四川省米易县海塔地区石英脉中巨粒晶质铀矿特征研究

王凤岗，孙 悦，姚 建，叶锦林

（1.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；2.核工业二八〇研究所，四川 广汉 618300）

四川省米易县海塔地区石英脉中巨粒晶质铀矿特征研究

王凤岗1，孙 悦2，姚 建2，叶锦林1

（1.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；2.核工业二八〇研究所，四川 广汉 618300）

四川省米易县海塔地区石英脉中发现了十分罕见的巨粒晶质铀矿，含巨粒晶质铀矿石英脉呈透镜状产于元古宇五马箐组黑云斜长角闪片岩中。晶质铀矿多呈等轴粒状，粒径最大可达1 cm左右，在石英脉中成堆出现，主要与含氟榍石、氟磷灰石、钠长石、磷钇矿、辉钼矿等共生。电子探针分析结果显示，晶质铀矿中还含有一定量的Th、Pb等元素。通过人工合成实验及晶质铀矿形成的环境分析，晶质铀矿形成于高温条件下，远超热液范围（TC＝374℃，PC＝22.4 MPa）。巨粒晶质铀矿是富含 U4＋、 Th4＋、 Y3＋、 Ti4＋、 P5＋、 Na＋、 Cl－、 F－等组分的超临界流体运移至相对密闭的空间， 因温压条件改变促使铀络合物发生分解，在长期缓慢的过程中所形成。巨粒晶质铀矿是区域铀矿化作用的一种特殊表现形式，也是深部存在大规模铀矿化的重要标志。

巨粒晶质铀矿；矿化特征；四川米易县

2015年，继攀枝花大田、牟定秀水河之后，在米易县海塔地区也发现产于石英脉中密集分布的巨粒晶质铀矿，引起业界广泛关注。其最突出的特点有两个：一是晶质铀矿粒度大，显晶质的晶质铀矿粒径可达数毫米到1 cm；二是富，巨粒晶质铀矿在石英脉中高度富集。此现象在全球范围内也实属罕见，具有极高的科学研究价值［1］。

现阶段，在康滇地块北部的四川省米易县海塔地区，中部的攀枝花大田地区及南部的云南省牟定县秀水河长约200余千米的范围内共发现多处巨粒晶质铀矿产出。虽然巨粒晶质铀矿出露点呈零星分布，但在如此大范围内出现显然不是孤立的、偶然的事件，其形成具有内在的、必然的成因联系，不仅具有科学的理论价值，也具有重要的实际意义。由于其特殊和罕见，现阶段对巨粒晶质铀矿的研究很少，因此，作者对海塔地区产于石英脉中的巨粒晶质铀矿的矿化特征进行了研究，并就相关的地质问题进行了讨论，以便进一步深化对同类型铀矿化认识。

图1 米易海塔地区地质简图 （据核工业二八〇研究所，有修改）Fig.1 Geological sketch of Haita area in Miyi country （Modified after Research Institute No.280，CNNC）

1 区域地质概况

四川省米易县海塔地区位于扬子陆块西缘的康滇地块中段［2］。区内出露地层主要为元古宇五马箐组（Xwm）中深变质岩系及震旦-寒武系灯影组（Zd）碳酸盐岩-碎屑岩建造（图1）。其中五马箐组主要为二云母片岩、黑云母片岩、黑云斜长角闪片岩等，其原岩为一套泥砂质沉积岩夹有少量基性火山岩类，主要出露于海塔地区中部，出露面积约10 km2，在老厂沟—夹子沟一带发育有不同程度的糜棱岩化。灯影组主要出露在海塔地区西部和南东部风流山一带，分布面积约3 km2，与下伏观音崖组呈整合接触。

区内构造主要有褶皱、断层及韧性剪切带。褶皱主要为分布于夹子沟一带的夹子沟褶皱， 两翼片理产状为 260°～285°∠46°～70°（西翼）、 60°～90°∠54°～74°（东翼）， 枢纽走向SN近水平，轴面走向SN近直立。断层主要有海塔断层及邓家坪子断层，其中海塔断层位于海塔地区西部，上盘为五马箐组，下盘为灯影组，断裂面走向北东-南西，倾向南东，破碎带宽约2～10 m左右，沿破碎带见后期的石英细脉；邓家坪子断层出露于邓家坪子一带，断层宽20 m左右，断层内可见构造角砾岩，角砾成分主要为长英质、片麻岩、片岩、混合岩等，胶结物主要为硫化物，该断层发育于五马箐组中，断层走向70°左右，倾向北西，局部近于直立。韧性剪切带主要为夹子沟韧性剪切带，呈南北向贯穿全区，由含硅线石的糜棱岩化片麻岩、云母片岩（构造片岩）组成，枢纽产状235°∠25°，有时见眼球状构造。

