我国硬岩型铀矿床垂直分带模式研究现状

叶永钦,陈友良,倪师军,吴建勇,曹豪杰,黄国龙

(1.核工业二九〇研究所，广东韶关512029；2.成都理工大学地球科学学院，四川成都610059)

我国硬岩型铀矿床垂直分带模式研究现状

叶永钦1,陈友良2,倪师军2,吴建勇1,曹豪杰1,黄国龙1

(1.核工业二九〇研究所，广东韶关512029；2.成都理工大学地球科学学院，四川成都610059)

热液铀成矿作用与流体地球化学界面具有非常密切的关系。矿床垂直分带模式的研究有助于确定流体成矿地球化学界面，指导深部找矿工作。综述了我国硬岩型铀矿床垂直分带模式的研究现状，认为矿床垂直分带模式能有效地指导深部找矿，有待进一步加强这一模式的研究应用。

垂直分带模式；铀矿床；深部找矿；地球化学界面；研究现状

“成矿流体地球化学界面”一词最早由倪师军等[1]基于前人[2-5]有关地球化学障、地球化学成矿界面和水（流体）—岩石相互作用等研究的基础上提出来的，认为流体成矿地球化学界面是由于成矿流体在运移演化过程中，周围环境的突变、成矿流体演化的不连续性和成矿流体与环境的相互作用结果等内外因素突变而造成了突发成矿作用下形成的。张成江等[6]研究认为流体地球化学界面形成的外因是环境条件的突变，它控制着流体的运移、定位；流体地球化学界面形成的内因是流体性质的突变及动态发展，它决定着流体演化的方向和规律；流体-环境相互作用是流体中元素沉淀富集的关键因素。流体本身性质的突变、流体与环境的相互作用及周围环境条件突变等综合作用下导致流体成矿。

垂直分带是指与成矿有关的元素（含成矿元素本身）或者矿物在成矿有利地段按照一定的规律在空间上有序排列、组合的一种现象。几乎所有的热液型矿床成矿都必须在成矿最有利的环境（成矿地球化学界面）下完成，假如没有有利的成矿环境，成矿元素的沉淀通常是渐变的，很难成大矿、富矿；反之，成矿元素运移到成矿最有利的部位（成矿地球化学界面），成矿元素突发沉淀才有望成矿。

同其它金属矿床一样，热液铀成矿作用（花岗岩型热液铀矿床、火山岩型热液铀矿床、变质岩型热液铀矿床、碳硅泥岩型热液铀矿床等）与流体地球化学界面具有非常密切的关系[7]。随流体迁移的元素，在周围环境条件突然改变的情况下，会产生突发成矿作用，在垂直方向上，必然引起元素的分带性。研究化学元素在某一矿床中的垂直分带规律，有助于确定该矿床的流体成矿地球化学界面，有助于指导深部找矿预测工作[8]。然而，目前针对热液型铀矿床的垂直分带模式研究仅仅在极少数典型矿床中实践过，本文总结了这些典型铀矿床的垂直分带特征，并对进一步的工作方向提出设想，旨在推进我国铀矿床垂直分带模式的研究和发展。

1 花岗岩型铀矿

华南粤北地区是我国花岗岩型铀矿的集中产区，产出有远近闻名的诸广南长江铀矿集区和贵东下庄铀矿集区。花岗岩型铀矿垂直分带规律的研究最早始于诸广南长江矿集区内的302棉花坑铀矿床。

