康滇地轴中南段米易-元谋地区特富铀矿矿化特征及成因

孙悦，姚建，李巨初，孙泽轩

（1.核工业二七〇研究所，江西 南昌 330200；2.核工业二八〇研究所，四川 广汉 618300；3.成都理工大学，四川 成都 610059）

康滇地轴中南段米易-元谋地区元古宇结晶基底中赋存有与混合-交代作用关系密切的铀矿床1 个、铀矿点2 个、铀矿化点1 个。其中，北部米易海塔地区产于混合岩的石英脉中发现大量稠密分布的巨粒状晶质铀矿［1］，并在该点发现了新的铀矿物——Haitaite-（La）海塔铀矿；中部攀枝花大田铀矿床Ⅱ号成矿带水沟中连续发现特富铀矿滚石，滚石散落带长约200 m，通过近年工作，已发现特富铀矿滚石的原生露头［2-3］；南部云南牟定老纳地区在斜长角闪岩中发现了特富的晶质铀矿。这些露头的共同特点是铀矿化均产于古老的变质岩中，岩石发育强烈硅化，在岩石中可见大量晶质铀矿及次生铀矿物，矿石的铀含量一般在1.000%以上，构成康滇地轴中南段独具特色的产于混合岩中的特富铀矿。本文在总结对比分析区内特富铀矿矿化特征基础上，分析矿化成因，以期对区内铀矿勘查有所启迪。

1 区域地质背景

研究区地处康滇地轴中南段泸定-米易台拱之上。区内最下部由具有高级变质地体特征的康定杂岩和紧接其上的结晶片岩系构成结晶基底，会理群、昆阳群的浅绿片岩相陆屑及碳酸盐建造构成褶皱基底。区内晋宁期、华力西期-印支期侵入岩分布范围最广，岩性以中酸性侵入岩为主，基性侵入岩次之。区内构造以南北向断裂为主，北东向、北西向断裂与南北向断裂一道形成“树枝状”断裂构造形迹（图1）。

2 铀矿化特征

2.1 米易海塔铀矿点

图1 康滇地轴铀矿地质略图Fig.1 The uranium geological sketch of Kangdian earth′s axis

米易海塔铀矿点经地表工程揭露，发现特富铀矿露头两处（A19、2811 矿体）（图2）。A19矿体赋矿主岩为古元古界五马箐组斜长角闪片岩中的石英脉，铀平均品位为1.090%，钼平均品位为7.030%，矿石矿物主要为晶质铀矿、硅钙铀矿、辉钼矿等，围岩蚀变有硅化、辉钼矿化、黄铁矿化、黄铜矿化等；2811 矿体赋矿主岩亦为古元古界五马箐组斜长角闪片岩中的石英脉，石英脉中见有巨粒晶质铀矿（图3）。粒径大多在0.5 cm 左右，最大可达1.0 cm 以上，最高铀品位为4.7%。王凤岗等通过研究并经国际矿物协会新矿物委员会批准，认定其为一种尖钛铁矿族新矿物，命名为Haitaite-（La）海塔铀矿。

郭锐等（2020）针对区内的长英质脉矿石、富晶质铀矿石英脉矿石和含矿热液石英脉中的石英流体包裹体研究表明，海塔地区混合岩型铀矿的成矿作用可分为两个阶段：早期混合岩化热液成矿阶段为高温、中低盐度流体，流体包裹体均一温度集中在380～540 ℃，盐度变化范围为16.15%～23.18%（NaCl），是区内铀成矿的主要阶段；晚期热液叠加改造成矿阶段为中低温、低盐度流体，流体包裹体均一温度集中在140～220 ℃，盐度变化范围为5.56%～23.18%（NaCl），是区内富铀矿的形成阶段［4］。

陈友良等（2017）对海塔地区铀成矿年龄进行了研究，认为海塔地区存在两期以上的铀成矿叠加。对A19 铀矿体与铀紧密共生的辉钼矿进行Re-Os 同位素测年，测得其加权平均年龄为（761±19）Ma，是变质混合岩化作用阶段晚期热液活动的产物；对A10 矿点附近的花岗细晶岩脉采用LA-ICP-MS 方法进行锆石U-Pb定年，显示其加权平均年龄为（219±14）Ma，认为与印支晚期的花岗岩活动有关［5］。

