夏宗强,蔡煜琦,虞航,李治兴,谢宗芸,孙璐
(1.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;2.广西壮族自治区三〇五核地质大队,广西 柳州 545005)
华东南是世界闻名的滨太平洋金属成矿带的重要组成部分,也是我国有色、稀有金属矿产集中产出的地区。自晚太古代以来,各个时期的沉积作用、岩浆作用和变质作用都很发育,与之有关的矿产的类型众多、时空演化富有规律。尤以中-新生代滨西太平洋陆缘活动带强烈的构造-岩浆活动,印支陆块的向北俯冲拼接,使其具有滨西太平洋构造域的特色,加之特提斯构造的影响,形成了华东南独特的成矿地质构造环境、优势的成矿条件、丰富的矿产资源,为举世所瞩目。
华东南是我国最早开始铀矿地质调查的地区,找矿成果丰富,研究程度高,积累了丰厚的科研资料。华东南也是我国铀矿床最密集分布的铀成矿省,集中了上百个铀矿床和上千个铀矿(化)点,以发育大量花岗岩型和火山岩型铀矿为其显著特点。最新预测显示,华东南铀成矿省预测铀资源总量占全国预测铀资源总量的29%,是铀矿资源潜力最大的成矿省。
本文通过对华东南成矿省铀成矿特征的进一步总结,以陈毓川等[1]提出的矿床成矿系列概念为指导,对华东南矿床成矿系列和成矿谱系进行研究,以期对华东南地区铀成矿规律研究和铀矿勘查实践有所参考。
华东南铀成矿省位于我国东南部,北大致沿绍兴-鹰潭断裂与扬子陆块铀成矿省为界,西沿宜春-郴州,并顺祁阳、桂林、南宁、凭祥一线,其南至海,包括台湾岛和海南岛在内。跨越了浙江省、江西省、湖南省和广西壮族自治区的大部分,福建省、广东省、台湾省和海南省的全部及其沿海诸多岛屿。
1.1.1 大地构造分区
华东南铀成矿省主要位于武夷-云开-台湾造山系,并跨越部分扬子陆块区。武夷-云开-台湾造山系由罗霄-云开弧盆系、华夏地块、东南沿海岩浆弧、海南地块、台湾造山系等单元组成[2](图1),是在早古生代晚期发生强烈的弧-陆碰撞造山作用形成的造山带。北部和西部与扬子陆块相接,界线为郴州-萍乡-江绍结合带。
图1 华东南地区大地构造划分图(据文献[2]修改)Fig.1 Dividing map of tectonic units in Southeast China(modified after reference[2])
1.1.2 大地构造演化
华南地区在新元古代时已经存在板块运动机制。1.0~0.87 Ga 期间古华南洋的俯冲导致了江南活动大陆边缘的形成。新元古代中期,扬子-华夏联合陆块发生裂解,以基性岩墙群、双峰式火成岩和大陆裂谷盆地为标志,年龄峰值为0.8~0.7 Ga[3]。华夏块体的北界位置为绍兴—江山—广丰—新余—萍乡—衡阳—祁东—永州一线。自此一直到早侏罗世晚期(190 Ma),在长达5 亿多年的时间里,华南地区一直远离板块俯冲带,为滨海-浅海-斜坡沉积环境。三叠纪晚期(240~220 Ma),印支地块、华南地块与华北地块碰撞对接[4],整个华南地区岩石圈大幅度加厚,之后到侏罗纪早期出现局部裂解,到白垩纪全面伸展[5]。
中-新生代受到古亚洲、特提斯和环太平洋三大构造域相互作用的影响,华东南经历了复杂交替的挤压、拉张和走滑活动[6-7]。白垩纪晚期,在古太平洋板块的低角度俯冲动力学体制下,中国东部发生大范围弧后伸展作用,强烈的伸展为岩浆与成矿热液活动提供了有利的通道。巨量花岗岩浆侵位,华南盆岭格局形成。在此背景下发生华南地质历史中最大规模的成矿作用与矿产聚集,W、Sn、U、REE、Nb、Ta、Cu、Fe 和Mo 等成矿大爆发[8-10]。
