張海強(qiáng)

［關(guān)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(cè)、華夏加里東褶皺帶南緣、南嶺構(gòu)造― 巖漿― 成礦中段第一、二區(qū)帶中，區(qū)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(gòu)造― 巖漿及多金屬成礦作用地區(qū)[1，2]。自20世紀(jì)50年代以來，先后有多家生產(chǎn)和科研單位在區(qū)內(nèi)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(jié)本區(qū)巖漿活動、斷裂構(gòu)造特征與鈾成礦作用關(guān)系之上，結(jié)合鈾成礦年代、成礦物質(zhì)以及成礦流體來源等多方面特征，進(jìn)一步分析找礦意義和總結(jié)成礦規(guī)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(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)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(huán)太平洋陸緣構(gòu)造域的東南側(cè)，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(gòu)造域（環(huán)太平洋構(gòu)造域和特提斯構(gòu)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(yáng)子克拉通沿江南造山帶碰撞拼合而成。該區(qū)自形成以來，至少經(jīng)歷了4 期大規(guī)模的大陸動力學(xué)演化過程[3]，尤其在中生代以來，華南陸塊構(gòu)造格局由早期的擠壓隆起轉(zhuǎn)為后期的持續(xù)拉張裂解，在湘、贛、粵、閩邊界地區(qū)形成了一系列斷陷紅盆、紅盆中的堿性玄武巖以及規(guī)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(qū)內(nèi)多期多階段且強(qiáng)烈的巖漿、構(gòu)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(chǎn)資源，從而構(gòu)成了目前我國最為重要的礦產(chǎn)資源聚集地。其中，花崗巖型鈾礦集中分布于南嶺構(gòu)造帶中段諸廣巖體中南部，構(gòu)成了我國重要的花崗巖型鈾礦聚集區(qū)[4]，產(chǎn)出有長江、百順、城口、瀾河、全安等數(shù)個著名的大型花崗巖型鈾礦集區(qū)（圖1）。

2 鈾成礦地質(zhì)條件

2.1 構(gòu)造與鈾成礦

2.1.1 斷裂發(fā)育特征

礦田內(nèi)斷裂構(gòu)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(qū)內(nèi)主要的含礦構(gòu)造，北西西向既是控礦構(gòu)造又是含礦構(gòu)造，北西向是控礦構(gòu)造，北東東向?yàn)榭氐V構(gòu)造（圖2、表1）。

北東東向斷裂構(gòu)造是區(qū)域性控礦構(gòu)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(nèi)的分布，也是部分礦床的含礦構(gòu)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(qū)的分布。

北西西向構(gòu)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(gòu)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(fā)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(nèi)生活化強(qiáng)，在南部的百順及長江礦集區(qū)在其制約之下，北部的鹿井礦集區(qū)同樣受其制約。

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

2.1.2含礦斷裂特征

區(qū)內(nèi)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(qū)1、2、9、13、19、35、37、61、71、60、塘灣地區(qū)F₁號帶和企嶺地區(qū)1號帶等。

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

（2）含礦構(gòu)造帶多成組出現(xiàn)，主帶多為一條或幾條斷裂帶組成，并在其兩側(cè)或一側(cè)常產(chǎn)出有平行或斜交的較小斷裂帶，沿傾向和走向變化見有復(fù)合分枝、收縮膨脹及波狀彎曲等現(xiàn)象。此外，脈帶還具有上部小，往深部逐漸變寬且延伸穩(wěn)定的特點(diǎn)，如9號脈，在鉆孔揭露中，礦化蝕變連續(xù)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(nèi)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(gòu)成了一個多階段多期次的復(fù)式巖體（圖3）。區(qū)內(nèi)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(fā)育最為顯著，同時見中基性巖漿伴隨產(chǎn)出，部分區(qū)域可見火山碎屑巖及火山巖分布[5]。

