粤北诸广岩体塘湾地区铀矿化特征及成因探讨

张宝俊，赖静，王志

（1.中核广东科技有限公司，广东 韶关 512029；2.核工业二九〇研究所，广东 韶关 512029；3.广东省环境保护核辐射追踪研究重点实验室，广东 韶关 512029；4.广东省放射性生态环境保护工程技术研究中心，广东 韶关 512029）

粤北诸广岩体南部作为我国重要的花岗岩型铀矿聚集区，产出有长江、城口、百顺、全安等铀矿集区，一直以来也是各大科研院校的重要研究地区，但目前研究重点主要集中于长江矿区。

塘湾铀矿床位于城口矿集区，行政区划分隶属于广东省仁化县城口镇，是该矿田内唯一的中型铀矿床。塘湾地区研究程度较低，且含矿构造与控矿构造均是北东向断裂，与长江矿区棉花坑、书楼丘等矿床存在显著差异。胡智英曾对塘湾地区铀矿床地质特征及控矿因素进行分析，指出有望扩大矿床规模［1］。核工业二九〇研究所近年来也在塘湾地区开展了一系列铀矿资源潜力评价和勘查工作。因此，本文基于近些年在塘湾地区的最新勘查成果，梳理总结该地区的铀矿化特征，探讨矿床成因，旨在为区内下一步找矿工作提供理论依据支撑和现实指导意义。

1 区域地质背景

诸广岩体位于华南陆块中南部南岭构造带北带中段（图1），位于闽赣后加里东隆起南缘与湘桂粤北海西-印支坳陷的刚柔地块结合部，受九峰-大余东西隆起带，万洋-诸广南北隆起带和万长山北东隆起带的三重联合控制。华南陆块自中生代以来，其构造格局由挤压隆起转为或断续或持续的拉张裂解，使得区内岩浆、构造、热液活动频繁且强烈，造就了其丰富的金属矿产资源；尤其华南一系列的拉张伸展构造运动与华南铀矿在时间、空间、成矿动力等诸多方面关系密切［2-4］，形成了诸广岩体与贵东岩体（东部）这一我国重要的花岗岩型铀矿聚集区。塘湾地区地处于诸广岩体南部中段，其上述独特的大地构造背景是地壳的相对薄弱地带，为构造岩浆活动及铀成矿作用提供了有利的大地构造条件。

2 矿化特征

塘湾地区铀矿化位于北北西向塘湾断裂和北东东向城口断裂带的交汇地段（图2），该地段是多期次岩浆活动和多次成矿热液活动中心叠加部位，广泛出露燕山期花岗岩，按侵入的先后顺序其岩性主要为：中粗粒斑状黑云母花岗岩（三江口岩体），中（细）粒斑状二云母花岗岩以及燕山晚期中细粒二云母花岗岩、细粒黑云母花岗岩（塘湾岩体），另见有少量碱交代岩和北东东向辉绿岩脉。

区内断裂构造发育，按走向可分为北东东、北东、北西和近南北向4 组。其中北东东向城口断裂、北北西向塘湾断裂为区内主要的控矿构造，在二者持续的构造应力作用下，派生一系列次级构造，其中以北东东向断裂带含矿性最好，近南北向断裂带次之。事实上，城口断裂带也是区内主要的含矿构造，也是显著区别于其邻近长江矿区的最大特征。城口断裂带长大于70 km，地表出露宽度为2～5 m，最大达8 m，总体产状为156°～162°∠82°～90°。通过一系列钻孔揭露发现，城口断裂带呈波状弯曲，具有膨胀收缩、分支复合的特点，局部产状变化极大，甚至存在倾向反转的特点；其上盘发育一系列走向基本一致、倾向深部相交汇的次级构造，也是区内主要的含矿构造。构造带内主要为白色块状石英、硅化碎裂岩、硅化糜棱岩，硅化角砾岩、棕红色微晶石英、紫黑色萤石和花岗碎裂岩等，可见典型的构造透镜体。

2.1 矿体特征

塘湾地区目前累计探明或控制铀矿体30 余个，以小矿体和盲矿体居多，沿其走向可分为东西两段，西段铀矿体占矿床总储量的87.4%，其主要赋存于城口断裂带及其次级断裂带中，尤以构造复合部位最为有利，矿体赋存标高为－210～200 m；2019 年新发现矿体累计6 个（表1），矿体标高已突破－250 m 且往深部延伸稳定，对比相邻长江矿区低于－600 m 的矿体标高，说明塘湾地区深部仍有较大的找矿空间；此外，在矿床外围东段新发现3 个矿体，矿体赋存标高为250～350 m，其中两个赋存于城口断裂，另一个赋存于城口断裂与上盘次级断裂带的构造复合部位。

