陳金勇，范洪海，何德寶，耿瑞瑞，王生云，陳東歡，陳旭

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院 中核集團鈾資源勘查與評價技術(shù)重點實驗室，北京 100029；2.東華理工大學 核資源與環(huán)境國家重點實驗室，江西 南昌 330013；3.中核地礦科技集團有限公司，北京 100013）

目前，世界上已發(fā)現(xiàn)的深源侵入巖型鈾礦床主要分布于納米比亞、加拿大、格陵蘭、美國、南非、澳大利亞、烏克蘭和中國等地［1-5］。盡管該類鈾礦床平均品位較低，多介于0.01 %～0.05 %之間，但其往往具有較大規(guī)模，可形成大型-超大型鈾礦床，具有較好的找礦前景。加拿大、格陵蘭和烏克蘭等偉晶巖型鈾礦床即是侵入巖型鈾礦床的一種，多產(chǎn)于早元古代克拉通附近的褶皺造山帶中［1，6］，加拿大North Shore地區(qū)的偉晶巖型鈾礦資源量可達1.69 萬t［7］。而納米比亞白崗巖型鈾礦床更是侵入巖型鈾礦床的典型代表，它是泛非造山帶的產(chǎn)物，其含礦主巖為淺色偉晶狀花崗質(zhì)巖石，當?shù)氐牡刭|(zhì)勘探人員稱之為白崗巖，總共有20 余座礦床，總資源量可達72 萬t 左右，其中不乏有大型-超大型鈾礦床［7-8］。

限于勘探與開發(fā)等諸多因素的限制，納米比亞白崗巖型鈾礦研究程度較低。借助中國核工業(yè)集團有限公司第四代鈾礦勘探關鍵技術(shù)研究與示范項目開展的契機和前人在羅辛、歡樂谷及湖山等礦床多年勘查與研究的基礎，本文對納米比亞白崗巖型鈾礦成礦規(guī)律、控礦因素和成礦機制進行了歸納總結(jié)與綜合解析，提出了若干認識，以期能為今后我國及納米比亞類似地區(qū)的鈾礦找礦勘探和深入研究有所裨益。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 大地構(gòu)造背景

達馬拉造山帶（Damara Orogen）是在新元古代和早古生代（650～460 Ma）期間，卡拉哈里克拉通和剛果克拉通碰撞的產(chǎn)物［9］，是泛非造山帶的一部分。在納米比亞該造山帶分為NE 向陸內(nèi)分支和正北向海岸線分支，陸內(nèi)分支根據(jù)航磁解譯的斷裂或線性構(gòu)造帶所確定邊界，自南向北又可細分為南部地體、南部邊緣帶、南帶、Okahandja 線性構(gòu)造帶、南部中央帶、北部中央帶、北帶和北部地體［10-11］。納米比亞所有白崗巖型鈾礦、礦點和礦化點均位于中央帶［12］，主要在南部中央帶。

中央帶以沿 NNE 向千歲蘭斷裂（Welwitschia Lineament）的負磁異常帶和諸多穹隆構(gòu)造為標志性特征（圖1），該帶長條形穹盆構(gòu)造的形態(tài)即為NE 向構(gòu)造所控制。在中央帶，至少有D1至D3三次主要構(gòu)造變形事件發(fā)生在達馬拉層序中，而D2和D3期構(gòu)造變形事件，甚至包括D4期構(gòu)造變形，對納米比亞白崗巖的侵位機制起著決定性作用。

圖1 納米比亞中部達馬拉造山帶構(gòu)造地質(zhì)簡圖及主要白崗巖型鈾礦位置（據(jù)參考文獻［13-14］修改）Fig. 1 Structural sketch map of central Damara Orogenic Belt in Namibia and the location of main leucogranite-type uranium deposit （Modified after references ［13-14］）

D1構(gòu)造變形事件是大約在580 Ma，由卡拉哈里克拉通俯沖至剛果克拉通之下產(chǎn)生的，始于兩克拉通的初步匯聚階段。此構(gòu)造變形作用產(chǎn)生了一系列與逆沖推覆斷層相關的褶皺F1以及S 向至SSE 向的開闊等斜褶皺，平行于層面的穿插葉理S1和低角度逆斷層，逆沖斷層和褶皺的傾向變化很大。

D2構(gòu)造變形事件大致發(fā)生在550 Ma，屬于剛果克拉通與卡拉哈里克拉通進一步匯聚的階段。此構(gòu)造變形作用產(chǎn)生了低角度的逆斷層，NE 向直立的緊閉-等斜褶皺F2以及與褶皺F2軸面大致平行的軸面面理S2。研究表明：褶皺F2與SE 傾向的拉伸線理L2及NE 向大型緊閉鞘褶皺相伴生。

D3構(gòu)造變形事件大概發(fā)生在535 Ma，為兩克拉通相互碰撞時期。該構(gòu)造變形作用形成了一系列NE 走向、SE 傾向的、直立的大型穹隆構(gòu)造以及軸面傾向N 或NE 的大波長平緩褶皺F3，該期構(gòu)造變形作用主導了南部中央帶NE 向的主要構(gòu)造產(chǎn)狀。其中，褶皺F3是層理S0與走向NE、傾向SE 的穹隆構(gòu)造發(fā)生疊加褶皺作用形成的向斜構(gòu)造。前期褶皺再發(fā)生褶皺作用產(chǎn)生了與鞘褶皺幾何形態(tài)相似的區(qū)域性褶皺，該期褶皺作用主要發(fā)生在南部中央帶的西南部。除此之外，隨著面理S2的發(fā)育，局部地區(qū)也發(fā)育線理L3。D3構(gòu)造變形事件與Jacob（1974）提出的D2構(gòu)造變形事件晚期相對應［15］。該期穹隆、褶皺構(gòu)造與白崗巖成礦作用關系十分密切。

