×10-6。在古元古代晚期（18～17億年）形成先期地臺(tái)沉積及其內(nèi)的鈾礦化，如奧克洛鈾礦床為層控板狀砂巖礦床，但用鈾-鉛同位素法測(cè)得奧克洛礦床瀝青鈾礦年齡為2000 Ma。其它礦床產(chǎn)于盆地沉積后產(chǎn)生的斷裂附近，在斷裂構(gòu)造帶兩側(cè)的先成礦化砂巖中形成新的富鈾礦體，沿NNW及N-S向控盆斷裂走向延伸。斷裂本身多無(wú)鈾礦化富集，鈾礦石年齡較新為1740 Ma。只在Mikouloungou礦床內(nèi)，鈾礦體在斷裂帶及緊靠斷裂的砂巖層產(chǎn)出［7］。在新元古代-早古生代早期地槽階段形成年齡為870、730～715，545～530 Ma的粗玄巖脈產(chǎn)出處，未見(jiàn)與巖漿活動(dòng)有關(guān)的鈾成礦現(xiàn)象，隨后成礦區(qū)長(zhǎng)期處于隆起未接受沉積。在晚白堊世至今為后地臺(tái)活化階段，盆地NW和N-S向控盆斷裂復(fù)活，未見(jiàn)新的侵入體及火山巖，現(xiàn)階段大地構(gòu)造性質(zhì)屬弱構(gòu)造活化區(qū)。

鈾成礦大地構(gòu)造模式為古元古代先期地臺(tái)階段成礦（圖5），形成砂巖沉積成巖期層控板狀鈾礦化。之后又受先期地臺(tái)階段晚期斷裂改造疊加成礦，形成受斷裂構(gòu)造交匯控制的切層的鈾礦體，以及礦體內(nèi)的次生鈾礦物，是否屬中新生代活化階段鈾礦化疊加，有待鈾礦石同位素年齡進(jìn)一步研究。

圖5 先期地臺(tái)階段鈾成礦大地構(gòu)造模式Fig.5 The geotectonic model of uranium metallogenesis in the pre-platform stage

3.5 地槽階段＋活化階段疊加鈾成礦模式

羅辛鈾成礦區(qū)：該成礦區(qū)位于南非地盾西緣納米比亞境內(nèi)，擁有羅辛特大型（14萬(wàn)tU）礦床和僅次于奧林匹克壩礦床的世界第二特大型的湖山（26萬(wàn)t U）礦床［10-11］，及瓦倫西大型等白崗巖型鈾礦床。另有世界最大的超大型郎格-海因里奇（7萬(wàn)t U）新生代鈣結(jié)巖型等鈾礦床15處，鈾礦床鈾資源量21.4萬(wàn)t U。成礦區(qū)總鈾資源量61.4萬(wàn)tU，屬超大型鈾成礦區(qū)。白崗巖型鈾礦床產(chǎn)于新元古代加丹加（泛非）地槽造山運(yùn)動(dòng)晚期或后期的白崗巖內(nèi)。白崗巖共有5期，鈾成礦只與巖漿活動(dòng)晚期的第4、5期白崗巖有關(guān)，礦化白崗巖同位素年齡為468 Ma，含鈾量達(dá)200×10-6～300×10-6，U/Th＞2，屬加丹加地槽階段晚期所成。無(wú)礦化的前三期白崗巖及區(qū)域內(nèi)白崗巖的同位素年齡為691～484 Ma。據(jù)分析，白崗巖屬變質(zhì)沉積巖深熔和花崗巖化的殼源成因，后又受NNE-NS向區(qū)域性千歲蘭大斷裂作用改造，才新形成厚大的礦化白崗巖體。在古生代-中生代早期的地臺(tái)階段地殼緩慢隆升，未接受沉積。在中生代晚期-新生代全非洲大陸地臺(tái)活化，長(zhǎng)時(shí)期處于隆升剝蝕狀態(tài)。羅辛、湖山、瓦倫西和艾塔托姆礦床均受縱貫全成礦區(qū)的NNE-NS向千歲蘭大斷裂制約。羅辛礦床礦體直接裸露地表，湖山礦床礦體產(chǎn)于沙漠砂層下50 m深處，表明鈾礦體也曾裸露地表，即便是50 m松散砂層之下更深處，都是表生鈾成礦作用沿?cái)嗔鸭傲严稁艿竭_(dá)范疇，產(chǎn)生表生鈾成礦作用疊加。鈾礦石礦物成分中有早期形成的細(xì)小顆粒狀晶質(zhì)鈾礦、瀝青鈾礦、鈦鈾礦等原生鈾礦物，其量占55%。同時(shí)有大量鉀釩鈾礦、硅鈣鈾礦等次生鈾礦物伴生產(chǎn)出，其量占40%，鈮鉭鈾礦等占5%，共同組成礦石平均鈾品位為0.04%～0.06%的鈾礦床。由此可推出，羅辛等白崗巖鈾礦床是以內(nèi)生成礦作用為主，有表生成礦作用疊加所成的復(fù)成因鈾礦床［17］。成礦區(qū)內(nèi)還擁有大量近代鈣結(jié)巖鈾礦床，表明活化階段表生鈾成礦作用強(qiáng)烈，鈾成礦大地構(gòu)造成礦模式為地槽階段+活化階段疊加鈾富集模式（圖6）。