李文贤（2018）对研究区混合岩的长英质脉体，采用LA-ICP-MS法测得其锆石U-Pb加权平均年龄值为（798±40）Ma，结合前人测年数据，也认为区内存在晋宁期和印支晚期两期铀成矿作用［6］。

米易海塔地区特富铀矿矿化成因主要有两种观点，一种认为该矿化类型为受韧-脆性构造控制的中高温热液脉型铀矿化［1］；另一种观点认为这种巨粒晶质铀矿是富含U4+、Th4＋、Y3＋、Ti4＋、P5＋、Na＋、Cl－、F－等组分的超临界流体运移至相对密闭的空间，因温压条件改变促使铀络合物分解，在长期缓慢中形成［7］。

2.2 攀枝花大田铀矿床

图2 四川省米易县海塔地区铀矿地质图Fig.2 The uranium geological sketch of Haita area in Miyi，Sichuan province

攀枝花大田铀矿床由两个成矿带组成（图4）。I 号成矿带长2.5 km，宽250.0 m，主要受F1控制；Ⅱ号成矿带长1.5 km，宽200.0 m。地表圈定铀矿体18 个，平均品位为0.188%，最高为5.620%，主要受F2控制，其中Ⅱ号成矿带水沟中发现的特富铀矿滚石品位达58.850%（图5）。2010—2017 年，核工业二八〇研究所对该地区开展了区域评价、预查工作，共发现工业铀矿孔19 个，平均品位0.138%，最高0.315%。铀矿体主要产于两条近东西向的断裂构造破碎带中，赋矿主岩为古元古界康定群斜长角闪岩、长英质脉等。钻探查证显示，深部暂未揭露到与地表相似的特富铀矿体。

图3 米易海塔地区巨粒晶质铀矿露头Fig.3 Outcrop of giant crystalline uraninite in Haita area in Miyi

图4 攀枝花大田地区铀矿地质图Fig.4 The uranium geological sketch of Datian area in Panzhihua

图5 攀枝花大田铀矿床Ⅱ号带富铀矿石特征Fig.5 Characteristics of rich uranium ore in zoneⅡof Datian area in Panzhihua

2.2.1 热液蚀变特征

大田铀矿床主要蚀变组合及特征见表1。

1）第一次成矿期蚀变

钠长石化：深熔作用阶段，易形成长英质熔融体，常见晚期石英、斜长石交代早期斜长石，斜长石牌号以钠、更长石为主。钠质熔体高温时粘度较小，易迁移，与围岩发生钠质交代作用，利于成矿。矿段钠长石化呈暗红色或砖红色，分布于构造裂隙两侧（图6a）。

黝帘石化：矿段中多发育黝帘石化，但黝帘石化发育地段不一定都含矿。手标本可见黝帘石呈暗绿色，镜下特征显示，黝帘石往往交代早期斜长石（图6b）。部分黝帘石充填于构造裂隙中。在黝帘石化、绿泥石化等“绿色”蚀变带发育地段，叠加红化的斜长石，往往见铀矿化显示。

硅化：一般在构造两侧含矿围岩中有硅化现象。见较多硅质胶结物，有时含矿断裂内或两侧见石英细脉。成岩期硅化作用显示深熔作用晚期石英含量增加，交代早期斜长石。成矿期硅化作用显示石英呈脉状充填。

2）第二次成矿期蚀变

黄铁矿化：呈多期次发育。早期黄铁矿为棕黄色，一般呈星点状、团块状分布于基体或混合岩化作用形成的脉体中，局部可见细脉浸染状，为磁黄铁矿；成矿期黄铁矿一般分布于基体与脉体接触处的含矿裂隙中，或构造裂隙两侧，呈网脉状、细脉浸染状，多与晶质铀矿共生（图7a、b）。

碳酸盐化：多为后期形成，矿段岩石裂隙内多见方解石细脉。细脉与岩心轴夹角很小（15°～20°），产状较陡，脉宽0.5 cm，切割了变质岩地层（图7c）。这显示存在一种与碳酸盐化有关的铀矿化。