图1 粤北诸广岩体地质简图（据文献［5］修改）Fig.1 Geological sketch of the Zhuguang pluton in Northern Guangdong

图2 塘湾地区铀矿地质简图Fig.2 Geological sketch of the Tangwan area

表1 塘湾地区新增矿体基本特征表Table 1 Basic characteristics of new ore bodies in Tangwan area

本区矿体走向长一般为20～40 m，少数达100 m，最长为640 m，延深一般为20～50 m，最新发现最深大于500 m。矿体通常与围岩界线清晰，其形态多呈舒缓波状、透镜状，产状随断裂构造的变化而变化（图3），总体上呈北东东走向，近直立，产状一般为156°～162°∠82°～90°，近地表倾角较缓，一般为72°～88°，深部（100 m 以下）矿体为近直立甚至反向，矿体连续性较好，厚度相对稳定，但品位变化较大。另外，总结前人成果和2019 年钻探揭露情况，矿体沿构造带走向具有自东向西明显的侧伏趋势（图4），这可能与矿区东西两端剥蚀程度不同有关，而且地形也具有东高西低的特征，暗示矿床东段地区深部仍有较大找矿空间。

2.2 矿石特征

塘湾地区含矿岩石岩性主要为黄铁矿化微晶石英岩、强硅化花岗碎裂岩、硅化构造角砾岩以及碎裂花岗岩，前3 种矿石发育强硅化，为构造带“硅质骨架”中心，碎裂花岗岩则主要是构造带上下盘的碎裂蚀变岩。矿石结构以碎裂结构（变余碎斑结构、变余碎裂结构）为主，少部分呈微晶紧密镶嵌结构和花岗变晶结构，矿石构造则主要为（团）块状构造和角砾状构造，少数为浸染状构造、环带状构造、斑点状构造。矿石中矿物成分较简单，铀矿物主要为沥青铀矿，金属矿物主要有黄铁矿、赤铁矿，脉石矿物主要有微晶石英、萤石、沸石、方解石、水云母、绿泥石等。

图3 塘湾地区地质剖面简图Fig.3 Sketch geological section of Tangwan area

图4 塘湾地区矿体侧伏特征示意图Fig.4 Schematic diagram showing the pitch of ore body in Tangwan area

图5 铀矿石特征Fig.5 Photos showing the characteristics of uranium ores

依据含矿岩性，矿石主要有硅化碎裂岩型（图5a、b、c）、构造角砾岩型（图5d）和碎裂花岗岩型（图5e、f）3 类。按照矿物组合，矿石可划分为：沥青铀矿-黄铁矿、赤铁矿-红棕色微晶石英型，沥青铀矿-萤石-微晶石英型，沥青铀矿-方解石、沸石-红棕色微晶石英型和微晶石英-次生铀矿型。其中沥青铀矿-萤石-杂色微晶石英组合为早期成矿，萤石和微晶石英明显碎裂呈角砾状、被后期热液重新胶结（图5d）；沥青铀矿-黄铁矿、赤铁矿-红棕色微晶石英组合为主成矿期产物，矿石多发育强赤铁矿化，其中沥青铀矿多呈细脉状或者呈断续不规则条带状与黄铁矿密切共生，往往沥青铀矿脉间存在有穿插切割关系（图5a、b），另见有沥青铀矿围绕团块状黄铁矿边缘呈环状生产，二者沿微晶石英脉分布（图5e），指示主成矿期存在多阶段成矿作用。

次生铀矿在塘湾铀矿床中较为常见，也是矿石矿物之一。铀矿石标本中，次生铀矿物主要为淡黄色硅钙铀矿和翠绿色铜铀云母（图5c、f），其中硅钙铀矿主要呈团块状，少量呈星点状、微粒状，铜铀云母则多呈片状、板状，二者多产出于矿物裂隙间或微晶石英晶洞内，反映其形成时间晚于主成矿期，为次生改造成因。

2.3 蚀变特征

区内热液蚀变发育，见有白云母化、云英岩化、碱性长石化、水云母化、硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、黄铁矿化、萤石化、绿泥石化、高岭石化等，具有蚀变种类多、多期次叠加的特征。其中硅化、赤铁矿化、褐铁矿化、黄铁矿化、萤石化、绿泥石化、水云母化、高岭石化等，呈带状分布于硅化带及两侧围岩中。虽常见多种蚀变叠加发育，但仍具有一定的水平分带性，由中心“硅质骨架”的硅化、赤铁矿化、黄铁矿化和萤石化，向外依次为绿泥石化、水云母化、高岭石化等，其中水云母化在地表尤其强烈，往往以构造带为中心，在两侧数十米乃至几十米的围岩中可见。构造带上、下盘蚀变类型基本相同，但强度和范围构造带上盘较之下盘往往要小。