华东南地区的岩浆活动频繁,自新太古代至第四纪都有活动,侵人岩、火山岩均十分发育。新太古代至元古宙以海相基性火山喷发和中酸性岩浆侵入为主;古生代为中酸性侵入岩类;中生代岩浆活动达到高潮,在晚侏罗世至早白垩世,区内广泛发育有多种成因的中酸性侵入岩和不同类型的中酸性火山岩,是滨西太平洋大陆边缘活动带的主要组成部分;新生代主要为大陆基性火山喷发及岛弧火山岩带。华东南地区大多数矿产都与中-新生代岩浆-火山活动相关。
华东南加里东期、印支期和燕山期花岗岩在南岭地区广泛发育,海西期岩浆活动较弱。自北西向南东侵入时代越来越新、规模越来越大,多被北东向断裂控制,呈带状产出。产铀花岗岩大多是多期多阶段发育的复式花岗岩体,如桃山、诸广山、贵东等花岗岩体。加里东期花岗岩的铀含量一般变化在6×10-6~9×10-6之间,比元古宇-早古生代地层(3×10-6~5×10-6)高出1~2 倍。在加里东期岩浆作用的基础上形成的印支期和燕山早期花岗岩铀含量提高到10×10-6~20×10-6,成为富铀花岗岩和产铀花岗岩。
华东南出露大面积陆相火山岩,受前中生代基底中的巨大的北东和北西向古老断裂控制,形成一系列北东走向的火山岩带。从内陆到沿海主要分为4 条火山岩带:赣杭火山岩带、武夷山火山岩带、丽水-海丰火山岩带、沿海火山岩带。其中中生代火山活动规模大、持续时间长。早侏罗世火山岩主要沿南岭东段呈近东西向展布,自闽西南地区向西可延伸至湘东南宁远地区;中晚侏罗世火山活动最微弱,火山岩分布面积小;早白垩世早期火山活动最强烈,火山岩大面积展布于沿海地区;早白垩世晚期—晚白垩世火山活动明显减弱,火山岩主要在断陷盆地碎屑岩中呈夹层出现。
根据最新的研究分类,按照成因划分大类,按照含矿主岩与环境划分亚类,将全国铀矿床划分为4大类9 类21亚类[11]。我 国通常按含矿主岩把主要工业铀矿床归纳为“四大类型”,即花岗岩型、火山岩型、砂岩型和碳硅泥岩型,即上述二级分类9 类中的4 类。华东南成矿省的铀矿床多达170 余个,分为3 大类、4类、12 亚类(表1)。其中以花岗岩型和火山岩型为主,超过矿床总数的90%以上,少部分的砂岩型和碳硅泥岩型铀矿床。
表1 华东南铀矿床类型划分表Table 1 Classification of uranium deposits in Southeast China
2.2.1 铀成矿区带划分
华东南铀成矿省划分出赣杭铀成矿带、武夷山铀成矿带、桃山-诸广铀成矿带、郴州-钦州铀成矿带和雷鸣盆地铀成矿区(图2)。
图2 华东南铀成矿省地质略图及铀矿床分布Fig.2 Simplified geological map and distribution of uranium deposits in Southeast China
桃山-诸广铀成矿带是我国最大的花岗岩型铀成矿带,预测资源量接近全国花岗岩型铀矿预测资源量的一半(49.5%)。成矿带内产出了诸广南部、鹿井、下庄、桃山矿田,大乌山-于山、龙源坝-陂头、弹前-杨山等矿集区及一系列矿床、矿点,产出铀矿床80 余个,除了产于南雄盆地的界址铀矿床为砂岩型铀矿床以外,其余矿床均为花岗岩型铀矿床。铀矿床(点)主要发育在印支-燕山期花岗岩体内外接触带,极少数产于加里东期花岗岩中。