表1 攀枝花大田地区围岩蚀变特征一览表Table 1 Features of wall rock alteration of Datian area in Panzhihua

图6 第一次成矿期蚀变特征Fig.6 Alteration characteristics of the first phase metallization

图7 第一次成矿期蚀变特征Fig.7 Alteration characteristics of the first phase metallization

2.2.2 成矿年代

王凤岗等（2020）通过对Ⅱ号铀矿化带中段透镜状铀矿体开展SIMS 锆石U-Pb 同位素测试，结果标明锆石U-Pb 上交点年龄为（821±22）Ma，认为可作为铀矿化透镜体的参考年龄［8］。徐争启等（2017）对大田铀矿床的晶质铀矿U-Pb 法测年结果显示大田铀矿床形成于777.6～775 Ma［9］。从热液蚀变特征及成矿年代学研究结果标明，大田铀矿床存在两期铀成矿作用，早期年龄代表的铀矿化主要为富铀滚石和大田Ⅱ号带地表露头处，其蚀变类型以钠长石化、黝帘石化、硅化为主，主要为晋宁期成矿；晚期代表的铀矿化主要为钻孔内，其蚀变类型以黄铁矿化、碳酸盐化为主，主要为澄江期成矿。

2.2.3 矿床成因

李巨初等（2012）系统研究了攀枝花大田地区混合岩化特征，认为区内铀矿化类型与混合-交代作用有关，受近东西向混合-交代及构造-热液蚀变带控制。对攀枝花大田铀矿床Ⅱ号成矿带水沟中特富铀矿滚石进行了粉晶X 衍射分析，铀矿类型为晶质铀矿和硅钙铀矿，与铀矿物有关的矿物组合主要为石英、钠长石和绿泥石［10］。赵剑波等（2012）在滚石散落带上游Ⅱ号成矿带内发现了特富铀矿石的原生露头，品位为5.620%，铀矿化赋存于构造透镜体中，构造透镜体产于近东西向断裂构造蚀变带内［11］。王凤岗等（2020）通过对Ⅱ号成矿带陡壁处特富铀矿化透镜体开展岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素地质学及年代学、铀赋存状态及铀矿化与透镜体之间的成因联系等研究，认为透镜体中铀主要呈独特的“铀钛矿物聚集体”形式存在，主要由“金红石＋铀钛混合物＋钛铀矿＋晶质铀矿＋锆石”等矿物组成，铀矿化具有岩浆成因属性［8］。孙泽轩等（2020）在野外调查、钻孔岩心编录和勘探剖面编制的基础上，结合样品分析测试，认为铀成矿与钠交代作用关系密切［12］。周君等（2020）认为大田铀矿床矿体的形成和分布受韧-脆性构造系统、钠质交代蚀变、不同岩性结构面、含碳（石墨）层位、变质深熔作用等因素控制。矿床成因类型为与构造有关的变质热液矿床［13］。

2.3 牟定老纳铀矿点

牟定老纳铀矿点经地表工程揭露，发现特富铀矿露头1 处（111 矿点）（图8）。铀矿体赋存于牛街-老纳断裂构造带之次级断裂中，呈北东走向。赋矿主岩为古元古界苴林群斜长角闪岩。矿体平均品位为10.20%，矿化集中部位宽0.4 m，品位达43.30%（图9）。原生铀矿物以晶质铀矿为主，次生铀矿物为钙铀云母、铜铀云母、硅钙铀矿，共生矿物有辉钼矿、赤铁矿、方铅矿、块硫锑铅矿、黄铁矿、黄铜矿、锌锰矿、白铁矿、重晶石等。

图8 牟定老纳地区铀矿地质图Fig.8 The uranium geological map of Laona area in Mouding

图9 牟定老纳地区晶质铀矿露头特征Fig.9 Outcrop characteristics of uraninite in Laona area，Mouding

