江西省兴国县大乌山地区铀成矿规律与成矿预测

2021-05-22张云龙徐勋胜董昕昱钟鹏飞陈昌

铀矿地质 2021年3期

张云龙，徐勋胜，董昕昱，钟鹏飞，陈昌

（核工业二七〇研究所，江西南昌 330200）

大乌山地区作为桃山-诸广铀成矿带一部分，铀矿工作始于20 世纪50 年代末期，至20 世纪90 年代，核工业地质系统等地勘单位在区内做了大量的基础地质及铀矿勘查工作，为区内铀矿评价积累了较为丰富的资料。但前人工作主要集中在于山-桃山岩体、杨山岩体两个岩体，大乌山地区较整个桃山-诸广铀成矿带及邻区工作程度相对较低，对整个大乌山岩体的期次划分、岩石化学特征等方面认识还存在分歧［1-3］，且尚未对该岩体铀成矿远景进行整体评价。此外，前人虽对铀矿床、矿（化）点等进行了不同程度的揭露，但限于当时特殊历史时期、工作手段及技术条件等多方面的限制，尚存在揭露工作分布不均衡、重点地段揭露勘探程度不够、控矿构造与铀成矿关系研究比较薄弱等问题。本文在系统梳理前人资料的基础上，结合地质和物、化探工作，探讨大乌山地区铀矿床成因，并在此基础上总结区域铀成矿模式、铀成矿规律与找矿标志，初步圈定铀成矿远景区。

1 地质背景

大乌山地区处在华南褶皱系赣西褶皱带宜黄-宁都隆断束和崇仁-于都坳褶断束中，东侧与武夷山隆起带的石城-会昌坳陷相邻，北部被钦杭成矿带所截，南部受南岭成矿带影响。经历了较长时期的地质发展历史和加里东、海西-印支、燕山及喜山等多次构造活动，形成了褶皱区、隆起叠加区、坳陷区三位一体的区域构造格局，为岩体的形成与演化，构造的发生与发展及相伴生的铀的活化转移与富集成矿提供良好的区域背景条件。区内已发现1 个铀矿床、2 个铀矿化点及众多异常点带［4］。

区内岩浆活动强烈，以大面积岩浆侵入为主，形成占区内面积80%以上的燕山期花岗岩体及晚期酸性、中基性脉体（图1）。分析结果显示，燕山期花岗岩体具有高的铀含量（3.73×10-6～33.15×10-6，平均为13.51×10-6）［5］，明显高于地壳同类岩石铀克拉克值（3.5×10-6）［6］。多期次岩浆活动形成的复式岩体，一方面为铀成矿提供了充足的热源，另一方面在岩浆演化分异过程中，铀元素一次比一次更富集，并且岩浆上升过程中能将富铀震旦系中的铀活化、迁移带出，为铀在岩体中集中提供了物质来源［7］。岩浆期后自变质作用使铀元素又一次活化，为成矿提供铀源。自变质作用后岩石孔隙度增大，为含矿溶液运移、沉淀提供了空间。此外，区内酸性、中性、基性脉岩广泛发育［8-9］，与花岗岩体具有多期穿插、切割等关系，细晶岩、伟晶岩、细粒花岗岩脉经常共生在一起［10］，铀矿化一般形成于基性岩脉形成之后［11］。多期次的脉岩侵入活动为成矿带来热液、矿化剂等，对铀成矿提供有利作用。

2 铀成矿地质特征

2.1 赋矿主岩

区内铀矿化与围岩之间没有直接的成因关系，矿化围岩有变质岩和花岗岩，但经过研究区内铀矿床、矿点分布，铀矿化在空间上与岩性有一定的规律性［12］。一方面，铀矿化集中在大乌山复式岩体内不同侵入体之间及岩体与变质岩的内外接触带上，当热液活动通过不同岩性的接触界面时，容易发生物理、化学突变，是成矿有利的地球化学障，在此处易形成铀矿化及铀矿床［13］；另一方面，铀矿化集中程度在不同岩性中差别较大，主要集中在大乌山复式岩体内燕山期粗中粒斑状黑云母花岗岩、中-中细粒二云母花岗岩、细粒黑（二）云母花岗岩及震旦系变质岩中［5］。

