广西苗儿山中段红桥矿床铀成矿地质特征

吴昆明，申锡坤，谭双，高爽，万建军

（1.核工业二三〇研究所，湖南 长沙 410007；2.中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队，湖南 株洲 412001；3.东华理工大学 核资源与环境国家重点实验室，江西 南昌 330013）

桂北苗儿山岩体属多期多阶段复式岩体，从加里东期—印支期—燕山期，岩浆活动时间长且演化程度较高，是华南地区重要的花岗岩型铀矿富集地段。前人在苗儿山地区的勘查及研究工作主要集中在豆乍山和张家岩体，截至目前，已发现了1 个大型矿床、2 个中型矿床和5 个小型矿床。并针对豆乍山和张家岩体开展了大量工作，比如岩相学、年代学和地球化学研究等［1-12］。而红桥矿床位于张家岩体东南部，定位于加里东期护卫岩体、印支期张家岩体与燕山期石坪岩体侵入接触带附近。红桥矿床矿体主要产于NW 向断裂带中，与区内张家矿床、乍古田矿床（控矿构造为NE 向）大为不同，并且前人在勘查过程中遗留下来了几个地质问题尚未解决［13］：其中之一便是岩体的侵入时代问题，即前人根据野外岩性对比，初步认为红桥矿床的围岩与张家矿床有较多相似，推测其形成年龄介于200～219 Ma 之间；其二，红桥矿床沥青铀矿氧化较强而未做同位素年龄测试，成矿时代有待重新厘定；其三，2022 年本项目在红桥矿床深边部发现了较好的矿化线索，共完工钻孔3 个，均为工业矿孔，揭露到多个工业矿体，显示了较好的找矿前景。因此，本文在前人工作基础上，通过地质调查和资料综合研究，结合钻探成果，总结矿化富集规律和控矿因素，以期更好地为找矿服务。

1 地质背景

研究区地处扬子地块与湘桂褶皱系过渡带的桂北台隆南缘（图1a），武陵山—苗儿山和南岭重力异常梯度带的交汇部位。NE 向的安化－城步深断裂带、新—资深成韧性剪切带与NW 向的新宁－蓝山深断裂带交汇夹持区即苗儿山－越城岭花岗岩穹隆构造区。该区经历了自元古代以来复杂的地质构造与成矿作用演化，为热液型铀、多金属及非金属矿集区［14-16］。

图1 研究区大地构造位置图、苗儿山复式岩体略图和苗儿山中段红桥地区区域地质简图Fig.1 Geotectonic location map，geological sketch of the middle of Miao'ershan complex and Hongqiao area

区域地层（岩体）特别是中新生代地层展布以苗儿山—越城岭岩浆-变质杂岩核为中心，向外成半环状展布，基底由前泥盆系地层和加里东期花岗岩组成。地层出露较全，由老至新为上元古界板溪群、震旦系，下古生界寒武系、奥陶系和志留系，上古生界泥盆系、石炭系和二叠系，中生界三叠系、侏罗系和白垩系等（图1b 和c）。区内岩浆活动频繁，从加里东期、印支期一直活跃到燕山期，演化程度较高。

2 成矿地质特征

2.1 岩浆岩

区内岩浆活动强烈，主要出露护卫岩体中粗粒黑云母花岗岩、张家岩体中粒黑云母花岗岩以及石坪岩体细粒二云母花岗岩。

2.1.1 中粗粒黑云母花岗岩

中粗粒黑云母花岗岩：主要呈粗粒-中粗粒结构（4～10 mm），花岗结构，块状构造。主要由石英、长石（钾长石和斜长石）、黑云母和少量暗色矿物组成。其中石英（±32 %），半自形-他形粒状结构，一级亮白干涉色，波状消光。钾长石（±32 %），呈粗粒结构，自形-半自形结构，卡式双晶，一级灰白干涉色。斜长石（±29 %），自形-半自形结构，聚片双晶、卡钠复合双晶，一级灰白干涉色。黑云母（±6 %），呈鳞片状结构，部分晶体发生中等绿泥石化或白云母化，此外还含少量黄铁矿、磁铁矿。