武勇等（2020）对老纳铀矿点的沥青铀矿进行了U-Pb 同位素测量，结果为（950±5）Ma，且认为该区的铀成矿作用具有岩浆成因特征［14］。王凤岗等（2020）通过对铀矿物进行经岩石学、矿物学、同位素地质学及年代学等综合研究，认为晶质铀矿稀土配分模式及成分特征与典型岩浆型铀矿床一致，形成于高温（平均为662.19 ℃）的地质环境中，铀矿物与钠长岩具有同源、同演化及近于同时形成的特征，牟定地区铀矿化为一种与钠长岩有关的新的铀矿化类型，具有岩浆分异成因特征［15］。

2.4 铀矿化特征对比

米易海塔、攀枝花大田、牟定老纳3 处特富铀矿化均产于混合岩中的，具体其矿化特征对比情况见表2，其铀矿化特征异同如下。

2.4.1 不同矿床（点）相似点

三处矿床（点）总体产出地质背景及矿化特征大体一致，都产于康滇地轴中南段，赋矿地层均为区内前寒武系结晶基底的中深变质岩中；矿化产出地区附近均有晋宁期混合花岗岩；矿化均位于区域南北向绿汁江断裂旁侧；高品位铀矿体多呈脉状、透镜状，地表规模较小；高品位铀矿石类型以长英质脉体及石英脉为主；矿石矿物类型均以晶质铀矿为主，次生铀矿发育；矿体品位较高，最低大于1%，最高可达58%。

表2 四川省米易-元谋地区铀矿床（点）地质背景及矿化特征对比表Table 2 The correlation of mineralization characteristics and geological background in Miyi-Yuanmou area，Sichuan

2.4.2 不同矿床（点）区别

1）混合岩化程度

米易海塔地区和攀枝花大田地区两片地区，区内都经历了较为充分和广泛的混合岩化作用过程。牟定老纳地区混合岩化发育程度较弱，仅在局部少量发育，总体上为一套高级绿片岩相-角闪岩相的变质岩类。

2）控矿构造类型

攀枝花大田地区和牟定老纳地区矿体主要受断裂构造控制。其中大田地区铀矿体主要受近东西向的F1、F2断裂及其次级裂隙控制。牟定老纳地区铀矿化受北东向的牛街-上村断裂次级断裂控制。而米易海塔地区铀矿化主要受近南北向的韧性剪切带中混合岩化作用形成的长英质脉体控制。

3）热液蚀变发育范围及蚀变强度

三片地区中，攀枝花大田地区热液蚀变种类和期次相对较多，发育范围较广。主要表现为矿前期的退变质作用的绿泥石化和白云母化，成矿期的黄铁矿化、硅化、钠长石化、黝帘石化、碳酸盐化等。热液蚀变主要受区内断裂构造控制，其中近东西向的F1、F2断裂和东北向F3断裂带内蚀变均较发育。米易海塔地区未见明显受构造带控制的蚀变岩带，蚀变主要发育在混合岩化作用形成的长英质脉体中。成矿期蚀变主要表现为硅化、辉钼矿化、黄铁矿化、黄铜矿化等。牟定老纳地区热液蚀变主要在地表矿化段出露处集中发育，主要为硅化、红化（赤铁矿化）、钠长石化、黄铁矿化、绿泥石化等。

4）铀成矿阶段

从对各地区铀矿化特征中，可以初步将康滇地轴前寒武系变质岩中的铀成矿分为4 个阶段：第一阶段铀成矿约为950 Ma，以云南牟定1101 为代表［14］；第二阶段铀成矿约为821 Ma，以大田地区Ⅱ号矿化带地表露头斜长岩中铀矿化为代表［8］；第三阶段铀成矿为777～700 Ma，以大田Ⅰ号带钻孔中的铀矿化和米易海塔地区与辉钼矿共生的铀矿化也属此阶段［5-6，9］；第四阶段铀成矿为形成于210 Ma±的铀矿化，主要以米易海塔地区石英脉中的铀矿化为代表［5］。

3 铀矿化成因分析

不同的学者对铀矿化成因提出了不同的观点，主要为不整合面型、变质岩型［13］、钠交代型［12］、岩浆分异型等［8，14-15］，现主要对不整合面型和变质岩型两种铀矿化类型与区内的矿化特征进行对比研究，以探讨铀矿化的成因。

