粤北花岗岩型铀矿关键控制要素及勘查部署建议

叶永钦，刘文泉，吴建勇，江卫兵，李俊

（核工业二九〇研究所，广东 韶关 512029）

按照矿床产出的围岩成分和分布规律，中国铀矿学者于20 世纪70 年代将国内主要工业铀矿床大致分为花岗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和砂岩型四大铀矿床类型。花岗岩型铀矿是重要的铀矿类型，截至2015 年，其储量约占探明铀资源总量的22.9%［1］。粤北地区是我国花岗岩型铀矿最重要产区，主要产出有长江、城口、百顺、全安和下庄等铀矿田［2-4］，其中包括东坑、棉花坑、书楼丘和竹山下4 个大型铀矿床和澜河、水石、塘湾、希望、下庄、寨下、仙人嶂、石角围和石土岭9 个中型铀矿床以及黄沙桥、烟筒岭等31 个小型铀矿床。前人在区内开展了大量富有成效的工作，主要包括不同比例尺的铀矿地质调查、1：100 万编图选区、资源潜力评价、综合物化探测量（伽马、爱曼、铀量和径迹）以及槽探、钻硐探揭露评价和勘查等［5］。进入21 世纪，特别是核工业二九〇研究所于2006 年开始承担《广东省仁化县棉花坑铀矿接替资源勘查》项目以来，在棉花坑、长排、书楼丘、塘湾及下庄等地区矿床（含深部）及外围持续开展评价、普查、生产中科研等项目，认为粤北地区铀矿定位于断裂构造、复式岩体（脉岩）、热液蚀变“三位一体”中，探索总结了一套有效物化探勘查方法组合，即AMT 测量+地面伽马能谱测量+土壤氡气测量+分量化探测量，有效指导区内铀矿“攻深找盲”工作。通过典型矿床研究，在重点地区（诸广岩体南部、下庄地区等）构建了区域、矿床两级的铀矿成矿模式、找矿及预测评价模型［6-7］，成果显著，实现了区内铀矿找矿重要突破。陈柏林等［8］通过长江铀矿田控矿构造解析认为，油洞断裂不是控矿构造，仅局部含矿，棉花坑断裂为成矿后断裂，指出长江矿田内近SN（NNW）向铀矿化蚀变带沿着走向延伸部位和顺着倾向加深部位是进一步找矿方向，同时现有地表或浅部矿带之间的空白区存在隐伏矿带的可能性也非常大。

进入“十四五”时期，粤北地区铀矿找矿面临着向深部要资源量、向老区外围要矿产地的重大挑战。通过对粤北地区成矿地质背景、成矿地质特征的综合分析研究，系统总结了粤北地区花岗岩型铀矿关键控制要素，提出了粤北地区找矿勘查部署建议。

1 成矿地质背景

粤北地区处于环太平洋与特提斯两大构造域和太平洋板块、欧亚板块及印度板块—澳大利亚板块三大板块汇聚部位，大地构造位置位于华夏古陆西缘及闽赣后加里东隆起西南缘与湘、桂、粤北海西－印支坳陷的结合部（图1）。区域上位于南岭EW 向铀-多金属成矿带中段，桃山—诸广铀成矿带的南段，是构造、岩浆及多金属成矿作用长期活动的地区，铀成矿条件非常有利［2，9］。

图1 粤北花岗岩型铀矿区大地构造位置略图Fig.1 Sketch map of the tectonic location of the granite-type uranium mineralizatation area in northern Guangdong

区内产铀岩体在区域上主要分布于NE 向展布的诸广—贵东—佛岗—新兴产铀岩体带内，受吴川—韶关、恩平—新丰深断裂带及其夹持区块控制，包括诸广、贵东、青嶂山、大坝、坪田、佛岗和新兴等岩体［10］。岩体多产于后加里东造山带及其边缘，围岩以震旦纪—寒武纪碎屑岩建造为主［11］。其中诸广岩体、贵东岩体、青嶂山岩体和大坝岩体出露面积占全区花岗岩出露面积的90%以上。区内铀矿化及矿床集中分布于上述四大岩体内，以诸广岩体中南部、贵东岩体东部为主，产出的矿床数量最多、规模最大，其次为青嶂山岩体和大坝岩体（表1，图2）。

