江西相山铀矿田中断裂与水相变耦合成矿——以邹家山矿床铀成矿作用分析为例

胡宝群，吕古贤，孙占学，李满根，史维浚，李学礼，王运，白丽红

(1.东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西抚州344000;2.东华理工大学 核资源与环境教育部重点实验室，江西南昌330013;3.中国地质科学院地质力学研究所，北京100081)

江西相山铀矿田中断裂与水相变耦合成矿
——以邹家山矿床铀成矿作用分析为例

胡宝群1，2，吕古贤3，孙占学1，2，李满根1，2，史维浚1，李学礼1，王运1，白丽红1

(1.东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西抚州344000;2.东华理工大学 核资源与环境教育部重点实验室，江西南昌330013;3.中国地质科学院地质力学研究所，北京100081)

在已知成矿带和矿床中，随着找矿和开采的进行，已有的和新发现的资料积累越来越多。一个好的成矿理论，可以给这些资料较为统一的、合理的解释，还可能为老矿区(带)的深部和外围找矿指出一些新思路和新标志。据热液矿床水相变控矿理论，水相变可导致水的物理化学性质突变，使成矿物质被释放而成矿，在热液成矿作用中断裂降压引发水相变，是热液成矿作用的必要条件，断裂与水相变耦合是认识热液成矿作用的关键。基于上述目的和思路，本文以邹家山热液铀矿床为例，在综合前人研究成果的基础上，重点介绍了该矿床物质组成及含矿断裂特征方面近期研究成果，用热液矿床水相变控矿理论，分析了邹家山铀成矿作用过程，并初步探讨了相山矿田及华南铀热液成矿作用。指出在相山等华东南的铀矿田中，常见先形成X节理，后在力偶作用下沿X节理的一枝发生一组平行滑动，形成间断、侧列、菱形的张性小断块，从而出现总体挤压、局部拉张降压的环境，压力降低引发水相变而使成矿物质沉淀成矿。

水;相变;蚀变;断裂;热液铀矿床;相山

热液铀矿床是我国主要的铀矿类型，占铀储量和生产量的很大部分，特别是在我国南方。根据赋矿围岩的不同，又可分火山岩型、花岗岩型和碳硅泥岩型等。关于南方热液铀矿床的研究非常多(胡瑞忠等，2007;张万良和李子颖，2005;邵飞，2000;Hu et al.，2009;Lin et al.，2006)，国家投入非常大，积累了丰富的成果。在工作程度很高的已知矿带还能否发现新的矿床、已开采矿床深部是否还有新矿体?这是南方铀矿找矿中普遍性问题，一直困惑人们，也是矿山企业迫切需要解决的问题。

用新成矿理论研究老矿床、矿带，可能给人们带来一些新思维和启示。本文主要以火山岩型铀矿为例，用热液矿床水相变控矿理论(WPCHM)(胡宝群等，2009b，2011)来分析相山铀矿田，试图开启新的研究角度，为华南新一轮铀矿找矿提供一些思路。

1 相山矿田地质概况

江西相山铀矿田是我国最大的火山岩型铀矿床聚集区。该矿田受火山－侵入杂岩控制，杂岩体平面形态呈椭圆形，东西长26 km，南北宽16 km，面积约310 km2(图1)。基底有震旦系片岩、千枚岩、板岩及上三叠统煤系地层。组成火山盆地的岩石为一套上侏罗统火山岩系，总厚度达2900 m，可分成上下二组:下部为打鼓顶组(J3d)，由砂砾岩、粉砂岩、熔结凝灰岩、流纹英安岩(最厚达529 m)等组成;上部为鹅湖岭组(J3e)，由砂砾岩、粉砂岩、熔结凝灰岩和巨厚层碎斑熔岩(最厚大于2000 m)组成。在这套火山岩系中有白垩纪煌斑岩(辉绿岩)、英安斑岩、流纹英安斑岩、花岗斑岩侵入。在矿田的西北部分布上白垩统南雄组砖红色夹灰色砂砾岩、砂岩盖层。

图1 相山铀矿田区域地质(a)与铀矿床分布图(b)(引自曹寿孙等，2009)Fig.1 The regional geological map and uranium deposit distribution of the Xiangshan ore-field