赣杭铀成矿带是我国最大的火山岩型铀成矿带,已探明相山、盛源和大洲3 个铀矿田及数十个铀矿床,预测资源量占全国火山岩型铀矿预测资源量的44.1%。火山岩型铀矿化主要集中在晚侏罗世-白垩纪火山岩系中,赋矿主岩以酸性火山岩、潜火山岩为主,少数产于中性、中酸性火山岩、沉积岩和变质岩中。
武夷山铀成矿带铀矿类型以火山岩型为主,花岗岩型次之,另有一个砂岩型铀矿床。成矿带内自北向南分布有毛洋头、崇安、上杭、白面石、差干等铀矿田或矿化集中区。火山岩型铀矿床主要产于火山盆地中,含矿盆地绝大多数发育两个火山沉积旋回。花岗岩型铀矿床主要分布在河草坑矿田和河源矿田中。砂岩型铀矿床(麻布岗矿床)产于古近纪坳陷盆地中。
郴州-钦州铀成矿带矿床类型有碳硅泥岩型、花岗岩型和砂岩型。碳硅泥岩型矿床产于泥盆系、石炭系和二叠系富铀地层中。花岗岩型矿床主要分布在燕山早期花岗岩体内、外带,少数产于华力西期花岗岩中。砂岩型矿床均产于南部的白垩纪盆地中。
雷鸣盆地铀成矿远景区仅有一个铀矿床(谷山岭矿床),矿床类型为砂岩型,铀矿化产于上白垩统红色碎屑岩中。
2.2.2 铀矿空间分布
华南陆壳经历了规模较小的古陆核不断增生和陆块形成阶段、加里东褶皱带的形成阶段、华力西期的相对稳定发展阶段、中-新生代滨太平洋陆缘活动阶段。漫长的地质演化历史,古陆壳几经离聚和多旋回岩浆的活化改造,造成硅铝地壳增厚、地壳成熟度增高,形成富铀的背景。铀成矿带、矿田、矿床围岩都具有铀丰度较高的特点,不同类型铀矿床的含矿主岩往往都是富铀层(体),尤其是多期岩浆活动中心的叠置区是铀活化的中心。当早期岩浆侵入活动中心叠加晚期火山活动中心时,则常形成富矿中心。
热液型铀矿床空间分布与中-新生代盆地关系密切,主要铀矿床(点)一般分布在受深大断裂控制的白垩纪红色砂岩盆地周围或近旁,反映了中-新生代内陆断块运动热事件与铀成矿具有因果关系。成因上,盆地与铀矿同属于中-新生代构造-岩浆作用的产物,因而铀矿床的形成与中-新生代盆地在时间上具有同步性,空间上具有吻合性。
花岗岩型铀矿床主要分布于罗霄岩浆弧,产于富铀花岗岩体内、外接触带,富铀花岗岩存在是其产出的第一要素。富铀花岗岩均产在活动大陆边缘构造岩浆活化区,大多为多期次岩浆活动的复式岩体,且晚期岩浆活动发育。很多铀矿床产在不同期次岩浆岩接触带附近,尤其是晚期侵入的花岗岩小岩体和基性岩脉发育区。晚期侵入的花岗岩小岩体和基性岩脉在形成年龄上与早期铀成矿作用接近,能够为铀成矿提供热源,是重要的成矿地质体[12]。
火山岩型铀矿主要分布于古欧亚大陆边缘中生代构造岩浆活动带内,地壳成熟度较高的粤北赣南及浙闽四省,即罗霄岩浆弧、武夷山基底断隆带北段。赣杭火山岩带和武夷山火山岩带集中了我国已知火山岩型铀矿资源的2/3。所有的产铀火山岩带均为陆相火山岩带,同时所有的产铀火山岩带其岩性组合是以酸性火山岩为主组成的岩性组合,含少量中基性火山岩(均包括同期的火山碎屑岩)。火山岩型铀矿主要分布在火山盆地晚期形成的构造体系中,特别是切盆深断裂带是控矿主干断裂。各种火山构造如环状构造、塌陷构造、火山机构(火山口)及次火山岩侵入接触面、火山岩层层向破碎带、含水砂砾岩带均是有利的容矿构造环境。火山岩型铀矿不仅发育在火山盆地各种构造裂隙和有利岩性中,也发育在火山盆地基底各种杂岩和构造裂隙中。因此火山岩型铀矿床有多部位、多层位和多期次成矿的特点。
