粤东麻布岗盆地277含煤砂岩型铀矿床矿化特征及成矿模式探讨

吴继光

(广东省核工业地质局二九三大队，广东广州，510800)

粤东麻布岗盆地277含煤砂岩型铀矿床矿化特征及成矿模式探讨

吴继光

(广东省核工业地质局二九三大队，广东广州，510800)

本文对粤东地区麻布岗盆地277含煤砂岩型铀矿床的矿体产状、含矿主岩、铀矿层内部结构、矿石的矿物成分、铀的存在形式、铀的分布状态及含矿主岩化学组分与铀的关系进行了分析，总结了277含煤砂岩型铀矿床的铀矿化特征，结合盆地演化、沉积相与成矿作用研究，提出了麻布岗盆地277含煤砂岩型铀矿床的三阶段成矿模式。

含煤砂岩型铀矿床;铀矿化特征;成矿模式;麻布岗盆地

1 区域地质概况

277铀矿床位于广东省河源市龙川麻布岗盆地，大地构造位置属于华南地槽系武夷山后加里东隆起和闽西南粤东海西—印支坳陷之间的夹持区①(图1)。矿床受邵武—河源深大断裂带控制，该带上还产有河源212矿床、仁差矿床、白面石矿床、福建的毛洋头、凹头、石源龙、缺子山、修竹、龙泉、古石背、叶峰背等矿床。盆地范围不大，略呈圆形，直径4～5 km，面积约22 km2。

以277铀矿床为中心，面积约5 000 km2的构造区内构造发育，东江断裂纵贯全区，褶皱构造因燕山期的断裂和岩浆活动破坏而无完整形态;岩浆活动频繁，自加里东期以来，都有表现，尤其是燕山期，岩浆活动更趋剧烈，产状多变，种类繁多，对区域铀成矿起了重要作用。

前泥盆纪，麻布岗地区处于粤东隆起和粤中沉降的过渡地带，沉积了一套滨海相砂页岩，加里东运动，使之褶皱，并有一次规模较小的岩浆活动。早古生代，区内震荡频繁，海水时进时退，造成一系列的沉积间断;末期，受印支运动影响，以褶皱为主，伴随一次规模较大的岩浆活动。中生代，燕山运动波及本区，以断裂活动为主，岩浆活动更加剧烈，并由此产生一系列山间型或断陷型盆地，接受各种陆源碎屑堆积，并有内生和外生铀矿床形成。白垩纪末，燕山运动余波仍有影响，遂使白垩纪发生舒缓褶皱，在此基础上接受老第三系堆积，局部形成工业铀矿床，喜山运动使老第三系产生舒缓皱褶。至此，麻布岗盆地的形成及沉积过程基本结束。

总的说来，华南中生代相继出现强烈挤压、隆起、大规模中酸性岩浆作用，在中生代后期至新生代又发生拉张、断陷、红盆的发育、热流和流体的释放等一系列地质过程，导致了铀的活化、迁移、再分配和再富集(王可升，1992;邓平，2003a，2003b;胡宝群等，2003)。在邵武—河源断裂带中，强烈地、集中地表现了这样一些地质作用，形成了一个铀成矿带。

2 矿床地质

图1 华南地槽褶皱区大地构造分区略图Fig.1 Sketch map showing tectonic situation of geosyncline fold in south China

