赣中曲源矿床钠交代岩与铀成矿关系

高 琰，程纪星，周玉龙，付建平

（1.江西省核工业地质局261大队，江西 鹰潭335001；2.核工业北京地质研究院，北京 100029）

［关健词］曲源矿床；钠交代岩；铀成矿

碱交代岩是碱金属（主要为Na、K，其次为Li、Rb、Cs）和富含F、Cl、S、H2O，以及CO2、CO、H2、N2和H2S气体等所构成的热液通过带（入）出交代原始岩石所形成的热液蚀变岩，一般分为钠交代岩、钾交代岩、钠钾（混合）交代岩3大类［1］。钠交代岩是热液交代原始岩石中的矿物使其大多消失殆尽，替代为红色的钠长石，含量可达70%以上，有的甚至生成单矿物岩（钠长石岩），其具有独特的地下爆破碎裂结构，微裂隙、微角砾发育。碱交代型矿床是我国重要铀矿床类型之一，此类矿床最显著的特征是广泛发育了碱交代岩，并且铀矿化与碱交代作用关系密切。杜乐天等［2-8］学者曾经对碱交代作用做过深入研究，发表了一些论文及专著，对铀找矿勘查产生巨大影响。曲源矿床属于碱交代型的钠交代类铀矿床，钠交代岩既是成矿主岩，又与铀矿化关系密不可分。以往曲源矿区多侧重于地质特征、地球化学及成因、成矿条件等［9］方面分析，然而对铀矿化起至关重要作用的钠交代岩却未引起足够重视，尚存在薄弱环节，乃至缺乏系统的研究。近年来随着曲源矿区找矿工作新进展，有迹象表明深部矿与钠交代作用密切相关，钠交代岩重新被高度关注。笔者试图对钠交代岩空间分布、岩石特征、钠交代岩与铀成矿的关系等方面进行较深入的研究，旨在为今后花岗岩地区开展找矿预测部署和“攻深找盲”提供切实的思路。

1 矿床地质概况

曲源矿床坐落于扬子地块与华夏褶皱系两个一级大地构造单元的碰撞对接带，属赣杭构造火山岩铀成矿带西南段［10］，是华东南地区最重要的钦杭多金属成矿带［11-12］构成部分之一。矿床产于紫云山花岗岩株西南边缘与玉华山火山盆地东侧的接触带部位（图1）。

区内地层由震旦系（Z）浅变质岩系和上三叠统安源组（T3a）沉积岩系组成。震旦系（Z）浅变质岩系，主要为一套泥质、泥砂质浅海相复理石建造经区域变质作用而形成的千枚岩、云母石英片岩；上三叠统安源组（T3a）沉积岩系，主要为一套砂砾岩、砂岩、粉砂岩、碳质页岩夹煤线的海陆交互-浅海相含煤碎屑建造，自下而上沉积韵律清晰，以角度不整合于震旦系之上。

图1 曲源铀矿床地质简图Fig.1 Geological sketch of Quyuan uranium deposit

区内岩浆作用活动频繁，燕山期发生了大规模岩浆侵入形成紫云山花岗岩体。此花岗岩体为长轴近SN向的大型复式岩体，出露面积约90 km2，平面上呈椭圆形岩株状产出。它大部分地段与上三叠统安源组沉积岩或震旦系变质岩等围岩呈侵入接触关系，局部地段与为山—筒山断裂呈构造接触关系。同时期不同阶段所形成的侵入体之间多呈脉动型接触，局部为断层接触，组合形态呈不规则刺穿式同心带状。按侵入岩生成时间的先后顺序，可划分为3个成岩期次：1）燕山早期第2阶段的洞坑花岗岩脉（γ52-2a），岩性为中粒二云母花岗岩；2）燕山早期第2阶段的紫云山花岗岩株（γ52-2b），岩性为中细粒黑云母花岗岩，碱交代作用强烈，广泛发育钠交代岩，它对铀矿化产生了直接影响；3）燕山早期第2阶段的焦坑花岗岩脉（γ52-2c），岩性为二云母花岗岩，碱交代作用较弱，局部发育钠交代岩。

