粤北长江铀矿田成矿条件及找矿方向探讨

张海强

［关键词］长江铀矿田；成矿条件；成矿作用；找矿方向

粤北长江铀矿田位于诸广岩体中南部，华南褶皱系的华夏地块西侧、华夏加里东褶皱带南缘、南岭构造― 岩浆― 成矿中段第一、二区带中，区域上处于粤北、桂、湘海西― 印支凹陷与华夏古陆闽赣后加里东隆起的交汇部位，是一个长期活跃的热液活动、构造― 岩浆及多金属成矿作用地区[1，2]。自20世纪50年代以来，先后有多家生产和科研单位在区内开展过大量的勘探和研究工作，所获成果颇丰。作者在分析总结本区岩浆活动、断裂构造特征与铀成矿作用关系之上，结合铀成矿年代、成矿物质以及成矿流体来源等多方面特征，进一步分析找矿意义和总结成矿规律，提出找矿方向，为下一步长江矿田勘查和研究工作提供理论根据。

1 区域地质特征

研究区位于华南大陆的南东部之华夏地块和南海地块中，地处中国东部环太平洋陆缘构造域的东南侧，位于三大板块（太平洋板块、欧亚板块及印度板块—澳大利亚板块）和两大构造域（环太平洋构造域和特提斯构造域）的汇聚部位。

华南陆块形成于新元古代早期，由华夏地块与扬子克拉通沿江南造山带碰撞拼合而成。该区自形成以来，至少经历了4 期大规模的大陆动力学演化过程[3]，尤其在中生代以来，华南陆块构造格局由早期的挤压隆起转为后期的持续拉张裂解，在湘、赣、粤、闽边界地区形成了一系列断陷红盆、红盆中的碱性玄武岩以及规模不等的中基性岩墙（脉），指示该期伸展拉张作用属深层次的拉张裂解事件。区内多期多阶段且强烈的岩浆、构造等活动事件，造就了大量的有色、黑色、稀有、稀土与贵金属矿产资源，从而构成了目前我国最为重要的矿产资源聚集地。其中，花岗岩型铀矿集中分布于南岭构造带中段诸广岩体中南部，构成了我国重要的花岗岩型铀矿聚集区[4]，产出有长江、百顺、城口、澜河、全安等数个著名的大型花岗岩型铀矿集区（图1）。

2 铀成矿地质条件

2.1 构造与铀成矿

2.1.1 断裂发育特征

矿田内断裂构造活动频繁，主要有四组，分别为北北西向、北西西向、北西向及北东东向，而其中北北西向是区内主要的含矿构造，北西西向既是控矿构造又是含矿构造，北西向是控矿构造，北东东向为控矿构造（图2、表1）。

北东东向断裂构造是区域性控矿构造，主要有南雄、澜河、棉花坑、城口、塘洞等断裂带，控制了铀矿床在岩体内的分布，也是部分矿床的含矿构造，控制了诸广山岩体南部全安、澜河、百顺、长江、城口等多个铀矿集区的分布。

北西西向构造带，沿走向在85 km以上，宽在8～12 km之间，为加里东期以来逐渐衍生的控岩构造之一，呈南北向分布，燕山晚期形成的中（粗）粒二云母花岗岩和印支期形成的第三阶段中（粗）粒斑状二云母花岗岩归属其控制之下。沿该带广泛发育后期蚀变及自交代作用形成的碱交代、白云母化等，铀的内生活化强，在南部的百顺及长江矿集区在其制约之下，北部的鹿井矿集区同样受其制约。

北北西向塘湾—全安构造带，沿走向可达60 km以上，宽度在10～20 km之间，属于形迹较为散和宽的构造之一。热液活动中心处于北西向构造带与北西西向、南北向控矿带汇聚而成的构造结，同属于矿床、矿体空间定位的良好场所，也是成矿热液运、聚和沉淀最佳位置。

2.1.2含矿断裂特征

区内主要含矿断裂带有北北西（近南北）向和北东东向，主要包括长江地区1、2、9、13、19、35、37、61、71、60、塘湾地区F₁号带和企岭地区1号带等。

（1）主要含矿断裂带走向多为北北西向（产状为320°～350°），其次是北东东向（156°～162°），倾角多介于60°～80°范围内，部分位置可见接近直立，倾向南西或南东，在主成矿期构造性质显示具有张扭性特征。

（2）含矿构造带多成组出现，主带多为一条或几条断裂带组成，并在其两侧或一侧常产出有平行或斜交的较小断裂带，沿倾向和走向变化见有复合分枝、收缩膨胀及波状弯曲等现象。此外，脉带还具有上部小，往深部逐渐变宽且延伸稳定的特点，如9号脉，在钻孔揭露中，矿化蚀变连续存在，且矿化蚀变带向深部有变宽的趋势。