碳硅泥岩型铀矿床只分布在郴州-钦州成矿带,铀矿化主要赋存在泥盆纪、石炭纪、二叠纪局部有利的海相沉积环境中,形成富含碳质、泥质的碳酸盐岩和硅质岩,铀含量较高,后经构造和热液作用改造形成铀矿床,个别铀矿床有表生沉积作用叠加。值得指出的是,部分产于花岗岩体外接触带寒武系碳质板岩中的铀矿床,以前被定为碳硅泥岩型铀矿床,后经研究认为,其与岩体内带的花岗岩型矿床均受相同的花岗岩体、构造体系控制,有相同的成矿时代和热液来源,属于同一成矿系统,因此重新定为花岗岩型岩体外带亚型。
砂岩型铀矿床主要产于以花岗岩为基底的中-新生代陆相断陷盆地中,主要产铀层位为白垩系—新近系,多为红色碎屑岩建造和暗色碎屑岩(含铀煤)建造。空间分布上,它们均位于加里东褶皱带的内部或边缘,北东向深大断裂带控制的白垩纪-古近纪断陷盆地中。蚀源区或盆地基底都有铀含量偏高或富铀的花岗岩体分布,为铀成矿提供了丰富的铀源。
2.2.3 铀成矿时代
华东南铀矿省内主要有3个铀成矿期,即140~100 Ma(K1);90~65 Ma(K2);60~25 Ma(E),少数成矿年龄早至160~153 Ma。形成于100 Ma 以前的早期铀矿为岩浆期后热液矿床,与晚期岩浆活动和碱交代作用有关[13],受韧性区域构造所控制;形成于100 Ma 以后的晚期铀矿则与脆性构造活动有关,为“岩源活化”再造矿床[14]。
华东南各种类型铀矿床均与赋矿围岩有一定的成岩-成矿时差。总体上,碳硅泥岩型矿床矿岩时差普遍较大,花岗岩型次之,火山岩型和砂岩型相对较小。由于铀成矿时代相对集中,所以一般含矿围岩时代越老,与其中所产铀矿床的矿岩时差就越大。
碳硅泥岩型铀矿赋矿围岩为泥盆纪-二叠纪的富铀层,铀成矿分为3个成矿期:135~119 Ma(古岩溶淋积成矿),65~60 Ma(热液、热水主成矿期)、40~30 Ma(淋积富集期),矿岩时差达120~380 Ma。
花岗岩型铀矿产铀花岗岩体的地质时代主要为燕山期和印支期,其次为加里东期。燕山期中,以早期第一阶段和第三阶段为主,燕山晚期为次。岩体的侵位时代主要在140 Ma 以前,铀矿的矿岩时差在40~200 Ma。产于震旦系-寒武系的花岗岩体外带亚型铀矿的矿岩时差可达400 Ma 以上。各期次花岗岩体和岩体外接触带各时代地层均可赋存矿体,成矿没有专属性。
火山岩型铀矿成矿与成岩时间也有一定差距,但小于花岗岩型。中国东南部大部分火山盆地形成于侏罗纪—白垩纪,而含铀酸性火山岩主喷发期是早白垩世早期(144~120 Ma)。火山消亡期的次火山脉岩群一般成岩期为120~100 Ma。热液成矿均晚于火山盆地脉岩群形成之后,主成矿期为120~80 Ma,部分盆地含矿主岩形成较晚,成矿年龄也偏小。总体成岩和成矿时差在10~60 Ma。
砂岩型铀矿早期成矿为沉积成岩型,围岩时代为白垩纪—古近纪,但主成矿阶段多叠加后期热液改造或淋积富集,主体成矿年龄主要集中在60~12 Ma。
矿床成矿系列是指在一定的地质历史时期或构造运动阶段,在一定的地质构造单元及构造部位,与一定的地质成矿作用有关,形成一组具有成因联系的矿床的自然组合[15]。华东南铀成矿省内矿产非常丰富,类型多样。除铀矿外,产出的有色金属矿产有铜矿、铅锌矿、钨矿、锡矿、钼矿等;黑色金属矿产有铁矿、锰矿、钒矿、钛铁砂矿等;贵金属矿产有金矿、银矿;稀有、稀土金属矿产有铌矿、铌钽矿、锆矿、铍矿、铈、钪矿等;主要非金属矿产有高岭土、叶腊石、明矾石、萤石、膨润土、水晶、珍珠岩、黄铁矿等。