2.2 主要控矿构造

图1 研究区铀矿地质简图（据参考文献［5］修改）Fig.1 Uranium geology diagram of the study area（modified after reference［5］）

区内构造活动频繁复杂，断裂发育（图1），以北东向和近东西向最为发育，近南北向、北北东向次之，北西向最差。不同方向的断裂组相互交错切割，构成大乌山地区的主要构造格架，形成了若干个相互圈闭、相互独立的铀成矿断裂夹持区［10］。断裂夹持区控制了区内绝大多数铀矿化，控制了区内铀矿床、矿点和大部分异常点（带）的空间分布，其中南北向崇贤断裂、北北东向方太断裂是区内最主要的控矿构造，前者直接控制了塘窝子铀矿床，后者与北东向枫边断裂共同控制了枫边铀矿点，而北东向烂泥坑断裂直接控制了烂泥坑铀矿点。区内铀矿床、矿点等铀矿化不仅与断裂有成因上的联系，而且大多数矿（化）体直接赋予其中，南北向崇贤断裂（塘窝子断裂为其一部分）为区内最主要的赋矿断裂，直接控制了塘窝子铀矿床的主要铀矿带；枫边矿点北东向断裂控制了该矿点7 条异常带，且通过地表调查及揭露，在该矿点新发现铀异常1 条，铀异常明显受北东向构造破碎带控制，铀异常主要赋存在裂隙密集发育部位［5］。

2.3 围岩蚀变

大乌岩体为一多期次侵入的复式岩体，经历了自变质、构造、热液等一系列地质作用与改造，围岩蚀变十分发育，根据与铀成矿关系可分为成矿前、成矿期及成矿后蚀变。

成矿前蚀变面上分布范围广，多见于在花岗岩体内，主要有钾-钠长石化、绢云母化、绿泥石化和硅化。

成矿期蚀变有赤铁矿化、硅化、黄铁矿化、萤石化、绢云母化。其中，赤铁矿化常与成矿期玉髓或硅质脉一起产出，是区内的找矿标志之一，主要在塘窝子、烂泥坑一号等地段沿控矿断裂分布；硅化以微晶状玉髓状、硅质或石英为主，当颜色由浅到深或浓时，说明铀矿化强烈；黄铁矿化主要在断裂带内及矿石中，但分布不均匀，矿脉中的黄铁矿常呈不规则状或粉末状、团块状，有时呈细脉状、浸染状，与硅化、萤石化及绢云母化叠加在一起，铀含量亦会增高；萤石化贯穿于整个热液成矿过程，在矿石中颜色深暗，为紫黑色，晶形极差，且常呈细微脉状或致密团块状叠加在早期蚀变上；绢云母化常呈小鳞片状单晶或集合体交代长石或呈细脉状充填于裂隙中，绢云母化的出现说明溶液曾有一次钾的富集，它给铀的沉淀提供一个富碱性的环境，且形成温度低，对铀的沉淀富集有利［14］。

矿后阶段的蚀变是热液活动进入尾声，以充填为主。矿后期蚀变主要有梳状、晶洞状石英，浅色萤石、方解石和高岭石等蚀变矿物。局部地表可见红褐色蜂窝状褐铁矿等氧化物发育。

2.4 成矿期次

华南地区铀矿主要形成于中、新生代，成矿期主要在晚白垩世，一种是成矿年龄大于100 Ma绢英岩化铀矿，另一种是小于100 Ma的硅质脉、硅化带类型的铀矿［15］。研究区内矿床虽然没有同位素地质年龄数据，但由于燕山期晚期岩体侵入之后，塘窝子断裂带切穿震旦系变质岩和大乌山岩体，在断裂带的硅化碎裂带中充填了中低温热液玉髓-沥青铀矿组合形成的铀矿体，也就表明本矿床成矿时代在燕山晚期以后形成，而且铀成矿时间与拉张断陷红盆的形成具有一致性，应为晚白垩世。此外，研究区位于桃山-诸广花岗岩型铀成矿带北段，该成矿带成矿集中在90～65 Ma，其次是63～39 Ma、130～110 Ma和165.5～146 Ma［16-17］。所以综上认为，区内铀成矿时间大致在90～40 Ma。