2.2岩浆活动与铀成矿

粤北长江铀矿田内见多阶段多期次岩浆活动，从加里东期岩浆岩到海西—印支至燕山期岩浆岩均见分布，相互组合构成了一个多阶段多期次的复式岩体（图3）。区内岩浆活动从早到晚可分为四期十二阶段，并以中酸性岩浆发育最为显著，同时见中基性岩浆伴随产出，部分区域可见火山碎屑岩及火山岩分布[5]。

研究区出露岩浆岩主体以印支—燕山期花岗岩（230～245 Ma 及155～165 Ma）为主，少量以加里东期片麻状花岗岩和片麻状混合岩为主，在燕山晚期有基性岩浆活动，并形成规模不等的基性岩脉[6]。印支—燕山期花岗岩根据地球化学特征属过铝质S型花岗岩，为元古代变质沉积岩部分熔融产物，形成于岩石圈伸展构造环境和岩石圈拉张减薄环境之下[7]。长江铀矿区赋矿花岗岩年龄为232 Ma 和157～161Ma，属于过铝质S型花岗岩，来源于伸展构造背景下古元古代陆壳物质的部分熔融作用形成的产物[8]。另外，徐文雄等[9]获得棉花坑铀矿床细粒花岗质岩脉锆石U-Pb 年龄为138.6±1.3 Ma，且根据其地球化学特征属于典型的S型花岗岩，该脉体的侵入使得围岩中的铀发生活化、预富集，与铀矿化关系紧密。高飞等[10]对诸广棉花坑铀矿床围岩中的黑云母进行电子探针分析，认为本区黑云母富铁贫镁，属于铁叶黑云母，指示诸广花岗岩体为过铝质岩系，起源于地壳；田泽瑾等[11]获得长江岩体的锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄为157.6±1.8 Ma 和158.8±1.9 Ma，且Sr-Nd-Hf同位素组成特征显示其为过铝质S型花岗岩。周航兵等[12]获得粤北长江铀矿田钻孔揭露的细粒黑云母花岗岩的LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年龄为123.9Ma±1.3 Ma，且岩石具有高硅、富碱、钾大于钠特征，属弱过铝质、高钾钙碱性系列，表明其为壳源成因，为细粒黑云母花岗岩属高分异S型花岗岩，源于以泥质岩为主的沉积岩部分熔融，形成于后碰撞的板内伸展拉张构造背景之下。细粒黑云母花岗岩中高含量铀的活化、迁出，可以为铀成矿过程提供部分铀源。钟福军等[13]获得长江铀矿田深部赋矿辉长闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为150 Ma，形成于晚侏罗世，为铀成矿提供了有利的还原性环境，促使热液中的U6+还原沉淀。

2.3 铀成矿时代

黄国龙等[14]通过开展棉花坑矿床沥青铀矿的Sm-Nd 等时线和U-Pb 年龄分析，分别获得了70±11Ma和68.7±2.7 Ma的年龄数据，提出该矿床中沥青铀矿的形成时代大致在70 Ma。张国全等[15]获得棉花坑矿床沥青铀矿表面年龄，范围在59.7～157 Ma之间，另外通过放射性成因Pb扣除和等时线处理方法获得早期角砾状沥青铀矿矿石年龄为127 Ma。詹礼贵[16]通过研究与沥青铀矿密切共生的紫黑色萤石，获得其Sm-Nd等时线年龄为69±1 Ma。张龙等[17]利用电子探针对长江岩体中的铀矿物进行研究，获得长江岩体地区的主要铀矿成矿期年龄为～74 Ma。钟福军等[18]利用沥青铀矿开展LA-ICP- MS原位微区U-Pb同位素定年研究，分别获得长江铀矿田中长排矿床成矿年龄为62.4±2.5 Ma和70.2±0.5 Ma，书楼丘矿床成矿年龄为71.4±1.3 Ma和74.4±1.7 Ma，棉花坑矿床成矿年龄为60.8±0.6 Ma 和66.8±1.6 Ma，总体分为～60 Ma、～70 Ma和～75 Ma三期铀成矿时间，代表了粤北花岗岩型铀矿的晚期铀矿化。总的来说，长江地区铀成矿时代主要集中在70Ma，与诸广南地区基性岩浆活动（79～63 Ma）和断陷盆地、北东向断裂带的强烈拉伸阶段（80～ 60 Ma）同步[19]，对应华南岩石圈伸展的第五个阶段，指示区内铀矿化与南岭地区晚白垩世―古近纪地壳拉张作用关系密切。