麻布岗盆地呈长条状分布在北北东向咸水断裂的左侧，东边是燕山期罗浮花岗岩体，西边是前泥盆系的浅变质岩(图2)。

277铀矿床位于其北端的早第三纪含煤碎屑盆地中。这个盆地面积约22 km2，呈似圆形上叠加在白垩统地层之上(图3)。地层时代为始新世，相当于丹霞群。盆地产状平缓，向盆地中心稍有倾斜，倾角8～12°，盆地边缘较陡，向盆中心变为2～3°。基底为上白垩统的一套厚度2 000～2 200 m的酸性火山岩、火山碎屑岩及陆相沉积的杂色砂砾岩，与上覆第三系地层呈角度不整合。上白垩统沿东江断裂分布，为单斜岩层，倾向东，局部形成舒缓波状褶皱，断裂构造不发育。该统的酸性火山岩、火山碎屑岩中未见铀矿化显示;杂色砂砾岩、砂页岩的灰黄色夹层中有放射性增高或零星异常。沉积物胶结程度低，还未形成坚硬的岩石，表明原来埋藏不深。迄今除了遭受不同程度的剥蚀之外，基本上未遭受到后期的构造破坏和改造，较好的保留了原有的沉积面貌和特征。盆地北部和东部为燕山早期龙川—罗浮花岗岩基的一部分，其岩性为粗粒、中粗粒似斑状黑云母花岗岩，构造发育，多见铀矿化点。盆地西部为龙山群浅变质岩系及加里东期片麻状花岗岩。

3 铀矿化特征

3.1 矿体产状及含矿主岩

矿区共有17个含矿层，矿体呈层状赋存在各旋回中部的暗色层中，产状随暗色层而变化，呈0～12°的倾角向东倾斜;平面上大致沿NE10°方向呈带状展布，剖面上成叠瓦状排列。矿体与主岩没有明显界线;矿石以煤为主，其次为炭质粉砂岩、炭质泥岩、炭质细砂岩。暗色层底板的泥质含砾砂岩有时也有矿化，但整个红色层、灰色层都未见矿化，矿体严格受旋回层中部的暗色层控制。

含矿的炭质粉砂岩、泥岩及细砂岩等，以较高的有机质含量为特征。主要矿物成分是石英、长石、水云母、蒙脱石等。碎屑颗粒多小于0.1 mm，所含的有机质以植物碎片、半凝胶基质等形式存在，一些原地生物的植物根系垂直层理分布。炭质碎屑岩和含铀煤呈互层产出，具有很好的层理构造。整个暗色层没有受到后期构造的改造，也未见明显的围岩蚀变现象和矿物分带，仅见一些表生作用形成的石膏等。

3.2 含铀层结构

含矿层结构简单，一般分上下两部分，下部为炭质页岩、炭质粉砂岩夹煤线，上部为含炭砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤线，上粗下细，其岩相变化控制着矿化富集程度，反映在伽玛测井曲线上，常形成下部高上部低的两峰。

3.3 矿石的矿物成分

矿石的矿物主要有长石、石英、云母、粘土矿物、碳酸盐矿物及少量锆石组成，有机质遍布各种岩性，矿石中常见闪锌矿及黄铁矿等金属硫化物，并有少量次生石膏出现。

(1)铀的氧化物—铀黑。肉眼和镜下难以与煤区别，但通过对矿层中矿石标本的显微放射性照相研究，放射性表现为点状α轨迹，且以比重1.4～2.2者最富，溶解浸出实验和微化分析结果亦相符合，都证明属铀黑的存在。

(2)闪锌矿。晶体呈半自形粒状，细分散状分布于矿石中，量微。

(3)黄铁矿。矿石中分布较广，产出形式不一，主要有自形半自形黄铁矿及胶状黄铁矿。前人测定含矿主岩中黄铁矿的硫同位素组成变化范围在－11.9～+5.2 Ma之间，数值分散(表1)②张淑苓、唐玉衡.1982.临沧—麻布岗地区含铀煤特征及铀的存在形式［R］.核工业北京地质研究院专题报告.，很有可能是由于生物细菌还原影响和无机化学反应还原影响所致。

表1 硫同位素分析Table 1 The sulfur isotope

3.4 铀的存在形式

前人曾通过探针分析、重液分析、X射线粉晶衍射等多种手段对铀的存在形式进行了详细的研究，证明矿石中铀主要是分散吸附状态，其次是一些细小的铀矿物及有机络合物。

(1)分散吸附状态的铀。铀的α轨迹呈细分散状，不均匀地分布于矿石中，一般沿层理面密集。在亮煤和比重小于1.4～1.7的物质成分中，以稀疏分散为主。在暗煤和比重为1.7～2.8的物质成分中，α轨迹以密集分散为主。