圖6 地槽階段+活化階段疊加鈾成礦大地構(gòu)造模式Fig.6 The geotectonic model of superimposed uranium metallogenesis in the geosynclinal stage and the activated stage

3.6 地臺(tái)階段＋活化階段疊加鈾成礦模式

3.6.1 阿加德茲鈾成礦區(qū)

成礦區(qū)大地構(gòu)造位置是位于西非賀加爾地塊南側(cè)，緊靠伊爾地塊西側(cè)，定位于伊勒姆登大型克拉通盆地東北，阿加德茲次級(jí)盆地東緣。成礦區(qū)有達(dá)薩和伊姆拉倫等多處特大和超大型鈾礦床，及一系列規(guī)模不等的砂巖鈾礦床共42處，總鈾資源量74.5萬(wàn)tU，屬超大型鈾成礦區(qū)。伊爾地塊由新太古代-元古宙結(jié)晶片巖、花崗片麻巖、及大面積出露的新元古代花崗巖等組成，其鈾含量為9×10-6～30×10-6，屬鈾含量較高地塊，并構(gòu)成阿加德茲盆地早期地槽褶皺基底。盆地內(nèi)沉積屬泛非地槽回返后的寒武紀(jì)-早白堊世較為穩(wěn)定的地臺(tái)陸相沉積，加里東期和海西期構(gòu)造-巖漿活動(dòng)較弱，地臺(tái)階段只發(fā)生緩慢的間歇性沉降，大陸沉積作用也弱，以剝蝕作用為主，因而地臺(tái)蓋層總厚度不足2000 m。巖性以河流相-三角洲相及濱湖相砂巖、泥巖為主，巖層產(chǎn)狀平緩。在早石炭世、晚侏羅世和早白堊世形成富鈾砂巖層及沉積-成巖型低品位鈾礦化，有335、101 Ma的鈾礦石年齡引證，如伊姆拉倫層控砂巖鈾礦床。晚白堊世開(kāi)始至今非洲地臺(tái)活化，進(jìn)入后地臺(tái)活化階段。在活化階段阿加德茲盆地內(nèi)構(gòu)造-巖漿活化不劇烈，無(wú)明顯的巖漿巖體侵入及火山噴發(fā)巖，只在盆地東緣形成的南北向大斷裂活化，并切割先成富鈾砂巖層和富鈾花崗巖基底。存在兩次構(gòu)造熱液成礦作用，使先成富鈾砂巖層疊加富化成礦，有76、64 Ma的鈾礦石年齡為證。如達(dá)薩鈾礦床既受層位巖性控制，又受斷裂構(gòu)造控制，形成復(fù)成因的富大砂巖型鈾成礦區(qū)［18］。鈾成礦大地構(gòu)造模式是地臺(tái)階段+活化階段成礦疊加模式（圖7）。

3.6.2 卡魯鈾成礦區(qū)