依据华东南成矿省铀矿床的地质背景、含矿地层、含矿岩浆岩、成矿时代、主要成矿作用,结合其他矿产成矿系列的划分,建立了以铀为特色的矿床成矿系列,共划分3 个成矿系列、7 个成矿亚系列(图3,表2)。
图3 华东南铀成矿系列分布图Fig.3 Distribution of metallogenic series for uranium deposits in Southeast China
表2 华东南以铀为主的矿床成矿系列简表Table 2 Major metallogenic series of uranium deposits in Southeast China
表2 (续)
赣杭-武夷山与燕山期火山-侵入活动有关的U、萤 石、Sn、Pb、Zn、Nb、Ta、W、Mo、Au、Ag、Cu、重稀土矿床成矿系列。该矿床成矿系列主要位于武夷-云开-台湾造山系内,成矿时代为燕山期。可划分出3 个以铀为主的成矿亚系列:1)赣杭与火山活动有关的U、Cu、Pb、Zn、Ag、Au、萤石、叶腊石矿床成矿亚系列。该成矿亚系列位于扬子陆块区与武夷-云开-台湾造山系的结合带,分布于萍乡-绍兴深断裂两侧,产出的铀矿床主要分布在相山、盛源、大洲3 个火山盆地内,其次分布在鹅公山、鲍家、马荃、树坞尖、新路、芙蓉山、谷来、蒋村、海母口9 个火山盆地内。铀矿床类型主要为火山岩型,包括毛洋头式火山角砾岩筒亚型铀矿床(如尖山、巴泉、林家、廖家、蒋村铀矿床)、横涧式次火山岩亚型铀矿床(如横涧、岗上鹰、大桥坞、齐村铀矿床)、邹家山式密集裂隙带亚型铀矿床(如邹家山、居隆庵、李家岭铀矿床)、盛源式层间破碎带亚型铀矿床(如盛源、大茶园、马荃铀矿床)、白面石式火山沉积碎屑岩亚型铀矿床(如熊家、南山埂铀矿床)。2)武夷山与火山-侵入活动有关的U、Pb、Zn、Nb、Ta、Au、Ag、Sn、W、萤石、叶腊石矿床成矿亚系列。该成矿亚系列位于华南褶皱系与东南沿海褶皱系之间的构造-变质带,产出的铀矿床类型主要为火山岩型,包括:毛洋头式火山角砾岩筒亚型铀矿床(如毛洋头、草桃背铀矿床)、盛源式层间破碎带亚型铀矿床(如石龙源、缺子山铀矿床)。3)梅州-惠阳U、Fe、W、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、Cu 矿床成矿亚系列。该成矿亚系列位于永梅坳陷、惠阳坳陷,产出的铀矿床类型主要为火山岩型和花岗岩型。火山岩型铀矿床有盛源式层间破碎带亚型铀矿床(如差干、鹅石山铀矿床)、毛洋头式火山角砾岩筒亚型铀矿床(如古石背铀矿床)、白面石式火山沉积碎屑岩亚型铀矿床(如白面石、南山埂铀矿床)。花岗岩型铀矿床有黄子洞式花岗岩体上叠盆地亚型铀矿床(如黄子洞、牛牯寨铀矿床)、棉花坑式硅化破碎带亚型铀矿床(如坳子背铀矿床)、碎裂蚀变岩亚型铀矿床(如上古岭、黄田铀矿床)。其他代表性矿产有南山坑、花街、后树等萤石矿床,治岭头金矿床,金田寺、后岸银矿床,五部羊平鸟式铅锌矿床,洋塘、羊耳障钨矿床,博罗式铌钽矿床,长浦-西岭式锡矿床,厚婆式锡铅锌银矿床,紫金山式铜金矿床,白石嶂式钼矿床、重稀土矿床,行洛坑式钨矿床。
