相山铀矿田中一种值得关注的铀矿化类型

谢国发，李子颖，曹寿孙，吴志坚

（1.江西省核工业地质局261大队，江西 鹰潭 335001；2．核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

相山铀矿田中一种值得关注的铀矿化类型

谢国发1，李子颖2，曹寿孙1，吴志坚1

（1.江西省核工业地质局261大队，江西 鹰潭 335001；2．核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

龙巴岭铀矿床矿化类型不同于相山铀矿田已知的水云母-萤石型和钠长石型铀矿化类型，它以石英-晶质铀矿矿物群产于碎斑流纹岩中。根据铀矿化产出形式、矿化岩石的化学组成和矿物群的组成及生成顺序，这种铀矿化类型既区别于已知的铀矿化类型，又与这两种铀矿化类型存在某些关联。介绍这种矿化类型可能会有益于对相山铀矿田的铀成矿认识和找矿评价。

龙巴岭铀矿床；覆盖式交代作用；铀矿化类型；矿物群

相山铀矿田是我国重要的铀资源基地，它具有复杂多变的动力作用场：多阶段碱-酸更替交代的历史和多元素共（伴）生的元素地球化学过程。因此，相山铀矿田引起众多矿床地球化学工作者的重视。本文不涉及相山铀矿田矿化类型，只想对前人未曾提到的石英-晶质铀矿矿化类型做一些粗浅介绍，起到抛砖引玉的作用。

本文将对相山矿田矿化类型的前人认识、蚀变过程中硅的增高现象、居隆庵菱形断块的地质简况、龙巴岭铀矿床矿化类型、覆盖式酸性交代类型矿化的地质证据和结论等部分分别予以叙述。

1 相山铀矿田矿化类型的前人认识

20世纪80年代，陈肇博教授在其报告“相山矿田主要铀矿物及铀钍的地球化学特征”中，有这样一段论述：在相山铀矿田的形成历史中一共发生了3次大的热液活动。最早是富钠的碱性热液活动，形成了以钠长石化为重要标志的碱交代型铀矿床；第2次是富氟的偏酸性热液活动，形成了以水云母萤石为标志矿物的水云母萤石型铀矿床；第3次热液活动是硅质热液活动，形成一些硅化带， 而未形成工业铀矿化［1］。

陈肇博教授的这段论述，可以概括为如下两点：（1）相山铀矿田存在着两种矿化类型：碱交代钠长石类型铀矿化和酸性交代水云母-萤石类型铀矿化；（2）硅质石英脉类型是热液晚期产物，无工业铀矿化。陈肇博教授的这一论述，在其后的30 a相山矿田铀矿化研究中，被广大地质工作者引用。

2 蚀变过程中硅的增高现象

相山铀矿田铀矿化的蚀变过程中硅增高现象有3种：第1种是伴随完全钠交代作用生成的富硅质的铀矿化；第2种是伴随富萤石交代生成的富硅质的铀矿石；第3种是由热液流体活动生成的石英晶质铀矿共生的富矿石。

第1种富硅质的铀矿化是产出在钠交代岩热液蚀变侧缘的石英增高带，在空间上依附于碱性的钠长石交代带。

岗上英铀矿床在完全钠长石交代铀矿化的夹持带之间，存在有硅质增加的蚀变岩，现将它们的主量元素氧化物与铀、钍含量列入表1。

表1 完全钠交代蚀变带岩石的主量元素氧化物及铀、钍质量分数Table 1 Mass fraction of major elements and uranium and thorium of rocks in completely sodium metasomatized alteration zone

由表1可见，在两个完全钠交代的铀矿化带的夹持区，出现有硅、铀含量增高的蚀变岩石，它可能是碱性热流体交代过程中，导致侧缘岩石产生硅、铀元素的渗滤、扩散，并发生交代作用的一种现象。

第2种是邹家山铀矿床碎斑流纹岩中的4号带铀矿化。该蚀变交代属萤石-伊利石交代类型，其矿化蚀变岩石的主量元素氧化物组成如表 2 所示［2］。

由表2可见：矿化蚀变岩石中的铀、钍含量与二氧化硅含量，从矿化中心向外呈负向变化关系，而与烧失量和磷含量呈正向变化关系。故二氧化硅含量增高的侧缘带是酸性热流体交代过程中去氟作用造成硅滞留的结果。

