615铀矿床蚀变和矿石特征

杨 松，李子颖，李秀珍

（1.中核抚州金安铀业有限公司，江西 乐安，344301；2.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）

615铀矿床蚀变和矿石特征

杨 松1，李子颖2，李秀珍2

（1.中核抚州金安铀业有限公司，江西 乐安，344301；2.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）

提出615铀矿床侧缘蚀变的双层交代蚀变结构，即碱性流体交代之后叠加的酸性流体交代蚀变；强调在蚀变带中元素变化与蚀变岩石中矿物之间的相互关系；论述该矿床铀成矿是酸性流体叠加的结果；总结矿床经历了3次不同性质的热流体作用过程：即前期为富硫氢酸期，铀矿化期为氟化物、硫化物、磷酸盐、碳酸盐期和矿后富氧的简单流体作用期。

碱性流体交代；酸性流体叠加；矿旁侧缘蚀变；双层结构

1 矿床地质概况

615 铀矿床位于相山铀矿田北东端，芜头—中华山（沙洲—奥村段）断裂东段［1］，面积约2 km2。矿床范围内出露的地层为震旦系（Z）浅变质岩系，侵入岩是沿芜头—中华山EW向断裂带侵入的斑状黑云母二长花岗岩（图1）。

斑状黑云母二长花岗岩呈灰白色，斑状结构，块状构造。岩石基质中主要矿物粒度在5 mm左右，属粗粒结构。组成岩石的主要矿物成分有碱性长石，晶体为半自形和他形，常见卡斯巴双晶，有序度δ为 0.2，属正长石；斜长石半自形，具有钠长双晶和钠长卡斯巴复合双晶，斜长石牌号x（An）＝35%～42%，属中长石；石英他形。次要矿物为黑云母，自形。主要副矿物有褐帘石、榍石、磷灰石、锆石、绿帘石和黄铁矿。该岩体的锆石铀-铅同位素年龄为（150±0）Ma［2］， 为晚侏罗世侵入产物。岩石中磷灰石的N（87Sr）/N（86Sr）值为0.711 73［3］，明显小于来自硅铝壳物质的N（87Sr）/N（86Sr）值 （0.719）。 因此， 该岩石属于深部地壳与地幔物质混熔岩浆产物［3-4］。

图1 615铀矿床区域地质图Fig.1 Regional geological map of uranium deposit No.615

岩石的后期交代作用主要是早期的钠长石交代作用，伴随有绿泥石、绿帘石和方解石交代作用。矿化期是同位叠置于钠长石交代作用之上的酸性交代作用。

2 矿床构造

615 铀矿床主要有成矿期构造（也称控矿构造）和成矿后构造两类。成矿期的构造是复合岩体侵入前的断裂破碎带，即芜头—中华山断裂破碎带（图1）。破碎带走向为295°，倾角70°以上，矿化可发生在主断裂带内，也可产于上盘平行断裂带内［1，5］。 成矿后构造发育，规模较大，常以角砾岩、构造泥的形式出现，并错断矿体。

控矿裂隙（断裂）构造呈平行带状分布在黑云母二长花岗岩岩墙中，与岩墙的纵节理一致。裂隙带的走向为 280°～330°，倾向SW，倾角60°～80°，沿走向发育近千米，向下延伸达400 m，裂隙带西部宽160 m左右，平行裂隙多，向下延伸较浅；在东部宽100 m左右，除4号矿体主构造延伸较长外，其他裂隙少而短。这些裂隙带复杂，平行裂隙由大致平行和次级别的锐角相交很小的单个细裂隙组成，长10 m左右，它们首尾相接，或尖灭、侧现（图2）。

图2 615铀矿床井下98 m中段NWW向裂隙的分枝复合（A）与侧列斜接现象（B）Fig.2 Ramification and composite of NWW-trending fracture（A）and the phenomena of laterally arrangement and obliquely contact（B）in 98 m level under the drillhole in uranium deposit No.615