桃山-诸广与印支-燕山期中浅成花岗岩类有关的U、W、Mo、Sn、Nb、Ta、Au、Cu、钛铁、稀土矿床成矿系列。该矿床成矿系列产出于武夷-云开造山系的罗霄-云开弧盆系,成矿时代为燕山期,根据矿产种类,该矿床成矿系列又可划分为2 个亚系列:1)赣南隆起U、Cu、Sn、W、Mo、Ta成矿亚系列,主要成矿构造环境为罗霄岩浆弧,形成了桃山、诸广南部、鹿井和下庄铀矿田及大乌山-于山、弹前-杨山、龙源坝-陂头等矿集区。铀矿类型以花岗岩型为主,包括棉花坑式硅化带亚型铀矿床(如棉花坑、东坑、桃坑、江湾等铀矿床)、黄蜂岭式碎裂蚀变岩亚型铀矿床(黄蜂岭、高昔等铀矿床)、下庄式交点亚型铀矿床(如下庄、石角围、仙人嶂、大塘、隘高等铀矿床)、岩体外带亚型铀矿床(如鹿井、沙坝子等铀矿床)、岩体上叠盆地亚型铀矿床(如中村东、暖水塘等铀矿床)。其他矿产包括岩背式锡矿、西华山式、漂塘式和行洛坑式钨矿、大吉山式钨铌钽矿、焦里式钨银矿、新坊式钨钼矿以及足洞式稀土矿;柿竹园式钨锡钼铋萤石矿、香花岭式锡铅锌矿、珊瑚式钨锡矿、黄莎坪式铅锌矿和宝山式铅锌矿;大宝山铜矿以及尖峰岭、雅山和金竹垄铌钽矿等。2)云开隆起Au、Ag、Mn、Sn、Pb、Zn、U、钛铁矿成矿亚系列,所在的大地构造环境包括云开岛弧、六万大山-大荣山岩浆弧以及残余盆地。与花岗岩有关的铀矿床仅有古佰和里洞两个铀矿床。其他矿产包括古袍-南乡式金矿,龙头山式金矿,长坑式金矿,天堂式铅锌矿,石录-黑岗式铜-硫铁矿以及银岩等锡矿,中苏、望天洞银矿,林湾、坡仔湾金矿等。
郴州-钦州与与沉积地层(后期改造)有关的U、Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、V、铝土、硫铁矿、重晶石、石膏、煤、黏土、砂岩、碳酸盐岩矿床成矿系列。该成矿系列铀矿床相对较少,包括7 个碳硅泥岩型铀矿床和2 个砂岩型铀矿床,位于郴州-钦州铀成矿带内,分为2 个成矿亚系列:1)湘南-粤北与石炭纪-二叠纪沉积地层(后期改造)有关的U、Mn、Fe、铝土、磷、煤、硫铁矿、石膏、黏土、砂岩、灰岩矿床成矿亚系列。该亚系列主要位于华夏陆块的云开晚古生代沉陷带,产出以金银寨式、坌头式为代表的碳硅泥岩型铀矿床。2)钦州与沉积地层(后期改造)有关的U、Au、Cu、Mn、石膏矿床成矿亚系列。该亚系列主要位于钦州-十万大山坳陷,产出的铀矿床马鞍肚、伟扬碳硅泥岩型铀矿床和盐砂口、屯林砂岩型铀矿床。
成矿谱系是指一个区域内地质构造演化过程中成矿作用的演化及时空结构[1]。建立区域成矿谱系及区域成矿模式,是成矿系列研究中的一项重要内容,有助于探索地球系统矿床世界成矿演化的规律[16]。将成矿单元作为横坐标,成矿旋回的历史顺序和成矿地质环境变化顺序作纵坐标(分列纵坐标的两侧),中间列出成矿旋回和成矿地质环境相对应出现的矿床系列,构建成矿床成矿谱系图。
本文按照成矿谱系图的构建方法,以成矿时代和成矿环境为纵坐标、以铀成矿区带为横坐标,把铀成矿时代展布于坐标系中,编制出华东南成矿省铀成矿谱系图(图4)。
图4 华东南铀成矿谱系图Fig.4 Uranium metallogenic pedigree map of Southeast China