由上述两个实例可见：交代蚀变在完全钠长石交代之间的夹持区内，蚀变可以造成岩石的二氧化硅含量增加；在富氟的流体交代的侧缘带内可以出现硅质富集的蚀变岩。它们都不是独立的富硅热液流体活动的产物，而是交代作用孪生的蚀变现象。

3 居隆庵菱形断块的地质简况

居隆庵菱形断块是相山火山盆地EW向断陷带内相对隆起的圈闭式的断块，其南有石城—书堂断裂、北有河元背—石洞断裂、北东有邹—石断裂、南西有芜头—小坡断裂，从而构成貌似菱形轮廓。在该断块内已查明有：居隆庵大型铀矿床、李家岭铀矿床、龙巴岭铀矿床和罗家山铀矿床，故以居隆庵冠名于该断块［3］。

表2 萤石-伊利石交代矿化蚀变带岩石的主量元素氧化物及铀、钍质量分数Table 2 Mass fraction of major elements and uranium and thorium in rocks in alteration zone with fluorite-ilinite metasomatism

控制矿床展布的次级断裂：F7控制居隆庵铀矿床；F18、F13和F16等控制李家岭铀矿床；F6、F14和F5控制龙巴岭铀矿床；F21控制罗家山铀矿床。除这些断裂局部可以出现矿体外，主要赋存矿体的构造都是低序次断裂或裂隙群。

断块内的铀矿化围岩有：碎斑流纹岩、流纹英安岩和凝灰岩。铀矿化对岩性没有选择性。

断块内矿化蚀变空间产出形式有：钠长石-伊利石叠置型和伊利石交代覆盖型。

矿石矿物群组成的矿化类型有：（1）多以钛、钍、铀的氧化物和硅酸盐矿物为主，伴随铁、钼等硫化物和萤石、方解石、磷灰石等矿物群的矿化类型；（2）铀石、方解石、钠长石、绿泥石矿物群的矿化类型；（3）石英、晶质铀矿、辉钼矿、磷灰石矿物群的矿化类型（简称石英-晶质铀矿化类型）。

4 龙巴岭铀矿床的矿化类型

龙巴岭铀矿床是居隆庵菱形断块内受控于F6、F14和F5次级断裂的矿床，断裂带侧缘的裂隙发育是储矿的有利场所。

龙巴岭铀矿床石英-晶质铀矿化类型的围岩为微晶碎斑流纹岩。该岩石呈灰色—青灰色，斑状结构，块状构造。斑晶和基质组成一致，为：石英、碱性长石、斜长石和黑云母。全岩的矿物组成：石英占37.33%、碱性长石占38.10%、斜长石占18.40%和黑云母占5.79%。根据岩石的石英、碱性长石和斜长石的实际矿物比计算，在3种矿物中石英占39.78%，碱性长石在长石中占67.44%，斜长石在长石中占32.56%，若按上述3种矿物的相对含量应投影到QAP图中流纹岩区的左半区。组成岩石的副矿物有褐帘石、锆石、磷灰石、钛铁矿和榍石。

矿区岩石在地表条件下常表现为高岭石（K）和多水高岭石（Ha）的蚀变矿物群，有少量伊利石（表 3）［2］。

表3 矿区不同岩石中黏土矿物的相对百分含量Table 3 Relative percentage of clay minerals of different rocks in mine zone %

在ZK3-8孔中矿脉旁交代侧缘蚀变，可见两种类型：一种是覆盖式酸性交代类型的矿化蚀变；另一种是叠置式碱性交代类型的矿化蚀变。这两种交代类型，表现在矿化富集强度上存在明显差别。覆盖式酸性蚀变的矿化类型组成富铀矿石；叠置式碱性蚀变的矿化类型形成贫矿石。现将这两种矿化类型矿石与碎斑流纹岩的化学成分做如下对比。