表1 粤北地区主要产铀岩体简表Table 1 Main uranium-producing plutons in northern Guangdong

区内产铀岩体多为印支期和燕山早期花岗 岩［12-13］，富铀（w（U）＞13×10-6，w（Th）/w（U）＜1.7），具有高硅，富碱，钾大于钠，中—高铝，低钛、铁和镁等地球化学特征，岩体综合评价参数X＞20（其中：X—岩石化学评价系数，X=0.2w（SiO2）＋w（K2O＋Na2O）×3w（K2O）／5w（Na2O）－2w（CaO）），属于典型的改造型花岗岩［19-22］。岩体蚀变发育，早期以面状碱交代、白云母化和绢云母化为主，成矿期由于构造、热液活动强烈，酸性蚀变普遍发育。岩石中铀活化程度较高，活化指数标准离差值介于30～390 之间。产铀岩体中，普遍发育深源燕山晚期酸性小岩体和中基性脉岩，热源和流体源丰盈，主要是能为本区铀成矿提供丰富的热源、矿化剂和还原环境［23］。

中生代以来，粤北地区早期的EW 向构造（如九峰—仙游断裂带、大东山—漳州大断裂）、SN 向构造（如桂东—热水断裂带）与区域性的NE 向构造（如吴川—韶关断裂带）、NW 向构造（如惠来—安仁断裂带）复合叠加组成多方向的断裂构造系统，形成了以NE 向断裂为主、NW 向断裂为次的构造格架。深断裂带控岩、控盆（断陷和断陷红盆）、控制火山喷发带，它既为铀矿床的形成和产出提供物源前提，又决定铀矿化空间分布的总体格局［24］（图2）。如诸广—新兴成矿带中的诸广、贵东花岗岩型铀矿集中区分别受吴川—韶关、恩平—新丰深断裂带与惠来—安仁深断裂带交汇部位的控制；NW 向深断裂带在区内对铀和其他金属矿产的分布起着重要的控制作用，它和NE 向深断裂带的相交复合是粤北地区铀矿田、矿床产出的重要部位。

图2 粤北地区铀矿地质简图Fig.2 Sketch uranium geology map of northern Guangdong

2 铀成矿地质特征

花岗岩型铀矿是粤北地区最主要铀矿类型，可细分为硅质脉、碎裂蚀变岩及花岗岩外带型3 个亚类型，以硅质脉型为主，矿床数39个，占总数88.6%，而后依次为花岗岩型外带（矿床4 个），碎裂蚀变岩型（矿床1 个）（表2）。各类型铀矿主要特征见表3。

表2 粤北地区铀矿主要类型及其规模一览表Table 2 Main uranium deposit types and scales in northern Guangdong

表3 粤北地区花岗岩型铀矿主要特征一览表Table 3 Main characteristics of granite-type uranium deposits in northern Guangdong

2.1 硅质脉型

粤北地区发现该类型铀矿床39 个，其中诸广南部16 个、贵东东部15 个，其他地区8 个，它们是该地区分布最广、数量最多的矿化类型，铀矿床受硅化断裂带严格控制［25-26］。矿体直接产于被大量硅质充填胶结的断裂破碎带及其旁边的裂隙中［27］。含矿断裂带多为陡倾角，倾角大于60°，少数为缓倾角。当含矿断裂切穿中基性岩脉时，矿体趋向于赋存在断裂带与中基性岩脉的复合部位。

含矿脉体主要由微晶石英组成，石英粒度较细（0.01～0.05 mm），为偏胶相二氧化硅。含赤铁矿、水针铁矿的硅质脉体呈红色、棕红色和猪肝色。含细分散状黄铁矿、沥青铀矿者呈灰黑色、黑色。呈各种颜色的含矿石英脉、矿前期块状石英和矿后期石英脉体往往组成大硅化带［28］。当含矿硅化带切穿煌斑岩、辉绿岩脉等中基性脉岩常形成富矿。如下庄矿田的下庄、希望、石角围和仙人嶂等矿床。矿体多呈板状、脉状和透镜状，其产状与含矿断裂带产状一致。