D4構(gòu)造變形以韌性向脆性的過渡轉(zhuǎn)變和NNE 向千歲蘭斷裂的左旋走滑為特征。羅辛穹隆的NNE 軸向是在D4構(gòu)造變形時期由F3的NE 軸向旋轉(zhuǎn)形成的。該期構(gòu)造變形事件也相當于Jacob（1974）提出的D2構(gòu)造變形事件晚期，且比D3構(gòu)造變形事件還要晚［15］。

1.2 地 層

在中央帶，區(qū)域發(fā)育的地層自上而下包括：達馬拉層序的卡塞布組（Kuiseb）、卡里畢比組（Karibib）、楚斯組（Chuos）、羅辛組（R?ssing）、可汗組（Khan）和艾杜西斯組（Etusis）以及前達馬拉基底阿巴比斯組雜巖體（Abbabis）（圖1）?？ㄈ冀M由黑云母片巖、泥質(zhì)片巖、片麻巖、混合巖、鈣硅質(zhì)巖和石英巖組成?？ɡ锂叡冉M以厚層大理巖為主，含有鈣硅質(zhì)巖、片麻巖和片巖等，厚層狀大理巖節(jié)理較發(fā)育。楚斯組以發(fā)育冰磧巖為特征，還包含石英巖和鈣硅質(zhì)巖等。該組冰磧巖的形成年齡在710 Ma 左右，與全球性Sturtian 冰期事件密切相關。羅辛組以發(fā)育上、下兩套大理巖為特征，含有鈣硅質(zhì)巖和堇青石片麻巖，一些鈾礦床的白崗巖礦體主要侵位于該地層，如羅辛礦床。可汗組與羅辛組呈不整合接觸關系，以灰綠色輝石石榴片麻巖和大量花崗巖脈侵入為特征，還含有石英巖、角閃巖及片巖等組成。艾杜西斯組不整合于阿巴比斯組雜巖體之上，主要由石英巖、片麻巖、片巖和變質(zhì)礫巖等組成，常發(fā)育在穹隆和背斜的核部。研究表明：在中央帶，達馬拉層序底部與裂谷相關的酸性火山巖年齡為746±2 Ma［16］。因此，達馬拉層序的沉積作用始于750～710 Ma 之間［17］。前達馬拉基底阿巴比斯組雜巖體以石英長石片麻巖和眼球狀片麻巖為主，含少量石英巖、泥質(zhì)片巖、斜長角閃巖及大理巖等，前達拉基底演化年齡約在2 038±5 Ma 至2 164±6 Ma之間［18-20］。

1.3 巖漿巖

納米比亞達馬拉造山帶中央帶至少發(fā)育300 余個巖漿侵入體，出露面積超過75 000 km2，其中，花崗巖侵入體約占96 %，花崗閃長巖、閃長巖和基性巖占4 %左右［13］。中央帶花崗巖出露的規(guī)模大小不一，從5 000 km2的Donkerhuk 花崗巖體到幾米厚的白崗巖脈，普遍以巖床和巖脈的形式出露［21-22］。

按照達馬拉造山帶構(gòu)造演化及不同花崗質(zhì)巖石的特征差異，不同學者對花崗質(zhì)巖石進行了大致分類。Marlow（1981）將其劃分為四類：早期富含黑云母的紅色花崗巖、Salem 型斑狀花崗巖、淡色花崗巖和晚期白崗巖［23］。Miller（1983）將其歸為三大類型：1）花崗閃長巖、閃長巖以及紅色和灰色花崗巖；2）斑狀黑云母二長花崗巖及相關閃長巖；3）細粒至粗粒狀淡色花崗巖和偉晶巖［13］。Brandt（1987）同樣認為達馬拉造山帶中央帶最古老的花崗巖侵入體是紅色花崗巖，再則是Salem型斑狀花崗巖［24］。

在各種花崗巖侵入體中，具有Ⅰ型花崗巖特征的為早期的閃長巖與少數(shù)含有榍石和角閃石的Salem 型花崗巖，而大多數(shù)Salem 型花崗巖為過鋁質(zhì)、含石榴子石的S 型花崗巖。還有大部分淡色花崗巖也是含石榴子石和堇青石、強過鋁質(zhì)的S 型花崗巖。這些花崗巖可能來源于：1）達馬拉超群的中地殼變沉積巖部分熔融形成的；2）中元古代基底的變沉積巖和變火成巖部分熔融形成的［21，25-27］。

與鈾礦化關系密切的白崗巖廣泛分布于達馬拉造山帶中央帶，形態(tài)復雜多變，通常呈不規(guī)則網(wǎng)狀巖脈沿著地層的層理和片理侵入。Nex（1997）對Goanikontes 地區(qū)各種白崗巖的野外接觸關系、巖石學及輻射值等地質(zhì)特征進行研究，并按照特征差異以及大致形成時間先后順序?qū)⑵鋭澐譃锳、B、C、D、E 和F 六種類型（表1）［28］。在六類白崗巖中，D、E 型是主要的賦礦巖體。

表1 納米比亞達瑪拉造山帶不同類型白崗巖的地質(zhì)特征Table 1 Geological characteristics of different leucogranites in the Damara Orogenic Belt，Namibia