（1）两种矿化类型矿石与岩石的主量元素氧化物组成及铀、钍含量（表 4）［2］

由表4可知，覆盖式酸性交代铀矿化类型的矿石，SiO2、Al2O3、K2O和Na2O质量分数低，而CaO、P2O5和烧失量等质量分数高。这些主量元素氧化物的变化说明这类矿石中没有透长石、斜长石和黑云母的残存，而由新生少量蚀变矿物伊利石、针铁矿和加入大量的新生矿物石英、萤石和磷灰石组成。同样叠置式碱性交代铀矿化类型的矿石，它也具有SiO2、Al2O3和Na2O质量分数低，CaO、P2O5和烧失量等主量元素氧化物质量分数高特征，但它与覆盖式酸性交代类型矿化相比，具有 SiO2、 Al2O3、 Fe2O3、 FeO、 Na2O 和烧失量质量分数高的特点，这类矿化岩石中元素氧化物的含量特征反映了矿石中有较明显的碱性交代产生的钠长石残留，并叠加有酸性交代蚀变生成的伊利石、黄铁矿和萤石、方解石等新生矿物。

（2）两种矿化类型矿石与岩石的微量元素组成（表 5）［2］

从表5可以看出：覆盖式交代类型矿化特征有增高现象的微量元素为Sc、Mo、W、Cr、Co、 Ni、 Sb、Zr、Hf和 As； 叠置式交代类型矿化特征有增高现象的微量元素为V、S和F。两种交代类型矿石所表现出的差别说明，它们之间在矿化过程上有明显的差异。

对比表6列举的覆盖式酸性交代类型和叠置式碱性交代类型可知，从矿石的稀土元素组成与微晶碎斑流纹岩中不难发现，两种矿石组成中轻稀土元素相对增量较小、重稀土元素相对增量较大，尤以覆盖式酸性交代类型矿石显著。若将表中两种矿化类型矿石的稀土元素和铀、钍元素质量分数除以微晶碎斑流纹岩稀土元素、铀和钍质量分数，则称为相对增量（表7）。

表4 两种类型矿石与岩石主量元素氧化物与铀、钍质量分数Table 4 Mass fraction of major elements and uranium and thorium in rocks and two types of ores

表5 两种类型矿石与岩石的微量元素组成质量分数Table 5 Mass fraction of trace elements components in two types of ores and rocks

表6 两种类型矿石与微晶碎斑流纹岩的稀土元素质量分数Table 6 Mass fraction of REE in two types of ores and microcrystalline porphyroclastic rhyolite

表7 两种类型矿化矿石稀土元素及铀、钍元素质量分数相对增量Table 7 Relative increasement on mass fraction of REE and uranium，thorium in two types of mineralized ores

将两类交代类型矿石的稀土元素及铀、钍元素含量的相对增量作对数图（图1）。

图1 两类交代类型矿石的稀土元素及铀、钍元素相对微晶碎斑流纹岩的相对增量对数图Fig.1 Log curves on the increasement of REE and uranium and thorium of ores to microcrystalline porphyroclastic rhyolite

由图1可见，两种矿化类型矿石的轻稀土元素对微晶碎斑流纹岩的相对增量都很少，轻稀土元素中相对增量较明显的元素只有Eu，Eu的增加与两种矿化类型矿石都有萤石（方解石）加入有关。而两种矿化类型矿石的重稀土元素相对微晶碎斑流纹岩的增量曲线变化，在形式上有相似之处，但元素增长幅度存在明显差别。覆盖式酸性交代类型的矿石重稀土元素（Ho至Lu）相对微晶碎斑流纹岩增量呈几何级数增加，而叠置式碱性交代类型矿石，其稀土元素相对微晶碎斑流纹岩增量呈算术级数变化。两种矿化类型稀土元素变化的差别很可能反映了热液流体演化的不同。