硅质脉型铀矿又可细分为硅化大脉型、群脉型和交点型。其主要特征：硅化大脉型铀矿在粤北地区广泛发育，常见硅化带及其旁侧次级硅化带控制着该类型矿化，矿体呈单脉状、侧列状或厚大的透镜状产出。铀矿石主要为红、黑色微晶石英和玉髓。按照其产出断裂走向可分为：

1）NNW（近SN）向中小断裂中的大脉型矿床，由矿前期硅化岩和成矿期铀—赤铁矿—红色微晶石英构成，硅化、水云母化蚀变发育，局部可见碱交代。断裂长数百米至数公里，矿体的大小与构造带的规模关系密切，沿断裂的大部分地段产出有矿体，矿化垂幅可达1 000多m。厚度变化大，由数公分至3 m，最大10 m，矿床规模较大，属中—低品位矿石，如棉花坑矿床［8，29-30］。

2）产于NE 或NEE 向大断裂中的大脉型矿床，由矿前期白色石英和硅化岩组成，常见硅化、绿泥石化、水云母化和碱交代等蚀变。断裂规模大，最宽可达数百米。成矿期热液活动和脉体充填只在断裂局部地段产生，形成厚大的透镜状矿体。矿体沿走向和倾向延伸数十至数百米，一般厚度为数米至十多米。矿床平均品位为0.120%～0.300%，绿泥石化强的矿床，品位较富。如位于NE 向断裂中的东坑大型矿床和NEE 向断裂中的塘湾中型矿床［31］。

密集裂隙带控制着群脉型铀矿化，多分布于岩体边缘［32］。微细的硅质或石英脉体构成含铀脉体，单体规模小，沿裂隙密集成群展布。形态复杂多变，有脉状、透镜状、似“人参状”，如石土岭矿床［33］（图3）。矿体品位高，如澜河矿床，平均品位达0.563%。近矿围岩蚀变有红化、水云母化和硅化，面状蚀变主要有水云母化和绿泥石化等［15］。

图3 石土岭矿床2 号勘探线地质剖面图（据《华南铀矿地质志》，2005）Fig.3 Geological profile of exploration line No.2 of Shituling deposit（After Geology of South China Uranium Deposits，2005）

矿体受构造与辉绿岩交切的复合轨迹线控制或受控矿构造与含矿构造相交的共轭线控制，这是“交点型”铀矿化最显著的特征，如下庄、石角围和仙人嶂等矿床［34］（图4）。矿体形态为板柱状，其沿倾向延伸深度大大超过走向长度，但规模不大，矿量较集中，常构成独立的有工业价值的矿体或矿床，品位较高。

图4 下庄矿床地质剖面图（据《华南铀矿地质志》，2005）Fig.4 Geological profile of Xiazhuang deposit（After Geology of South China Uranium Deposits，2005）

2.2 碎裂蚀变岩型

碎裂蚀变岩型铀矿床产于强烈破碎的黏土化蚀变花岗岩中［35］，含矿主岩为强碎裂的蚀变花岗岩或碱交代岩，具有矿体小而多、品位低而均匀等特征。矿石较松软，铀呈微脉浸染状，少数呈吸附状态，矿石与围岩常呈渐变过渡，矿体产状与含矿构造产状常不一致，是典型带外矿体。铀主要以显微细脉状沥青铀矿和被吸附状态分散在碎裂蚀变岩中，矿石中硅含量低，形态为似板状、似脉状和透镜状，围岩蚀变有绿泥石化、红化和碳酸盐化［36］。根据蚀变矿物特征又可分为绿色蚀变带型、红色蚀变带型和紫色蚀变带型，本类代表性铀矿床如竹筒尖矿床（图5）。

图5 竹筒尖矿床15 号勘探线地质剖面图（据《华南铀矿地质志》，2005）Fig.5 Geological profile of exploration line No.15 of Zhutongjian deposit（After Geology of South China Uranium Deposits，2005）

2.3 花岗岩外带型

粤北地区发现该类型铀矿床4 个，2 个产于南雄砂岩盆地内，2 个产于贵东岩体外围寒武纪浅变质岩内（表2）。含矿主岩有硅质角砾岩、粗粒长石石英砂岩和褪色蚀变砂砾岩等。矿体呈似层状，倾角平缓，形态简单，属中低品位矿石，矿化受层位和构造控制［37］。属于成岩成矿为辅，后生热液改造为主的铀矿床，如全安矿田暖水塘矿床（图6）。