粤北棉花坑302花岗岩型铀矿床为一大型隐伏铀矿床，它规模大、品位较富且埋藏深，是华南铀成矿区极具代表性意义的典型铀矿床之一。长期以来人们难以真正认识热液的成矿规律，是因为没有足够重视去硅、加碱的碱交代过程。碱交代过程中会产生一个垂直分带现象——硅（酸）碱分离现象，“硅碱分离”，“上酸下碱”[9-10]。早年金景福和倪师军等通过详细研究表明，302铀矿床中成矿热液的成分和性质、热液脉体和铀矿石、围岩蚀变以及矿物标型特征（杂质组分、晶胞参数和人工热释光）等在垂直方向上均表现出一定的分布规律，总体上表现为“上酸下碱、上氧化下还原”的垂直分带特征（表1、表2和表3）。花岗岩型铀矿床中常见的垂直分带现象是由于成矿流体经历了两次热液混合和一次热液减压沸腾作用引起的，建立了热液混合与沸腾的垂直分带模式[11-16]。成矿热液混合和沸腾的界面往往与某些地质界面有关，如两种不同期次的花岗岩类岩石接触面，构造膨胀的异常地带等，矿体的空间定位受热液混合与减压沸腾的界面影响[1,6,17]。

高飞[18]和高翔等[19]从围岩蚀变的矿物组合、蚀变带岩石化学组分和蚀变矿物的包裹体温压条件、气相成分特征等微观角度进一步证明了302铀矿床存在明显的垂直分带规律。在前人研究的基础上，黄国龙等[20]结合矿山开采及钻探成果，进一步厘清了该矿床的成矿期次及矿床垂直分带规律，建立了302铀矿床垂直分带找矿勘查模式（图1），指示含矿构造带在埋深850～950 m处有较好的铀矿化，深部找矿潜力巨大。

表1 302铀矿床成矿期脉石矿物包裹体成分（mol/kg H2O）及其热液的pH、Eh值Table 1 Composition of fluid inclusions in minerals(mol/kg H2O)and pH,Eh in hydrothermal solution of 302 uranium deposit

表2 302铀矿床微晶石英杂质组分比值Table 2 The element ratios in impurities of microlitic quartz of 302 uranium deposit

表3 302铀矿床标型矿物ATL发光量及陷阱参数Table 3 ATL power and trap parameters of typomorphic mineral of 302 uranium deposit

除了302铀矿床，位于桂北摩天岭岩体地区的达亮（376）矿床和新村（374）矿床也存在一定的垂直分带规律[21]。达亮矿床位于摩天岭黑云母花岗岩体的西南边缘，岩体弯曲部位的接触带上，属花岗岩体外接触带型铀矿床。矿床上部发育强硅化，有大量石英脉存在，下部则出现较多的方解石脉，且方解石脉的宽度逐渐增加。钻孔编录发现该矿床普遍发育黄铁矿，且越往深部，黄铁矿出现的频率和粒度均有增大的趋势，浅表层存在赤铁矿化等氧化现象。新村矿床产于摩天岭岩体东部乌指山断裂带膨胀部位及其上下盘次级断裂构造带中，属碎裂蚀变岩型铀矿床。该矿床直接产于乌指山硅化带中，该硅化带规模大，在地表厚度达数十米，而在钻孔深部中发现了大量的方解石脉。

针对华南花岗岩型铀矿床垂直分带特征的研究，前人多集中在302铀矿床，通过不同的侧面，或宏观或微观相结合的方式，系统阐述，建立了302铀矿床垂直分带模式，并指导深部找矿工作，取得了较好的找矿成果。华南许多花岗岩型铀矿床都存在不同程度的热液沸腾和热液混合现象，显示出与302铀矿床类似的垂直分带特征（如330，339等交点型矿床），目前针对“交点型”铀矿床的垂直分带还鲜有研究，偶见生产报告中简单论述过诸如竹筒尖矿床指示元素的垂直分带序列。总的来说，花岗岩型铀矿床垂直分带模式的研究范围还有待进一步扩大，华南地区苗儿山铀矿田、桃山铀矿田是否存在矿床垂直分带规律还有待进一步证实。一旦证实其存在类似的垂直分带想象，还可以在不同矿床（域）间进行相互对比研究，同时应将垂直分带规律的理论研究与隐伏矿的预测实践工作紧密结合，提高深部找矿工作成效。