通过龙巴岭铀矿床两种交代类型矿化的主量元素、微量元素和稀土元素与微晶碎斑流纹岩的对比，可以得出龙巴岭覆盖式酸性交代类型矿石有以下特点：（1）在主量元素组成上，显示出CaO、P2O5和烧失量增加，而SiO2、 Al2O3、 Na2O 和 K2O 降低的特征； （2）在微量元素成分上，有高温矿化元素W、Mo，低温矿化元素Sb，深源元素Cr、Co、Ni和碱性残余岩浆亲石元素 Zr的富集；（3）在稀土元素成分上，以重稀土元素相对增量为特征。

因此，覆盖式酸性交代类型铀矿化，在化学组成上具有酸性交代萤石-伊利石矿化类型的特征。

5 覆盖式酸性交代类型矿化的地质证据

通过一些地质现象，证实覆盖式酸性交代类型是一次独立的热液矿化过程，而不是某种交代蚀变类型的附属产物。

5.1 矿化产出形式证据

这种矿化类型是以裂隙充填形式产出，具有以石英-晶质铀矿为矿化中心空间结构形式（即，石英团块状晶质铀矿带）。该带宽2 cm以上，其组成除石英晶质铀矿外，还见磷灰石和辉钼矿；其旁为石英浸染晶质铀矿带。带宽为0.74～2.6 mm，它不同于矿化中心带之处是晶质铀矿呈稀疏分散状存在于石英嵌晶之中；近脉为铁质染色萤石带。呈棕红色，带宽为5.0～7.0 mm，由粒状浅紫色萤石、紫色胶状萤石、水针铁矿和伊利石组成；远脉为糜棱质带，带宽5.25～7.62 mm，糜棱质主要是石英和伊利石，可见粒状或集合粒状黄铁矿。这种带状产出的矿化形式证明，石英-晶质铀矿化不是交代围岩附属产物，而是独立热液活动产物。

图2 长粒状金红石（灰）和粒状磷灰石（电子探针背闪射像）Fig.2 Long granular rutile（grey）and granular apatite（EMP）

图3 粒状金红石（亮灰）和粒状磷灰石（暗灰）集合体呈粒状、浸染状交代晶质铀矿集合体（灰白）（电子探针背闪射像）Fig.3 Granular and disseminated metasomatizing uraninite aggregate （grayish white） between rutile（bright grey） and granular apatite （dark grey）（EMP）

图4 石英-晶质铀矿集合体，裂隙充填的紫色萤石脉（透射正交）Fig.4 Quartz-uraninite comglomerate and purple flourite with fractures （+）

图5 晶质铀矿（28）、磷铝锶矿（30）和磷灰石（31）（电子探针背闪射像）Fig.5 Uraninite（28），haminilite （30） and apatite（31） （EMP）

图6 石英-晶质铀矿集合体，裂隙充填的伊利石-水针铁矿（透射正交）Fig.6 Illite-hydrogoethite filled in the fractures of quartz-uraninite comglomerate （+）

图7 石英-晶质铀矿晶洞中充填的伊利石-高岭石-水针铁矿（透射正交）Fig.7 Illite-kaolinite-hydrogoethite filled in quartzuraninite geode（+）

5.2 矿化沉淀顺序证据

这种矿化类型矿化的沉淀顺序可以划分为： （1）金红 石-磷灰 石 沉 淀 过程（图2）；（2）石英-晶质铀矿-辉钼矿沉淀过程（图 3～4）；（3）磷灰石-萤石-磷灰铝锶（钙）石沉淀过程（图5）； （4）伊利石、 高岭石-水针铁矿沉淀过程（图 6～7）。

5.3 矿物化学成分证据

这种矿化类型的矿物群中铀的工业矿物是以晶质铀矿为主，少见脉状沥青铀矿，未见钛铀氧化物及硅酸盐的钍铀矿物。

在同一条件下，电子探针可同时测定同一样品中的晶质铀矿和沥青铀矿的化学成分，两种产出形式的铀的二氧化物在成分上有明显差别 （表 8）［2］。 根据铀的二氧化物中铀含量理论值为88.155%来计算，表8中的晶质铀矿的氧、铀比，分别为2.06、2.10和 2.14；沥青铀矿氧、铀比为2.46。因此，晶质铀矿和脉状沥青铀矿形成时的还原条件是不同的，即，晶质铀矿沉淀时还原的彻底性要优于脉状沥青铀矿。

