粤北下庄矿田断裂构造对铀成矿的控制作用及其成矿模式

王 军， 张辉仁， 赖中信， 杨坤光

(1.广东省有色金属地质局，广东 广州 510080;2.广东省核工业地质局，广东 广州 510800;3.中国地质大学(武汉)，湖北 武汉 430074)

粤北下庄矿田地处南岭构造带近EW向的贵东复式岩体东部，是华南地区重要的花岗岩型铀矿产地，因此对于其花岗岩物源研究、年代学研究以及铀矿成因研究等一直备受关注(吴继光，2011;王春双等，2012)。多数学者认为与铀矿相关的花岗岩体是地壳物质部分熔融后侵位的产物(毛景文等，2004;华仁民等，2005)。王军等曾对花岗岩体和基性岩脉展开研究，采用SHRIMP手段获得锆石U-Pb年龄:鲁溪岩体为(246.2±4)Ma，下庄岩体(245.4 ±6)Ma，帽峰岩体(227.1 ±5)Ma，它们均属于印支期岩浆活动产物(王军等，2011a);用SHRIMP和LA-ICPMS对基性岩脉进行精确的UPb锆石同位素定年，显示NWW向辉绿岩侵位于(193±4)Ma(王连训等，2011)。但是，中新生代以来强烈的构造活动对铀矿成矿的影响，前人却基本未曾涉及(王军等，2011b)。花岗岩体的形成→基性岩脉侵位→铀矿矿体形成，它们不仅仅是时间上的先后地质事件，更分别是铀矿成因的密切相关因素。在这一过程中伴随的构造活动产物——不同级别构造，对铀矿成矿具有重要意义。笔者根据对华南区域构造的认识，结合在下庄矿田长期野外工作对矿田、矿床构造的了解，拟探讨下庄矿田断裂构造对铀成矿的控制作用及其成矿模式。

1 区域地质概况

华南大陆构造形变强烈，经历了多期造山与伸展运动。其中早、中侏罗世华南地区由近东西向展布的特提斯构造域逐渐转为北东向展布的太平洋构造域，使得其受古亚洲洋体系控制逐渐转向受太平洋体系控制(舒良树等，2006;周新民等，2007)。晚侏罗世至早白垩世发生大规模的岩石圈减薄与岩浆活动，诱发壳幔相互作用并最终导致华南花岗岩地区的多金属成矿作用，铀矿成矿作用也主要出现在这个时期(舒良树等，2006;周新民等，2007)。华夏富铀古陆块和极高铀背景值的贵东岩体(贵东岩体和一般花岗岩体中铀背景值分别为3.5 ×10－6，20.53 ×10－6)(金景福等，1990)，为后期大规模铀矿成矿提供了良好的铀源。

图1 华南地区铀矿分布及贵东岩体大地构造位置(刘延勇，2008)Fig.1 The distribution of the uranium deposits in South China and the tectonic location of Guidong granitic massif

贵东岩体位于华夏陆块中南部，南岭近东西向构造带之大东山-贵东-五里亭花岗岩带中东部，区域上处于闽赣后加里东隆起西南缘与湘桂粤北海西-印支凹陷带的交汇部位(胡瑞忠等，2007)(图1)。区域性的硅质大断裂黄陂断裂带、马屎山断裂带是控制矿田分布的主要断裂体系(杜乐天等，2001)，然而很少见到发生在这种主干断裂带内的明显铀矿化，矿床主要位于控岩构造——新华夏构造体系及其伴生的次级构造的复合部位，分布在硅化大断裂上下盘的NNW向、NNE向以及与主压扁面平行的次级构造中。

2 矿田地质

2.1 矿田地层

贵东岩体东北侧及东侧的围岩由寒武-奥陶系浅变质砂岩、板岩及含炭板岩组成，北侧和南侧主要由泥盆-石炭系砂岩、碳酸盐岩组成。岩体南侧与泥盆系之间，发育有晚白垩纪-古近纪红色断陷盆地(张辉仁等，2010)。

2.2 矿田岩浆岩

岩浆岩主要有印支期、燕山早期的花岗岩以及燕山晚期的中基性脉岩(图2)。鲁溪岩体、下庄岩体、帽峰岩体等岩体为花岗岩，组成贵东复式岩体;中基性脉岩为NWW向延伸分布的五组辉绿岩脉岩。其中贵东复式岩体是多期、多阶段岩浆侵入形成的由不同岩性系列组成的巨大复式岩体(周新民等，2007)。

图2 贵东复式岩体及下庄矿田地质简图(广东核工业地质局二九三大队，2005)Fig.2 Geological sketch map of Guidong complex rock mass and Xiazhuang ore field