2 白崗巖型鈾成礦作用的制約因素

2.1 地層含鈾性與鈾成礦作用

目前，納米比亞達馬拉造山帶中央帶共發(fā)現(xiàn)了20 多個白崗巖型鈾礦床，各個礦床地質(zhì)特征及礦化巖體產(chǎn)出層位如表2 所示。其中，多數(shù)礦床的礦化巖體主要侵入于羅辛組和可汗組，另外，也有部分鈾礦床的礦化白崗巖亦侵入于卡塞布組和卡里畢比組，如歡樂谷礦床與瓦倫西亞礦床（圖2）。綜上所述，納米比亞白崗巖鈾成礦作用明顯受地層約束，主要是由于酸性巖漿上涌至地層過程中，與卡里畢比組或羅辛組大理巖發(fā)生脫碳反應，使得包裹體氣相中二氧化碳含量增加，巖漿易于沸騰，促進鈾沉淀富集，而卡塞布組與可汗組的片巖、片麻巖發(fā)育大量的裂隙、片理及片麻理等，給鈾礦化提供了充足的容礦空間。

表2 中央帶白崗巖型鈾礦床地質(zhì)特征［13，28-29］Table 2 Geological characteristics of leucogranite-type uranium deposits in the central Damara Orogenic Belt,Namibia[13，28-29]

圖2 納米比亞歡樂谷礦床18 號礦帶西部地質(zhì)剖面圖Fig. 2 Geological profile of the west of ore belt No. 18 in Gaudeanmus area，Namibia

在大陸上地殼元素豐度值中，w（U）=2.8×10-6，w（Th）=10.7×10-6，w（U）/w（Th）=0.26［31］。通過區(qū)域地層鈾、釷含量分析（表3），可以發(fā)現(xiàn)可汗組、楚斯組、羅辛組和卡塞布組的鈾、釷含量及w（U）/w（Th）比值與大陸上地殼基本相當，說明這些地層并未發(fā)生鈾的遷移，而且鈾的含量也不高，因此白崗巖中的鈾不可能來源于上述這些地層。卡里畢比組地層的鈾、釷含量及w（U）/w（Th）比值較大陸上地殼要偏高些，主要是因為酸性巖漿侵入于大理巖過程中，與大理巖發(fā)生反應，使其發(fā)生矽卡巖化，同時有少量鈾沉淀在大理巖中，因此鈾源也不可能是卡里畢比組。在達馬拉層序中，只有艾杜西斯組的w（U）/w（Th）比值低于大陸上地殼，這是由于艾杜西斯組中常有前達馬拉基底物質(zhì)的混入。顯然，前達馬拉基底是白崗巖鈾礦化的最有可能來源，1）相對于鈾來說，前達馬拉基底的釷含量明顯高于大陸上地殼；2）前達馬拉基底的w（U）/w（Th）比值明顯低于大陸上地殼，兩者均表明了前達馬拉基底明顯發(fā)生了鈾遷移，所以它是最有可能的鈾源。

表3 納米比亞達馬拉造山帶中央帶各個地層的U、Th 含量/10?6Table 3 U and Th content of strata in the central Damara Belt，Namibia/10?6

2.2 構(gòu)造演化與鈾成礦作用

2.2.1 區(qū)域多期次構(gòu)造變形及其運動學

由于受新元古代晚期達馬拉造山作用和中新生代構(gòu)造-巖漿作用的影響，中央帶發(fā)生了斷裂活動和強烈的褶皺作用，形成了十分復雜的地質(zhì)構(gòu)造景觀。通過野外構(gòu)造剖面調(diào)查及重點地區(qū)構(gòu)造剖面分析，初步確定了四期五個階段的構(gòu)造變形。

2.2.1.1 前達馬拉時期構(gòu)造變形

該構(gòu)造形跡以各種強烈韌性變形構(gòu)造和花崗片麻巖、石榴斜長片麻巖、片麻巖等角閃巖相變質(zhì)巖為特征（圖3a），主要發(fā)育在前達馬拉基底阿巴比斯組雜巖體中。原始構(gòu)造軸向多已被后期的達馬拉期NE 向變形構(gòu)造所置換，根據(jù)野外殘留露頭的觀察以及疊加變形構(gòu)造分析，判斷前造山期構(gòu)造線呈近EW 向展布。

2.2.1.2 達馬拉時期構(gòu)造變形

該期構(gòu)造變形自早到晚可分為3個階段：擠壓逆沖韌性變形、走滑剪切韌性變形和褶皺構(gòu)造，均呈NE 向展布。NE 向構(gòu)造線是泛非期達馬拉造山帶所特有的構(gòu)造現(xiàn)象，屬于新元古代晚期陸-陸碰撞及強烈擠壓變形的產(chǎn)物。納米比亞中央帶的長條形穹盆構(gòu)造形態(tài)基本被此構(gòu)造線所控制。

1）擠壓逆沖韌性變形

該構(gòu)造變形發(fā)生在D1時期，約580 Ma，與區(qū)域上新元古代晚期卡拉哈里克拉通俯沖至剛果克拉通之下事件密切相關。致使前達馬拉基底阿巴比斯組雜巖體和達馬拉層序的冰磧巖、碳酸鹽巖和碎屑巖及火山巖夾層發(fā)生了綠片巖相-低角閃巖相的變質(zhì)作用，形成了大理巖、片麻巖和片巖等。也產(chǎn)生了緊閉褶皺、逆沖推覆褶皺和低角度逆沖斷層，以及傾滑型的拉伸線理和透入性的剪切面理（圖3c），伴生不同規(guī)模的韌性剪切帶和糜棱巖。此階段構(gòu)造變形形跡目前主要出露在可汗河谷帶的兩側(cè)，僅局部地區(qū)保存較為完好，如歡樂谷礦床18號帶等。