研究區(qū)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(guī)模不等的基性巖脈[6]。印支—燕山期花崗巖根據(jù)地球化學(xué)特征屬過鋁質(zhì)S型花崗巖，為元古代變質(zhì)沉積巖部分熔融產(chǎn)物，形成于巖石圈伸展構(gòu)造環(huán)境和巖石圈拉張減薄環(huán)境之下[7]。長江鈾礦區(qū)賦礦花崗巖年齡為232 Ma 和157～161Ma，屬于過鋁質(zhì)S型花崗巖，來源于伸展構(gòu)造背景下古元古代陸殼物質(zhì)的部分熔融作用形成的產(chǎn)物[8]。另外，徐文雄等[9]獲得棉花坑鈾礦床細(xì)?；◢徺|(zhì)巖脈鋯石U-Pb 年齡為138.6±1.3 Ma，且根據(jù)其地球化學(xué)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(fā)生活化、預(yù)富集，與鈾礦化關(guān)系緊密。高飛等[10]對諸廣棉花坑鈾礦床圍巖中的黑云母進(jìn)行電子探針分析，認(rèn)為本區(qū)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(zhì)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(zhì)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(xì)粒黑云母花崗巖的LA-ICP-MS 鋯石U-Pb 年齡為123.9Ma±1.3 Ma，且?guī)r石具有高硅、富堿、鉀大于鈉特征，屬弱過鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列，表明其為殼源成因，為細(xì)粒黑云母花崗巖屬高分異S型花崗巖，源于以泥質(zhì)巖為主的沉積巖部分熔融，形成于后碰撞的板內(nèi)伸展拉張構(gòu)造背景之下。細(xì)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(huán)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(shù)據(jù)，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(jìn)行研究，獲得長江巖體地區(qū)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(qū)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?？偟膩碚f，長江地區(qū)鈾成礦時代主要集中在70Ma，與諸廣南地區(qū)基性巖漿活動（79～63 Ma）和斷陷盆地、北東向斷裂帶的強(qiáng)烈拉伸階段（80～ 60 Ma）同步[19]，對應(yīng)華南巖石圈伸展的第五個階段，指示區(qū)內(nèi)鈾礦化與南嶺地區(qū)晚白堊世―古近紀(jì)地殼拉張作用關(guān)系密切。

2.4 圍巖蝕變

長江鈾礦田熱液蝕變普遍發(fā)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(xiàn)為垂向分帶和水平分布的特點(diǎn)（圖4）。在垂向上，棉花坑礦床的礦石組成和圍巖蝕變等表現(xiàn)出“上氧化下還原”的分帶現(xiàn)象。在礦石組成方面從上至下表現(xiàn)為：紅色礦石帶（地表至0 m標(biāo)高，礦石發(fā)育強(qiáng)烈赤鐵礦化，顏色以紅色為主，表明靠近淺部礦石經(jīng)歷了氧化作用）→雜色礦石帶（0～-200 m標(biāo)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(biāo)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(fā)育，表明礦床深部呈相對還原的環(huán)境）；在熱液蝕變方面從淺部到深部表現(xiàn)為：紅化→絹云母化帶→硅化→紅化→強(qiáng)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(xiàn)為：礦體中部往兩側(cè)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?；◢弾r[20]。其成因是由于熱液混合、沸騰作用與成礦流體物質(zhì)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(zhì)來源

研究區(qū)內(nèi)鈾成礦流體與成礦物質(zhì)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(diǎn)：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(zhì)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(zhì)來源主要認(rèn)識有：上地幔流體與下地殼富鈾前寒武紀(jì)結(jié)晶基底的混合、賦礦花崗巖[27]、賦礦花崗巖和富鈾基底變質(zhì)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(luò)合物的形式存在且發(fā)生遷移，至成礦階段由于成礦流體的不混合沸騰作用，導(dǎo)致絡(luò)合物發(fā)生解體及礦質(zhì)沉淀，最終在合適構(gòu)造部位富集成礦[29]。

3 找礦方向分析

在對研究區(qū)開展成礦地質(zhì)條件及成礦作用的總結(jié)基礎(chǔ)上，提出下一步勘查方向主要集中在兩個方面：

（1）構(gòu)造交匯部位。研究區(qū)位于區(qū)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(qū)內(nèi)成礦物質(zhì)的遷移和活動。例如，區(qū)內(nèi)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(nèi)主要含礦斷裂，其分支、交匯和產(chǎn)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?dāng)嗔押蚇W向油洞斷裂的結(jié)合部位，又處于NNW向含礦斷裂和早期SN向構(gòu)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(jìn)行研究獲得的三期成礦年齡，分別對應(yīng)巖石圈多階段伸展拉張的構(gòu)造背景。目前在靠近并穿過棉花坑斷裂附近，發(fā)現(xiàn)密集發(fā)育的NNW 向斷裂帶，部分?jǐn)嗔褞晕幢惶剿鳌＝陙硗ㄟ^鉆探工程先后揭露到2條NNW向斷裂帶（35、37號帶），帶內(nèi)見富厚工業(yè)體（部分礦體厚度可達(dá)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(qū)內(nèi)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(fā)育。整體上又以印支―燕山期最為強(qiáng)烈，并具有典型的高硅、富堿、鉀大于鈉特征，屬弱過鋁質(zhì)、高鉀鈣堿性系列，形成于后碰撞的板內(nèi)伸展拉張構(gòu)造背景之下，為鈾的活化、遷移，提供了部分鈾源。區(qū)內(nèi)熱液活動頻率高，從礦前期至礦后期均見有蝕變發(fā)育，并具有明顯的分帶特征，強(qiáng)烈的熱液蝕變活動能夠改變圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，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(fā)生孔隙度與微裂隙的改變，亦使得巖石發(fā)生破碎，為成礦流體及成礦物質(zhì)提供了通道和容礦空間。研究區(qū)與鈾礦化關(guān)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(qiáng)烈、頻繁部位，鈾礦化則越好。

4 結(jié)論

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

（2）構(gòu)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。