非洲和北美洲铀成矿概述（续前）

2015-06-24王木清

世界核地质科学 2015年2期

关键词：伟晶岩铀矿床铀矿

王木清

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

非洲和北美洲铀成矿概述（续前）

王木清

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

（上接第32卷第1期第8页；）

图6 剥去较新覆盖层的南非结晶地盾，显示古老的绿岩－花岗岩克拉通和周围较新的活动变质带［6］Fig.6 Themap show ing crystalline shield of elder greenstone-granite craton and younger metamorphosed active zone in South A frica［6］

图7 南非克拉通典型的元古宙沉积火山盆地所反映的总的地层顺序（据天津地矿所出版《国外前寒武纪地质》1986年第2期）Fig.7 General stratigraphic sequence of typical Proterozoic Eon sedimentary volcanic basin of South African craton（After Foreign Precambrian Geology 1986 No.2，published by Tianjin Institute of Geology and Mineral Resources）

图6、7表示维特斯沃特兰德矿床产在卡普瓦尔（约3 000 Ma）克拉通内的一个盆地内［9］，科罗拉多高原的显生宙岩石的铀矿床产于怀俄明的克诺兰克拉通周围或其上面，矿化区域在拉拉米造山运动（晚白垩世至古近纪）和科罗拉多构造旋回晚期块断运动时期以前一直未受到干扰，相当于我国华夏期地洼区的状况［9-10］。

铀矿形成于有利环境中，如砾岩或砂岩层，古河道或不整合面或断裂破碎带。矿化溶液流经的路线不宜过长，否则会影响铀的沉积。矿化作用的性质，不论是脉型或准整合型，主要决定于矿化作用时期岩石的性质。矿化作用在花岗岩、次火山岩以及围绕着它的变质岩内多呈裂隙充填脉产出，但准整合类矿床多产于平缓具渗透性的沉积物内［6］。

铀矿化作用经历了一个很长的时期［10］，铀最初是从深处来源的贫铀溶液沉积的，且密切地伴随经过很长一段时间内形成的酸性火成岩的侵入体或喷出岩［6］。如科迪勒拉北部的花岗岩基的出现，明显地经历了大约200Ma的间隔时间（250～＜70Ma）。如欧洲海西期花岗岩及中国燕山晚期花岗岩、次火山岩等也有类似状况［10］。

矿化形成于克拉通内或其周围冒地槽的沉积物中。有利的渗滤环境，合适的水动力条件，氧化-还原的有利界面、临界压力些微变化以及有利的古地理古地貌古气候等是矿化富集的主要因素。

总之，两大洲的古老陆壳多，出露面积大，其中有较多岩类的铀本底数高（表3），后期又经历构造-岩浆-变质-花岗岩化—混合岩化的作用，使铀有机会在有利地质环境中浓集下来。随后在相当长的地质历史中保持构造稳定，使先形成的铀矿保存下来，直到古生代末期地台活化（如进入地洼）阶段和中新生代地洼期，形成较多的砂岩型铀矿。

以前认为非洲金铀砾岩来源地位于博茨瓦纳和津巴布韦（罗德西亚）北部和北西方向的远处，现在看来并没有那么远。它来自一个较近的由片岩、页岩、石英岩和巨厚中酸性熔岩组成的，被酸性岩和基性岩侵入的地区，这个集合体被许多含黄铁矿和金的剪切带和矿脉所断裂［7，10］。金和铀砂砾都沉积在浅的网状水系中。在海侵或是海退条件下，砾石和砂的不断改造形成矿化的砾岩。

从已绘制的兰德构造盆地边缘的4个主要河口泄水地点（图8），见证水系携带或搬运了由多米尼安—里夫时期形成的含铀和金的沉积物（表5）［5］。兰德与埃利奥特湖的岩石类型相同或十分类似，所含的金和铀主要是碎屑成因无疑。大多数有经济价值的此类铀矿在不整合面上、下或附近浓集，几乎完全位于黄铁矿的还原环境中，矿床发育于显著的氧化环境存在之前［3］。