一般地，铀矿化多（集中）位于内带，即硅化、赤铁矿化及紫黑色萤石化（黄铁矿化）构成的“硅质骨架”，由内带向两侧外带逐渐减弱、变差，且不超出蚀变带的范围。

3 矿床成因探讨

3.1 铀源

铀源是铀矿床形成的重要条件，也是矿床成因的主要研究内容。关于华南花岗岩型铀矿床的铀源问题，前人完成了大量的同位素工作，大多结果表明主要来自于产铀花岗岩围岩，部分可能来自于变质结晶基底［3-6］，此外还有证据指向深源富集地幔［7］。不难发现，前人对铀源的研究多是从定性的角度，而形成铀矿床所需的铀量是极其巨大的，粤北地区的基性岩均呈脉状产出，规模不大，且铀含量低（小于1.6×10-6）［8］，并不具备形成区内分布密集、资源量大的铀矿床的条件。

对于花岗岩型铀矿床，偏铝质高钾钙碱性和过铝质花岗岩是其良好的铀源岩［9］，其中的铀主要以晶质铀矿或者锆石、独居石、铀钍石等含铀副矿物形式存在，在特定的氧化环境下容易被浸取［10-13］，是铀矿床的良好铀源。钟福军对诸广长江岩体、油洞岩体进行了铀质量平衡估算，获得平均每立方千米花岗岩铀浸出量为1 689 t 和1 459 t［5］，提供了一个产铀花岗岩可提供铀量的参考数量级，进一步证明产铀花岗岩为主要铀源。

塘湾岩体的中细粒斑状二云母花岗岩和细粒二云母花岗岩以及三江口东岩体中粗粒斑状黑云母花岗岩均为高钾钙碱性的过铝-强过铝质花岗岩，铀含量分别为（10.50～27.18）×10-6（平均含量16.48×10-6）、38.10×10-6和（12.50～24.90）×10-6［14-16］，显著高于华南产铀花岗岩的平均值3×10-6［17］（表2），且与长江铀矿集区的长江岩体和油洞岩体接近，三者的Th/U 值分别为2.25、0.61 和2.63［14-16］；而且，三江口东岩体与长江岩体主要矿物组成和含量基本一致、年龄接近、具有相似的岩石地球化学特征和同位素组成［14］，反映塘湾岩体和三江口东岩体均为富铀、产铀花岗岩，具有为塘湾地区提供丰富铀源的条件。加之围岩广泛发育如水云母化、赤铁矿化等与铀矿化密切的热液蚀变，蚀变范围常常连续达数米至数十米，表明塘湾岩体和三江口岩体可能为区内矿床的形成提供了丰富的铀源。

另外，矿石中见有角砾状晶质铀矿碎屑，且较之正常的晶质铀矿具有低U 高Ca 的特征［18］，即晶质铀矿被交代改造释放了铀，反映塘湾岩体和三江口岩体的晶质铀矿可能为成矿提供了铀源。

3.2 成矿动力

3.2.1 区域中生代构造环境

华南陆块自形成以来经历了一个多期（至少4 期）幕式的大 陆动力 学演化过程［19］，在早—中侏罗世时期（190～160 Ma）由特提斯构造体制（东西向）向古太平洋构造体制（北东-北东东向）转换。南岭是构造体制转换的重要位置，至晚侏罗世，构造体制转换完成，演化成为晚中生代西太平洋活动大陆边缘的一部分，区内主要为北东-北东东向构造格局［19-20］。同时，整个粤北地区大量基性岩脉呈线性分布，其主要形成于140 Ma、105 Ma、90 Ma，且地球化学特征均表明其形成于岩石圈减薄的伸展构造背景之下［21-25］。另外，岩浆活动、断陷盆地、变质核杂岩等与拉张构造密切相关的证据证明至少自白垩纪以来，华南地区已主要处于陆内岩石圈伸展的构造环境［26］。

表2 塘湾地区花岗岩主要地球化学特征参数表Table 2 Main geochemical parameters of granite in Tangwan area

区域上华南中新生代断陷红盆主要受北东-北东东走向区域性深源断裂控制，这些断陷盆地、控盆深源断裂及次级构造带明显控制铀矿田的空间定位［2，4，27-28］；在矿床尺度范围内，铀矿化（体）也与中生代以来伸展构造背景下形成的基性岩脉存在密切的空间关系，尤其是“交点型”矿床中，基性岩脉与硅化破碎带相交部位即是矿体。