已有的大量研究表明(张鸿等，2009;张万良和李子颖，2005;孙占学，2004;邵飞，2000):相山矿田主要矿化类型有碱交代型和萤石－水云母型两种，后者占优势。北部铀矿床多属碱交代型，主要赋存于次火山岩体内，矿化年龄多集中于120 Ma左右。西部则属萤石－水云母型，矿化年龄大多为100 Ma左右，主要赋存在碎斑熔岩和流纹英安岩内，为火山熔岩型铀矿床。矿石矿物主要有沥青铀矿、钛铀矿、铀石、铀钍石等，近2年来在邹家山4号带发现矿石中含较多钛铀矿，与沥青铀矿含量大致相近(王运等，2010)。主要脉石矿物为组成含矿断裂泥的水云母、绿泥石、绢云母、高岭土、石英等，此外还有少量萤石、黄铁矿、方解石、磷灰石等。

矿田内已发现矿床密集分布于矿田北部和西部，东部仅有云际矿床，其他地区仅有一些小矿点。根据近矿围岩的不同，大致可分为火山熔岩型、次火山岩型和爆发角砾岩型。邹家山、云际、居隆庵矿床为火山熔岩型，横涧、岗上英、沙洲矿床为次山岩型，爆破角砾岩型仅有巴泉矿床。这些矿床的共同特点是:(1)临川－永丰白垩纪断陷盆地东南边部断裂带切过破火山盆地，尽管云际矿床位于中间偏北部，但相山绝大部分矿床都分布于盆地东南缘断裂(大致相当于邹家山－石洞断裂所在位置)以西(图1)。(2)现已发现的矿床主要产于相山火山塌陷盆地的火山岩及次火山岩中，矿床产出受火成岩控制是普遍接受的观点。但赋矿围岩有熔岩、次火山岩，显示铀成矿没有更细的岩性专属性。(3)尽管矿床类型不同，矿化都严格受断裂控制。矿石主要为矿化断裂角砾、断层泥及两侧强蚀变围岩，一旦离开断裂及两侧强蚀变围岩，就基本不含矿、铀含量低于0.01%。

2 邹家山矿床地质特征

邹家山矿床是相山矿田中火山熔岩型铀矿的典型。地表出露几乎全为碎斑熔岩，往深部有流纹英安斑岩、凝灰质碎屑岩透镜体(产于碎斑熔岩与流纹英安斑岩之间)及变质岩。

矿化主要发生于流纹英安斑岩和碎斑熔岩中，严格受断裂或裂隙构造控制。工业矿体480多条，以中、小矿体为主，储量大于100 t的仅有2个，矿化垂幅大于700 m。矿体呈脉状、透镜状，成群、成带出现，依次分为 1、2、3、4、14、19 号矿带等(图2)。一般单条断裂控制的矿体规模较小、品位较低，由多条裂隙侧列或呈小的交角所组成的裂隙密集带、可形成富大矿体。多条矿体平行侧列所组成的矿带，往往可延伸上百米甚至数百米。矿体产状总体上较稳定、近于平行，但不同矿带间略有差异，各矿带在不同深度富集部位自北东到南西侧伏明显。矿石矿物主要有沥青铀矿、钛铀矿、含钍沥青铀矿、铀钍石、铀石、方钍石和磷钍石，以沥青铀矿和钛铀矿为主。伴生的其他金属矿物主要有黄铁矿、赤铁矿、辉钼矿等。脉石矿物包括水云母、绿泥石、石英、萤石、方解石、磷灰石。矿石矿物的分布呈脉状、网脉状、细脉状、球粒状，有时为浸染状。整个矿床铀平均品位大于 0.3%，为富铀矿床，伴生 Th、Mo、REE等(张树明等，2009;张万良和李子颖，2005;邵飞，2000;Hu et al.，2009;Lin et al.，2006)。

图2 邹家山矿床地质图及综合剖面图(据邵飞，2000修改)Fig.2 The geological map and comprehensive profile of the Zoujiashan uranium deposit

3 邹家山矿床的矿体特征

邹家山矿床的矿体，主要表现为断裂裂隙中的含矿构造岩(泥)及两侧强蚀变围岩。含矿构造岩很薄，仅数十厘米，但铀品位高，多在0.3%以上，最高达10%。含矿裂隙两侧的强蚀变围岩厚度不一，多数在十厘米至1 m左右;与含矿构造泥富矿比较，这些强蚀变围岩中铀品位明显偏低，多在0.05%以下。