区内岩浆岩主要为横山（顶针）杂岩，沿撒莲背斜轴部侵入于五马箐组中，岩性以片麻状花岗岩为主，呈岩株或岩枝状产出，出露范围大，其时代为晋宁期［1］。

2 石英脉中巨粒晶质铀矿特征

目前，在海塔地区共发现了A10、A19及2811三个铀矿化点（图1），其中A10矿化点赋矿围岩风化严重，原岩很难识别，地表露头处仅见有次生铀矿，前人经钻探工程揭露，该铀矿化点深部铀矿物主要为晶质铀矿、钛铀矿及黑稀金矿等［3］。A19铀矿点铀矿物为晶质铀矿，产于石英脉内包裹的辉长岩中，与辉钼矿共生。上述A10、A19铀矿化点中铀矿物粒度均较小，仅在显微镜下可见。巨粒晶质铀矿主要产于2811铀矿化点的石英脉中。

2.1 巨粒晶质铀矿产出特征

2811铀矿点处的巨粒晶质铀矿产于石英脉中，含巨粒晶质铀矿石英脉呈透镜状沿片理贯入元古宇五马箐组斜长角闪片岩中（图2），脉宽约1～2 m左右，其中含晶质铀矿石英脉宽度约35～50 cm（图3A），含巨粒晶质铀矿石英脉与无矿石英脉区别较明显，含晶质铀矿石英脉致密性差，蜂窝状微孔发育，且在石英脉中可见斜长石、角闪石等矿物残留体及辉长岩等岩石残留体，推断其可能为其他岩石经改造而成，或在晶质铀矿形成过程中对石英脉有过改造。不含晶质铀矿的石英脉则较为致密、完整，斜长石等残留体含量很少或没有。石英脉地表出露长度10 m左右，根据地表探槽、浅钻等工程揭露，含巨粒晶质铀矿石英脉在走向及倾向上延伸可能均不大。

2.2 矿物组合

铀矿物主要为晶质铀矿，晶质铀矿多呈等轴粒状，粒度大，大多肉眼可见，最大粒径可达1 cm（图3B）。受后生氧化作用影响，在晶质铀矿周边形成黄色的氧化圈。晶质铀矿主要与榍石、磷灰石及少量磷钇矿、辉钼矿等密切共生（图3C、D）。榍石矿物颗粒以自形的信封状为主，少量呈半自形粒状，在富晶质铀矿岩石中，可见榍石矿物成堆出现，与大颗粒晶质铀矿共生的榍石颗粒也较大，最大者可达数毫米；磷灰石较为特殊，多呈短轴状，以自形、半自形的六边形为主，基本不见长条状、针状等形态，因其主要为短轴状，双折射率较低，故在正交偏光镜下的干涉色较暗，个别近于全消光；磷钇矿含量总体较少，多呈粒状与磷灰石共生或分布于磷灰石内部；辉钼矿总体含量较少，但当石英脉中有较多暗色岩石包体或残留体时，其含量会显著增高。

图2 海塔巨粒晶质铀矿石英脉地质剖面图 （据核工业二八〇研究所，有修编）Fig.2 Geologicial section of quartz vein with gaint grain uraninite in Haita area（Modified after Research Institute No.280， CNNC）

电子探针背散射图像及扫描电子显微镜图像观察发现，在榍石、磷灰石等矿物解理内及裂隙内发现有脉状沥青铀矿，超出上述矿物范围则不见（图3E），可见，榍石、磷灰石等矿物不仅与晶质铀矿共生，其矿物本身也含有一定的铀。此外，在巨粒晶质铀矿裂隙内及其周边岩石的裂隙内也见沥青铀矿微脉，且沥青铀矿微脉仅出现于晶质铀矿范围内或周边（图3F）。上述现象说明，在晶质铀矿及含铀的榍石、磷灰石等矿物形成后，受后期地质作用影响，铀矿物发生了再活化，或在晶质铀矿形成晚期有少量沥青铀矿形成。

图3 海塔地区巨粒晶质铀矿特征Fig.3 The characteristics of gaint grain uraninite in Haita area

2.3 矿物成分

表1 铀矿物电子探针分析结果（wB/%）Table 1 Electron microprobe analyses results of uranium mineral（wB/%）

