华南铀成矿省火山岩-花岗岩型铀成矿作用

邵 飞 ， 李 嘉 ， 何晓梅 ， 吴云楠

（1.核工业270研究所，江西 南昌 330200；2.南昌工业学校，江西 南昌 330200；3.东华理工大学，江西 抚州 344000）

华南铀成矿省火山岩-花岗岩型铀成矿作用

邵 飞1，2， 李 嘉1，3， 何晓梅1， 吴云楠1，3

（1.核工业270研究所，江西 南昌 330200；2.南昌工业学校，江西 南昌 330200；3.东华理工大学，江西 抚州 344000）

从构造演化—岩浆作用—成矿流体系统将火山岩-花岗岩型铀矿作为统一体开展成矿作用研究。在总结华南热液型铀矿成矿地质特征的基础上，根据区域铀时空分布特征，结合成矿溶液的氢、氧同位素组成，从动力学过程阐述了成矿物质来源，并进而分析了成矿流体演化及成矿作用过程。认为早寒武世富铀地层是华南热液型铀矿最本质的铀物质来源，成矿流体是岩浆水和降水混合的产物，岩浆作用形成了成矿物质的 “汇”区，燕山期伸展或向伸展过渡的地球动力学背景下的岩浆作用，促成了成矿热液系统的形成、演化及成矿作用的发生，随着岩浆作用物质-能量场的减弱，华南热液型铀矿成矿作用终止。

华南铀成矿省；物质来源；成矿流体演化；成矿作用

华南铀成矿省地跨我国东南部浙、闽、赣、粤、湘和桂地区，面积约40万km2，区内火山岩-花岗岩型铀矿床分布密集，它们属内生热液型铀矿床，但以往的成矿作用研究习惯于将其单独研究。众所周知，铀成矿作用是源—运—聚的动力学过程，内生热液铀矿床是构造演化—岩浆作用—成矿流体系统演化的产物。

1 区域地质构造演化

华南铀成矿省大地构造位置地处华南板块华南活动带，伴随着华南板块的形成、演化，华南铀成矿省经历了多期次裂谷、造山作用和岩浆活动［1］。本区以晚太古代—元古代的华夏古陆为基底；早古生代华夏陆块产生裂陷形成裂陷海槽沉积，震旦纪—寒武纪黑色岩系形成，志留纪末期裂陷海槽封闭，发生加里东造山运动，华夏古陆与扬子板块大致以象山—江山—南昌—泰和—遂川—韶关—四会—吴川一线为界拼接为一体［2］，东侧加里东期花岗岩体发育；晚古生代至中三叠世，即相当于华力西—印支运动期为断裂坳陷发育阶段，发育浅海相盖层，沿断裂形成一系列陆壳改造型的华力西期和印支期的花岗岩；中新生代，即燕山—喜马拉雅期濒西太平洋陆缘活动强烈，陆内裂陷盆地发育，隆起带发生大规模中、酸性火山喷发和花岗岩侵入活动。

燕山—喜马拉雅期濒太平洋的强烈构造岩浆活动，不仅是华南铀成矿省地质构造演化过程中的重要地质事件，而且对铀成矿具有重要作用。燕山期由于太平洋板块的俯冲转换作用，燕山早期陆内挤压深断裂系形成并伴随着大量成带出现的改造型花岗岩的侵入；燕山中晚期大陆造山带东移，在形成大量花岗质侵入岩的同时，形成了广阔的沿海火山岩弧；燕山晚期—喜马拉雅早期，随着造山后的松驰，陆块强烈拉张裂陷，接受陆相红色沉积，伴随伸展构造环境，幔源的玄武岩喷溢或基性脉岩侵入。

由于长期的地质构造演化，特别是燕山—喜马拉雅期的强烈构造-岩浆活动，华南铀成矿省铀成矿物质高度活化，在中新生代爆发了短时限、高强度和大规模铀成矿作用，从而使其成为我国重要的铀资源基地。