2）走滑剪切韌性變形

鑒于野外地質(zhì)觀察，該期構(gòu)造變形明顯晚于逆沖韌性剪切時期，大致與A 型和B 型白崗巖同期，約發(fā)生在550～540 Ma 之間，為D2—D3期構(gòu)造事件。在可汗河谷一帶可明顯觀察到該期構(gòu)造變形事件，韌性走滑變形帶延伸長度超過40 km、寬度約1 km。處于走滑帶的巖石，如碳酸鹽巖、碎屑巖以及如黑云母花崗巖、似斑狀花崗巖、A 型和B 型白崗巖等巖漿巖，都發(fā)生了走滑特征的韌性剪切變形，伴隨有走滑剪切型褶皺構(gòu)造、石香腸及其細頸化“藕節(jié)”或“啞鈴”構(gòu)造（圖3b）。根據(jù)卡里畢比組及羅辛組等發(fā)育的σ型和δ型旋轉(zhuǎn)碎斑系（圖3e，f），說明該構(gòu)造變形是左旋剪切活動，同時巖石定向薄片中長石、石英等礦物也證實了沿北東方向的左旋活動。

3）褶皺構(gòu)造

伴隨同碰撞期傾滑變形及后碰撞期走滑變形，形成了一系列NE 向a 型背斜和向斜構(gòu)造（圖3d），其樞紐與拉伸線理近平行展布。通常背斜較寬，向斜相對較小，褶皺軸向以NE 向為主，EW 向為輔。如在歡樂谷礦床18 號帶和羅辛礦床Z17、Z19號帶之間發(fā)育一軸向近NE 向的大型向斜，核部為卡塞布組地層（圖4），礦化白崗巖侵入于該向斜的東翼。在NE 向韌性剪切帶中經(jīng)常見有平臥褶皺、似劍鞘褶皺等a型褶皺，依據(jù)野外切割關系分析，早期褶皺為EW 向，晚期褶皺為NE 向。羅辛穹隆即是該褶皺構(gòu)造的典型代表，研究表明，此穹隆構(gòu)造發(fā)生于540 Ma之后，為D3時期構(gòu)造變形［14］。其核部為艾杜西斯組地層，有花崗巖侵入，應是剛果克拉通與卡拉哈里克拉通碰撞時，陸殼擠壓增厚、地殼物質(zhì)部分熔融以及花崗質(zhì)巖漿柱上涌的產(chǎn)物［14］。

圖4 納米比亞達馬拉造山帶歡樂谷地區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig. 4 Structural outline of Gaudeanmus area in the central Damara Orogenic Belt，Namibia

2.2.1.3 中上地殼層次的構(gòu)造變形

該期構(gòu)造變形均切割基底巖層和韌性變形帶，以密集的節(jié)理構(gòu)造、淺構(gòu)造位的拖曳褶皺和脆性斷裂以及中生代近直立基性巖墻群為特征。基性巖為細粒狀輝綠巖、粗玄巖脈，厚度為0.5～15 m 不等，延伸穩(wěn)定，數(shù)百米至上千米，走向變化較大，包括近SN向、NW310°、NE44°～70°和近EW向等，以近SN 向巖脈最為發(fā)育。

千歲蘭斷裂是區(qū)域最主要的脆性斷裂，穿過整個區(qū)域，沿羅辛組泥質(zhì)片巖、片麻巖及卡里畢比組片巖、大理巖地層分布，為大型走滑斷層，總體沿著NE 或NNE 方向延伸，走向上局部發(fā)生轉(zhuǎn)折，寬約60～300 m，構(gòu)造面呈舒緩波狀，發(fā)育構(gòu)造泥、擦痕及階步，構(gòu)造通過處黑云母片麻巖被強烈破碎成巖粉狀，傾向和傾角不明，帶內(nèi)發(fā)育大量構(gòu)造巖，主要有：斷層泥、碎粉巖和碎斑巖。并發(fā)育一些次級斷裂，沿NW 向、SN 向延伸。這些斷層不僅造成巖層剪切、破碎及鈾的活化、遷移，也為中生代基性巖脈提供侵入通道。

2.2.1.4 新生代脆性變形

該脆性變形是以水平狀卸載節(jié)理為代表，在石英巖和白崗巖中最為發(fā)育，是地殼整體抬升引起的。在南非的開普敦（Cape Town）桌山和好望角（Cape of Good Hope），卸載節(jié)理廣泛發(fā)育在元古代花崗巖基中，粗看猶如規(guī)整的水平巖層。

2.2.2 區(qū)域構(gòu)造應力場分析

區(qū)域褶皺的動力學背景為中深地殼層次的塑性流變環(huán)境，主壓應力被塑性流變狀態(tài)下的巖石組構(gòu)吸收后，形成了韌性剪切帶和變質(zhì)巖。目前留存在巖石中密集的節(jié)理構(gòu)造，主要是因為巖漿上涌至上地殼或碰撞造山后構(gòu)造折返產(chǎn)生的。

經(jīng)野外測量納米比亞歡樂谷地區(qū)29 處變質(zhì)巖與花崗巖的節(jié)理產(chǎn)狀及室內(nèi)處理，繪制了26個地點的節(jié)理玫瑰圖和等密度圖（圖4），大體確定了該地區(qū)碰撞后區(qū)域應力場。

從26個不同地點、不同巖石的節(jié)理測量統(tǒng)計，方位介于N26°～35°之間的主壓應力，共9處，點號分別是11、30、32、39、54、62、101、104和111，為最優(yōu)勢主壓應力；再則是共有8 處主壓應力方位介于N110°～129°之間，點號分別是11-Gr（花崗巖）、19、53、57、73、91、109 和112；然后是主壓應力方位介于N345°～360°之間的，有7 處，點號分別是5、16、35、45、85、100和111-Gr（花崗巖）；另外點號13 和82 兩處的主壓應力方位介于N51°～56°之間。

眾所周知，平行主壓應力方向者往往形成沿該方位延伸的正斷層，或垂直該方位的逆斷層。研究表明：白崗巖型鈾礦的富集是在D 型白崗巖侵位期間及之后發(fā)生的。因此，上述26處節(jié)理測量獲得的4個不同方位應力場尤其是前3個方位應力場，應該與鈾礦富集密切相關。