电子探针成分测试结果（表1）可知，除氧化铀外，晶质铀矿中钍含量也较多，平均含量可达7%左右，且在晶质铀矿中的分布比较均匀，显示铀、钍并未完全分离，为含钍的晶质铀矿，也指示其在高温的条件下所形成。受放射性衰变影响，铀矿物中还含有一定量的铅。部分测点中硅含量较高，但含量不稳定，可能受晶质铀矿边部的石英等影响。除上述元素，晶质铀矿中还见有磷、钾、钇等，但含量很低，或含量不稳定。

榍石成分相对复杂，主要由硅、钛、钙、铝组成，此外，还含有一定量的钕、铌、钽、磷、氯、氟等，特别是氟含量也较高，且含量比较稳定，一般为0.20%～0.60%，平均为0.38%（表2）。

表2 榍石电子探针分析结果（wB/%）Table 2 Electron microprobe analyses results of titanite（wB/%）

特别值得注意的是，磷灰石中除磷和钙外，还含有较多的氟，含量在3.00%～3.50%之间，平均为3.33%，且含量很稳定，说明氟是磷灰石中一种固有的组分，为氟磷灰石（表 3）。

对2811铀矿化点处的石英脉中残留的斜长石及A19处与辉钼矿共生的辉长岩中的斜长石进行电子探针测定，由表4可以看出，斜长石中钠含量很高，而钙含量很低，斜长石已基本转化为钠长石，显示斜长石经历了强烈的钠质改造。

表3 磷灰石电子探针分析结果（wB/%）Table 3 Electron microprobe analyses results of apatite（wB/%）

表4 斜长石电子探针分析结果（wB/%）Table 4 Electron microprobe analyses results of plagioclase（wB/%）

3 讨论

关于米易海塔地区这种极为罕见和特殊的巨粒晶质铀矿是何种成因及巨粒晶质铀矿是如何形成的等关键的地质问题目前还不清楚或存有较大的争议。通常，晶质铀矿除作为岩浆岩中的副矿物形式出现外，还可形成于高温条件下， 其形成温度一般大于 500℃［1，4-6］。流体包裹体研究显示，海塔地区含巨粒晶质铀矿石英脉中石英的形成温度超过450℃［7］。对于海塔地区铀矿化的成因，张成江等认为属高温热液型［1］，但海塔地区与我国华南地区典型热液铀矿化具有较大的差别，热液型铀矿床中铀矿物主要为沥青铀矿，很少有晶质铀矿，巨粒晶质铀矿更是未见提及。而且现代热液成矿理论认为，水的临界参数为Tc＝374℃，Pc＝22.4 MPa，一旦超过上述临界值，热液性质将会发生显著变化，转变为超临界流体［8-10］。基于上述认识，米易海塔地区巨粒晶质铀矿的形成温度远超热液范围，可能是与超临界流体具有密切的成因联系。除米易县海塔地区外，在攀枝花大田地区及云南省牟定县秀水河等地均发现了相同类型的铀矿化，虽然赋矿围岩不同，但一个共同的特征就是晶质铀矿均与含氟榍石、氟磷灰石、钠长石及少量磷钇矿、辉钼矿等共生，由此推断，石英脉与铀矿化的成因可能并无本质的、必然的联系， 而是与 U4＋、 Th4＋、 Y3＋、 Ti4＋、P5＋、 Na＋、 Cl－、 F－等组分的流体有密切的成因联系。

晶质铀矿的粒径一般都在几毫米以下，而米易海塔地区晶质铀矿粒径可达厘米级且晶型完好，实属罕见，目前对巨粒形成的机理尚无定论。据资料，在伟晶岩中发现了粒径最大达11 cm的晶质铀矿晶体［4］，说明在特定的地质环境中，晶质铀矿可以形成巨粒，甚至是超巨粒。人工合成晶质铀矿实验表明，晶形完好的晶质铀矿容易生成于高温气化热液阶段［6］。同时，在有深部氢气、甲烷等强还原气体的参与下，也有利于形成晶型较好的晶质铀矿［11］。