图1 302铀矿床垂直分带模式Fig.1 Avertical zoningmodel of302 uraniumdeposit1-燕山期中粒黑云母花岗岩；2-印支期中粒二云母花岗岩；3-矿床上部矿体（红色微晶石英）；4-矿床中部矿体（杂色微晶石英）；5-矿床下部矿体（灰黑色微晶石英）；6-构造蚀变带；7-矿床上部氧化带；8-矿床中部氧化还原带；9-矿床下部还原带；10-蚀变分带界限；11-岩相界限；12-断裂

2 碳硅泥岩型铀矿

传统观念认为碳硅泥岩型铀矿床的矿体主要受层位控制，对该类型铀矿床的垂直分带特征研究少有报道。若尔盖铀矿区是我国十大铀矿资源勘查基地之一，集中产出数十个碳硅泥岩型铀矿床，多以隐伏态产出。“攻深找盲”是若尔盖地区今后一段时期急待解决的重要科学问题。

近年来许多学者从稳定同位素、铅同位素、脉石矿物（石英、方解石和黄铁矿等）微量元素地球化学、流体包裹体气相成分等方面证明了若尔盖铀矿田为地幔流体成矿，系典型的热液叠加改造型矿床[22-27]。陈友良[23]和张成江等[28]从宏观角度研究发现若尔盖地区具有代表性意义的510-1铀矿床中与成矿有关的脉石矿物在空间分布上呈现“上酸下碱”的特征，与我国华南地区花岗岩型铀矿床极为相似。

笔者[29-31]从矿床的矿物组合、不同中段矿石和脉石矿物的微量元素、稀土元素组成等微观角度详细阐述了若尔盖地区510-1铀矿床的垂直分带特征。矿床第5中段是一个重要的氧化还原环境发生显着变化的地球化学界面。1中段以上矿段主要发育石英脉，厚160 m左右，代表了上部矿带分布范围；1中段以下至5中段以上矿段，石英脉与方解石脉均较发育，厚160 m左右，代表了中部矿带分布范围；第5中段以下矿段，主要发育方解石脉，少见石英脉，厚度达600 m以上，代表了下部矿带分布范围。近年来钻探工作揭露该矿床深部900 m以下仍有规模较大矿体存在，矿床深部还有较大找矿空间。

3 火山岩型铀矿

相山铀矿田是我国目前规模最大的最具典型意义的火山岩型铀矿勘查基地。前人针对该矿田或者矿田中某一典型矿床做了大量涉及成矿地质特征、成矿机制、成矿成岩年代学、流体包裹体、围岩蚀变、成矿的物理化学条件、成矿物质来源、成矿模式等方面的科研工作，取得了较全面系统的认识[32-38]。

位于相山铀矿田西部的邹家山铀钍混合型矿床，品位高、探明储量大[39]，受邹家山-石洞断裂带及其派生的一系列张性-张扭性裂隙群（带）控制，属典型的热液脉型铀矿床[36]。矿床浅部以萤石化、水云母化等酸性蚀变为主，深部矿体的Fe2O3、FeO、MgO及P2O5含量明显高于浅部，反映深部以赤铁矿化、绿泥石化及磷灰石化等偏碱性蚀变为主；受萤石化发育程度的影响，在两火山旋回界面（酸碱分离界面，-90 m标高）附近，CaO的含量（17.67%）显著高于露天采场和深部911 m处CaO的含量（前者为7.78%，后者为2.30%），表明-90 m标高萤石化最为发育，铀矿化最强[38]。浅部矿体主要受北东向断裂控制，越往深部，控矿断裂逐渐变为南北向，进一步变为北北西向；深部的钛铀矿含量明显高于浅部，并随深度的增加而增加，钛与铀含量呈正相关关系[40]。黄振等[39]在该铀矿床不同标高采用穿过矿体的方式系统采集了断裂中的矿石（矿脉）、断裂上下两盘蚀变碎斑熔岩（蚀变围岩）及正常未蚀变的碎斑熔岩（正常围岩）样品，详细研究了邹家山铀矿床围岩蚀变地球化学特征。结果表明，邹家山铀矿床具有明显的围岩蚀变分带现象。常量元素方面，地表矿石中具有较低的K2O含量和较高的Na2O含量，而矿床深部反之；稀土元素方面，越往深部HREE含量升高，∑REE、LREE、（La/Yb）N、LREE/HREE含量降低，表明成矿作用过程中轻重稀土发生较明显的分异作用。