2.1.2 中粒黑云母花岗岩

中粒黑云母花岗岩：岩石主要呈粗中粒结构（2.5～8 mm），块状构造。主要由石英、长石（钾长石和斜长石）、黑云母和少量暗色矿物组成。其中石英（±35 %），呈半自形-他形粒状结构，一级亮白干涉色，波状消光。钾长石（±28 %），自形-半自形结构，卡式双晶，一级灰白干涉色。斜长石（±30 %），自形-半自形结构，聚片双晶、卡钠复合双晶，一级灰白干涉色。黑云母（±6 %），呈鳞片状结构，部分晶体发育中等的绿泥石化，此外还含少量黄铁矿、磁铁矿。

2.1.3 细粒二云母花岗岩

细粒二云母花岗岩：岩石主要呈细粒花岗结构（1～3 mm），块状构造。主要由石英、长石（钾长石和斜长石）、黑云母、白云母和少量暗色矿物组成。其中石英含量介于32 %～35 %之间，条纹长石含量介于26 %～39 %之间，斜长石含量介于20 %～24 %之间，黑云母含量介于3 %～5 %之间，白云母含量介于2 %～5 %之间，偶见锆石、磷灰石。

红桥矿床中粗粒黑云母花岗岩的形成年龄为430.28 ±1.06 Ma，中粒黑云母花岗岩的形成年龄为426.23±1.14 Ma，细粒二云母花岗岩的形成年龄为429.19±1.17 Ma，它们均属中志留世岩浆活动的产物。

红桥矿床赋矿围岩属于过铝质、SiO2过饱和的花岗岩类，呈现出高钾钙碱性。稀土元素配分型式图特征基本一致，均表现为向右缓倾斜曲线，相对富集Rb、K、Th 和U，明显亏损Ba、Sr、P 和Ti 等元素，Eu 具有明显的亏损，显示出壳源花岗岩的特征（图2、3）。另外将红桥矿床花岗岩与区内豆乍山和香草坪岩体进行对比分析，发现红桥花岗岩源于变质沉积岩部分熔融，且红桥矿床中粗粒-中粒花岗岩与苗儿山地区的豆乍山产铀岩体具有较强的亲缘性，而细粒花岗岩与其他岩体差异较大，这些岩体均可以提供铀源。值得注意的是，中粗粒和中粒花岗岩的源区主要以变杂砂岩为主，而细粒花岗岩的源区则主要以变长英质泥岩为主，并且具有更高的Al2O3/（FeO+MgO+TiO2）值。红桥地区中粗粒花岗岩有部分样品落入华南产U-W-Sn 的花岗岩区域，与产铀的豆乍山花岗岩较为相似；中粒黑云母花岗岩样品和部分中粗粒黑云母花岗岩样品主要落于无矿花岗岩中；而细粒花岗岩样品主要落于华南产U-W-Sn 的花岗岩和富含Ta-Cs-Li-Nb-Be-Sn 稀有金属的花岗岩交界区域，总体上显示细粒花岗岩具有更高的演化程度，可能表明红桥地区细粒花岗岩较中粗粒和中粒花岗岩更具产铀能力，对铀成矿更有利。

图2 红桥地区花岗岩稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（据Taylor and Mclennan，1995）Fig.2 Diagrams of chondrite REE patterns for Hongqiao granites（standardized value after Taylor and Mclennan，1995）

图3 红桥花岗岩微量元素原始地幔标准化蛛网图（据Sun and McDonough，1989）Fig.3 Diagrams of primitive mantle normalized trace element spider for Hongqiao granites（standardized value after Sun and McDonough，1989）

2.2 控矿构造特征

矿区断裂发育，由近EW、NE 以及NW 向3组硅化断裂带组成矿区基本构造格架（图4），均为印支—燕山期岩体形成之后多次构造变动的产物，形成了及其复杂的构造轮廓。其中NW 向断裂是最主要的控（含）矿断裂。

图4 红桥矿床地质简图Fig.4 Geological sketch of Hongqiao deposit

近EW 向断裂带：主要为白竹硅化断裂带（F1）及其次级构造，属矿区产生最早、规模最大的成矿前构造，长4 km，宽介于0.3～18.6 m之间，产状330°～355°∠40°～55°。断裂带岩性以硅化碎裂花岗岩、碎裂岩以及白色块状石英为主，充填杂色玉髓、紫色萤石、赤铁矿脉、黄铁矿脉和方解石脉。该构造带次级断裂较为发育，且局部发育铀矿化，属张扭性断裂。