实验证明①，重液分离过程中，铀集中在比重为1.3～1.4的凝胶、半凝胶和丝炭，以及1.6～1.8的有机质和矿物杂质混合物中;电渗析结果表明，轻馏份(＜1.4)有机物的电渗率在7.97%～17.44%之间，既有吸附的铀，也有络合物形式的铀;比重在1.4～1.8的有机质和矿物杂质混合物中电渗率为11.87%～22.58%，主要是吸附状态的铀。在状态分析(即逐级化学提取法)中，U/U总为11.74%～65.61%。在前人所做的显微照相实验中见有大量疏散的α径迹(图4，图5)，这都说明矿石中存在大量吸附状态的铀。

(2)单铀矿物。放射性照相中可见密集点状的α径迹(图6)。但矿物颗粒都很细小，显微镜下难以分辨出来。通过探针分析表明这些铀矿物都是沥青铀矿。沥青铀矿成胶状星散分布在煤岩组分及粘土的混层中，有的呈浸染不规则状。

(3)铀的有机络合物。在重液分离中，有些轻馏份(比重＜1.4)铀含量高，但电渗率不高，可能存在着铀的络合物;状态分析中，U/U总约为1.38%～40.5%。在有机抽提中，沥青A、沥青C及腐植酸也都含有铀，表2①，且沥青C铀含量相对较高。这都证实铀酰有机络合物的存在。

铀的三种存在形式，以分散吸附为主，单铀矿物次之，少量存在铀的有机络合物中。

3.5 铀的分布形态

据矿石放射性照相分析，铀的分布主要有以下四种形态:

(1)沿层理分布。呈微层状、小透镜状，感光较均匀，说明铀呈细分散状被沿层理分布的有机质吸附。

图6 照片α径迹(Χ40倍 曝光20天)Fig.6 Photo showing α track

(2)呈层状云雾状分布。沿层理呈不均匀的似层状云雾状分布于凝胶化物质多的煤或块状煤岩中。

(3)呈星点状分布。呈星点状分布于微层中，与球粒状黄铁矿和丝炭化碎块一致，表明为细分散状态。

表2 有机质铀含量Table 2Organic matter uranium content

(4)呈似层状、透镜状分布。层厚3 mm左右，沿层理分布，其中有黄铁矿小透镜体。

3.6 含矿主岩化学组分与铀的关系

根据广东省核工业地质局二九二大队对277铀矿床1号矿体、5号矿体铀含量、有机质含量测量的数据，铀含量与有机质含量呈正比关系(图7，图8)。

图7 1号矿体铀和有机质关系曲线Fig.7 Uranium organic matter in the No.1 ore-body

据矿山开采的经验，煤越亮、矿越富;细粒的泥岩、粉砂岩则是越黑越好，也就是有机质越高矿越富。分析同时表明，铀与SiO2、Al2O3、K2O的含量呈反比关系(图9)，而与Fe、S的相关性并不明显。

含矿主岩的矿物成份很简单，主要是有机质、黄铁矿、长英质碎屑及粘土矿物。结合化学分析结果，U与有机质关系最为密切;而长石、石英碎屑对铀的富集是极为不利的(罗静兰，2005;杨晓勇，2008);粘土矿物虽然具有一定的吸附能力，但与岩石中大量有机质相比，影响较弱。

4 成矿模式

为简要地阐述铀的成矿过程，依据盆地演化、沉积相与成矿作用的综合分析，提出含煤砂岩型铀矿床三阶段成矿模式(图10)。

(1)铀活化迁移阶段。在湿润潮湿的古气候环境下，东部花岗岩不断遭到剥蚀，蚀源区在提供大量碎屑沉积物的同时，铀也呈含铀碎屑形式，以及少量含铀溶液的形式被带往沉积盆地(李盛富，2004)。陆解阶段，盆地可以分成水下和水上两种不同的沉积环境和沉积作用。水上部分冲积扇相的花岗质砾岩，遭受表生作用，在地表水以及大气物理化学条件的持续作用下，花岗质砾岩中的矿物不断被破坏，其中的铀被溶液淋滤出来，部分随地表水向盆地湖泊迁移;水下部分，碎屑矿物继续被氧化使铀转入水体，与来自花岗岩蚀源区及水上冲积扇的含铀水相混合，提高了沼泽水中的铀含量。