3.1 横切矿体剖面的化学成分变化

为研究矿体化学成分的变化，在邹家山－210 m和－170 m中段各选择了一个典型含矿断裂剖面，在含矿断裂的上盘、裂隙中和下盘分别采取若干块样品，包括弱蚀变围岩、强蚀变围岩、裂隙中含矿构造泥(图3)，化学成分分析结果见表1。

由图3可见，裂隙中构造岩富矿体的宽度仅20～50 cm、为断裂所控制，断裂边界(即富矿体边界)清晰;在这些黏土化的构造岩中，顺断裂的片理化十分明显。在断裂边界两侧发育很窄的红化、水云母化、绿泥石化等强蚀变，这些强蚀变围岩仅十几厘米，有的可达几十厘米，现场物探测量属贫矿或表外矿。再向外的两侧就是弱蚀变围岩，几乎不含矿、铀含量低于0.01%。

图3 邹家山矿床典型矿体剖面Fig.3 The typical profile of orebodies in the Zoujiashan uranium deposit

表1 邹家山矿床－210 m和－170 m中段矿体剖面化学成分(%)Table 1 Chemical compositions of ores from－210 m and－170 m levels of the Zoujiashan deposit(%)

按横切过矿体的剖面，比较矿体与上下盘围岩化学成分，可知:

(1)在裂隙中的构造泥里，铀含量最高、达1%以上。向两侧强蚀变围岩铀的含量急剧下降，两侧仅十几厘米远处的铀含量就降至0.05%以下。再向外两侧弱蚀变围岩中，物探测量在0.01%以下。显而易见，铀矿化严格受断裂控制。

(2)U、TiO2、S、P2O5、Al2O3、烧失量、CO2在断裂带中(即富矿体)明显增高。

(3)含矿断裂中构造岩富矿中SiO2明显下降，CaO、Na2O、FeO 略有下降。

(4)在横切矿体剖面中变化不大或变化规律不明显的组分有 K2O、MnO、MgO、Fe2O3。

(5)两个剖面矿石中的CO2含量相差很大。在前一个剖面(－210-1-10-7-4沿脉)矿石中略有增加，后一个剖面(－170-2-1沿脉)矿石中明显增加。

3.2 矿石化学成分特征

邹家山矿床中的矿石，一部分为断裂裂隙中的泥化构造岩即富矿石，为碎斑熔岩或流纹英安斑岩经断裂研磨后，发生强水云母化、绿泥石化为主，并含较多萤石、方解石、黄铁矿等的断层泥所组成，手标本上呈片状构造，多表现为泥质、疏松，可见有明显的铀矿物;在显微镜下富矿石主要表现为强烈水云母化等泥化，片状构造明显，含大量的黄铁矿(2%～5%，局部高达10%)，黄铁矿氧化现象明显、变成褐铁矿。另一部分为断裂两侧近距离的蚀变岩，即贫矿和表外矿，这些低品位矿石的特征是仍保存有原岩的结构和构造，但大多发生水云母化、红化。

对邹家山矿床现正开采的矿体进行系统取样，采集含矿断裂中的富矿及两侧蚀变围岩。按铀含量由高到低排列，分别统计富矿(铀含量大于0.3%)、贫矿(0.05%～0.3%)及表外矿(低于0.05%)的化学成分平均值(表2)。可发现以下规律:

(1)根据铀的含量分为3个明显不同区段，分别对应着富矿、贫矿及表外矿。富矿石为裂隙中的含矿构造岩(泥)，贫矿石即为近断裂强蚀变围岩，而表外矿石则为离断裂稍远(但一般不超过60 cm)的弱蚀变围岩。6个富铀矿石样品品位变化于1.332%～5.22%，平均达 2.833%。11个贫铀矿石样品品位变化于0.0474%～0.2246%，平均为0.1143%。15个表外矿石样品品位变化于0.0106%～0.0376%，平均为0.0285%。

表2 邹家山矿床矿石化学成分(%)Table 2 Chemical compositions of ores in the Zoujiashan uranium deposit(%)

(2)比较3 类矿石，富矿石中 U、P2O5、TiO2、S、Al2O3、烧失量含量明显偏高，而 SiO2、CaO、Na2O、CO2明显偏低。

(3)在3类矿石中，MgO、TFeO、K2O、MnO 的含量区别不大。

仅求出平均值还不足于反映出富矿、贫矿和表外矿之间的化学成分差异。按铀含量高低排序作图4，显示出:

图4 邹家山矿床矿石中化学成分变化Fig.4 The compositions of the ores from the Zoujiashan uranium deposit

(4)U含量与TiO2、P2O5、S的含量呈明显的正相关关系。

(5)U含量与SiO2含量有弱的负相关关系，而U含量与Al2O3含量有弱正相关关系。

(6)U含量与K2O、Na2O的含量关系不密切。K2O含量(平均值为3.24%)明显高于Na2O含量(平均为1.33%)，且K2O、Na2O两者之间显示出大致的负相关关系。

(7)U含量与Fe2O3和FeO的含量关系不明显，两种价态的铁平均值大致相近、两者之间关系不明显，但Fe2O3变化幅度明显大于FeO的变化幅度。

(8)MgO、MnO、CaO三者在富矿中含量偏低，三者之间显示出弱正相关关系。

(9)烧失量与CO2大致呈正相关关系。

综合矿体剖面及矿石的化学成分研究推测:形成矿体时，在流体作用下发生黏土化，引起Al2O3增高。流体中带来了S、P2O5等，烧失量在矿体中明显增高是因为强烈蚀变加入了大量的水所致。TiO2通常认为是不活泼组份，可能是其他部分被带出后，而 TiO2残存下来，从而造成 TiO2增高。SiO2、Na2O、CaO在蚀变过程中被带出。在富矿体中FeO略有降低，但总铁变化不明显，可能是受制于原岩的铁含量。

3.3 铀矿物组成及产状

该矿床的铀矿物主要为沥青铀矿、钛铀矿，据现有样品研究沥青铀矿与钛铀矿的含量比例大致相近，这与近地表矿石矿物主要是沥青铀矿的现象区别明显(王运等，2010)。其次还有少量的钍铀石、铀石和钍石等。钛铀矿多被认为高温条件下形成，其大量出现显示出成矿温度的增高。样品铀矿物成分如表3。

各种铀矿物的产状不尽相同(王运等，2010):沥青铀矿与钛铀矿多共生在一起，都为不规则状。沥青铀矿呈不规则状充填于钛铀矿的缝隙之间，显示沥青铀矿为后期充填。沥青铀矿和钛铀矿组成的不规则状又产于伊利石等矿物周边及空隙中。见有沥青铀矿产于黄铁矿等硫化物颗粒周边，或沥青铀矿产于磷灰石颗粒周边，还常见有钛铀矿产于金红石周围。

表3 邹家山矿床15井－210 m、－170 m中段铀矿物电子探针分析结果(%)Table 3 Chemical compositions of uranium minerals at－210 m and－170 m levels of the Zoujiashan deposit(%)

综合考虑矿石化学成分中U含量与 TiO2、P2O5、S的含量呈明显的正相关关系，推测金红石、磷灰石、黄铁矿是与铀沉淀最密切的吸附剂或还原剂。当然，也不是所有的铀矿物都产于这3种矿物的边部，同样即使是矿石中这3种矿物周围也不一定都有铀矿物。

3.4 含矿断裂的力学特征

(1)邹家山正在开采的－130 m、－170 m和－210 m中段主要巷道及采场中的矿体产状较稳定，多在 225°～305°∠35°～64°之内变化，平均产状为 263°∠49°。

(2)坑道中可见大量的X型节理。如在－210 m中段－210-1-10-7-4支巷中见到一对共轭X节理(图 5a)，产状分别为 352°∠62°和 232°∠64°，其中后者为含矿节理，其产状与本区矿体的产状大致相近。这对X节理的交汇处有个岩石破碎后形成的50 cm直径的不规则空洞。用赤平投影，暂以锐角平分线为σ1，求得3个主应力方向分别为 σ1110.5°∠46.5°，σ2293°∠44°，σ3201.5°∠1°。σ2不在水平面中，而是向NWW44°倾斜;σ3大致在水平面上。