图6 暖水塘矿床地质剖面示意图Fig.6 Geological profile of Nuanshuitang deposit

3 花岗岩型铀成矿关键控矿要素

诸广、贵东等产铀岩体铀矿化区域上受南岭EW 向构造岩浆带、闽赣后加里东隆起、粤北海西—印支坳陷、九峰幔凹与周田幔隆的复合控制，为区内构造岩浆活动及铀成矿作用提供了优越的先天条件［27，38-40］。

岩浆活动中心是构造岩浆活动频繁，构造相对薄弱地块，铀矿分布与中心（热源带）密切相关［41-42］。区内铀矿多分布于多方向、多期次岩浆活动中心或交汇处，即SN 向加里东—印支期岩浆岩带，EW 向、NE 向燕山早期岩浆岩带，NW 向燕山晚期岩浆岩带交接部位或多阶段岩浆活动中心，铀矿化明显受构造岩浆活动控制。铀矿体多赋存于燕山晚期浅成、超浅成侵入体的内、外接触带部位。特别是侵入体的顶部、凹兜和分叉等部位。在深源酸性、中基性等岩枝、岩脉及碱交代体等与其叠加时，促进岩体中铀的活化，对铀矿富集沉淀更为有利，往往形成富矿体。

铀矿田常以控制断陷带的断裂为界，断陷带内及边缘的构造网结则常常是铀矿床空间定位的位置［43］。如贵东岩体东部下庄铀矿田的边界就是两条NE 向的黄陂断裂和马屎山断裂，下庄矿田内NEE 向、NE 向、近EW 向不同方向断裂互相交汇部位控制着矿床（点）展布［44］。

铀矿集中分布区，铀矿床、矿田产出区多位于酸、碱蚀变叠加区，自变质、他变质作用叠加区，以及高、中、低温蚀变叠加区。区内已探明的多数矿床和绝大部分异常点带，集中出现在矿前期大硅化带、大石英脉而产生的绿色蚀变区，沿主要控矿或含矿构造均有线状碱交代体出现。铀元素只有被活化迁移，才有成矿的可能［45］。

3.1 构造控矿

铀矿严格受深大断裂及区域性断裂等多级别构造联合控制。一级断裂属矿带级，为一组区域性深大断裂的合称，即控制岩体，又控制区域性铀成矿带的展布；二级断裂属矿田级，构造形成的断陷带、断陷红盆控制了铀矿田的展布，如下庄的黄陂、马屎山断裂（图7），以及诸广岩体南部的南雄、热水断裂等（图8），为NEE 向深（大）断裂，常表现为大型石英—硅化断裂带或硅化水云母化带、碱交代岩带和糜棱碎裂岩带等，具有规模大、等间距、多期次，性质多变的特点，早期主要表现为压扭性质，但在白垩纪显示了张性特征，控制断陷带和红盆的产出，构造本身含矿性一般，甚至较差。三级断裂为矿床级，多为NE—NEE 向断裂，如长江矿田内的棉花坑、百顺矿田内的牛澜、下庄矿田内的新桥—下庄断裂等，控制矿床铀矿化的分布；四、五级断裂属矿体级，为主要的含矿断裂，矿体主要产于该级断裂带内及其两侧［46］，如长江矿田内书楼丘地段铀矿体主要受NNW 向的1（9N）、13 和19 号带控制，水石地段铀矿体主要受近SN 向71、60 和61 号带控制，棉花坑矿床主矿体主要受NNW 向9 号带及其次级带9-1、9-2 号带控制。各类型铀矿构造控矿特征如下：

图7 粤北下庄铀矿田地质简图Fig.7 Geological map of Xiazhuang uranium ore field in northern Guangdong

图8 粤北诸广南部铀矿田地质简图Fig.8 Geological map of uranium ore fields in southern Zhuguang，northern Guangdong

1）硅化大脉型主要受硅化带及旁侧次级硅化带控制，位于岩浆活动中心、处于优越的联合圈闭构造、具有良好的屏蔽条件和复杂的脉体组合特征等诸因素叠置是控制该类型矿化的主要条件。