(2)铀吸附沉淀预富集阶段。在盆地北部和东部湖泊的浅水部位，温暖潮湿的气候下生长了大量的植被，在干旱的气候下植被死亡腐烂形成腐殖质并形成沼泽，水体中的铀开始被泥炭、粘土等吸附，还原沉淀下来，导致了铀的预富集。泥炭沼泽化经历时间长，发育好，沉积环境稳定，吸附沉淀铀的过程长，则易形成工业矿化。

(3)成岩煤化铀成矿阶段。在成岩过程中，地层中的同生水在上覆压力的影响下，向减压区方向排泄，造成地层中铀的再分配(秦明宽，2009)。随着沼泽相煤化的推进，在有机质等有利的地球化学作用下，铀同时逐步向煤层富集，形成矿床。

5 结论

277铀矿床矿体呈层状，并具多层性，矿层及其顶、底板均为隔水层，无地下水运动的明显痕迹;含矿主岩为含煤的暗色层，包括煤、炭质泥岩、炭质粉砂岩等;铀含量与有机质成正比关系，与 SiO2、Al2O3、K2O的含量呈反比关系，而与Fe、S的相关性并不明显;铀的存在形式以分散吸附为主，还有铀的有机络合物、单铀矿物，没有后期构造和热液改造的痕迹，矿石保持较好的原生沉积构造。通过盆地演化、沉积相与成矿作用的综合作用，提出了麻布岗盆地277含煤砂岩型铀矿床的三阶段成矿模式，即:铀活化迁移阶段、铀吸附沉淀预富集阶段及成岩煤化铀成矿阶段。

致谢:衷心感谢广东省核工业地质局练建锋工程师及中国地质大学(武汉)地球科学学院李益龙博士给予本文的修改意见。

图10 277铀矿床成矿模式Fig.10 The metallogenic model of No.277 uranium ore deposit

邓平，舒良树，谭正中，等.2003a.南岭中、新生代沉积盆地特征［J］.华南铀矿地质，20(1):1-12.

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Mineralization Feature and Metallogenic Model of No.277 Coal-bearing Sandstone-type Uranium Deposit in Mabugang Basin，Eastern Guangdong Province

WU Ji-guang
(Geological Team No.293，Guangdong Geologic Bureau of Nuclear Industry，Guangzhou，GD 510800，China)

The relationship between ore-body occurrences，ore-bearing host rock，ore mineral composition，existing form，distribution，chemical composition and uranium of No.277 coal-bearing sandstone-type in the Mabugang basin，eastern Guangdong are analyzed.In addition，the uranium mineralization patterns are summarized.The metallogenic model of three steps are proposed combing the evolution of basin and sedimentary and mineralization.

Coal-bearing sand-stone type uranium deposit;uranium mineralization;metallogenic model;Mabugang basin

P619.14

A

1674-3504(2012)01-010-07

吴继光.2012.粤东麻布岗盆地277含煤砂岩型铀矿床矿化特征及成矿模式探讨［J］.东华理工大学学报:自然科学版，35(1):10-16.

Wu Jiguang.2012.Mineralization feature and metallogenic model of No.277 coal-bearing sandstone-type uranium deposit in Mabugang Basin，Eastern Guangdong Province［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science Edition)，35(1):10-16.

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.01.002

2011-08-24 责任编辑:张国庆

中央地勘基金项目(NO.2009441002)资助

吴继光(1981—)，男，助理工程师，主要从事铀矿地质研究与找矿工作。E-mail:bobwjg@163.com

① 张宝武，卢映新.2004.华南铀矿地质志.