成礦區(qū)位于南非羅得西亞地塊西南卡魯沉積盆地，擁有8處砂巖鈾礦床，及產(chǎn)于卡魯巖系之上始新世至現(xiàn)代的卡拉哈里砂層內(nèi)的鈣結(jié)巖鈾礦床1處，共鈾資源量約17萬(wàn)t U，屬中型鈾成礦區(qū)?？斉璧囟B紀(jì)鈾礦化砂巖為內(nèi)陸河流相沉積，形成層控板狀鈾礦體，歸屬地臺(tái)階段所成，尚未見(jiàn)切層的或活化改造的鈾礦化年齡數(shù)據(jù)公布，有待今后研究。但在礦化砂巖系之上覆蓋著始新世至今的卡拉哈里沙漠層，屬活化構(gòu)造層，其中產(chǎn)有鈣結(jié)巖鈾礦化，明顯屬活化階段形成，因而鈾成礦大地構(gòu)造成礦模式歸為地臺(tái)階段+活化階段疊加模式（圖7）。在非洲大陸產(chǎn)于古生代地臺(tái)的卡魯建造中的另一些鈾成礦區(qū)，也可列入此成礦模式。

圖7 地臺(tái)階段+活化階段疊加鈾成礦大地構(gòu)造模式Fig.7 The geotectonic model of superimposed uranium metallgenesis in the platform stage and the activated stage

4 結(jié)論

1）非洲大陸擁有常規(guī)鈾資源量超400萬(wàn)tU，為全球鈾資源最多的大陸洲。產(chǎn)有變質(zhì)巖型、花崗巖型（含堿交代巖型）、石英-卵石礫巖型、砂巖型、白崗巖型、碳酸鹽巖型和鈣結(jié)巖型等多種鈾礦類型，也是全球重要的鈾成礦域之一。除維特瓦特斯蘭鈾成礦區(qū)研究較為詳細(xì)外，其余鈾成礦區(qū)研究程度較低，鈾成礦演化階段研究仍顯不足。

2）非洲大陸前寒武紀(jì)地塊出露多，總面積大，為前寒武紀(jì)地質(zhì)和鈾成礦作用研究創(chuàng)造了有利條件。非洲大陸大地構(gòu)造演化復(fù)雜，歷經(jīng)地質(zhì)時(shí)代多，時(shí)間超過(guò)35億年之久。依活化構(gòu)造理論首次把非洲大地構(gòu)造演化，劃分為陸核、先期地槽、先期地臺(tái)、地槽、地臺(tái)和活化等6個(gè)大地構(gòu)造階段，在大地構(gòu)造剖面內(nèi)相對(duì)應(yīng)為6個(gè)大地構(gòu)造層。

3）在進(jìn)行鈾成礦大地構(gòu)造區(qū)劃中，采用以大地構(gòu)造單元為基礎(chǔ)，引入成礦區(qū)鈾礦床數(shù)量和鈾資源量的量化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行三級(jí)區(qū)劃。把203處常規(guī)鈾礦床分為10個(gè)鈾成礦區(qū)，3個(gè)鈾成礦省，統(tǒng)歸為非洲—阿拉伯鈾成礦域。對(duì)IAEA（2015）鈾資源量1～300 t U的小礦床按鈾礦點(diǎn)論處，而未列入礦床統(tǒng)計(jì)之列。鈾成礦區(qū)要≥3處鈾礦床，鈾資源量≥2萬(wàn)t。成礦區(qū)按鈾資源規(guī)模分為4級(jí)，小型為2～5萬(wàn)t U，中型5～20萬(wàn)t U，大型20～50萬(wàn)t U，超大型≥50萬(wàn)t U，有助進(jìn)行鈾成礦區(qū)研究對(duì)比和評(píng)價(jià)。鈾成礦省要2個(gè)成礦區(qū)以上，鈾資源量≥10萬(wàn)t U。鈾成礦域要2個(gè)鈾成礦省以上，鈾資源量≥50萬(wàn)t U。

4）鈾成礦大地構(gòu)造模式，根據(jù)多數(shù)鈾成礦區(qū)是經(jīng)歷了多個(gè)大地構(gòu)造階段并先后疊加成礦的特征，對(duì)非洲鈾成礦大地構(gòu)造模式進(jìn)行了研究，初步劃分出先期地槽階段＋活化階段疊加、先期地臺(tái)階段＋地槽階段疊加、先期地臺(tái)階段+地槽階段+活化階段疊加、先期地臺(tái)階段、地槽階段＋活化階段疊加、地臺(tái)階段＋活化階段疊加等6種不同的鈾成礦大地構(gòu)造模式。