图8 兰德盆地主要水系入口位置Fig.8 Entrance of themain drainage system in Rand basin

表5 兰德地区部分地层［5］Table 5 Parts of stratum in Rand area［5］

4 非洲和北美洲铀矿床地质特征某些相似性概述

由图1可见，两洲都有大范围分布的前寒武纪克拉通，其中散布有早前寒武纪古陆块。有最老年龄的石英－卵石砾岩型铀金矿，蕴藏量十分可观，其产量占所在洲一半以上。此后其他时代铀矿类型在两洲大陆间大致也可相比对，一些矿床的伴共生成矿元素（如Au、Cu、Mo、V、Nb、Y、Re、Th等）也基本上相同。砂岩型铀矿在美国西部诸州型者闻名于世，历史悠久，在世界找矿方面有指示作用。在非洲大陆也不断有新发现，如尼日尔、加蓬、阿尔及利亚等最著名，其他一些地区（含马达加斯加）也具潜力。元古宙不整合面型铀矿是加拿大在二十世纪七、八十年代先后突破，找到许多这种类型的大中型矿床，为世人注目。非洲大陆也具此类矿床潜能，其具有如加拿大地盾区的古陆块出露，这是最基本的条件，此外有断块运动配合对成矿有利。加拿大对火成岩－变质岩中浸染状、脉状和伟晶岩相和交代型铀矿划分较细，研究也较深入，其中伟晶岩相铀矿分布比较广泛，但以苏必利尔和格伦维尔成矿省最集中，在斯拉夫—丘吉尔成矿省也有分布，经济价值较大。这是可与非洲纳米比亚的罗辛铀矿床相比对的，但后者储量巨大，加拿大的铀矿床以中小型为主，大型不多。罗辛铀矿产于伟晶花岗岩、伟晶岩、白岗岩，微细粒晶质铀矿散布于上述岩石中，且矿床周围次生富集铀也占有相当大比重，外围表生含铀钙结岩也不少。加拿大伟晶岩分非带状、带状两种，前者又分红色伟晶岩（含铀钍矿、晶质铀矿、钍石、褐帘石、曲晶石）、白色伟晶岩（含晶质铀矿、铀钍矿、铌钛铀矿、黑稀金矿、褐帘石）；后者主要为带状伟晶岩（含烧绿石、铌钛铀矿、褐帘石、铌铁矿、钽铁矿）。

达马拉上群为优地槽沉积相，可分成诺西布群和较年轻的斯瓦科普群。前者成分主要为砂屑，后者由泥质和碳质组成。它们沉积在花岗片麻岩、片岩基底上，含有前寒武系阿巴比斯组的残体。

产有罗辛矿床的达马拉上群岩性和其花岗岩化同位层的简要描述见表6［3］。

达马拉上群岩石已发生高度褶皱和区域变质，广泛的花岗岩化、混合岩化，构造同期、晚期、期后花岗岩和片麻岩的许多相已被识别。红色花岗片麻岩很重要，与矿化伟晶岩、白岗岩空间上密切，表明有亲缘关系。变质程度向活动带中心逐渐增加，包含许多穹隆和广泛花岗岩化，深熔作用强烈，可塑性占优势，这些现象很具特色，比加拿大的格伦维尔成矿省的构造运动，花岗岩化强烈得多。这些岩石在结晶期进行分离，产生了富挥发份和岩石组份的富钾熔体，最后形成白岗岩。伟晶花岗岩和伟晶岩呈非带状分布，它们都含铀，主要的同生含铀矿物是晶质铀矿，在粒间产出，只有少量在石英内，长石内更少。铌钛铀矿和钛铀矿罕见，少量副矿物为磷灰石，锆石、独居石、铌钇磁铁矿、金红石、黄铁矿、黄铜矿、云母、辉钼矿、榍石、绿泥石等。是一个强变质深熔作用引起的低品位、储量巨大的铀矿床。另在罗辛南部的原生矿床和沙漠下钙结矿，亦赋附加铀矿量。因为取自地表下50 cm深处样品给出铀地化异常广泛存在，一般平均值少于20×10-6。从中-上新世到现在有利的构造缓升和气候变化，是造成铀次生富集的有利条件。