2 铀成矿地质特征

2.1 产铀火成岩地质特征

华南铀成矿省火山岩型铀矿主要产于晚侏罗世—早白垩世以酸性岩为主的陆相火山岩中，产铀火山岩带具多旋回喷发特点（表1），多数产铀火山盆地潜火山岩、脉岩发育，Sr同位素及稀土元素地球化学特征表明，产铀火山岩岩浆主要是硅铝壳熔融的产物，并有部分地幔物质的混入［3］。

华南产铀花岗岩主要为陆壳改造型，岩石化学特征表现为：富硅、贫铁镁、w（K2O）＞w（Na2O），以及铝过饱和。产铀花岗岩体多为加里东期至燕山期复式岩体（表2），且燕山晚期补体及脉体发育，印支期和燕山期花岗岩体与铀成矿关系密切［4-5］。

2.2 铀矿时空分布特征

2.2.1 铀矿空间分布特征

华南铀成矿省已探明铀矿田12个，火山岩型铀矿田主要产于赣杭火山岩带，花岗岩型铀矿田主要分布于桃山—诸广花岗岩带，而武夷山岩浆岩带两种类型铀矿田兼而有之（图 1）。

该区产铀火山岩带多旋回喷发特点及多期、多阶段复式产铀花岗岩体特征表明，多期次热液活动、岩浆作用才是制约华南热液型铀矿空间分布的本质所在。

表1 赣杭火山岩带火山喷发旋回及喷发强度Table 1 Cycles and intensity of volcanic eruption in Gan-Hang volcanic belt

表2 贵东岩体及其外围岩体侵入期次表 （据 《华南铀矿地质志》修改，2005）Table 2 Intrusive stages of Guidong Massif and its peripheral rocks（Modified after South China Uranium Geology， 2005）

图1 华南铀成矿省铀矿分布示意图Fig.1 Sketch showing the distribution of uranium deposits in South China uranium metallogenic province

2.2.2 铀成矿年龄

火山岩型铀成矿年龄为90～140 Ma，并且其50 Ma的成矿时间跨度是一个相对连续的过程［6］；花岗岩型铀成矿年龄多为50～110 Ma，仅个别矿田见有120～130 Ma的铀成矿年龄［7］，尽管花岗岩型铀成矿时间跨度相对更长，但其时间过程也是相对连续的（图 2）。

图2 鹿井矿田铀成矿年龄直方图Fig.2 Histogram of uranium ore-forming ages in Lujing orefield

值得指出的是火山岩型铀矿矿岩时差小，成岩成矿作用在时间尺度上是连续的，而花岗岩型铀矿矿岩时差可达数十至百余万年，且其成矿年龄往往与燕山晚期补体及脉体年龄相当。

2.3 围岩蚀变及矿石类型

2.3.1 围岩蚀变

华南热液铀矿围岩蚀变强烈，并表现出多阶段作用和空间叠加的特点。

无论是火山岩型铀矿还是花岗岩型铀矿，成矿期的蚀变相类似，主要围岩蚀变包括：赤铁矿化、水云母化、黏土化、绿泥石化、黄铁矿化、硅化、萤石化、钠长石化和碳酸盐化等［8］。可见，成矿期蚀变既有碱性交代，也有酸性交代。

由于华南铀成矿省火山岩与花岗岩主要造岩矿物相似，热液铀矿成矿期围岩蚀变的相似性表明火山岩—花岗岩型铀矿成矿流体性质及其演化亦相似。

2.3.2 矿石类型

按与成矿关系最密切、最明显的围岩蚀变对矿石类型进行划分，火山岩型铀矿主要矿石类型包括：铀—赤铁矿型、铀—绿泥石型、铀—硫化物型、铀—萤石型及铀—碳酸盐型；花岗岩型铀矿主要矿石类型包括：铀—黄铁矿—微晶石英型、铀—微晶石英型、铀—赤铁矿—微晶石英型、铀—赤铁矿型、铀—萤石—微晶石英型、铀—萤石型及铀—碳酸盐型。

华南热液型铀矿常出现矿石类型在空间上的叠加，众多的矿石类型从时间尺度上可以大致分为：早期以铀—赤铁矿型为主，晚期以铀—萤石型为主。当两者叠加时，往往形成富矿，火山岩型铀矿和花岗岩型铀矿均有此规律存在。