3.1 不整合面型

对比澳达利亚、加拿大不整合面型铀矿，研究区内与其有很多相同点，如基底地层中见铀矿化发育、矿体陡倾、矿体品位特富、矿物类型以晶质铀矿为主，区内石墨片岩发育等，但也有其特殊的地质情况：

1）区内大体存在“三层楼”式地层结构，即古元古代的结晶基底（变质-混合杂岩带组成）—中元古代的冒地槽建造（褶皱基底）—新元古代-古生代的地台沉积建造存在，但较澳达利亚、加拿大地区，基底时代不同，也缺乏中元古代之后的陆相红色碎屑建造。

2）区内矿化主要产于区内结晶基底的变质岩-混合杂岩中，大田地区见石墨片岩多层分布，不同于澳达利亚、加拿大地区矿化产于褶皱基底中。

3.2 变质岩型

研究区矿化特征与变质岩型具有一定的相似性，如区内铀矿化与混合岩化作用密切相关；矿体主要受断裂构造带控制，主要呈脉状、透镜状；矿床通常与混合岩化作用的时代基本一致或稍晚，具有多期多阶段的特点。

但同时，与大型的变质岩铀矿床相比，区内存在一定不利因素，主要表现在：

1）米易海塔和大田地区含矿地层经受了中低级区域变质作用、退变质和混合岩化作用，但区内尚未发现地表广泛的碱交代作用。区内主要赋矿围岩铀含量一般。

2）三片地区都没有发育混合岩化完整的分带，即从选择性熔融的条带状混合岩（混合片麻岩）-条痕状混合岩（混合片麻岩）到高度熔融的混合花岗岩（二长花岗岩、钾长花岗岩）的分带。攀枝花大田地区混合岩化是沿断裂带上升的深部流体混合-交代形成的似层状混合岩杂岩体，分带性差，混合岩化的规模也有限。

3）钠交代或钾质交代发育不强烈，没有大规模的钠质交代体。攀枝花大田地区混合岩化时有小规模钠质交代，是钠长石比较集中形成的，并不见钠质交代石英或黑云母等矿物，而普遍发育石英交代斜长石等。钾质交代并不强烈，以条纹长石出现为主，仅见少量微斜长石，钾质花岗岩类不发育。

4）前文已述，区内矿化与热液蚀变关系密切，但热液蚀变的发育仍然表现不强烈，规模不大。当然，现有工作程度也许是还没有探索到其发育部位，值得高度注意。

王凤岗等通过对攀枝花大田铀矿化透镜体开展岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素地质学及年代学、铀赋存状态及铀矿化与透镜体之间的成因联系等研究认为，大田地区铀矿化透镜体的发现提供了深源铀成矿的地质实例［8］。孙泽轩、尹明辉等也认为粗粒晶质铀矿的形成与Rodinia大陆的裂解具有一定的耦合关系，期间断裂活动和脉岩活动提供了成矿热源、流体以及储矿空间［12，16］。

综上，认为区内矿化类型应属广义的不整合面型的断裂控制型，总体属构造热液型。区内应存在多期次的成矿作用，区内早期铀成矿与晋宁期Rodinia 大陆的裂解具有一定的耦合关系，铀矿化与地幔深部热液（流体）关系密切，晚期存在变质作用晚期的变质热液作用下所形成的铀矿化，属复合成因的铀矿化。

4 结论

1）康滇地轴中南段米易-元谋地区元古宇结晶基底中与混合-交代作用关系密切的攀枝花大田铀矿床、米易海塔铀矿点、牟定老纳铀矿点都产有高品位的铀矿体（最低大于1%，最高可达58%），其总体产出地质背景及矿化特征大体一致，但混合岩化程度、控矿构造类型、热液蚀变发育范围及蚀变强度、成矿阶段等均有所差异。

2）区内矿化类型应属广义的不整合面型的断裂控制型，总体属构造热液型。区内存在多期次的成矿作用，区内早期铀成矿与地幔深部热液（流体）关系密切，晚期存在变质作用晚期变质热液作用下形成的铀矿化，属复合成因。