表6 罗辛矿床达马拉上群岩性和花岗岩化同位层Table 6 Lithology and granitization of Damaragroup in Rössing deposit

非洲大部分铀资源赋存于南非的石英-卵石Au-U砾岩中，二十世纪七十年代后在尼日尔、加蓬、阿尔及利亚陆续发现砂岩型铀矿以及纳米比亚罗辛白岗岩型铀矿床，使铀资源快速增加。从地质角度看，非洲大陆有利于所有类型铀矿产出，不整合面型铀矿有潜在价值。北美洲铀资源主要是两大类（石英－卵石砾岩型和砂岩型），前者在加拿大，后者在美国。二十世纪七十年代加拿大找到不整合面型铀矿并取得相当巨大成功［3，8］，其他一些类型的铀矿也有相当的潜能，值得重视。

非洲和北美洲产出的铀矿床地质特征的某些相似性，见表7。

表7 非洲和北美洲铀矿床地质特征的某些相似性Table 7 Sim ilarities of geological characteristics of uranium deposit in Africa and North America

5 结束语

非洲和北美洲大陆都具有相当大面积的克拉通分布，有较多早前寒武纪的古陆块散布其间，有比较广泛强烈的碱性花岗岩化和混合岩化，有多条花岗岩－绿岩带，并有较广泛的岩浆侵入、交代和喷发活动。这些特征因素导致两者铀成矿类型有许多相似之处，比如石英－卵石Au-U砾岩型，伟晶岩－伟晶花岗岩－白岗岩型和砂岩型的成矿作用过程、成因、矿石矿物组份等等都可相对照，而不整合面型发现开发历史相对较短，加拿大已首先突破并已取得骄人成果，从成矿条件看非洲也具有此类矿的潜能，有待发现。

全球已知有4个地区的古元古代含Au和（或）U的石英-卵石砾岩型矿床具有经济价值，其地层覆盖在早前寒武纪的克拉通上或毗邻克拉通地区，如南非兰德地区（2 500～2 800 Ma）、多米尼安—里夫地区（3 000 Ma），加拿大休伦湖区（2 400～2 600 Ma），巴西雅科比纳地区（2 300～2 400 Ma）和加拿大西北地区亨尼克湖（2 400 Ma）。其中前两个地区占世界铀矿储量大约60%，可见此类型铀矿的重要性。此类型矿床成因相似，所含的金和铀主要是碎屑成因的。

非洲铀矿各类型随着纳米比亚罗辛伟晶花岗岩－白岗岩铀矿的发现，以及尼日尔、加蓬等国砂岩铀矿的异军突起，所占比例可能有较大变动，但是南非砾岩型铀矿的领军地位在比较长的时间内难以改变。

美国砂岩型铀矿以美国西部诸州型为代表，科罗拉多高原地区一直是主要的铀矿生产区，储量约占总储量75%，约有10%储量大致等量地分布在平原地区和落基山脉地区。铀矿区盆地基底岩石都是由早前寒武纪结晶岩系组成，往往与加拿大地盾区南部隐显相连［3，7］。

加拿大格伦维尔成矿省主要产有伟晶岩铀矿床。班克罗夫特—比弗洛支一般为碱性花岗岩分布区，其高温铀矿化有一种相似性，岩石中富含钍，其碱性成分比一般花岗岩高一倍多，在正长岩中，其钾钠比值通常大于一般花岗岩。这种碱性地质体所具铀资源潜力值得关注。加拿大伟晶岩铀矿有红色和白色两种，可供生产的含铀伟晶岩呈红色，红色伟晶岩含碱比白色伟晶岩多。这种现象正如罗辛矿床中的伟晶岩―白岗岩―伟晶白岗岩含铀时多呈红色，并且空间分布上与红色花岗片麻岩有紧密关系。这种红色常与钾微长石、条纹长石的含量增加有关，表明格伦维尔（950 Ma）和达马拉（600 Ma）造山作用的后期含钾熔融体贯入或侵入而形成含铀矿体。