納米比亞達馬拉造山帶中央帶白崗巖鈾礦床多呈NE 向展布，應與區(qū)內(nèi)最優(yōu)勢的σ1為N26°～35°方位的區(qū)域應力場關系最為密切，如歡樂谷礦床18 號礦帶呈NE30°展布，該方位與一同方位的斷裂破碎帶千歲蘭斷裂相對應，應是成礦流體運移流通的主通道。σ1為N110°～129°和N345°～360°方位的區(qū)域應力場也對達馬拉造山帶中央帶白崗巖鈾礦床的形成具有一定貢獻。

2.2.3 構(gòu)造活動對鈾成礦作用的制約

通過綜合分析研究區(qū)韌性剪切帶、斷裂、穹隆、褶皺、巖漿活動以及流體作用，基本查明了與鈾礦化相關的構(gòu)造因素有以下幾個方面：

1）早期的韌性推覆剪切有可能使礦源層中的礦質(zhì)析出，稍后的韌性走滑剪切將使之進一步析出并沿走滑剪切帶遷移-沉淀，使礦質(zhì)在有利部位初步富集。

2）脆性斷裂，特別是區(qū)域性深大斷裂——千歲蘭斷裂，以及次級斷裂、節(jié)理和裂隙等，既是富鈾巖漿遷移侵入的通道，也是后期熱液疊加富集的通道，同時也為基性巖脈提供了上涌的有利條件。

3）褶皺和穹隆導致地層經(jīng)常發(fā)生扭曲、拐彎，形成一個張性空間，如脆性-韌性剪切活動疊加部位、剪切拖曳帶、穹隆構(gòu)造低部、構(gòu)造拐彎處、交匯處以及斷裂破碎帶，十分有利于鈾的沉淀、富集和儲存。

4）新生代脆性變形，由地殼整體抬升引起，如水平狀卸載節(jié)理，使得礦化白崗巖進一步抬升，遭受風化剝蝕，產(chǎn)生表生氧化作用。

2.3 巖漿演化與鈾成礦作用

納米比亞中央帶的花崗質(zhì)巖漿演化歷史很大程度上反映了達馬拉造山帶深部的高溫演化歷程（表4）。在達馬拉造山期間，巖漿演化大致可劃分為三幕：570～540 Ma（與板塊匯聚、碰撞相關的花崗巖）、535～510 Ma（碰撞期花崗巖）和505～480 Ma（后碰撞花崗巖），并最終于460 Ma 左右冷卻，停止活動［32］。

表4 納米比亞達馬拉造山帶中央帶花崗質(zhì)巖漿的演化過程Table 4 Evolution of granitic magma in the central Damara Orogenic Belt，Namibia

1）570～540 Ma——與板塊匯聚、碰撞相關的花崗巖

第1 幕巖漿活動與卡拉哈里克拉通和剛果克拉通的匯聚、碰撞階段相對應。在這期間，大量鎂鐵質(zhì)深成巖體、正長巖以及早期閃長巖、花崗閃長巖、紅色花崗巖和Salem 型花崗巖的侵入，同時A 型白崗巖也是在這時期侵入的。Jacob et al.（2000）利用SHRIMP 鋯石U-Pb 測試，獲得Goas地區(qū)的閃長巖套年齡為563±4 Ma和546±6 Ma［33］，屬于D2時期或早于D2時期，代表板塊俯沖的年齡。更重要的是，Salem型花崗巖作為達馬拉造山帶的同構(gòu)造花崗巖，其大量的測試年齡值介于560～540 Ma 之間［13，33］，歡樂谷地區(qū)Salem 型花崗巖中的斑狀花崗巖和黑云母花崗巖年齡分別為552.5±2.2 Ma和540.2±3.9 Ma［34］，也在那年齡值范圍內(nèi)，表明卡拉哈里克拉通和剛果克拉通在560～540 Ma 期間發(fā)生碰撞。

2）535～510 Ma——碰撞期間的花崗巖

該時期是在地殼增厚的主階段之后，與中央帶的峰期變質(zhì)作用關系密切，屬于D3期間。主要的過鋁質(zhì)S 型花崗巖在此期間侵入，如灰色花崗巖、B 型白崗巖、C 型白崗巖和F 型白崗巖。研究表明，在斯瓦科普蒙德附近，達馬拉變沉積巖和前達馬拉基底片麻巖在這時期發(fā)生了部分熔融［35］。

3）505～480 Ma——后碰撞花崗巖

該期花崗巖均是D3之后侵入的，大量鈾礦化白崗巖（D 和E 型白崗巖）和偉晶巖的形成年齡分布于505 到480 Ma，該期所記錄的最年輕花崗巖Rb-Sr 年齡為465±2 Ma［43］。

通過對各種花崗巖的野外能譜測量統(tǒng)計分析，A、B和C三種類型白崗巖w（U）/w（Th）＜1，表現(xiàn)出富Th的特征；而D與E型白崗巖w（U）/w（Th）＞1，表現(xiàn)出富U 的特征；F 型白崗巖w（U）/w（Th）≈1，而且兩者含量都很低。斑狀花崗巖、黑云母花崗巖及MAB 中花崗片麻巖w（U）/w（Th）＜0.2，均表現(xiàn)出明顯的富Th 的特征。同樣，通過室內(nèi)的U、Th 微量元素分析可以看出，只有D 和E 型白崗巖的w（U）/w（Th）比值大多分布于1 到10之間，且D 型白崗巖中鈾、釷含量明顯遠高于其他類型花崗巖，其他類型白崗巖（包括A、B、C和F型白崗巖）的w（U）/w（Th）比值大多分布于0.1到1之間，而且一般具有富Th的特征。因此，賦鈾白崗巖主要是D和E型白崗巖。