根据裂隙展布特点，延长和向下延伸不大，裂隙旁侧的羽裂发育，且有不同级别裂隙同时存在。因此，平行裂隙构造是扭压、扭张裂隙共存的构造系统。平行裂隙带与矿化关系密切，并具有多期活动，因而构成了多次热液叠加场所。平行裂隙带的密集程度和幅度是决定矿化富集和矿体大小的重要因素。

3 矿床蚀变

615 铀矿床经历了两大交代蚀变过程，即不完全钠长石交代过程和伊蒙混层黏土矿物交代过程。从流体性质来讲，先是碱性流体交代，后是酸性流体叠加交代［5］。

3.1 不完全钠长石交代型蚀变分带

不完全钠长石交代型蚀变是钠长石选择交代岩石中的正长石，石英还保留的一种碱性流体交代蚀变。在其交代岩石的基础上，又叠加了成矿的酸性流体交代蚀变，形成了双层蚀变分带结构现象（图3）。

图3 不完全钠长石化交代型蚀变分带示意图Fig.3 Schemmatic map of incompletely albitized metasomatic type alteration zonation

该剖面从构造变形、矿化和蚀变三原则考虑，可划分为：富矿碎裂岩带（5～7号样）、贫矿化花岗碎裂岩带（2、3号样）、矿化夹持红色网状碎裂花岗岩带（4号样）、矿旁碎裂花岗岩带（8号样）和远矿裂损花岗岩带（1、9号样）。其中富矿碎裂岩带矿石从组成和结构考虑可划分为：铀矿叠加硫化物角砾岩矿石（5号样）、萤石胶结角砾岩矿石（6号样）和萤石团块填隙碎裂岩矿石（7号样）。

从碎裂残留矿物和交代方式看，该剖面侧缘蚀变作用有如下规律：从富矿碎裂带到两侧远矿蚀变岩，岩石中石英由残斑碎裂和重结晶石英变为变形粒状石英；碱性长石从完全钠长石化残斑变为裂隙式和浸染钠长石交代；斜长石从完全消失变为部分伊利石交代斜长石；黑云母从完全消失变为黑云母部分镁铁绿泥石化。

从新生矿物变化看，钠长石从残斑、重结晶变为棋盘格子的假象钠长石到浸染团块点状钠长石交代（图4）；黏土矿物从混层黏土矿物向伊利石交代过渡（图5）；萤石是从团块填隙、脉状到浸染交代；含锰方解石从团块填隙到微脉充填；磷灰石从团块变为微粒集合到以副矿物形式产出。

图4 棋盘格子钠长石交代碱性长石Fig.4 Alkali feldspar replaced by tartan albite

3.2 不完全钠长石交代型蚀变带岩石的主量元素氧化物变化

矿化蚀变剖面岩石的主量元素氧化物及铀、钍质量分数如表1所示。

表1 蚀变带岩石的主量元素氧化物及铀、钍质量分数Table 1 Mass fraction of main elements oxide，uranium and thorium in the altered zone

图5 钠长石化碱性长石被伊蒙混层黏土矿物交代Fig.5 Albitized alkali feldspar metasomatized by illite-montmorillonite mixture

根据表1列举的矿化蚀变岩与黑云母二长花岗岩（原岩）元素氧化物质量分数对比和矿化蚀变带岩石元素氧化物与铀元素变化的关系可以得出如下认识：

（1）蚀变带的矿化及蚀变岩石中元素氧化物和铀、钍元素的变化关系，都不是简单因素所决定的，这些元素氧化物和元素的变化既决定于热液流体加入矿物、蚀变新生矿物成分和残留矿物种类，又决定于加入矿物和新生矿物的含量。例如：SiO2在富矿带含量降低，虽保留有钠长石交代的某些成分，但更多是受热液加入矿物的影响。叠加于黄铁矿硫化物脉上的铀矿石（4号样），Al2O3质量分数增加到 13.88%，SiO2质量分数为69.15%。显然，铀矿化前加入的黄铁矿含量，是决定SiO2含量变化的主要原因。