鲁溪岩体，位于贵东复式岩体的东南部，出露面积约45 km2，岩性为粗粒巨斑状含角闪石黑云母花岗岩，锆石LA-ICP-MS最新测试年龄:岩浆韵律环带锆石206Pb/238U谐和年龄介于(228±2)～(267±4)Ma之间，加权平均为(246.2±4.4)Ma(MSWD=1.6;n=17)。下庄岩体，位于贵东复式岩体东部，是一个主要的花岗岩体，岩体出露面积约185 km2，为中粒黑云母花岗岩，锆石LA-ICP-MS最新测试年龄:206Pb/238U谐和年龄介于(232±2)～(272±2)Ma之间，加权平均值为(245.4±5.9)Ma。帽峰岩体，位于贵东复式岩体的东北部，出露面积约40 km2，为中细粒二云母花岗岩，岩浆韵律环带锆石206Pb/238U谐和年龄绝大部分介于(218±2)～(232±2)Ma之间，加权平均为(227.1±4.8)Ma(MSWD=3.7;n=10)。

铀含量测试显示:帽峰岩体、下庄岩体、鲁溪岩体和辉绿岩脉中铀含量分别为 15.9 ×10－6，5.46 ×10－6，5.84 ×10－6，0.70 ×10－6，帽峰岩体中铀含量最高。铀元素浸出实验表明，鲁溪岩体黑云母花岗岩的铀浸出率最高，达61.5%;帽峰岩体二白云母花岗岩的铀浸出率最高为53.8%;下庄岩体黑云母花岗岩的铀浸出率为43%;而辉绿岩不仅铀含量极低，铀的浸出率也很低，只有1.43%。

2.3 矿田构造

矿田内铀矿床的分布严格受断裂构造控制，NEE、NNE和NWW向三个方向断裂相互交汇构成的棋盘格子状构造控制了铀矿床的分布(图2)。

NWW向断裂构造为燕山早期的一组构造带，具有韧-脆性多期变形的特点:早期以拉张为主，充填大量基性岩脉，从北往南依次有水口-竹山下、黄陂-张光营、下庄-寨下、鲁溪-仙人嶂、中心段等五组基性岩脉;晚期以剪切作用为主，形成大量挤压破碎带;早期的基性岩脉为铀矿化提供了良好的还原剂Fe2+，晚期的挤压破碎带为含矿热液的运移和沉淀提供了有利场所。NEE向断裂构造主要有矿田西北部的黄陂断裂带和东南缘的马屎山断裂带，此两条区域性断裂构成具有“断夹块”性质的成矿区(赖中信等，2010);两断裂带之间分布有相互平行的硅化蚀变碎裂岩带，它们呈近等间距分布，具有压剪性质，是矿田的主要导矿和储矿构造带。NNE向断裂构造从西往东呈近等间距分布，有明珠湖、新桥-下庄、102-石角围、仙人嶂-张光营、太平庵、坪田等六组铀成矿构造带，其中新桥-下庄和102-石角围硅化断裂带为矿田的主要成矿带(图2)。

以新桥-下庄硅化断裂带为例，整个断裂带体系都是由不规则的构造断块、透镜体组成，根据破碎程度和岩石的组成，主要分为花岗岩、石英岩、碎裂花岗岩、碎裂石英岩、碎裂岩化石英岩、碎裂岩化花岗岩。从断裂体系的整体破碎程度来看，在断裂体系的中心破碎程度最高，局部由于断裂作用强烈而发生了高岭土化或是以透镜状花岗岩的形式保留(图3)。断裂带内部节理发育，后期热液活动导致的蚀变作用明显，局部可见紫色萤石和石英脉体。剖面反映的断裂体系空间变化显示:在构造应力的作用下，早期热液活动形成的石英脉在平面上和空间上都是以透镜状充填在花岗岩体之中。

图3 粤北下庄矿田下庄断裂带构造剖面图Fig.3 Structural section of Xiazhuang fault in Xiazhuang ore-field in north Guangdong province

矿田南部的“交点”型铀矿化是矿田的重要铀矿化类型，其矿床定位于构造带与辉绿岩脉相交部位，矿体严格受构造带与辉绿岩脉复合轨迹控制。

综上所述可知:矿田内的黄陂断裂带、马屎山断裂带控制了矿田构造格局，早期的基性岩浆活动为铀矿成矿提供了有利的还原剂，浅部脆性断裂为成矿活动提供了良好的运移通道和最终聚集沉淀场所。

2.4 断裂构造对矿床、矿体控制作用

控制铀矿田的是长达数十公里的断裂带，例如下庄地区新桥断陷带、矿田北部的黄陂断裂带和与之平行的马屎山断裂带，以及新桥下庄硅化断裂带以及其它蚀变带。这些断裂构造构成了铀矿床分布的基本格架。矿床、矿体的空间定位，主要决定于构造的变异部位、构造与有利岩体的交汇部位。