3 区域铀成矿模式

根据研究区区域地质背景、成矿地质条件和矿化特征，建立了研究区区域铀成矿模式（图2）。

1）铀成矿流体的水、铀和CO2分别来自不同的源区，在大乌山复式岩体形成后，特别是燕山晚期，深部岩浆房内晚期岩浆继续分异、演化，形成花岗质岩浆，为铀成矿提供了热液，并与深部循环地下水组成贫铀、贫CO2的热液。

2）随着白垩纪—古近纪区域拉张，由幔源铁镁质岩浆提供的CO2及其他深源CO2大量加入到沿北北东向方太断裂、南北向崇贤断裂等基底深大断裂通道上升的贫铀、贫CO2的热液中，形成富CO2、贫铀热液。

3）富CO2、贫铀热液进一步沿北北东向方太断裂、南北向崇贤断裂等通过前寒武纪富铀地层、印支-燕山期富铀大乌山复式岩体时，深部热液活化、萃取富铀岩石的铀，组成富CO2、富铀酰络合离子的热液，且继续沿断裂运移，在到达近地表时，由于大量频繁侵入的花岗岩小岩株（体）与断裂构造复合形成产状变异、构造破碎或裂隙密集带或与主体花岗岩形成岩体接触界线，由于空间扩大、压力降低，热液中气态逸散，转化为贫CO2、富铀热液，导致迁移的铀酰络合离子解体，使铀卸载沉淀；或在断裂或裂隙带中与中基性脉岩等还原性地质体发生物质交换，将U6+还原成U4+，形成铀矿体，特别是中基性脉岩能提供大量的矿化剂，在其与断裂或裂隙交汇复合部位，为铀沉淀富集的有利场所，在区内一般形成富铀矿体。

图2 大乌山地区铀成矿模式图Fig.2 Uranium metallogenic model map of Dawushan area

4 区域铀成矿规律与找矿标志

区内铀矿化均集中在大乌山复式岩体内，产于花岗岩体内及岩体与地层接触带附近的多期次花岗岩发育地段，具有相对统一的“岩浆—构造—蚀变—铀成矿”演化序列模式［18］。通过分析区内铀矿床地质背景和铀成矿地质特征，总结出以下铀成矿规律，可作为区内重要的铀矿找矿标志。

1）不同期次花岗岩的接触带是成矿有利部位。从区内铀矿化对岩体的产出部位看，矿床、矿点集中分布于岩体的内外接触带和岩体内岩性复杂地段。

2）矿床、矿点等定位条件的相似性。区内铀矿化多位于不同方向断裂交汇或夹持部位，以及构造与不同岩性接触带复合部位，其中区域北北东向断裂为主要导矿构造，南北向、北东向断裂以及次级断裂或裂隙组为主要赋矿构造。

3）中基性脉岩发育与铀矿体的空间展布、构造格局上密切相关。

4）铀矿化与蚀变关系密切。区内已发现铀矿化都伴随不同程度的蚀变（如赤铁矿化、硅化、黄铁矿化、萤石化、绢云母化等），蚀变组合发育部位往往是铀异常、矿化产出部位，且蚀变越强，铀矿化越好。

5 铀成矿预测及成矿潜力分析

通过分析大乌山地区铀成矿地质背景、地质特征、成矿模式、成矿规律和找矿标志，结合野外地质调查和物化探测量成果，对研究区进行成矿预测和成矿潜力分析，圈定了1片铀成矿远景区（图3）。

1）区内地层主要为震旦系浅变质岩，为富铀地层；区内主体岩性为燕山期粗中粒斑状黑云母花岗岩、中-中细粒斑状二云母花岗岩、细粒似斑状二（黑）云母花岗岩，均为富铀岩体；在远景区西侧石英脉及晚期中性、中酸性岩脉发育；与铀矿化关系密切硅化、赤铁矿化、粉末状黄铁矿化、紫黑色萤石化蚀变作用强烈（图4），且分布范围广，具有有利的铀成矿地质条件。