（2）钠长石化的流体，并未带入铀元素。从远矿蚀变岩石（1、9号样）来看，铀质量分数分别为5.95×10-6和8.01×10-6，略低于和略高于原岩的含量，但两个样品的Na2O质量分数分别为4.34%和5.10%，明显高于原岩的2.98%。

（3）酸性流体叠加的加入矿物和新生蚀变矿物与铀富集有密切关系。如：富矿样（5、6、7号样） 的 FeO、MnO、MgO、CaO、P2O5、LOI和Th都明显高于原岩，K2O低于原岩。这些元素变化是伊蒙混层黏土矿物、铁绿泥石、含锰方解石、萤石、磷灰石和铀矿物富集的综合反映。

3.3 不完全钠长石交代型蚀变带岩石的微量元素变化特征

现将不完全钠长石交代蚀变带岩石的微量元素质量分数列入表2。由表2可见，不完全钠长石交代型的微量元素从矿体向侧缘外带蚀变岩中 Sr、Pb、Zn、Mo、W、Sb、Bi、S和F等元素与U、Th含量变化基本一致；Sc、Nb、Ta、 Zr和Hf等元素的含量变化规律不明显；蚀变岩石中当U质量分数大于1 000×10-6时，V元素的含量高于岩石平均值，它的增高可能与富铝的层状黏土矿物有关。

表2 矿化带岩石的微量元素及铀、钍质量分数Table 2 Mass fraction of trace element，uranium and thorium of rock in the mineralized zone

3.4 不完全钠长石交代型蚀变带岩石中稀土元素变化特征

不完全钠长石交代型蚀变带岩石中稀土元素列入表3。由表3可见：

（1）比较矿化和蚀变围岩与原岩样品，元素 Eu、Gd、Ho、 Er、Y， 稀土元素参数δEu和HREE在富矿石中呈现增加趋势。而其他稀土元素和参数变化没有明显规律。

（2）稀土元素在蚀变空间上的变化大体符合，轻稀土元素质量分数从矿体中心向围岩有相对增高趋势；重稀土元素的含量，从矿化中心向围岩有相对降低的趋势。

（3）稀土元素质量分数和稀土元素参数变化与铀质量分数变化一致的有：Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er和Y等元素。

4 矿床的矿石特征

采用元素或矿物群分类，是矿石类型划分中最直接和最明确的方案。下面是对615铀矿床的矿石元素和矿物所作的简要分类。

4.1 矿石的元素分类

在相山矿田的矿石元素分类中，615铀矿床矿石元素类型可划归为U-S、U-Mo-S、U-Mo-S-F和U-Mo-P-F等4种类型，其中U-Mo-S-F和U-Mo-P-F是主要的工业富矿石。

4.2 矿石的矿物群类型

矿石的元素类型是矿石的矿物群组成的反映。因此按矿物群，该矿床可划分为：黄铁矿-铀石类型、石英-黄铁矿-铀石类型、萤石-多硫化物-沥青铀矿-铀石类型。

表3 不完全钠交代作用蚀变带岩石中的稀土元素质量分数及参数值Table 3 Mass fraction and their parameters of rare earth element in the rock of incompletely sodium metasomatism alteration zone

5 矿化阶段和矿石组成

5.1 矿化阶段

矿石的矿物组成是矿床热液活动的综合反映。根据热液活动产物和先后关系可将该矿床划分为3个大热液活动期和5个阶段：铀矿化前为石英-方解石-硫化物热液活动期，包括：石英-方解石-复杂硫化物形成阶段和石英-简单硫化物阶段；铀矿化期是铁绿泥石-方解石-萤石-磷灰石-沥青铀矿-铀石阶段和方解石-铀石阶段；铀矿化后为石英-萤石-方解石热液活动期，偶尔见少量黄铁矿。