区内断裂构造十分发育，由NE、近SN、NW向等断裂组成区内构造格架。其中，近SN向为山—筒山断裂带是深切基底、沟通深部流体的控矿、导矿和贮矿的极为重要构造，与铀成矿关系十分密切。

铀矿体主要产于中细粒黑云母花岗岩（γ52-2b）经过碱交代作用蚀变生成的钠交代岩中，矿石类型主要为铀-钠长石型。铀矿物主要为沥青铀矿、钛铀矿等以独立矿物或类质同像的形式，其次呈超微细粒状产出或赋存于其它矿物晶格中。铀矿物集合体呈浸染状、微细脉状沿着钠交代岩的裂隙、孔隙充填或交代。与铀矿物伴生的金属矿物有黄铁矿、锐钛矿、赤铁矿，偶见闪锌矿、方铅矿、辉钼矿等；脉石矿物有绿泥石、方解石、磷灰石、萤石等。伴随铀矿化的主要热液蚀变种类有钠长石化（碱交代岩）、绿泥石化、赤铁矿化、黄铁矿化、碳酸盐矿化、萤石化等。

2 钠交代岩特征

2.1 钠交代岩体分布和产状

钠交代岩石主要分布于燕山早期第2阶段主侵入的紫云山花岗岩株（γ52-2b），其次为燕山早期第2阶段补充侵入的焦坑花岗岩脉（γ52-2c）。钠交代岩通常于花岗岩体上部最为发育，一般呈面（体）式分布，大多数以岩脉的形式产出。单个钠交代岩体平面形态呈透镜状、条带状、树枝状，走向约35°～50°，倾向SE，个别倾向NW，倾角约50°～60°，而且普遍具有走向长度大于倾向延长的特点。钠交代岩带的总体走向45°，一般倾向SE，倾角55°。钠交代岩体平面上规模和大小不等，小者长约10～50 m，宽仅2～5 m；大者长约300～600 m，宽达80～150 m。垂向上分布于自地表200 m至－160 m标高的范围，钠交代岩蚀变垂向幅度约360 m。由几十个呈条带状、沿NE向展布的钠交代岩体组成一条长达4 000 m，宽约500 m的“曲源—王家”钠交代蚀变岩带（图1）。这些钠交代岩体以成群成组、等间距的断续相间、雁行侧列、尖灭再现的特点出现，剖面上呈斜列式、尖灭侧现形式产出。钠交代岩体具明显的水平分带性，从中心向两侧依次为强交代的钠长石岩→弱交代的钠长石化花岗岩→钠长石化蚀变逐渐减弱过渡到正常花岗岩，与花岗岩的接触界线为渐变过渡关系。

2.2 钠交代岩的岩相学特征

钠交代岩的矿物组分因钠交代作用程度不同而显现差异，主要取决于新生的钠长石替代花岗岩（原岩）中矿物种类、数量多少，交代后剩余的石英、黑云母等矿物含量多少。热液蚀变成因的钠长石化主要沿花岗岩（原岩）中斜长石、钾长石、石英等矿物颗粒边缘向中心交代。根据钠交代作用强弱不同，将热液蚀变的钠交代岩划分为2类：1）钠长石岩（强交代），花岗岩（原岩）中的石英、黑云母、斜长石、钾长石等矿物被强烈钠交代，石英、黑云母等矿物几乎消失或含量＜5%，蚀变生成新的钠长石，且几乎由钠长石组成钠长石岩。花岗岩（原岩）结构也随之消失，转化为交代碎裂结构、花岗变晶结构。2）钠长石化花岗岩（弱交代），花岗岩（原岩）中矿物被部分钠交代，石英含量大幅度减少，仅残存5%～15%（原岩中石英含量25%～30%），黑云母大部分蚀变而生成绿泥石。蚀变后岩石结构呈显微变余花岗结构、似斑状变晶结构。