2.4 熱液活動與鈾成礦作用

納米比亞白崗巖型鈾礦主成礦期為巖漿結(jié)晶分異作用，主要鈾礦物為晶質(zhì)鈾礦、釷鈾礦和鈾石，副礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦及鋯石等。熱液活動對白崗巖鈾成礦的作用相對較小，但是在個別礦床也發(fā)現(xiàn)后期熱液活動對局部白崗巖鈾礦化進行了疊加富集作用，使礦化品位可高達1 %～2 %，如湖山礦床和歡樂谷礦床。熱液疊加富集多發(fā)生于斷裂、節(jié)理和裂隙比較發(fā)育的部位。研究表明：納米比亞中央帶白崗巖鈾成礦作用大體可以劃分為三個期次：巖漿作用期、熱液疊加改造期和表生氧化期，熱液疊加改造期的蝕變包括硅化、伊利石化、赤鐵礦化、綠泥石化、黃鐵礦化和高嶺石化等，與瀝青鈾礦和脈狀鈾石的形成息息相關，但相對于主成礦期，該期熱液生成的鈾礦物比例相對較?。?0，45］。

3 典型礦床特征簡介

3.1 羅辛礦床（R?ssing）

羅辛礦床有四個鈾礦帶：SH、SJ、SK 和Z20（圖5）。SJ 是目前開采最主要的礦坑，其他三個還未開采。賦鈾白崗巖主要為D 型白崗巖，以花崗偉晶結(jié)構(gòu)為主，還見有粗粒結(jié)構(gòu)、中粒結(jié)構(gòu)及似斑狀結(jié)構(gòu)，由石英、微斜條紋長石和微斜長石組成，含有少量黑云母。在SJ，鈾礦物包括晶質(zhì)鈾礦（55 %）、β-硅鈣鈾礦（40 %）及貝塔石（5 %），伴生礦物有獨居石、鋯石、榍石、黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦和螢石等。而在SH 礦帶，鈾主要以貝塔石（Ca，Na，U）2（Ti，Ta，Nb）2O6（O，OH）的形式存在［46-47］，貝塔石是一種難以提煉的鈾礦物，因此，目前該地區(qū)沒有開采價值。這兩個地區(qū)鈾礦物之所以有這么大差異，主要是由于白崗巖與羅辛組大理巖發(fā)生反應，產(chǎn)生過量二氧化碳，使得SH 礦帶白崗巖中二氧化碳含量過高，從而引起燒綠石與晶質(zhì)鈾礦相互作用，形成貝塔石［48-51］。

圖5 羅辛礦床的鈾異常帶和地質(zhì)概況（引自參考文獻［52］）Fig. 5 Uranium anomaly zone and geological overview of R?ssing deposit （Adapted from reference ［52］）

羅辛礦床主要受構(gòu)造和地層控制。韌性變形至脆性變形轉(zhuǎn)換帶為礦化白崗巖提供了就位空間，促使鈾礦體落位于羅辛穹隆的東南部與南部，賦存在緊閉褶皺的拐彎部位［47］（圖5）。同時，千歲蘭斷裂（Welwitschia）對礦體的就位也具有重大影響，白崗巖沿著節(jié)理、裂隙、斷裂及軸面劈理等侵入［42，51］。羅辛礦區(qū)發(fā)育有羅辛組、可汗組和艾杜西斯組等地層，賦鈾白崗巖主要侵入在可汗組和羅辛組接觸帶，鈾礦化位置受地層所控制。當白崗巖侵入至羅辛組地層時，與該組大理巖發(fā)生脫碳反應，致使流體中二氧化碳含量增加，巖漿易于沸騰，促進鈾沉淀與富集［52-53］。

總之，羅辛鈾礦是多種成礦因素耦合的產(chǎn)物，巖漿結(jié)晶分異作用是最主要的成礦作用，成礦年齡為510±3 Ma［42］。后期地殼抬升以及受氣候影響，近地表白崗巖富集次生鈾礦物，也是羅辛礦床的重要組成［29，47，54-55］。

3.2 湖山礦床（Husab）

湖山鈾礦（或稱為羅辛南鈾礦），約在羅辛礦床南部5 km 處，地表被第四紀沙粒所覆蓋。其中可采礦體位于Z1號帶和Z2號帶內(nèi)，Z1號帶礦體向北與羅辛Z20礦體相連。在湖山礦床Z1號礦帶，賦鈾白崗巖主要就位于北部穹隆東翼，在南部有些礦體位于穹隆西翼與轉(zhuǎn)折端，走向介于0°～20°之間，傾角介于35°～80°之間，變化較大（圖6）。Z2號帶礦體以近平整的鞍型侵入于南部穹隆，分布在穹隆兩翼及轉(zhuǎn)折端，走向介于30°至170°間，傾角緩于Z1號帶，介于5°至30°之間［56-57］。

圖6 湖山鈾礦Z1號坑22.544°E 地質(zhì)剖面圖（引自參考文獻［59］）Fig. 6 22.544°E geological profile of pit No.1 in Husab Mine （Adapted from reference ［59］）

湖山礦床賦礦巖體為D 型和E 型白崗巖，主要侵入于羅辛組與可汗組，少量位于楚斯組內(nèi)。羅辛組地層主要由大理巖、鈣硅質(zhì)巖、黑云母片巖及堇青石片麻巖組成，楚斯組巖性為混積巖、黑云母片巖和花崗質(zhì)混合巖。同樣，在地層不整合接觸帶和構(gòu)造帶內(nèi)礦體后期受到不同程度的熱液疊加富集作用，常發(fā)育由黑云母和石英組成的脈狀富鈾礦體，以及伴有弱絹云母化、蛇紋石化、綠泥石化和高嶺土化等蝕變。主要是由于后期熱液活動促使鈾的活化運移，并沿破碎帶使原礦體發(fā)生熱液疊加改造作用，產(chǎn)生了鈾石等。因此，這些高品位鈾礦體主要賦存在構(gòu)造斷裂帶或羅辛組富含硫化物的片麻巖內(nèi)［58-59］。