5.2 矿石的矿物组成

5.2.1 矿石矿物组成

矿石中的工业铀矿物有：沥青铀矿、铀石（图6）和含铀磷灰石及后生产物钙铀矿，钙铀云母和钛铀氧化物。一般金属矿物有：复杂硫盐中硫铋铅矿、硫铋铅铜矿（图7）。简单硫化物有：辉钼矿、方铅矿、闪锌石、黄铜矿和黄铁矿，以及自然铋。非铀矿物的氧化物有：锐钛矿、金红石和水针铁矿等。

图6 磷灰石、含钍铀石和带状沉淀的沥青铀矿背散射图像Fig.6 Back scatter image of apatite，thoriumbearing coffinite and banded precipitated pitchblende

5.2.2 脉石矿物

作为残留矿物存在的有钠长石和石英；交代蚀变矿物有铁绿泥石、伊蒙混层黏土矿物、方解石、萤石和石英；新生充填热液矿物有石英、萤石、方解石和绿泥石；后生填隙矿物有高岭石、石膏。

5.3 矿石化学组成

将从以下3个方面介绍矿石的化学组成。

5.3.1 不同矿石的主量元素氧化物特征

615 铀矿床不同矿石的主量元素氧化物及铀、钍质量分数列入表4。从表4可以看出：

（1）不同元素矿石类型的主量元素氧化物含量有显著差异，如U-S型矿石Fe2O3和FeO变化明显，高于其他类型矿石。这是铀与硫化物的热液流体在空间上叠置的结果，它们之间并非是同一阶段的产物。

图7 自然铋被方铅矿包裹，其边缘沉淀硫铋铅矿背散射图像Fig.7 Back scatter image of nature bismush inclosed by galenite with precipitated lillianite margin

表4 不同矿石类型矿石的主量元素氧化物及铀、钍质量分数Table 4 Mass fraction of the major elements oxide，uranium，thorium in different types of ores

表5 不同矿石类型矿石的微量元素质量分数Table 5 Mass fraction of trace element in the different types of ores

（2）从总趋势看，高含量铀的矿石，SiO2与铀、钍增长反向。而与U、Th增长一致的元素氧化物有： Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、P2O5和LOI等。这些氧化物是铀成矿热液新生矿物和充填沉淀产物的反映，它们是铁绿泥石、方解石、萤石、磷灰石和硫化物生成的综合体现。

5.3.2 不同矿石类型矿石的微量元素组成特征

615 铀矿床不同类型矿石的微量元素和铀、钍质量分数列入表5。

由表5可见，615铀矿床矿石中的微量元素可分成3类，它们与铀元素之间的关系是：第1类，矿石中微量元素含量低于岩石，且又不受矿化强、弱制约的有 Rb、Zn、 Ba、Sc、Hf、Er、Nb和Ta等7种元素，这些微量元素是岩石遭受改造的反映；第2类，受矿石中铀含量变化影响的有 Sr、Pb、Cr、Co、Ni、V和S等元素，但铀与这些元素之间并不存在严格的相关联系，这些元素受多因素制约；第3类，矿石中的微量元素与铀的含量变化有近似的趋势，且都有明显高于原岩的微量元素， 它们是Cu、Zn、Mo、Bi、 Sb、Th和F等元素。这些元素反映出高、中、低温矿化的微量元素组合，它们是铀富集过程中的伴生元素。

5.3.3 不同类型矿石的稀土元素组成特征

不同类型矿石的稀土元素和铀、钍质量分数列入表6。由表6可见：

（1）铀矿石按铀的质量分数可划分为＜4 000×10-6和＞4 000×10-6两种矿石。两类矿石的稀土元素含量和参数变化是有区别的。

（2）铀质量分数＜4 000×10-6矿石中的Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu和 Y 等重稀土元素的含量高于它们在原岩中的含量，其参数 δEu 值 大于原岩 ， w（La）N/w（Yb）N和w（LREE）/w（HREE）都小于原岩。 这类稀土元素和参数变化趋势，反映了矿化热液作用是重稀土元素增加的过程，铕的增加与矿化期生成的富钙化合物有关。