钠交代作用的直接后果导致岩石（地下爆破碎裂结构）孔隙度增大，孔隙一般以微裂隙、甚至以微小角砾形式出现，这种钠交代后的钠长石化岩石比表面积将极大增加，像“海绵体”一样，为铀矿物沉淀提供了广泛的空间，从而成为铀成矿有利围岩。其次，微裂隙发育的钠交代岩物理机械性能变得脆弱，抗压、抗剪强度变小，成为构造活动薄弱环节，为成矿提供有利场所［13］。

2.3 钠交代岩的化学成分特征

钠交代岩实质是一种蚀变岩，在不同温度、压力环境条件下，物质组分、酸碱度和氧逸度等不同性质的流体与围岩会处于不平衡状态。若两者之间趋于稳定的物理、化学平衡状态，就必然会发生物质成分与能量的交换，导致流体与围岩中不平衡的矿物发生溶解，析出一些元素进入流体中，而另一些化学组分则沉淀下来，形成新的矿物。为了研究曲源矿床花岗岩（原岩）与钠交代岩的化学成分变化特点，分析测试样品主要采自花岗岩（原岩）和铀矿化关系密切的钠交代岩。花岗岩（原岩）与钠交代岩的化学成分分析结果见表1，可以看出：1）随着花岗岩（原岩）的钠交代作用由弱到强的演化进程，Na2O、CaO、SiO2、K2O等含量发生或者增加、或者减少的变化。Na2O、CaO含量随着钠交代岩蚀变增强而增加，呈正相关。如Na2O含量明显增加，平均含量从3.05%增加至7.30%；CaO含量也急剧增加，平均含量自0.41%增加至4.20%。SiO2、K2O含量随着钠交代岩蚀变增强而减少，呈负相关。如SiO2含量迅速降低，平均含量从73.98%降低至63.30%；K2O含量也明显降低，平均含量自5.24%降低至1.03%。这些氧化物含量变化结果表明：钠交代过程热液携带入大量的Na＋、Ca2＋，携带出大量K＋、Si2＋，产生Na＋、Ca2＋、K＋、Si2＋等不同成分之间的置换反应。花岗岩（原岩）在矿物组分上，表现为钠长石、方解石等矿物显著增加，而钾长石、石英等矿物大幅度减少甚至消失。钠交代作用明显地发生了流失硅、钾，而富集钠、钙的反应过程。因此，钠交代作用新生了许多与铀矿化密切相关的蚀变矿物是直接的佐证，如钠长石、萤石、方解石等。2）钠交代岩与花岗岩（原岩）成分对比，存在以下变化规律：首先是SiO2含量显著降低，CaO含量明显增加，钠交代作用导致了硅、碱分离，产生方解石取代石英的置换作用；其次是经过钠交代后Na2O＋K2O全碱（Alk）保持不变，出现了Na2O显著增加，K2O含量明显降低的现象，这种增减变化特征表明钠交代作用发生钠长石取代钾长石的替换过程；最后是Fe2O3＋FeO铁总量（TFe）基本不变，也出现了Fe2O3含量有所增加，FeO含量有所减少的现象，这种增减变化特征表明钠交代作用发生了FeO→Fe2O3的嬗变过程。

3 钠交代岩与铀成矿关系

3.1 钠交代岩的空间展布制约矿体分布

铀矿化严格受到钠交代岩体所制约，矿（化）体赋存钠交代岩之内且不超出钠交代岩体范围［15］。曲源矿床已探明的铀矿带总长约400 m，矿（化）体产状与钠交代岩体基本一致，走向为NE45°，倾向SE，倾角一般为49°～61°。此外，还有明显往NE方向侧伏的特点（图2），侧伏角约60°，表现为矿（化）体的走向随着侧伏深度变化往小方位角度方向偏转的趋势。矿化在垂向上分布于地表（200 m标

表1 花岗岩（原岩）和钠交代岩化学成分（w B/%）Table 1 Typical chemical composition（w B/%）of granite and metasomatic rocks

（待续）