从华东南铀成矿谱系图中可以看出,铀矿床成矿系列在时间分布上具有高度集中性的特点。不论矿床属于什么类型,不论含矿围岩形成于什么时代,成矿作用均集中发生在中-新生代,特别是白垩纪和古近纪,铀成矿时代具有区域上的同时性[17],反映了区域铀成矿作用内在的统一性。华东南地区不同类型铀矿都是受白垩纪-古近纪岩石圈伸展环境下的区域性岩浆-构造-热液活动统一制约的有机整体[18-20]。
在空间上,不同类型铀矿床表现出一定的分带趋势,从东往西依次为火山岩型、花岗岩型、碳硅泥岩型、砂岩型铀矿相对集中。火山岩型铀矿主要分布在赣杭成矿带和武夷山成矿带,受陆相火山岩系控制;花岗岩型铀矿主要分布在桃山-诸广成矿带和武夷山成矿带,其次为赣杭成矿带和郴州-钦州成矿带,主要受印支-燕山期花岗岩控制;碳硅泥岩型铀矿主要分布在郴州-钦州成矿带,受扬子陆块泥盆系-二叠系控制;砂岩型铀矿比较分散,分布于中-新生代山间盆地中。
华东南钨、锡、铋、铜、银、锑、汞、稀有、重稀土、金和铅锌等矿床成矿期主要在170~150 Ma、140~125 Ma 和110~80 Ma 三个时间段,前一阶段以铜铅锌和钨矿化为主,后一阶段主要是锡金银铀矿化[9]。以武夷-云开构造-岩浆-成矿带为中心,向东、西两侧成岩、成矿时代逐渐变年轻[21]。铀矿与其他金属矿产在成矿时间上有一定的一致性,但总体上要晚于其他金属矿床。
华东南铀矿床大多为单铀型矿床,较少与其他金属共伴生。但也有些与其他金属矿共伴生的例子,往往表现出铀矿形成晚于其他金属矿,并有垂向上矿化分带现象。如:相山矿田多个矿床深部发现铅锌等多金属矿化,呈现“上铀下多金属”的分布特征,相山科学深钻深部发现了铀、铅、锌、铜、金等矿化,这些矿化在空间上也具有分带性,表现为上铀-中铅锌金-下铜的多金属矿化组合[22-23],多金属矿化时代与早期碱性交代铀矿化相近,但早于酸性交代铀矿化[24-25];仁差盆地产有多个铀、钼、金、银多金属矿床,下部含矿层主要发育金、银、钼等金属硫化物矿化,形成于晚白垩世,上部含矿层为铀、钼矿化,形成于古近纪[26]。盛源铀矿田中银-铅-锌等多金属矿化主要产于铀矿化下方的盆地基底中,铀-多金属构成垂向分带并构成“三层楼”成矿模式[27]。
核工业地质系统应用成矿系列理论指导铀矿和综合找矿工作,近年来在铀矿勘查中取得了突出的成果。
在相山矿田进行成矿系列研究,建立了邹家山式、横涧式火山岩型铀矿床式,在矿田西部开展邹家山式铀矿勘查、矿田北部开展横涧式铀矿勘查。在矿田西部扩大了居隆庵、李家岭、书堂等铀矿床规模,新探明了济河口矿床、杜坑矿床、善堂庵矿床、居隆庵矿床21 号带、河元背矿床8 号带等;在矿田北部扩大了横涧、何家、巴泉等矿床规模,使北部多个矿床连点成片,探明总资源量接近大型规模。在诸广矿集区建立了岩体内带的棉花坑式(大脉型)、澜河式(群脉型)、黄蜂岭-高昔式(碎裂蚀变岩型)、牛岱式(交点型),岩体外带的鹿井式(接触变质带型)、中村东式(上叠盆地型)等矿床式。新探明了长排、中山、九龙江、庙背垄、小山等铀矿床,扩大了棉花坑、书楼丘、羊角脑等矿床规模。下庄矿田在北部和西部矿床外围和深部勘查取得进展,扩大了希望、胡子、竹筒尖等矿床规模。桃山矿田新探明了大府上北矿床。大湾矿田扩大了大湾矿床规模。于山岩体中发现视厚度超过20 m 的特厚矿段,并落实中田中型矿产地。青嶂山地区新发现茶塘下铀矿产地。