(3)图5b是在－210 m中段－210-1-12-4沿脉掌子面的照片，主含矿断裂带的产状为255°∠46°，裂隙正中央的矿体物探测量铀品位为0.65%。从该掌子面可以清晰看出这是一个原共轭X节理、后又受到拉张而形成小菱形，含矿的一枝节理发生滑动，而另外一枝则不发育，表现出先剪后滑、局部出现张性空间的特征。上盘上滑、下盘下滑的滑移，从而在沿滑动面上整体表现为挤压、而在局部形成拉张环境。

(4)图5c为邹家山矿床260 m中段露天采场岩壁的剪节理，两组节理小角度相交，把岩石切成菱形小块，沿一枝方向发生滑动，滑动面发育有构造岩(泥)。

总的来看，邹家山矿床中X型节理特别发育，含矿断裂很大一部分为X节理中发生滑动的那一枝。表现为先剪切后滑动、从而在局部形成张性环境。

图5 邹家山矿床中的含矿断裂Fig.5 Ore-bearing fracture in the Zoujiashan uranium deposit

4 铀成矿作用讨论

邹家山矿床研究资料极丰富，可以形成不同研究角度的成矿作用模式。本文试图根据该矿床物质组成及产状等最基础的研究资料，运用热液矿床水相变控矿理论探讨铀成矿作用。

4.1 邹家山矿床成矿作用讨论

据以上资料，简要讨论热液深度和温度、铀沉淀过程、围岩蚀变时成分变化及断裂降压成矿等。

通过邹家山矿床正在开采的3个中段及原露天采场调查发现，在切过矿体的剖面，断裂裂隙中构造岩含铀最高，在断裂两侧围岩铀含量急剧下降至表外矿。这些含裂隙构造泥厚度多在20～40 cm，薄者仅几厘米，但铀品位可达1%～6%，最高达10%。而离开裂隙几厘米的蚀变围岩铀品位急剧下降，多降至0.05%以下，更有甚者，一块手标本上正反两面的物探测量铀品位竞相差几倍;而且离开裂隙边缘仅数十厘米，蚀变很弱，铀品位低于0.01%。这些现象说明，矿化严格沿断裂发育。据这些现象保守推测，铀来源至少不是近矿两侧围岩、而应该来源于铀矿现在所处位置的下部(在近地表可能还有少部分来源风化淋滤)，至于是否来源于上地幔则不好推断。有一些证据(Hu et al.，2009)显示成矿流体中的气体组成来源于地幔。邹家山矿床萤石包裹体测温92～418℃(张树明等，2009)，正常地温梯度为25～35℃/km，考虑到是火山岩地区，即使按50℃/km计算，热液活动范围可达近8 km(418℃)的深度，换言之，热液活动可能把8 km及更深部的铀带至近地表。

在切过矿体剖面的裂隙中U、TiO2、S、P2O5明显高于两侧围岩。富矿石中U、TiO2、S、P2O5明显高于贫矿和表外矿。电子探针分析发现，钛铀矿较沥青铀矿早形成，而沥青铀矿则充填于钛铀矿之间。且见到钛铀矿围绕金红石生长，沥青铀矿围绕黄铁矿和磷灰石生长 。据这些事实，推理如下:来源于下部的铀在含水介质中发生沉淀时，先是围绕金红石生长形成钛铀矿，或与铁镁矿物水化后释出的TiO2结合直接生成钛铀矿，当钛用完或被包裹之后，铀才呈沥青铀矿充填于钛铀矿的缝隙中，或围绕磷灰石、黄铁矿生长。

含矿断裂边部常见刀切似的平直边界，多表现为X剪节理。一些张性断裂具规则锯齿状的边部。含矿裂隙中有不少小菱形构造岩(泥)块，构造岩(泥)片理化强烈。推测应是先在 σ1为 110.5°∠46.5°，σ2为 293°∠44°，σ3为 201.5°∠1°的应力状态下形成X节理，仍在原有的应力场作用下发生沿X节理的一枝(大致与矿体产状263°∠49°相近)的滑动，在沿滑移面上形成局部拉张环境。