2）群脉型：紧靠外带的特定环境、岩体和构造的联合圈闭、高度发育的热液蚀变、紧密群生的羽状裂隙带，是该类型矿化的主要控制因素。

3）交点型：受构造与辉绿岩交切的复合轨迹线控制，或受控矿构造与含矿构造相交的共轭线控制，一般产于岩体过渡相中粒斑状黑云母花岗岩中［32，43，47］。

4）碎裂蚀变岩型铀矿化主要受区域性平行的NE 断裂及其夹持区碎裂蚀变岩控制，含矿岩石为强绿泥石化、白云母化碎裂花岗岩、碱交代碎裂正长岩和黏土化蚀变岩。

5）外带型系产于震旦系—寒武系浅变质含炭砂岩中的热液铀矿，受寒武系—震旦系的浅变质岩层间破碎带或切层断裂带控制及地层岩性和富铀热液活动等联合控制；产于古近系砂砾岩中的热液铀矿，主要受控盆断裂及其上盘的古近纪含砾砂岩中顺层硅化褪色蚀变体控制。

3.2 热液蚀变控矿

3.2.1 酸性热液蚀变

矿前期蚀变规模大，呈带状或面状分布，发育硅化、水云母化和绿泥石化等。成矿期蚀变主要分布在矿脉两侧，以强烈的红色或黑色微晶石英硅化（以充填和胶结为主）、黄绿色水云母化、绿泥石化、黄铁矿化和赤铁矿化为特征，在有些矿床中萤石化、蒙脱石化（澜河矿床）和碳酸盐化（仙人嶂、石角围矿床）较强。矿后期蚀变较弱，水云母进一步水解，形成蒙脱石、高岭石等。

从中心至两侧由硅化岩构成骨架中心，两侧发生硅化、赤铁矿化、水云母化、绿泥石化和碱交代等，具有水平分带现象，如诸广南部棉花坑矿床。从中心至两侧由强到弱，其中心的硅化岩及硅化碎裂岩是矿体的赋存部位［48］。

3.2.2 碱性热液蚀变

矿前期钾、钠交代作用能活化早期岩体中的铀，并进行初步富集。

碱性热液作用有两种：1）与酸性或基性岩浆作用有关的碱性热液作用，分布比较广泛，常形成红色钠交代岩或钾钠混合交代岩，属于矿前期面型交代蚀变，即自变质、自交代作用；2）与深断裂有成因联系的碱性热液作用。碱交代岩沿深、大断裂分布，规模大，延伸长，常超出岩体范围。铀矿化赋存于碎裂碱交代岩中，如竹筒尖矿床。

3.3 不同类型界面控矿

铀矿的空间分布受控于岩体与地层接触界面、不同期次花岗岩接触界面、硅化带与中基性岩脉复合部位［49］。不同岩性接触部位和不同期次的花岗岩接触部位，由于岩石的物理-化学性质的差异，易产生破碎和良好的化学环境，对铀的沉淀和富集极为有利，成为成矿的有利空间。

岩体与地层接触界面控矿：矿化产于岩体外接触带地层中，外接触带地层岩性常见有浅变质混合岩化、角岩化的石英长石砂岩、板岩、砂质页岩夹炭质页岩等，矿化受岩性、构造和后期热液活动联合控制。如坪田矿床位于下庄矿田东南缘，NNE 向坪田硅化断裂带与寒武系浅变质岩交接复合部位。

不同期次花岗岩接触界面控矿：矿化明显受不同期次或不同岩相岩体界面控制，如百顺矿田东坑矿床矿体明显受粗粒斑状黑云母花岗岩、中粗粒斑状黑云母二长花岗岩及燕山晚期细粒黑云母花岗岩等不同岩性界面和糜棱岩带联合控制（图9）；棉花坑矿床主矿体受中粒斑状二云母花岗岩、中粒黑云母花岗岩及碱交代花岗岩与硅化绢云母化构造蚀变带联合控制（图10）。

图9 东坑铀矿床743 m 中段地质平面示意图Fig.9 Schematic geological diagram of level 743 m of Dongkeng uranium deposit

图10 棉花坑铀矿床碱交代花岗岩分布图Fig.10 Distribution map of alkali-metasomatic granites in Mianhuakeng uranium deposit