3.2.2 成矿动力背景探讨

1）地质事实证据

塘湾地区的铀矿化与伸展构造运动及其产物存在密切的空间关系：铀矿体产于北东-北东东向城口深大断裂及其次级带中，区内地表可见较多与含矿断裂产状一致的辉绿岩脉（图2）；在2019年完成的几个工业钻孔内，矿体下侧附近（小于100 m）均见有与矿体产状近乎一致的辉绿岩脉（图4），暗示了区内铀矿床形成于岩石圈拉张伸展的构造动力学背景之下。

野外地表调查发现，塘湾地区范围内有多个温泉热水点沿城口断裂出露，热水温度高达60～90 ℃。温泉热水作为构造不仅是构造驱动力的一种表现形式，同时也说明该地区深部存在异常热源，其分布和矿床的分布具有一致性，均受北东东向构造控制，认为驱动温泉热水活动的异常热源可能是构造动力之外铀成矿的另一重要驱动力。

2）成矿时代制约

胡瑞忠等通过收集对比A 型花岗岩、基性岩脉年龄和铀成矿年龄发现区内6 次铀成矿期和伸展构造运动时间存在良好的对应关系［26］，此外赖静等收集了粤北地区近年来诸多新的铀成矿年龄［29］，结果同样显示铀成矿作用与伸展构造运动时间高度吻合。

华南地区花岗岩型铀矿床具有矿岩时差大的特征，且成矿作用集中分布在白垩纪—新近纪。张万良统计分析了华南130 个矿床（点）共361 个年龄数据，发现区内铀成矿作用主要发生在中新生代，特别是白垩纪和古近纪［30］。通过收集塘湾地区沥青铀矿的电子探针数据［18］，经数据处理和分析计算获得塘湾地区沥青铀矿的电子探针UTh-Pb 化学法年龄范围为120～87 Ma。成矿时代与区域深岩石圈伸展构造作用时间相当吻合，指示塘湾地区铀矿化形成于岩石圈拉张伸展的构造动力学背景之下。

3.3 成矿模型

通过对塘湾地区铀成矿地质条件征的分析总结，初步建立了塘湾铀矿床的成矿模型参数特征（表3）。矿体呈脉状产出，铀矿物赋存在微晶石英中，矿石中金属矿物简单，以沥青铀矿、黄铁矿为主，且矿脉与围岩间接触界线明显，上述特征与相邻长江铀矿区具有高度相似性。结合花岗岩型铀矿成矿规律不难发现，塘湾地区矿床类型划分属于（北东-北东东向）硅化带大脉亚型。

表3 塘湾地区成矿模型参数特征表Table 3 Metallogenic model parameters of Tangwan area

表3（续）

值得注意的是，塘湾地区铀矿体的埋藏深度较之长江矿区均要浅的多，矿体多沿走向和倾向均尚未封边，地表矿化信息好，铀分量化探和伽马能谱等物化探异常明显且浓集趋势好，矿床成矿潜力较好，尤其相比于长江矿区的矿体埋藏情况而言，塘湾地区的矿体埋深和标高均尚浅，深部找矿空间大。

建议加强对塘湾矿床的成矿规律研究，进一步开展成矿流体、成矿年代学研究等工作，继续加强对矿床的成因研究，为塘湾地区的找矿工作提供支撑依据，不仅对于本矿床的找矿工作具有重要意义，同时对丰富北东-北东东向含矿断裂构造的成矿理论以及整个诸广南部地区今后的找矿方向同样具有一定指导意义。

4 结论

1）塘湾地区具有有利于铀成矿的构造-岩浆活动条件，矿床中矿石类型较为简单，主要矿石矿物为沥青铀矿。矿石主要有沥青铀矿-黄铁矿、赤铁矿-红棕色微晶石英型，沥青铀矿-萤石-微晶石英型，沥青铀矿-方解石、沸石-红棕色微晶石英型，微晶石英-次生铀矿型4 种矿物共生组合类型，反映了矿床铀成矿作用的多期多阶段特征。

2）塘湾地区铀矿化形成于岩石圈拉张伸展的构造动力学背景之下，其深部存在异常热源，可能为其成矿提供了驱动力。塘湾岩体是富铀、产铀岩体，为矿床的形成提供了丰富的铀源。

3）塘湾地区铀矿床类型划分属于（北东-北东东向）硅化带大脉亚型，基于其地质特征结合花岗岩型铀成矿规律，总结了其成矿模型参数，初步建立了成矿模式，对下一步找矿工作具有一定的指导意义。