在滑动时研磨了断裂两侧的围岩，并伴随热液作用发生水合、分解作用等，结果是SiO2、Na2O、CaO部分被带出，即长石中的硅、钙、钠被带走，铝保留下来，水分增加，从而造成Al2O3相对含量增高，简言之长石、云母发生了黏土化。在一些强蚀变的构造岩(泥)(样号－170-1-6-1-3)中可见长石已蚀变成磷灰石、伊利石和石英，但仍保持长石的外形，因此推测热液带来了P2O5。尽管矿石常有萤石化和方解石化，但多表现为后期产物，推测有F、CO2等后期加入。被保持下来、由于其他物质的带入和带出而改变相对含量的是TiO2、K2O，其中TiO2通常被认为是难于运移的成分、应不是外来的，而K2O主要是由于形成水云母及绢云母等黏土矿物而不易迁出。在热液作用下K、Na元素的行为差异，造成K易变成黏土矿而保存下来，这也可能是液体包裹体中多钠而少钾的原因，这与未蚀变花岗岩中钠和钾含量大致相近明显不同。

本矿床蚀变强烈，主要有水云母化、绿泥石化、高岭土化、红化、黄铁矿化、萤石化、方解石化等，证实沿裂隙曾有大量的热液活动。但同时也要看到不是所有的断裂都矿化了，仅有产状大致为263°∠49°的断裂发生矿化;即使是同期的X型节理、也常只有一枝发育矿化。

4.2 相山矿田铀成矿作用讨论

相山矿田铀成矿年龄分为两期，即100 Ma±和120 Ma±;矿化类型也分为两类，即碱交代型和萤石－水云母型(张鸿等，2009;张万良和李子颖，2005;孙占学，2004;邵飞，2000)。矿体主要产于火山熔岩和次火山岩中。火山岩型铀矿床中的矿体主要呈近南北走向(NNW至NNE)、倾向大致向东(NE至SE);而次火山岩型中的铀矿与次火山岩墙走向相近，随岩墙走向变化而变化。在邹家山、横涧和岗上英矿床(张鸿等，2009)中都发育着X节理及其中一枝发生滑动的现象。

成矿温度也被认为是两期:邹家山矿床260 m和－130 m中段萤石中原生包裹体均一温度变化于92～418℃(张树明等，2009)，所测均一温度明显分出两组，高温组变化于193.9～418.3℃，集中分布于237.1～370.9℃，集中段平均为296℃;低温组变化于 92.4～223.3℃，集中分布于 113.6～223.3℃，集中段平均为162℃。沙洲矿床萤石也分为两个温度段，高温段306～347℃，平均为328℃;低温组224～267℃，平均为247℃ (黄锡强等，2008)。同样是沙洲矿，王蕾等(2008)所测的萤石中包裹体均一温度变化于151.1～404.9℃，其温度变化可分为3段:高温组387.5～404.9℃，平均394℃;中温组272.4～358.7℃，平均308℃;低温组151.1～255.1℃，平均206℃。据上述两个矿床均一温度平均值，总体可分为3组:394℃、310℃左右(296℃、328℃、308℃)和200℃左右(162℃、247℃、206℃)。通常把394℃这一温度视为成矿前的气液活动，而认为相山存在两期主要成矿温度，即310℃±和200℃±。尽管都把高于374℃(水的临界温度)的均一温度视为成矿前或成矿早期热液温度，但这些高温度数据至少说明铀成矿过程中的确存在过超临界流体，即便所测试的矿物通常被认为是中低温产物的萤石。邹家山矿床中新近发现大量的钛铀矿(王运等，2010)，可作为成矿温度较高的佐证。

推测相山矿田两次热液成矿作用:早期成矿年龄大致为120 Ma±，成矿温度310℃±，对应的矿体产状为 180°～210°∠35°～70°(以沙洲矿为代表)，可能是在火山杂岩体形成之后，相山西部临川－永丰白垩纪断陷盆地东南缘断裂作用使得相山西部被抬升，造成体系中热液流体相变而成矿。晚期成矿年龄大致为100 Ma±，温度200℃±，对应的矿体产状大致为 225°～305°∠35°～64°，平均为263°∠49°(以邹家山为代表)，是X节理形成后，沿一枝滑动，从而总体挤压滑动环境下出现局部菱形状的张性空间而成矿。晚期成矿时的滑动可使早期成矿作用形成的矿体发生扭动，造成早期期矿体发生张开或产状变缓等，两期成矿作用叠加更有利于形成富矿，如沙西矿床(胡静夫，1989)。