硅化带与中基性岩脉复合部位控矿：富铀成矿流体沿着硅化带上侵，与基性岩脉相互作用，由于基性岩脉中相对富集的Fe2+、H2S、CH4和CO 等还原性组分的还原作用而导致沥青铀矿沉淀形成铀矿化。如下庄矿床位于下庄矿田中部，矿体受NNE 向新桥—下庄硅化断裂带与第3 组明珠湖—寨下EW 向辉绿岩带反接复合部位控制（图4）。

4 勘查部署建议

4.1 总体思路

以诸广南部矿田、下庄矿田为重点，以提交铀矿资源量，落实普查、详查基地和找矿靶区为目标。系统收集区内地质、物化探资料和矿山开采资料，分析以往勘查程度和存在的问题，总结矿化特征、控矿因素和成矿规律；以花岗岩型铀矿成矿理论、典型矿床找矿模式为指导，采用放射性物探、化探、电磁法勘测以及隐伏矿体定位预测方法，地质测量和槽探、钻探方法等勘查技术，重点在粤北花岗岩地区开展铀矿勘查与科研工作，落实铀矿资源量，提升国家铀矿资源保障程度。

4.2 部署原则

1）服务矿山企业和铀矿大基地原则。以粤北在役矿山和铀矿大基地为中心，向东西两翼（粤东、粤西）扩展，开展铀矿普查和资源潜力评价，提交铀矿资源量，预测远景区段。

2）系统性原则。按照工作程度、成矿条件和资源潜力，有序开展战略选区、基础地质调查、区域评价及普查工作，同时加强成矿规律、控矿因素及勘查模式、勘查技术方法研究。

3）重点突出原则。以花岗岩型铀矿为主攻方向，以诸广南部矿田、下庄矿田为重点。

4）整体性原则。加强项目统筹和成果集成，加强成果保护与应用。

5）安全环保原则。按照“绿色青山就是金山银山”安全环保发展新理念，有序开展勘查工作，严格执行上级单位、地方及国家相关政策和要求。

4.3 部署建议

以“立足诸广、巩固下庄、开发新区”为总体战略布局，重点揭露诸广南部、扩大探索下庄、兼顾探索青嶂山，分层次开展铀矿找矿工作。

1）加大重点地区铀矿勘查，保障产能项目建设

加强重点工作区铀矿勘查，保障铀矿大基地建设，做好接替资源勘查服务矿山企业。在诸广南地区，根据铀成矿地质条件、矿化特征以及找矿成果，大致划分为长江勘查区、百顺勘查区和城口勘查区，位于诸广岩体中南部，是多期次岩浆、构造活动中心，是铀矿床产出的聚集区。重点围绕矿山开采加强勘查，在9号带深部及其次级带、书楼丘地段1（9N）、13和19号带深部及外围、水石地段60、61 和71 号带深部及外围等近SN 向断裂带加大“硅化带型”、“蚀变碎裂岩型”铀矿勘查，开展深部揭露。在下庄地区，根据铀成矿条件、找矿类型和找矿潜力等，划分为下庄北部勘查区和南部探索区。重点在老矿区深部和外围开展铀矿勘查工作，以加快提升粤北下庄矿田铀矿资源量。在下庄地区86号带（希望—里坑地段）、竹山下地区等围绕老矿床深边部及外围开展“硅化带型”，在新桥东矿床外围开展“外带型”，在帽东—竹园头地区开展“硅化带型”、“交点型”铀矿普查工作。

2）大力推进区域评价工作，发现一批铀矿产地

加强基础地质调查和区域评价工作，预测成矿远景区，落实一批铀矿产地。在诸广南矿区外围企岭—焦坪地区、斜州和大肚垄等地区以“硅化带型”“蚀变碎裂岩型”找矿类型为主，下庄矿田矿区外围帽东—竹园头地段、群辉—坪田地段以“硅化带型”“交点型”“外带型”找矿类型为主，青嶂山地区南亩地段、中坪地段以“硅化带型”“蚀变碎裂岩型”找矿类型为主，有序开展基础地质调查评价、探槽揭露和钻探查证等工作，为下一步普查工作奠定基础，力争实现外围深部找矿突破。