湖山鈾礦主要原生礦石礦物為晶質(zhì)鈾礦，其次含有少量鈮鈦鈾礦和釷鈾礦，后期熱液形成的鈾礦物以鈾石為主，而黃硅鉀鈾礦和硅鈣鈾礦是表生氧化作用形成的。晶質(zhì)鈾礦顆粒較大，常被黑云母、斜長石等包裹，其成礦年齡可能為496±4.1 Ma，是白崗巖礦體內(nèi)晶質(zhì)鈾礦的電子探針化學年齡［60］。

3.3 歡樂谷礦床（Gaudeanmus）

歡樂谷礦床位于羅辛礦床的東北側(cè)和瓦倫西亞礦床的西南側(cè)。18 號帶為歡樂谷礦床的主要礦帶，位于礦床的西南側(cè)，西側(cè)緊鄰羅辛礦山的Z17 異常區(qū)。礦體產(chǎn)在卡里畢比組大理巖與卡塞布組片麻巖接觸帶（圖7），少數(shù)產(chǎn)于羅辛組大理巖和可汗組片巖接觸帶，走向隨地層變化，有NNE 向、近EW 向和NNW 向。鈾礦化發(fā)育在以可汗組為核的倒轉(zhuǎn)背斜西翼的白崗巖脈密集群中，含礦主巖為D 型白崗巖，主體礦段分布在長約650 m、寬350 m 的范圍內(nèi)。礦化白崗巖體主要以似層狀、層狀及透鏡狀脈體順層侵入，部分地段切穿圍巖層理產(chǎn)出（圖7）［30，61-62］。

圖7 納米比亞歡樂谷礦床18 號帶的縱剖面圖Fig. 7 Longitudinal section of ore belt No. 18 in Gaudeanmus area，Namibia

歡樂谷鈾礦床主要受巖體、構(gòu)造、巖性、地層以及后期熱液活動等因素制約。在6 類白崗巖及Salem 型等花崗巖中，賦鈾白崗巖僅為D型和E 型兩種白崗巖，明顯具有專屬性，主要是由于非礦化白崗巖或花崗巖均在D3期間或之前形成，而礦化白崗巖是由富鈾基底再深部重熔而形成的，產(chǎn)于D3構(gòu)造變形及穹隆構(gòu)造之后，兩者的物質(zhì)來源不同。千歲蘭深大斷裂是白崗巖型鈾礦活化遷移的通道，穹隆、NNE 向韌性剪切帶及褶皺等構(gòu)造變異（轉(zhuǎn)折、膨大）部位為鈾礦體的賦存提供了充足的空間。另外，賦鈾白崗巖常以網(wǎng)脈狀、脈狀侵入于羅辛組大理巖和可汗組片麻巖、卡里畢比組大理巖和卡塞布組黑云母片巖（在羅辛組地層減薄或缺失的情況下），這是因為在侵入過程中，巖漿與羅辛組或卡里畢比組大理巖發(fā)生脫碳反應，致使二氧化碳含量增加，巖漿易于沸騰，促進鈾沉淀富集。就后期熱液而言，在靠近斷裂破碎帶等部位，礦化白崗巖明顯發(fā)生強烈的熱液蝕變，使得鈾礦化品位顯著增高，可見局部存在后期熱液的疊加富集［63］。

歡樂谷礦床鈾的賦存狀態(tài)以獨立鈾礦物為主，少量以類質(zhì)同像賦存在鋯石、釷礦物、獨居石和榍石等副礦物中。鈾成礦作用大致可分為巖漿作用、熱液疊加富集作用期和表生氧化作用三個期次。巖漿作用期成礦年齡為502±3 Ma（LA-ICP-MS 晶質(zhì)鈾礦U-Pb），產(chǎn)生的鈾礦物以晶質(zhì)鈾礦為主，還包含鈾釷石、釷鈾礦、自形鈾石、鈦鈾礦及貝塔石等，為主要成礦期；熱液疊加改造期成礦年齡約為153.5±6.5 Ma（LA-ICP-MS 瀝青鈾礦U-Pb），代表性鈾礦物為瀝青鈾礦與脈狀鈾石；表生氧化期可能發(fā)生于新生代，約11.0±3.2 Ma，鈾礦物主要是釩鉀鈾礦和硅鈣鈾礦等。所以，納米比亞歡樂谷鈾礦床是原始巖漿結(jié)晶分異作用、后期熱液疊加富集作用以及表生氧化作用的綜合產(chǎn)物［30，45］。

4 成礦機理探討

4.1 成礦物質(zhì)來源分析

眾所周知，達馬拉造山帶礦化白崗巖產(chǎn)于D3構(gòu)造事件之后，是上地殼部分熔融的產(chǎn)物，但目前對其成礦來源仍有一些不同見解。Smith（1965）根據(jù)白崗巖的礦物成分以及與羅辛組和可汗組的接觸關系，認為侵入于羅辛組和可汗組接觸帶的白崗巖是原富鈾沉積巖在角閃巖相變質(zhì)作用條件下形成的［56］。雖然有些白崗巖型礦床，礦體主要侵入于羅辛組和可汗組，如湖山礦床和羅辛礦床，但有些野外地質(zhì)現(xiàn)象卻不支持該觀點，如在Goanikontes 地區(qū)，富鈾白崗巖也侵入于楚斯組與艾杜西斯組［63］；在瓦倫西亞礦床和歡樂谷礦床，礦體主要侵入于卡塞布組和卡里畢比組，少量侵入于羅辛組和可汗組［61］。該地質(zhì)現(xiàn)象也證明了Barnes 和Hambleton-Jones （1978）依據(jù)巖體中包體成分判斷礦化白崗巖可能來源于可汗組變質(zhì)沉積巖的觀點是錯誤的［64］，該包體成分更接近于花崗質(zhì)巖類。