在常规找矿的同时,科学研究注重了深部成矿环境的探索,分别在相山矿田和诸广矿田实施了多个科研深钻。相山矿田科学深钻项目一期(2012—2013 年),钻探深度达2 818.88 m,突破了以往1 200 m 的找矿深度,填补了我国铀矿深部找矿的空白,并发现多段多金属矿化[22]。相山深钻二期(2019—2021年)又分别施工了两口深钻:杏树下地区深钻达3 016 m、王枧地区深钻达2 622 m,再一次刷新铀矿区钻探深度记录,并揭示了相山产铀火山盆地深至3 000 m 精细地质结构和成矿环境。诸广南部油洞地区的长江1 号深钻,钻孔深度1 709.34 m,在950 m 深度发现厚大工业铀矿化,在1 550 m 深度发现国内目前最深的工业铀矿化[28],刷新了我国工业铀矿化发现的最深纪录。
1)继续在已知矿床深部和外围找矿
我国铀矿勘查工作程度总体偏低,在华东南多数地区铀矿钻探深度仍然较浅。根据深源铀成矿理论以及深部勘查成果的不断突破,热液型铀矿深度可达数千米,深部仍有很大的找矿空间。通过开展铀成矿规律、成矿系列研究,建立典型矿床式和区域成矿模式,进一步开展已知矿床深部及外围的成矿潜力分析,在相同的成矿地质体、成矿构造和成矿作用区内“就矿找矿”,扩大已知矿床规模。
2)重点勘查大矿、富矿、经济可采矿
华东南铀矿床数量多,但多以中小型为主。华东南地区的砂岩型矿床和碳硅泥岩型矿床规模相对较小,品位低,开发难度大,现阶段不宜作为重点找矿类型。现阶段找矿类型仍以花岗岩型和火山岩型铀矿为重点,以“找大矿、找富矿、找经济可采矿”为目标,通过建立富大铀矿成矿模式,实现找矿重大突破。
3)开拓新区、新类型铀矿
华东南地区存在大量的铀矿点、矿化点、异常点带,成矿地质条件有利,但地表铀矿化较弱。地表矿化信息弱可能正是深部矿化信息的显示。这些点带是深部找矿的一个突破口,值得开展普查找矿,查明铀成矿地质背景、铀成矿规律,实现新区铀矿找矿突破。
4)加强铀-多金属矿成矿系列研究,注重铀-多金属共伴生矿的综合勘查
通过进一步加强铀-多金属矿成矿系列研究,总结区域铀与多金属矿时空分布规律,在找铀的同时兼顾相关的多金属矿,降低勘查和开采成本,提高矿业开发效益。
1)华东南铀成矿省铀矿床类型根据成因分为热液型、海相沉积型(广义)和陆相沉积型(广义)3 大类,根据含矿主岩与环境分为花岗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和砂岩型4 类,再细分成12 个亚类。
2)依据华东南成矿省铀矿床的地质背景、含矿地层、含矿岩浆岩、成矿时代、主要成矿作用,结合其他矿产成矿系列的划分,建立了华东南以铀为特色的矿床成矿系列,共厘定3 个成矿系列、7 个成矿亚系列。
3)编制了华东南铀矿床成矿谱系图,显示出铀矿床成矿系列在时间分布上具有高度集中性特点,成矿作用集中发生在中-新生代,特别是白垩纪和古近纪,铀矿成矿时代具有区域上的同时性。铀矿与其他金属矿产在成矿时间上有一定的一致性,但总体上要晚于其他金属矿床。在空间上,铀-多金属矿化表现出垂向分带现象。
4)近年来,华东南铀矿及多金属勘查取得了一系列找矿突破,众多老矿区资源量进一步扩大,并发现了一批新矿床、矿产地。下一步应继续在有潜力的已知矿床深部和外围勘查,扩大资源量,同时筛选成矿条件好、工作程度低的地区来开拓新区、新类型铀矿,重点寻找大矿、富矿、经济可采矿,并进一步加强铀-多金属矿成矿系列研究,在铀矿勘查的同时兼顾共、伴生的多金属矿产。