据热液矿床水相变控矿机制(胡宝群等，2009b，2011)分析相山矿田，先期的X型节理破坏岩石封闭系统、降压，从而使含水系统温压接近相变线点，从而开始孕育矿床即含水系统溶解大量的成矿物质，随后温度降低至310℃时(大致相当于热容变化的拐点处)矿质沉淀成矿，大致是二级相变成矿。后期沿断裂一枝滑移，形成局部拉张环境，降压至远离相变线，此时温度大致200℃左右，水再次发生相变，使水中溶解的成矿物质被释放而成矿，大致相当于一级相变成矿。因此，识别含矿断裂的重要标志有:或薄或厚的片理化强烈的构造岩;在垂直滑动方向，矿体表现为较标准的菱形块体，若在其他方向则表现为透镜体状或豆夹状。

4.3 对华东南硬岩型铀矿床成矿作用的思考

华东南硬岩型铀矿床多为热液矿床，在其形成过程中存在热液，其矿质是在热液中溶解、迁移和沉淀的。不仅在相山，在下庄(潘家永等，2007)、诸广(郭国林，2009①郭国林.2009.棉花坑花岗岩型热液铀床成矿机理研究.东华理工大学硕士学位论文:27－29.、赣南白面石(范洪海等，2007)和草桃背(顾大钊等，2008)等地的铀矿床，萤石、石英和方解石等脉石矿物中都测到均一温度超过水临温度374℃的包裹体。这应说明在铀成矿过程中有超临界水存在。

先发生X型剪切、后沿其中一枝发生滑动，局部形成张性降压环境而成矿，矿体总体产状与滑动的这一枝节理产状相近，矿体多发育强烈蚀变的、片理化构造岩，且多为富矿。这种现象不仅在相山存在，也存在于下庄矿田和诸广矿田。在诸广的百顺矿床露天采场类似现象非常明显:在采场掌子面有一条产状145°∠50°左右的、刀切似的断裂，其边界平直，中间有0.4～0.6 m左右宽、片理化明显的黏土化构造岩(泥)，下部为矿体采空区。在下庄矿田的竹山下矿床露天采场，可见掌子面上蚀变闪长岩的北东侧有一条0.5 m±宽、走向平直、宽度稳定、产状48°∠76°的片理化明显的构造岩带，它大致沿闪长岩边界但切过闪长岩和花岗岩，这条片理化构造岩带与此处的含矿断裂破碎带F1在掌子面上的产状25°∠70°相近;在下庄地区伴随这次滑动还发生了高温热液活动，从而在走向120°左右基性岩脉两侧的内外边界形成对称的片理化现象，并伴有电气石化、黑云母化等高温热液蚀变(胡宝群等，2003);在下庄矿田，基性岩脉近等间距分布，近等间距出现的交点型铀矿，存在大量的不同规模和层次的X型断裂(节理)。

我国地处几个板块之间，不同时期各板块运动方向不同，同一构造单元的不同时期应力状态也会发生改变，总体上铀矿床多定位于几公里的浅处，岩石可视为脆性，因此随着应力状态的改变，可能出现多次“先挤后滑、总体挤压局部拉张”的叠加，从而使成矿作用表现得更为复杂。华东南热液成矿作用的年龄多在145～40 Ma之间(胡瑞忠等，2007)、多集中于120～80 Ma这一时段，正是华东南构造伸展阶段、形成断陷盆地的时期，这些断陷盆地与铀成矿应是在大致相同的应力状态下形成的，这种伸展应力状态下在大尺度上形成变形的菱形狭长盆地，而在小尺度上则可能形成豆夹状、透镜状小菱形块的矿体。

区域伸展，形成一些深大断裂，深部热物质上拱，地温梯度提高;深大断裂形成，热压存在的封闭条件消失，地压梯度降低(胡宝群等，2008);压力降低后各种岩石的熔点降低、矿物脱水温度将下降，显示出岩石圈减薄的等同效应。这些因素使原赋存于矿物中和岩石裂隙中的水分脱出，有利于火山岩和侵入岩的形成。脱出的水继续上升至374℃附近，遇到适当的两步降压条件，从而与铀成矿产生关联。沿上述思路，华东南伸展期次与铀成矿期次的对应关系及成矿的脉动性(胡瑞忠等，2007)可以得到较好的解释;因地温状态和地压状态的改变，原赋存于各类岩石裂隙中及矿物中的水，被活化迁移，在恰当的地质环境中如“将相变而未相变”时溶解大量的成矿物质，而后进一步降压，水发生相变而成矿物质被释放成矿。