火山岩型铀矿的垂直分带特征研究目前仅对邹家山矿床做了初步的探索，可以看出该矿床具备“上酸下碱”的垂直分带雏形，有待进一步更加系统的深入研究，以指导该地区深部找矿工作。

4 结论与展望

本文总结了我国硬岩型铀矿床垂直分带模式的研究现状，发现垂直分带模式在指导深部找矿，特别是近年来，在全国危机矿山找矿专项中，取得较好的成果和社会效益。垂直分带模式的研究，目前仅在部分典型铀矿床中开展过，而在其他矿床（如华南地区苗儿山、桃山等典型的花岗岩型铀矿田，相山火山岩型铀矿田中斑岩型亚类矿床）中，类似的垂直分带想象尚未见报道，所以在研究范围上还有待进一步的扩大。在研究深度上，特别是微观尺度上（矿石类型、矿物成分、元素组合、围岩蚀变以及成矿的物理化学条件等方面），还有待更为细微的研究。尽管前人对棉花坑302铀矿床、若尔盖510-1铀矿床和相山邹家山铀矿床的垂直分带特征开展了系统的理论研究，考虑到热液型铀矿床（包括花岗岩型、火山岩型、碳硅岩型矿床）往往是多期成矿作用的产物，不同期次的蚀变往往是叠加的，因此蚀变的垂直分带规律研究还应考虑成矿的多期性。通过典型矿床的研究，建立区域性的铀矿床垂直分带模式及其识别的地质地球化学标志，结合深部找矿预测，指导外围及其他地区的找矿工作应是今后工作的重心和方向。可以预料，随着深部找矿工作的全面开展和垂直分带理论研究的深入，垂直分带性的研究方法和研究手段必将得到更大的发展。

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YE Yong-Qin1,CHENYou-Liang2,NI Shi-Jun2,WUJian-Yong1,CAOHao-Jie1,HUANGGuo-Long1

(1.Research Institute No.290,CNNC,Shaoguan 512029,Guangdong,China; 2.College of Earth Science,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,Sichuan,China)

There is a very close relationship between hydrothermal uranium mineralization and fluid geochemical interface.To study vertical zoning model of ore deposit is helpful to determine fluid geochemical interface for guiding the prospecting work deeply.By overviewthe studies on vertical zoning model of hard rock-hosted uranium deposits in China,this paper indicates that the vertical zoning model guide the deep prospecting effectively, should strengthen the research and application ofthis model further.

vertical zoning model;uranium deposit;deep-deposit prospecting;geochemical interface;research status

P619.14

A

1007-3701（2017）02-144-06

10.3969/j.issn.1007-3701.2017.02.005

2017-5-6；

2017-6-5.

国家自然科学基金项目“若尔盖地区碳硅泥岩型铀矿床垂直分带规律研究”（编号：41072064）、全国危机矿山接替资源找矿专项“广东省仁化县棉花坑铀矿接替资源勘查”（编号：200544040）、中国核工业地质局生产中科研项目“诸广南部岩体棉花坑-书楼丘地区构造、蚀变与铀矿化关系研究”和中国地质调查局重要远景区铀矿调查项目“郴州—钦州成矿带中北段铀多金属矿远景调查”（编号：12120115018401）联合资助.

叶永钦（1988—），男，硕士，工程师，地球化学专业，现主要从事铀矿地质勘查及成矿规律与矿产预测研究工作，Email:yeyongqincdut@163.com.

Ye Y Q,Chen Y L,Ni S J,Wu J Y,Cao H J and Huang G L.Vertical zoning model of hard rockhosted uranium deposits in China:State of art.Geology and Mineral Resources of South China, 2017,33(2):144-149.