元古宙不整合面型铀矿床空间上靠近不整合面，不整合面形成于约1 800～1 600 Ma期间发生的世界范围内的造山运动。二十世纪八十年代起此类矿床才逐渐取得重大突破，以加拿大北萨斯喀彻温省的克拉勒夫湖、凯湖、拉比特湖以及澳大利亚北部阿利盖特河的一些矿床为代表。加拿大三湖的矿床产于沃拉斯顿褶皱带岩石中，属于加拿大地盾丘吉尔构造省的一部分。岩石由阿菲比亚期的变质沉积物组成，最初在陆棚环境下沉积于太古宙变质结晶杂岩基底之上，后来因哈得孙造山运动而强烈变形。这类岩石在阿萨巴斯卡组沉积之前由于长期风化作用而受到蚀变，铀源可能是从结晶基底淋蚀而来，后被河积砂岩和卵石砾岩组成的阿萨巴斯卡组所覆盖。主要矿石矿物为胶状沥青铀矿，矿石含钍很少或不含。个别矿床硫化镍较普遍，成矿期后构造运动产生剪切和断层作用影响矿化再迁移富集，是很值得注意的特征。在拉比特湖，矿化年龄“最老”是1 240 Ma，“最年轻”为190Ma；克拉勒夫湖铀矿原生沉积是在1 000～1 400 Ma之间，并已取得了较老和较年轻的年龄。已知有最早的后成沥青铀矿，其矿化年龄为1 780 Ma，更年轻者延续至250Ma［3-4］。加拿大此类矿有40个，大于10万tU有1个，2.5～5万tU有14个，5 000～10 000 tU有12个，小于5 000 tU有13个［3］。

加拿大的表生铀矿主要以原生矿床的冠状盖层组成，一般较薄。有一例外是在比弗洛支的博尔格矿体顶部有1 500 tU次生矿石和40 000 tU左右原生的碳酸盐岩矿石，在比弗洛支的次生铀矿物产于深达304.80 m处。实际例子，甘纳尔矿山有重要的表生矿石在开采。特伦布尔认为，在比弗洛支地区范围，大的表生矿床有待发现，进而可扩大到加拿大地盾有利于脉型和浸染型矿床产出的地方［3］。

需要着重说明的是加拿大的热液脉状和浸染铀矿床大部分（如比弗洛支地区铀矿）就在包括上述三湖地区元古宙不整合面型铀矿床分布区的范围内。产于褶皱变质－结晶基底中，受断裂构造带控制，成矿年龄1 750～2 120 Ma（以1 800 Ma为主），成因上与古元古代末赫德森期（与我国吕梁期相当）热事件有关，该区铀矿床大小有二十几个。从1950年到1982年6月该区铀矿开采工作全部结束，32年间共采出33 173 tU3O8。可见这类铀矿床还是有一定规模，也是值得重视的。

二十世纪八十年代世界铀资源迅猛增长，在澳大利亚、加拿大、巴西，北非、西非等

（，Continued on page106）地相继发现超大型巨型铀矿床，其经验值得借鉴。期间我国也在“六五计划中”对华北地台及其周边进行了区调—科研―普查―揭露—勘探的会战，取得了初步认识和成果。但还需要做进一步深入细致的工作。

中国北部或华北—塔里木地台区前寒武纪地质构造背景虽然与南非、北美和澳大利亚相比差别较大，但只要坚持用先进成矿理论作指导，在已有一新一老（即中、新生代砂岩火山岩、次火山岩盆地和前寒武纪变质－混合岩化－碱交代）成果的基础上，运用科学的找矿工作程序和方法，可对古生代及前震旦纪地层－岩浆岩－构造活化区的U与Au、Mo和Cu伴共生的成矿进行积极探索以及在华北—塔里木地台南北缘的大陆碰撞构造带分区段有重点地加大科研和找矿的深广度，将会取得新的成果。

（续完）

［1］地质辞典.（一）普通地质构造地质分册：下册［M］.北京：地质出版社，1983.

［2］陈国达.成矿构造研究法［M］.北京：地质出版社，1978.

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Introduction to uranium metallization in A frica and North America（Continued）