随着板块活动，岩石圈的力学状态改变(如华东南的岩石圈伸展和华北克拉通的破坏)，从而导致岩石圈的地压梯度和地温梯度的改变，矿物中及岩石裂隙或孔隙中含水量将发生改变。大致在450℃以上时这些改变主要影响岩浆熔融和侵入体形成，在450℃以下的合适环境中这些含水量改变可能影响矿质的溶解、迁移和沉淀。此外，在临界点374℃附近，因水的临界奇异性将导致瞬时热高压、快速溶解矿物而明显弱化岩石力学性质，从而可能触发地震(胡宝群等，2009a)。

5 结 论

以邹家山热液铀矿床为例，在综合了前人研究成果的基础上，本文重点介绍了该矿床物质组成及含矿断裂特征方面的近期研究成果，用热液矿床水相变控矿理论，分析了邹家山铀成矿作用过程，并初步探讨了相山矿田及华南铀热液成矿作用。基本结论如下:

(1)邹家山铀矿中铀矿体严格受断裂控制，断裂带中的构造岩(泥)含铀最富，两侧蚀变围岩中铀的含量急剧下降。

(2)邹家山铀矿中的矿体形成，多数是早期X节理、后沿大致NNW方向的一枝滑动，从而形成总体挤压、局部拉张环境而成矿，表现矿体沿走向及侧伏向常尖灭再现或豆夹状。

(3)用热液矿床水相变控矿机制，初步解释了邹家山铀矿“先挤后滑、总体挤压局部拉张”成矿的过程，分析了相山矿田铀成矿过程，讨论了华东南岩石圈伸展背景下铀成矿作用，并指出一些宏观找矿标志。

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Mineralization and Fracture-Water Phase Transition Coupling in the Xiangshan Uranium Ore Field，Jiangxi

HU Baoqun1，2，LV Guxian3，SUN Zhanxue1，2，LI Mangen1，2，SHI Weijun1，LI Xueli1，WANG Yun1and BAI Lihong1
(1.Fundamental Science on Radioactive Geology and Exploration Technology Laboratory，East China Institute of Technology，Fuzhou344000，Jiangxi，China;2.Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment，Ministry of Education;East China Institute of Technology，Nanchang330013，Jiangxi，China;3.Institute of Geomechanics，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing100081，China)

As exploration and mining proceed in metallogenic belt and deposits，a lot of new information and data about the mineralization will continuously be accumulated.It is necessary to give a more unified and rational explanation for these new material.A good metallogenic theory can even tell us some new ideas and exploring indicators about the deep and surrounding prospecting in the known metallogenic belt and deposits.In theory of water phase controlling hydrothermal mineralization(WPCHM)，the phase transition of water can cause the sharp variations of the physicochemical properties of water，in which the mineralization matter can be released to form hydrothermal deposit.The pressure decrease in fracture is essential to induce water phase transition.Therefore，the coupling of water phase transition and fracture is a key to understand the hydrothermal mineralization.Based on the theory，taking the Zoujiashan hydrothermal uranium deposit as an example and combining with previous researches，this paper introduces firstly the recent researches on the ore compositions and characteristics of ore-bearing faults.Then，with the theory(WPCHM)，the paper discussed the uranium mineralization processes of the Zoujiashan hydrothermal uranium deposit，the Xiangshan ore-field，and Southern China uranium province.From these studies，the paper indicated that in the Xiangshan uranium ore-field and Southern China the X-conjugate joints are often firstly formed，then a set of parallel slips occur later along one direction of the X-joints to form some intermittent diagonal rhombic small blocks of extensional environment.So the slipping fractures are allover compression environment except extensional rhombic blocks.The extensional blocks reduce the pressures which are so low that induce water phase transitions，and during the processes，the ore-forming material in the hydrothermal fluid are released to form uranium deposits.

water;phase transition;alteration;fracture;hydrothermal uranium deposit;Xiangshan

P611

A

1001-1552(2011)04-0502-011

2010－04－30;改回日期:2011－03－22

项目资助:国家自然科学基金(40862005、40872165和41172078)、江西省自然科学基金(2008GZH0053)、放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室基金(2010)和江西省教育厅科技项目(2007-230)资助。

胡宝群(1965－)，男，教授，博士。主要从事岩矿地球化学研究。Email:bqhu@ecit.edu.cn