3 铀成矿物质来源

3.1 铀物质来源

铀是亲石、亲氧元素，理论上铀成矿物质来源应聚焦于壳层物质。铀矿床的形成是铀经过长期多次迁移和富集的结果，因而应从动力学过程研究铀物质来源。

3.1.1 区域铀物质时空分布

华南地区自元古宙到中生代的沉积岩和变质岩中，仅早寒武世地层铀质量分数高达 16.53×10-6～91.56×10-6， 平 均 铀 质 量 分数为41.75×10-6，而其余地层平均铀质量分数较均一，一般不超过7×10-6；华南地区火山岩铀质量分数一般不超过12×10-6，但产铀火山盆地火山岩铀质量分数增高约40%～80%；华南地区花岗岩铀质量分数自晋宁期至燕山早期逐渐增高（表2、3），晋宁期花岗岩铀含量与元古宙沉积、变质岩铀含量相当，而早寒武世高铀含量地层形成之后的加里东期、华力西—印支期、燕山早期铀质量分数均愈来愈高，此外，各构造运动期陆壳改造型花岗岩铀含量是壳幔混源型花岗岩铀含量的约2～3倍［9］。

表3 诸广山岩体中段各期次花岗岩铀质量分数Table 3 Uranium contents of granites at different stages in middle Zhuguangshan pluton

华南地区加里东期后的花岗岩铀质量分数总体高于火山岩的原因可能是其成岩环境的差异，火山岩成岩环境处于开放环境，并且其成岩成矿作用相继发生，铀可能倾向于富集在岩浆期后热液中，而花岗岩成岩环境相对封闭，成矿作用晚于成岩数十至百余万年，由此导致铀在花岗岩中较均匀富集。

3.1.2 区域铀源层判定及对铀成矿物质来源的指示

华南地区早寒武世地层目前仍表现为高铀含量，即该富铀层形成之后的地球化学作用没有导致其铀含量的显著贫化，考虑到华南火成岩岩浆的壳源物质成因，结合火山岩、花岗岩铀含量分布特征，可以推断早寒武世地层构成了华南热液型铀矿形成的区域铀源层。

事实上，华南地区已探明的12个铀矿田中，11个铀矿田的基底地层或岩体外围地层均分布有高铀含量的早寒武世地层。

综上所述，华南热液型铀成矿基本物质来源是区域铀源层，岩浆作用导致了区域铀源层中的铀不断活化和富集，并最终促使产铀火山盆地及产铀花岗岩体构成铀成矿物质的汇聚区（也称 “汇”区），铀成矿作用是“汇”区内铀物质的迁移或再迁移和富集。这一认识跳出了在 “汇”区内找 “源”的传统研究途径和认识。

3.2 成矿溶液来源

将相山（火山岩型）矿田不同矿化类型成矿溶液及鹿井（花岗岩型）矿田成矿溶液的氢、氧同位素组成投影于雨水、海水和岩浆水的三角图中（图3），可以看出，它们均位于岩浆水平均氢、氧同位素组成端元（C）和雨水端元（A、A1和A2）的连线上，表明成矿溶液是岩浆水与雨水的混合。

图3 相山、鹿井矿田成矿期溶液在雨水（A）、海水（B）和岩浆水（C）三角图中的投影Fig.3 Triangle diagram of meteoric water（A）,seawater（B）and magmatic water(C)for solutions of ore-forming age in Xiangshan and Lujing orefield

相山矿田紧随成岩后的早期碱交代型铀矿化，其成矿溶液雨水端元的氢、氧同位素组成为不同地质时代雨水的平均同位素组成（A），推断成矿溶液中雨水成分源自被熔融的元古宙、古生代及中生代地层中所含的各地质时期的大气降水［10］；相山矿田成矿较晚、矿岩时差达n×10 Ma的萤石-水云母型矿化及鹿井矿田花岗岩型铀矿化，其成矿溶液雨水端元的氢、氧同位素组成（A1、A2）大致与华南地区中生代雨水的氢、氧同位素相当［11］，这显然是成矿期雨水与岩浆水混合的结果。