通常，铀以U6＋的形式迁移，而U4＋的形式则有较多沉淀。其中，U4＋晶胞参数偏低（在5.48～5.37Å之间），含钇族、稀土元素为主，并随其含量增加而晶胞参数变小。由于不同价态的铀的地球化学性质差异较大，因此，在铀成矿作用研究中十分注重氧化-还原作用在铀成矿中的作用，但实际研究中发现，特别是与岩浆、热液等有关的铀矿方面却遇到很多困难，铀不可能在氧逸度较低的深部将铀氧化为六价而在氧逸度高的浅部再被还原为四价沉淀。事实上，在高温高压的条件下，铀可能部分以四价的形式进行迁移［12-14］，或在来自深部的氢气、甲烷等强还原气体的影响下，可增强有效氧逸度，促使铀在氧逸度较低的深部仍可被氧化为 U6＋并迁移［11］。

结合现有资料分析，在岩浆、气液等阶段，铀与F的关系极为密切［15-18］，由此推断，康滇地区巨粒晶质铀矿的形成可能与流体中广泛存在的F有密切的成因联系，U4＋与F－、Ti4＋、 P5＋、 Na＋等形成复杂的络合物进行迁移。当含铀的超临界流体途径有效空间而导致温压等条件改变，或流体与围岩发生化学反应而导致铀的络合物发生分离，析出的铀形成了晶质铀矿，而不是由于氧化-还原作用导致铀沉淀。这种作用是在较密闭的空间内，经历长期缓慢的地质过程，使析出的铀有足够大的自由生长空间和充分的生长时间，从而形成了巨粒晶质铀矿。

4 结论

无论是米易县海塔地区，还是攀枝花大田及云南牟定秀水河地区，巨粒晶质铀矿均与含氟榍石、氟磷灰石、磷钇矿、辉钼矿等密切共生，石英脉是巨粒晶质铀矿的重要载体之一。

巨粒晶质铀矿是区内铀矿化的一种特殊表现形式， 是富含 U4＋、 Th4＋、 Y3＋、 Ti4＋、P5＋、 Na＋、 Cl－、 F－等的超临界流体渗入到相对密闭的空间内，由于物化条件发生变化，促使铀络合物发生分解，从而导致铀发生沉淀，经历了长期、缓慢的过程从而形成，流体中的Na＋、F－等组分对铀的迁移起了十分关键的作用。通过区域研究推断，与铀成矿有关的超临界流体主要与区内岩浆活动具有密切的成因联系，推测其为岩浆成因，而五马箐组变质岩仅为铀矿化的赋矿围岩，并无成因联系。

产于石英脉中的巨粒晶质铀矿是含铀的超临界流体的前锋和先导，同时，也是深部存在更大规模的铀矿化的重要标志。因此，在发现巨粒晶质铀矿地区深部可能存在更广泛、规模更大的铀矿化，可开展进一步的找矿工作。

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Study on characteristics of gaint grain uraninite in Haita area of Miyi county，Sichuan

WANG Fenggang1，SUN Yue2， YAO Jian2，YE Jinlin1
（1.CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology， Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China； 2.Research Institute No.280，CNNC， Guanghan， Sichuan 618300， China）

A rare gaint grain uraninite was discovered in quartz-vein in Haita area of Miyi country，Sichuan.The quartz-vein with gaint grain uraninite exhibits in lenticular and occurs in biotite plagioclase amphibole schist of Wumaqing Formation，Proterozoic.The gaint grain uraninite mostly exhibits in the shape of isometric texture with a maximum size of about 1cm and piles up in quartzvein.Mineral assemblage of uraninite includes mainly sphene containing fluorine， fluorapatite，albite， xenotime and molybdenite and so on.Electron microprobe analysis of uraninite showed uraninite also contains a certain amount of Th，Pb and other elements.The synthetic experiment and the environmental analysis on the formation of the uraninite showed that the uraninite can be formed inthe condition of high temperature which is far beyond the hot liquid range（TC＝374℃，PC＝22.4 MPa）.The gaint grain uraninite maybe formed in long process of decomposition of complex in supercritical fluid rich in U4＋， Th4＋， Y3＋， Ti4＋， P5＋， Na＋， Cl－， F－which migrated to a relatively confined space and experienced the change of the temperature and pressure which is a long and slow process.Gaint grain uraninite is a special form of regional uranium mineralization，and it is also the important indicator of the larger uranium mineralization in the deep.

gaint grain uraninite； mineralization characteristics； Miyi county， Sichuan

P619.14

A

1672-0636（2017）04-0187-07

10．3969/j．issn．1672-0636．2017．04．001

中国核工业地质局铀矿地质科研项目（编号：201653）资助。

2017-04-24

王凤岗（1977— ），男，河北张家口人，高级工程师，主要从事铀矿地质及岩矿研究。E-mail：wfg9818@163.com