（3）铀质量分数大于4 000×10-6的矿石中Nd、Eu、Gd、Ho、Er和Y等元素含量相对岩石是降低的。但从总的变化趋势看，这类矿石的共性可归纳为轻稀土元素含量略高于岩石，重稀土元素含量略低于岩石。

表6 615铀矿床不同矿石类型矿石的稀土元素质量分数及其参数值Table 6 Mass fraction and their parameters of rare earth elements in different types of ores in uranium deposit No.615

（4）造成铀质量分数大于4 000×10-6的矿石中的稀土元素变化波动性的原因，主要是成矿后表生作用改造的影响。

6 结 论

通过讨论615铀矿床，对该矿床小结如下：

（1）钠长石选择性交代碱性长石，石英不被交代的事实说明，这种流体属于富钠、缺铝的碱性流体。

（2）Na2O是矿化蚀变中普遍增量元素氧化物，但与岩石中铀的增减并无制约关系，因此，碱性流体未造成铀的增加。

（3） Fe2O3、 FeO、 MnO、 MgO、 CaO、 P2O5和LOI等6种元素氧化物和烧失量与U元素增减存在相关趋势，说明酸性流体作用生成的伊蒙混层黏土矿物、铁绿泥石、萤石、含锰方解石和硫化物等是铀的富集过程。

（4）矿床侧缘蚀变在空间上存在有双层交代蚀变的分带结构，即钠长石蚀变分带和伊蒙混层黏土矿物分带叠加结构。

（5）从矿石的组成上看，该矿床热流体经历了强还原H2S条件（自然铋生成），然后是成矿期的S2-环境（沥青铀矿、铀石、硫化物和磷灰石），矿后是在富氧的流体条件下生成的方解石、石英等简单脉体。

［1］华东608队第1队.615铀矿床最终储量报告［R］.鹰潭：华东608队，1967.

［2］李子颖，黄志章，李秀珍，等.相山矿田深源成矿作用机理研究［D］.北京：核工业北京地质研究院，2009.

［3］夏林圻，夏祖春，张 诚.相山中生代含铀火山杂岩地球化学［M］.北京：地质出版社，1992.

［4］李子颖，黄志章，李秀珍，等.相山矿田深源成矿流体研究［D］.北京：核工业北京地质研究院，2006.

［5］王灿林，谢佑新，刘学斌.相山盆地断裂构造体系及其对铀矿化的控制作用［R］.北京：核工业北京地质研究院，1980.

Alteration and ore features of uranium deposit No.615

YANG Song1， LI Zi-ying2， LI Xiu-zhen2
（1.Fuzhou Jin’an Uranium Mine Co.Ltd， CNNC， Le’an， Jiangxi 344301， China；2.CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Double-layered metasomatized alteration texture at the lateral margin of uranium deposit No.615 is proposed， i.e.sodic fluid metasomatized alteration was superposed after alkali fluid metasomatism，the interrelationship between the element changes in the alteration zone and the minerals in the altered rock is emphasized and the uranium ore formation is the results of superposition of sodic fluid.It is summarized that the deposit experienced three phases of hydrotermal fluid process with different qualities， i.e.rhoanite-rich phases of earlier stage， uranium mineralizing phases with fluoride， sulfide， phosphate， carbonate and simple fluid phases with rich oxygen after ore formation.

alkali fluid metasomatism； sodic fluid superposition； alteration lateral margin nearby the deposit；double-layered texture

P619.14；P598

A

1672-0636（2011）02-0071-08

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.02.002

2010-10-17

杨 松（1966—），男，江西抚州人，高级工程师，主要从事铀矿地质、采矿技术研究及相应技术管理。E-mail:ys721362526@sina.cn