2.4 围岩蚀变

长江铀矿田热液蚀变普遍发育，且具有明显的分带特征。其中，棉花坑铀矿床最为典型，表现为垂向分带和水平分布的特点（图4）。在垂向上，棉花坑矿床的矿石组成和围岩蚀变等表现出“上氧化下还原”的分带现象。在矿石组成方面从上至下表现为：红色矿石带（地表至0 m标高，矿石发育强烈赤铁矿化，颜色以红色为主，表明靠近浅部矿石经历了氧化作用）→杂色矿石带（0～-200 m标高，矿石以杂色为主，表明此范围为过渡型）→灰色矿石带（-200 m标高以下，矿石主要呈灰色，多见萤石及黄铁矿，偶见碳酸盐化发育，表明矿床深部呈相对还原的环境）；在热液蚀变方面从浅部到深部表现为：红化→绢云母化带→硅化→红化→强绢云母化带（铀富集带）→绿泥石化（水云母化）→绢云母化带→弱蚀变或正常花岗岩带。热液蚀变水平分带表现为：矿体中部往两侧围岩过渡，分布为硅化→赤铁矿化（褐铁矿化）→绢云母化（铀富集带）→绿泥石化（水云母化）→高岭石化→钾（钠）长石化→正常花岗岩[20]。其成因是由于热液混合、沸腾作用与成矿流体物质组分变化以及不同岩石属性引起的[21]。

2.5 成矿流体与成矿物质来源

研究区内铀成矿流体与成矿物质来源至今仍存在争议。成矿流体中水的来源主要有如下观点：岩浆水与大气降水混合热液[22]、地幔流体和花岗岩中残留热液以及大气降水的三元混合、部分大气降水和深源富铀地质热流体混合热液[23]、大气降水与地幔流体混合热液[24]、地幔流体[25]和以大气降水[26]为主。成矿物质来源主要认识有：上地幔流体与下地壳富铀前寒武纪结晶基底的混合、赋矿花岗岩[27]、赋矿花岗岩和富铀基底变质岩、印支―燕山期花岗岩等。成矿流体具中低温、中等密度、中等压力、低盐度等特征，成矿早期流体富含CH₄、H₂、CO₂等幔源矿化剂，至成矿期及矿后期流体中CO₂逐渐减少，成矿流体中矿化剂ΣCO₂来源于地幔[28]。富含矿化剂的成矿流体将富铀岩石中的铀元素浸出，并以络合物的形式存在且发生迁移，至成矿阶段由于成矿流体的不混合沸腾作用，导致络合物发生解体及矿质沉淀，最终在合适构造部位富集成矿[29]。

3 找矿方向分析

在对研究区开展成矿地质条件及成矿作用的总结基础上，提出下一步勘查方向主要集中在两个方面：

（1）构造交汇部位。研究区位于区域性深大断裂—NNE向成功坳断裂、塘洞断裂以及NEE向城口断裂、黄溪水大断裂组和近SN向蕉坪断裂、NW向油洞断裂的交汇部位，有利于区内成矿物质的迁移和活动。例如，区内书楼丘矿床定位于棉花坑断裂与里周断裂之间的块体之中，NNW向断裂是矿床内主要含矿断裂，其分支、交汇和产状由缓变陡部位，是成矿有利地段；棉花坑矿床处于NEE向黄溪水断裂和NW向油洞断裂的结合部位，又处于NNW向含矿断裂和早期SN向构造挤压带的交汇部位，对于成矿较为有利。另外，前人对长江铀矿床中的铀矿物进行研究获得的三期成矿年龄，分别对应岩石圈多阶段伸展拉张的构造背景。目前在靠近并穿过棉花坑断裂附近，发现密集发育的NNW 向断裂带，部分断裂带仍未被探索。近年来通过钻探工程先后揭露到2条NNW向断裂带（35、37号带），带内见富厚工业体（部分矿体厚度可达20 m以上）。下一步可对35、37断裂蚀变带与棉花坑断裂带交汇部位开展钻探查证工作。

（2）多期次岩浆和热液活动叠加部位。区内岩浆活动从早到晚以中酸性岩浆活动为主，同时也见有中基性岩脉发育。整体上又以印支―燕山期最为强烈，并具有典型的高硅、富碱、钾大于钠特征，属弱过铝质、高钾钙碱性系列，形成于后碰撞的板内伸展拉张构造背景之下，为铀的活化、迁移，提供了部分铀源。区内热液活动频率高，从矿前期至矿后期均见有蚀变发育，并具有明显的分带特征，强烈的热液蚀变活动能够改变围岩的物理力学性质，在蚀变过程中，原矿物与新矿物的交替使得岩石体积随之变化，并发生孔隙度与微裂隙的改变，亦使得岩石发生破碎，为成矿流体及成矿物质提供了通道和容矿空间。研究区与铀矿化关系密切的热液蚀变主要有黄铁矿化、萤石化、赤铁矿化、绢云母化、硅化、碳酸盐化等，在不同蚀变叠加越强烈、频繁部位，铀矿化则越好。

4 结论

（1）粤北长江铀矿田成矿地质条件优越、成矿作用复杂。是在构造—岩浆活动、热液蚀变、成矿流体及成矿物质参与等多重因素有机的耦合作用下而形成的花岗岩型铀矿田。

（2）构造交汇部位为铀成矿提供了最有利的条件；另外多期次岩浆和热液活动的叠加部位也是铀矿床形成的最佳场所。