NE 向断裂带：该组断裂带是在两组X 裂隙和先张后压的近EW 向构造带的基础上，由南北对扭作用的结果，多期次活动。区内有7 条规模较大，如F115、F117和F151等，产状285°～343°∠29°～74°，长介于180～550 m 之间，宽介于0.1～10 m 之间。沿走向厚度变化大，有分支复合现象，主要为硅化、赤铁矿化花岗碎裂岩、碎裂花岗岩，局部为角砾岩，见少量红色玉髓、紫色萤石及铀次生矿物。有放射性伽马异常显示，局部形成矿化。主要为压扭性断裂。

NW 向断裂带：该组断裂为矿床主要含矿断裂，属燕山期构造的配套构造。其中有7 条规模较大，如F130、F134和F136等，产状20°～55°∠30°～80°，长介于80～440 m 之间，宽介于0.1～7.5 m 之间。岩性以硅化碎裂花岗岩及碎裂岩为主，局部为硅化角砾糜棱岩，沿走向、倾向厚度变化大，见工业铀矿化，属张扭性断裂。根据脉体间的相互穿插关系，与NE 向3 次构造扭动的同时，相应产生了3 次强度不同的张裂，属张性构造。

2.3 热液蚀变特征

红桥矿床岩热液活动和围岩蚀变极为发育，且各种蚀变相互叠加，较为复杂。常见的热液蚀变有赤铁矿化、硅化、钾长石化、黄铁矿化、萤石化、水云母化、绿泥石化和方解石化等。其中，与铀矿化关系最为紧密的围岩蚀变为紫黑色萤石化、赤铁矿化、黄铁矿化以及硅化，并且紫黑色萤石化可作为直接找矿标志，当紫黑色萤石化与以上蚀变有两种或两种以上叠加时，铀矿体品位更富。

热液蚀变垂向上具有分带现象。区内浅部（标高介于230～400 m 之间及以上，埋深200 m 以内）铀矿化主要赋存在赤铁矿化、黄铁矿化、紫黑色萤石化碎裂岩、碎裂花岗岩或构造角砾岩中，矿物组合是紫黑色萤石-赤铁矿-黄铁矿-沥青铀矿组合；中部（标高介于100～230 m 之间）铀矿化主要赋存在红色硅化碎裂岩、红色硅化碎裂花岗岩中，矿物组合是赤铁矿-微晶石英脉-黄铁矿-沥青铀矿组合；矿床深部（标高100 m 以下），铀矿化不发育，仅局部有异常，赋存于玉髓脉、硅质脉、强硅化碎裂岩或碎裂花岗岩中。热液活动生成顺序为：

矿前期：1）规模较大的灰白色块状粗晶石英脉，大部分充填于控（导）矿等断裂带中，伴随强硅化蚀变；2）微晶石英脉，伴随有硅化、绿泥石化、白云母化、水云母化和黄铁矿化等围岩蚀变（图5）。

图5 红桥矿床热液脉体Fig.5 Hydrothermal veins of Hongqiao deposit

成矿期：3）杂色玉髓脉，一般充填于次级构造带中，由玉髓、黄铁矿和赤铁矿组成，往往与沥青铀矿细脉共生，为成矿早期脉体，伴随弱硅化、黄铁矿化和赤铁矿化；4）紫黑色萤石-沥青铀矿脉阶段，沥青铀矿常呈浸染状、交代状、微细脉状或同心环状分布于紫黑色萤石脉旁，且粉末状、结晶差的萤石中，矿化更好；5）浅肉红色方解石化-沥青铀矿脉阶段，伴随方解石化、赤铁矿化和水云母化等围岩蚀变。

矿后期：6）梳状石英脉；7）白色方解石脉；8）沸石脉。

3 铀矿化特征

3.1 矿体特征

铀矿体严格受断裂控制，即主要受NW 向F136和F134等断裂控制，并赋存于断裂构造交汇、膨胀收缩、尖灭侧（再）现及岩体接触带部位。矿体形态较简单，多呈脉状，扁平透镜体状或小透镜体状产出。矿床共圈定矿体84个，主矿体产状与NW向断裂产状基本一致，多为40º～70º∠60º～75º，少数与NE 向断裂产状一致。主矿体长介于63～320 m 之间，倾向延深介于40～250 m 之间，一般走向延长大于倾向延深。