5.4 钛氧化物的证据

龙巴岭铀矿床覆盖式酸性交代类型矿石中，钛的氧化物从结晶形态上可分为两种（表9）［2］：一种是钛的氧化物不含铀和钍，几乎是纯的TiO2，锐钛矿呈粒状或粒状集合体；另一种是伴随方解石交代绿泥石，在方解石中残留的针状金红石含铀。金红石含铀可能与交代作用有关，被改造后有铀加入。锐钛矿作为晚于铀矿化的产物一般不含铀。

5.5 磷酸盐矿物的证据

在该类型矿石中除了能见到相山铀矿田普遍伴随铀富集的磷灰石外，还可见磷铝锶（钙）石。磷酸盐矿物的化学组成列入表10［2］。

表8 晶质铀矿组成Table 8 Components of uraninite

表9 钛氧化物化学组成Table 9 Chemical compositions of titanium oxide

表10 磷酸盐矿物化学组成Table 10 Chemical compositions of phosphate minerals

表10列举的该类型矿石中的磷灰石和磷铝锶（钙）石都不含铀和钍。值得提出的是，磷铝锶（钙）石可能是磷铝锶石的变种［4］，即在这种矿物中有明显的钙代换锶。据相关资料，磷铝锶（钙）石可产于碳酸盐岩中，亦出现于伟晶岩石中［5］。龙巴岭矿石中见到的磷铝锶（钙）石应是石英-晶质铀矿沉淀过程的热活动产物。

6 结论

龙巴岭地区的石英-晶质铀矿化，是覆盖式酸性交代铀矿化类型中的一种单铀矿化类型。它既具有覆盖式酸性交代的蚀变矿物群、蚀变空间结构、蚀变元素群特征，又具有叠置式碱性交代铀矿化类型的铀的单一铀二氧化物矿化特征，但却不存在有钛、钍元素的类质同像代换。它以石英、晶质铀矿的矿物群形式产出，在相山铀矿田中是一种少见的铀矿化现象。虽然，尚存在疑点，然而对它作进一步的研究，可能对推进相山铀成矿的认识和找矿评价工作都是有益的。

［1］陈肇博，王传文，方锡珩，等.相山矿田主要铀钍矿物及铀钍的地球化学特征［R］.北京：北京铀矿地质研究所（报告14），1980.

［2］李子颖，黄志章，李秀珍，等.相山铀矿田深源成矿作用机理研究［R］.北京：核工业北京地质研究院，2009.

［3］谢国发.江西省乐安县相山矿田西部铀矿普查设计［R］.鹰潭：江西省核工业地质局261大队，2009.

［4］王 濮，潘兆橹，翁玲宝.系统矿物学［M］.北京：地质出版社，1959.

［5］戈尔德施密特 U M.地球化学［M］.北京：科学出版社，1959.

A type of attention deserved uranium mineralization in Xiangshan uranium ore field

XIE Guo-fa1， LI Zi-ying2， CAO Shou-sun1， WU Zhi-jian1
（1.Geological Party No.261， Jiangxi Province Nuclear Industry Geological Bureau， Yingtan， Jiangxi 335001， China；2.CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology， Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

It is different to the known hydromica-fluorite type and albite type uranium mineralization type，Longbaling uranium deposit occurs in porphyroclastic rhyolite as the mineral group of quartzuraninite. According to the occurrence forms， chemical compositions of mineralized rock and compositions and forming sequences of the mineral groups，the mineralization type is different from the known uranium mineralization type，but is related to two uranium mineralization types to some degrees.Introduction to this type of mineralization may be helpful to understand the mineralization and prospecting evaluation in Xiangshan uranium ore field.

Longbaling uranium deposit； coverage-type metasomatism； uranium mineralization types；mineral group

P619.14；P598

A

1672-0636（2011）03-0132-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.03.002

2011-05-26

谢国发（1963—），男，江西临川人，高级工程师，主要从事铀矿地质勘探工作。E-mail：1908zxc@sina.com