礦化白崗巖是在達馬拉造山帶晚期侵入地層［65-66］，Brynard 和Andreoli （1988）認為礦化巖體是由紅色花崗巖部分熔融產(chǎn)生的［66］，然而紅色花崗巖的高場強元素含量（HFS）高于礦化白崗巖，因此礦化白崗巖不可能來源于紅色花崗巖［61］。陳金勇等（2016）通過Sr-Nd-Pb 等同位素示蹤發(fā)現(xiàn)，礦化白崗巖形成于D3構(gòu)造變形及穹隆構(gòu)造之后，是早期未熔融的富鈾前達馬拉基底經(jīng)重熔而產(chǎn)生的結(jié)果［61，63］，前達馬拉基底具有明顯的鈾異常，可為礦化白崗巖提供充足的鈾源［21，67］。值得注意的是，晶質(zhì)鈾礦的的Nd 同位素示蹤結(jié)果也充分印證了該觀點［61］。所以白崗巖型鈾礦主成礦期的成礦物質(zhì)主要來源于具有鈾異常的前達馬拉基底［68-69］。

4.2 成礦機理

礦床的形成通?？煞譃榈V前、成礦期和礦后三個階段，是多種地質(zhì)作用的綜合產(chǎn)物。礦前主要為成礦創(chuàng)造賦礦空間，以及為礦質(zhì)沉淀提供化學條件，前達馬拉富鈾基底為白崗巖鈾礦化提供充足的鈾源，千歲蘭斷裂為礦液的活化運移提供了通道，穹隆和韌性剪切帶為鈾的沉淀富集創(chuàng)造了賦礦空間。白崗巖鈾成礦作用是一個礦質(zhì)不斷疊加富集的多期多階段的過程。首先在550 Ma 左右，剛果克拉通和卡拉哈里克拉通發(fā)生碰撞，產(chǎn)生了多種同構(gòu)造花崗巖；然后約在502 Ma，前達馬拉富鈾基底發(fā)生部分熔融，富鈾巖漿經(jīng)千歲蘭斷裂（Welwitschia Lineament）上涌，侵入于羅辛組大理巖與可汗組片麻巖以及卡里畢比組大理巖與卡塞布組黑云母片巖中，形成了富鈾的D 型和E 型白崗巖，在此過程中生成以晶質(zhì)鈾礦為主的大量鈾礦物。接著約在152.3±1.1 Ma，深部流體通過斷裂、節(jié)理和裂隙向上遷移，與大氣水相互混合，在部分地段生成富鈾流體，對礦化白崗巖進一步疊加改造，形成了脈狀鈾石和瀝青鈾礦等熱液鈾礦物，這一期成礦作用相對有限，僅使局部白崗巖的鈾礦化品位更高。礦后期，由于受地殼抬升和氣候影響，鈾礦化發(fā)生表生氧化改造與加積，產(chǎn)生了釩鉀鈾礦和硅鈣鈾礦等次生鈾礦物［30，70］。

5 結(jié) 論

1）納米比亞白崗巖型鈾礦主要發(fā)育在達馬拉造山帶中央帶中，其關鍵控礦因素包括巖體、構(gòu)造和地層。有利構(gòu)造條件為韌性剪切帶、穹隆、斷裂帶、褶皺以及節(jié)理、裂隙等，構(gòu)造控制著礦化白崗巖的就位，主要發(fā)育于韌性變形至脆性變形轉(zhuǎn)換帶內(nèi)，同時，千歲蘭斷裂（Welwitschia Lineament）對白崗巖礦體的侵位也具有重大影響，白崗巖沿著斷裂、節(jié)理、裂隙及軸面劈理等侵入。礦化白崗巖為D 型和E 型白崗巖，主要侵入羅辛組大理巖和可汗組片麻巖，或卡里畢比組大理巖和卡塞布組黑云母片巖。白崗巖與羅辛組或卡里畢比組大理巖發(fā)生脫碳反應，導致礦液中二氧化碳含量增高，使得巖漿易于沸騰，有利于鈾的沉淀與富集。值得注意的是，后期熱液活動也是白崗巖型鈾礦的控礦因素之一，特別是富礦體的關鍵控礦因素，如歡樂谷礦床和湖山礦床部分地段的富礦體均是后期熱液疊加富集形成的。

2）白崗巖型鈾礦主成礦期成礦物質(zhì)主要來源于富鈾的前達馬拉基底，而后期熱液疊加富集和表生氧化期的鈾可能主要來自原生鈾礦物的活化遷移，然后再分配富集，兩者所占比重相對較小，熱液疊加富集成礦作用常使白崗巖發(fā)生硅化、伊利石化、赤鐵礦化、絹云母化、綠泥石化及高嶺土化等蝕變。

3）納米比亞白崗巖型鈾成礦過程大體分為3個期次：（1）主成礦期約發(fā)生在500 Ma，達馬拉造山作用期后，前達馬拉富鈾基底重熔，由巖漿結(jié)晶分異作用形成了富鈾的D 型和E 型白崗巖，產(chǎn)生的鈾礦物以晶質(zhì)鈾礦為主，還包含釷鈾礦、鈾石、鈦鈾礦及貝塔石；（2）晚侏羅紀時期，局部礦化白崗巖發(fā)生熱液疊加改造作用，生成瀝青鈾礦等，促進鈾的進一步富集；（3）新生代地殼抬升，受氣候影響，表生氧化作用產(chǎn)生硅鈣鈾礦等次生鈾礦物。