矿体厚度介于0.5～3 m 之间，厚度平均变化系数为90 %，平均品位介于0.050 %～0.150 %之间，品位平均变化系数为69 %。矿体平均品位为0.081 %（图6）。

图6 红桥矿床H0 号勘探线地质剖面图Fig.6 Geological profile of exploration line H0 in Hongqiao deposit

矿体赋存标高介于110～490 m 之间，主要介于230～400 m 之间，垂幅380 m。矿体埋深介于0～340 m 之间，多为隐伏矿体。

3.2 矿石特征

3.2.1 铀的存在形式

铀的存在形式主要有两种，一种是呈独立铀矿物；另一种是呈吸附状存在于各种有利的矿物岩石中。独立铀矿物主要为各种铀的原生矿物和次生矿物。其中原生铀矿物为沥青铀矿和铀黑，次生铀矿物为铜铀云母、钙铀云母和硅钙铀矿。呈吸附状态的铀主要存在于含铀萤石、含铀黄铁矿、含铀玉髓、含铀赤铁矿、含铀绿泥石以及由硅质、萤石、黄铁矿、赤铁矿和方解石等胶体胶结而成的构造角砾岩中。

3.2.2 矿石成分

矿石矿物为沥青铀矿、黄铁矿、赤铁矿及少量多金属硫化物。脉石矿物为石英、萤石、玉髓、钾长石、绢云母、绿泥石、高岭土、辉沸石及少量方解石、绿帘石等。表生矿物为褐铁矿及铀的次生矿物。

3.2.3 矿石类型

矿石类型主要为浸染状、脉状及角砾状三类：浸染状矿石，铀呈微粒、微脉浸染状存在于矿石中；脉状矿石，沥青铀矿呈细脉状产出；角砾状矿石，沥青铀矿以胶结物形式胶结岩石角砾，品位较富。

3.2.4 矿物组合形式

主要为铀-萤石型、铀-萤石-黄铁矿型和铀-赤铁矿型，以前两者最重要（图7）。

图7 红桥矿床铀矿物组合关系图Fig.7 Diagrams of uranium mineral assemblages in Hongqiao deposit

1）铀-萤石型：呈浸染状和网脉状及细脉状分布于硅化带内及其两侧的碎裂花岗岩中，前者更常见，铀常与紫黑色萤石相伴生，为区内最主要的矿化类型。

2）铀-萤石-黄铁矿型：主要呈浸染状、细脉状分布于蚀变花岗碎裂岩及碎裂花岗岩中，铀与黄铁矿共生，并常与紫黑色萤石形成叠加型矿化，矿石品位较富，也是区内最重要的矿化类型。

3）铀-赤铁矿型：主要呈细脉状或浸染状分布于硅化带内及其两侧的蚀变碎裂花岗岩中，前者更常见，常见赤铁矿细脉沿着长石解理或石英、长石碎裂带充填，使岩石染成红褐色或暗红色，铀与赤铁矿密切共生。该类型矿石品位不高。

3.2.5 成矿年龄

本次实验共测试27 个点，具体测试结果见图8 和表1。由表1 可见，沥青铀矿中的w（UO2）变化范围介于81.69 %～85.81 %之间，均值为83.64 %；w（PbO）变化范围介于0.43 %～0.59 %之间，均值为0.51 %。

表1 红桥矿床矿石电子探针数据表/%Table 1 The electron probe data sheet for ores in Hongqiao deposit

图8 红桥矿床电子探针测年年龄谐和图Fig.8 Concordant age diagrams of electron probe dating in Hongqiao deposit

根据电子探针分析所测得的w（UO2）、w（ThO2）和w（PbO），计算出沥青铀矿的表观年龄，27 个分析点的加权平均年龄为（45.30±0.87）Ma（MSWD=2.8），置信度95 %。因此初步推测红桥矿床成矿年龄可能为45.30±0.87 Ma。