4 成矿流体演化及成矿作用

4.1 成矿流体演化

华南铀成矿省经历了长期的地质发展过程，进入燕山构造旋回后，受环太平洋构造域动力学体制及与之相关联的深部作用过程控制，地幔隆起带及其附近发生部分熔融作用，导致大规模火山喷发及岩浆侵位，形成主体呈NE—NNE向的向洋推进的构造-岩浆带。受制于燕山期伸展或向伸展过渡的地球动力学背景下的岩浆作用，为华南铀成矿提供了物质-能量场，并促使了成矿热液系统的形成及演化。

对火山岩型铀矿而言，其成矿流体演化过程为：燕山晚期下部地壳熔融形成的原始岩浆上升侵位到高位岩浆房，继之发生火山喷发及潜火山岩侵入，岩浆上升侵位过程中区域富铀层被熔融，成矿物质在原始岩浆中初步富集，高位岩浆房中岩浆发生强烈分异，铀作为强亲湿性岩浆元素，在岩浆演化最晚期的岩浆期后热液中富集，促成了火山岩型铀矿早期成矿热液的演化，随着原始岩浆发生带——高位岩浆房系统能量的减弱，晚期成矿热液由岩浆水和降水相混合演化而成［12］。

对花岗岩型铀矿而言，其成矿流体演化过程为：加里东—燕山早期熔融了区域富铀层的各期次侵入岩，其岩浆作用使得铀不断富集，形成成矿物质的 “汇”区。燕山晚期大陆拉张背景下发生了多期次的岩浆侵入及基性脉岩侵入，岩浆热液与降水混合，使得“汇”区内铀高度活化，脉体热液带来了深源CO2等矿化剂［13］，它们共同促成了花岗岩型铀矿成矿流体的演化。

4.2 成矿作用

华南热液型铀矿成矿流体系统演化是区域构造环境演化的产物，区域富铀层是成矿铀物质的基本来源，岩浆及其热液是铀迁移的载体，并形成区域成矿物质“汇”区——产铀火山盆地及产铀花岗岩体，成矿作用是“汇”区内铀物质的迁移或再迁移，成矿流体在岩浆、侵入岩及脉体等热驱动下向上运移，由于流体降温、浓缩和混合等作用，促使矿质在潜火山岩内、外接触带、不同期次花岗岩接触界面、花岗岩外接触带、不同岩性组间界面、构造及其次级裂隙密集带等地球化学障淀积成矿。

总之，华南火山岩-花岗岩型成矿作用机理是一致的，只不过是成矿时间有先后，铀成矿作用均隶属于构造演化—岩浆作用—成矿流体系统，且随着岩浆作用物质—能量场的减弱，热液型铀矿成矿作用逐渐终止。

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Volcanic and granite type uranium metallogenesis of South China uranium metallogenic province

SHAO Fei1，2， LI Jia1，3， HE Xiao-mei1， WU Yun-nan1，3
（1.Research Institute No.270， CNNC， Nanchang， Jiangxi 330200， China；2.Nanchang Industry School，Nanchang，Jiangxi 330200，China；3.East China Institute of Technology， Fuzhou， Jiangxi 344000， China）

Uranium deposits of both volcanic and granite type are studied as the systematic process of tectonic evolution-magmatism-metallogenic fluid action in South China.By summarizing the geological characteristics of hydrothermal uranium deposits，the spatial-temporal distribution of regional uranium mineralization and hydrogen and oxygen isotopic compositions of ore-forming fluid are used to study the origin of ore-forming matter and to elaborate its evolution and metallogenic process.It is considered that Early Cambrian uranium-rich strata are the most substantial uranium sources forhydrothermal uranium deposit in South China and the ore-forming fluid is the mixture of magmatic water and meteoric water.Uranium was accumulated by magmatism controlled by Yanshanian tectonic extension or transitional geodynamic background which facilitated the formation and evolution of ore-forming hydrothermal systems and metallogenesis.

South China uranium metallogenic province； matter sources； ore-forming fluid evolution；metallogenesis

P611；P619.14

A

1672-0636（2010）01-0001-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.01.001

2009-09-18

邵 飞（1963—），男，江西都昌人，高级工程师（研究员级），博士，主要从事铀矿地质勘查及研究工作。E-mail：sf270@163.com