矿体主要赋存在主干断裂带的上下盘次级平行的裂隙中，产状与主干断裂带一致，呈“入”字型。其分布范围和形态主要受到构造裂隙的控制。337矿床内部主要发育近EW向和NNE向构造裂隙群，矿体也主要沿这些构造裂隙群分布，受构造裂隙的控制。很多石英断裂带在空间上表现为斜列式和透镜状的形式，矿体的分布也呈斜列式和透镜状的形式，例如“希望矿床”86号带在剖面上呈右行斜列，形成的矿体也成斜列式(赖中信等，2010)。交叉断裂附近的矿体，其富集部位多位于交叉断裂的部位，沿着交切构造的迹线方向侧伏，构成“干”字型、“T”字型、“X”字型、“N”字型、“H”字型等矿体(杜乐天，1982;刘德长，1991;杜乐天等，2001;余达淦等，2003)。在矿田东部由小断层、节理组成的裂隙密集带中，常常形成群脉型矿体。矿田最重要的铀矿化类型——复合构造型(交点型)铀矿，其矿体主要存在于硅化带交切基性岩脉的部位，主要有以下几种形式:斜接复合(图4A)、反接复合(图4B)和重接复合(图4C)，硅化带与基性岩脉呈近平行重叠或者相交(盲矿体)①。石英矿化蚀变，基本以充填形式形成热液脉型铀矿。成矿年龄在(130～100)Ma(黄国龙等，2010)。这类铀矿化主要分布在矿田北部。成矿期的晚期铀矿化活动，构造流体沿着伸展裂陷构造带继续上升并与地表流体混合交换，进一步形成低温热液对围岩进行交代(图5(3))。其矿化类型以小脉型、浸染型为主。由于靠近地表，氧逸度较高，成矿温度、压力相对更低，与花岗岩体的交代作用强烈，主要形成水云母、高岭石、浅色萤石等蚀变矿物。成矿年龄在(95～75)Ma(邹东风等，2011)。因此，早、晚两期铀矿化活动都与伸展期基性岩脉的侵入密切相关。基性岩脉活动形成的流体、气体

图4 下庄矿田“交点型”铀矿床主要交切型式(A.斜接;B.反接;C.重接)Fig.4 Mainly crossing types of intersection uranium ore deposit in Xiazhuang ore-field

3 成矿模式讨论和找矿方向建议

前人研究表明华南地区确实有富铀古陆的存在，伴随着华南地区大规模的岩浆活动和岩石圈伸展作用，在多阶段伸展构造背景下爆发了大规模铀矿成矿作用(毛景文等，2004;华仁民等，2005;周新民等，2007)。

华南地区后造山期，酸性岩浆活动使得早期富铀地层的铀元素富集在该期花岗岩中，完成了铀矿成矿中铀元素的初步富集(图5(1))。伸展期，本区NWW向分布的五组基性岩脉的侵入携带大量富碱、富挥发份流体 CO2，CH4，F，H2O 等沿着地壳断裂裂隙上升，与富铀岩体发生相互作用并使得铀元素从花岗岩体中萃取、迁移(图5(2))。成矿期早期铀矿化的构造流体沿着地壳断裂裂隙上升，与富铀岩体发生相互作用并发生成矿作用。流体具有氧逸度低、成矿温度和压力相对较高和弱酸性的特点，与围岩交代作用较弱，主要为黄铁矿-灰黑色

① 广东核工业地质局二九三大队.2005.广东省下庄矿田铀资源大型基地勘查部署规划研究报告[R].使得铀元素从花岗岩体中被萃取并发生迁移，而且基性岩脉本身富含 Fe2+、S2－等还原性离子，使得U6+还原为U4+，并最终沉淀。根据本区地质演化过程和铀矿成矿规律的特点，结合已有勘探成果和认识程度，笔者认为粤北下庄矿田下一步找矿方向应该集中在在以黄陂断裂带、马屎山断裂带控制的夹持区内。以新桥-下庄硅化断裂带为中心，以硅化带大脉型铀矿为目标，尤其以新桥-下庄断裂中的平缓构造为线索，加强对矿田北部新桥断陷带、下庄河地区“交点型”铀矿的勘探。此外，在产铀岩体与围岩、断陷盆地的接触界面，以及构造-热液蚀变带(例如碱交代带、云英岩化带、绢云母化带以及糜棱岩带)都是很好的矿床、矿体赋存部位。

致谢:本文在撰写过程中得到了广东省核工业地质局机关领导及二九三大队的大力支持。在论文审稿过程中得到匿名审稿专家的悉心指导，论文涉及部分数据系项目组内部提供，在这里一并表示衷心感谢!

图5 粤北下庄矿田铀矿成矿模式Fig.5 Uranium ore metallogenic model in Xiazhuang ore-field in north Guangdong province.

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