4 铀矿化控制因素

铀矿化控制因素主要包括以下几点：

1）铀矿化主要受断裂、裂隙构造所控制。铀矿体均赋存于断裂带中，矿体的产状、形态及变化特征严格受构造带制约。矿体的规模往往与构造的大小和岩性有关。矿体多分布于构造分枝交汇部位及其上、下盘的密集裂隙带中，构造宽度越大，裂隙越密集，矿体数量也较多，规模也越大。

2）矿化与岩体分异有关。红桥矿床花岗岩侵入期次多，分异作用较彻底，铀的活化转移富集明显，岩石铀含量普遍较高，w（Th）/w（U）很低，铀源较丰富，为成矿提供了物质基础。

3）接触界面控矿。矿体多赋存于不同时代或同时代不同序次岩体接触界面附近；晚期岩脉与岩体接触部位附近（如中粗粒黑云母花岗岩与细粒二云母花岗岩）。

4）蚀变控矿。铀矿化与围岩蚀变关系密切，铀矿化发育的地段通常是中等硅化、赤铁矿化、紫黑色萤石化以及黄铁矿化叠加的部位，多种围岩蚀变叠加部位，矿化较好。其中，紫黑色萤石化是最为直接的找矿标志。

5 矿床成因及下一步找矿方向

根据含矿断裂带热液蚀变与铀成矿的密切关系判断，铀主要来自岩浆热液。部分铀可能来自铀含量高且易于浸出的围岩，特别在蚀变围岩中分散状态的铀更易被地下水溶解，携带进入断裂、裂隙等有利成矿空间富集叠加于岩浆热液形成的矿体之上，形成富矿体。根据矿物共生组合及围岩蚀变种类，矿床属于以铀-萤石型、铀-萤石-黄铁矿型以及铀-赤铁矿型为主的中低温热液型矿床，归属花岗岩型碎裂蚀变岩亚型。

前人揭露红桥矿床取得了较好的找矿成果，但由于历史原因，也存在一些问题，主要有以下几点：

1）前人工作思路为就矿找矿，主要集中在矿床周边，对外围异常点带缺少探索。

2）前人钻探揭露孔深一般在300 m 以浅，对于深部缺乏探索，根据前期调查评价项目成果显示断裂构造延伸稳定，物化探异常晕圈场级发育完整，深部可能具有较好的找矿潜力。

3）2022 年度在红桥揭露取得了较好的找矿成果，主要含矿的NW 向断裂往深部延伸稳定，且热液脉体和围岩蚀变较强烈，尚需进一步揭露。

综上所述，初步研究认为：红桥矿床外围具有较好的成矿地质条件，下一步可继续在红桥矿床边部对NW 向断裂带进行揭露，同时适当地进行深部探索，扩大找矿空间。

6 结 论

1）红桥矿床产铀岩体为护卫岩体粗粒-中粗粒黑云母花岗岩、张家岩体中粒黑云母花岗岩以及石坪岩体细粒二云母花岗岩，能为铀成矿提供丰富的铀源，并且细粒花岗岩较中粗粒和中粒花岗岩更具产铀能力。产铀花岗岩均表现高硅、强过铝质和高钾钙碱性的特征，相对富集Rb、Th 和U，明显亏损Nb、Sr、P 和Ti等元素，具有明显的Eu负异常。

2）NW向断裂为红桥矿床最主要的含矿断裂，矿体形态较简单，多呈脉状或扁平透镜体状产出，矿体的产状、形态及变化特征严格受构造带制约。矿体多分布于构造分枝交汇部位及其上、下盘的密集裂隙带中，构造宽度越大，裂隙越密集，则矿体规模越大，矿体也较多。

3）区内围岩蚀变强烈，与矿化密切相关的蚀变主要为紫黑色萤石化、赤铁矿化、硅化和黄铁矿化，其中尤以紫黑色萤石化最为重要，是直接的找矿标志。矿床属于以铀-萤石型、铀-萤石-黄铁矿型以及铀-赤铁矿型为主的中低温热液型矿床，归属花岗岩型碎裂蚀变岩亚型。初步认为：红桥矿床矿石沥青铀矿年龄为45.30±0.87 Ma。

4）下一步工作应继续在红桥矿床外围对NW向含矿断裂进行揭露，同时选择有利部位适当进行深部探索。