龙首山铀成矿带成矿规律与成矿模式

2022-10-18王生云吕荣平范洪海陈金勇钟军朱泉龙

世界核地质科学 2022年3期

王生云，吕荣平，范洪海，陈金勇，钟军，朱泉龙

（1.中核地矿科技集团有限公司，北京 100013；2.核工业北京地质研究院，北京 100029）

龙首山铀成矿带是我国祁连-秦岭铀成矿省的组成部分［1-2］，是我国西北一条重要的铀多金属成矿带。目前，带内已查明四种类型共5个铀矿床及大量的矿（化）点和放射性异常点带。这条铀成矿带以发育伟晶状白岗岩型与钠交代型铀矿化为特色［3-4］，其中，位于龙首山铀成矿带西段的红石泉铀矿床是我国最早发现的伟晶状白岗岩型铀矿床，也是迄今我国发现的最古老铀矿床之一［5-8］；芨岭和新水井铀矿床位于龙首山成矿带中段，是我国北方钠交代型铀矿床的典型代表［9］。自20世纪60年代以来，该成矿带铀成矿地质特征及矿床成因一直是铀矿地质工作者研究的热点［10-20］，并取得了大量的成果，为铀成矿规律的总结与矿床成因研究奠定了坚实的基础。随着找矿工作的推进，隐伏矿和深部盲矿的找寻已经成为龙首山铀成矿带的主要找矿方向。本文基于野外工作实践，充分收集、整理了龙首山铀成矿带典型矿床最新勘查进展和研究成果，系统梳理和分析该成矿带铀矿化特征、成矿地质条件及主要控矿因素，以期从研究龙首山成矿带的铀成矿规律和成矿模式中得到经验与规律性认识，为该成矿带典型矿床深部和外围的进一步勘查以及在该区找寻同类型矿床提供依据，对扩大该成矿带铀成矿远景乃至在祁连山-龙首山地区新发现同类型矿床起到启迪指导作用。

1 区域地质背景

龙首山成矿带在大地构造上位于阿拉善地块西南缘（图1a），为祁连山地块与阿拉善地块碰撞造山形成的隆起带［21-22］，属于祁连-秦岭成矿省，龙首-祁连成矿带的龙首山成矿亚带［1-2］，带宽10～20 km，全长约180 km（图1b）。该成矿带出露的地层包含古元古界龙首山岩群［23-24］、中元古界墩子沟群［25］、新元古界韩母山群［26］及少量古生界砂岩、含砾砂岩［27］。区内岩浆构造活动强烈，断裂构造具多期多组特征，以北西西向为主，近东西向和近南北向为辅。侵入体的分布明显受北西西向构造控制，形成北西西向的构造岩浆带。该成矿带主要发育岩浆岩有古元古代石英闪长岩-斜长花岗岩、白岗岩［28］，新元古代镁铁-超镁铁岩［29］，加里东期中粗粒花岗岩［30］、似斑状花岗岩［20］、闪长岩［31］、碱性岩、钠长岩脉［15］及少量基性岩脉［32］；龙首山长期的复杂演化过程，形成了我国内陆一条重要的铀多金属（Th、Cu、Ni、PGE、Pb、Zn、Au、Ag、Fe等）成矿带。

图1 龙首山成矿带大地构造位置（a）及地质略图（b）（据参考文献［19］修改）Fig.1 Teonic location（a）and geologic sketch（b）of the Longshoushan metallogenic belt（Modified after reference［19］）

2 铀矿化类型

龙首山成矿带已发现5个铀矿床，四十多个矿点、矿化点和两千多个放射性异常点带。根据成因可将铀矿化主要划分为岩浆型、热液型和表生淋积型三种，其中，红石泉矿床为岩浆型大类中的伟晶岩型，芨岭和新水井矿床属于热液型大类中的花岗岩内带钠交代型，革命沟矿床属于热液型大类中的花岗岩外带硅质脉型，金边寺矿床属于表生淋积型。

2.1 钠交代型铀矿化

钠交代型铀矿化主要发育于龙首山成矿带中段，是该成矿带中重要的工业铀矿化类型，典型的铀矿床（点）有新水井矿床、芨岭铀矿床以及墩子沟矿点、20号矿点及26号矿点等（图1 b）。该类铀矿化所有矿体均赋存于钠交代蚀变岩之中，矿体呈透镜状、似透镜状、扁豆状和不规则状（图2）。该类铀矿化中赤铁矿化、钠长石化、碳酸盐化、绿泥石化、高岭土化等蚀变发育［16-17，33-35］。矿石常有微粒胶结、碎裂-碎斑和破碎角砾状等结构，主要为浸染状、微细脉状和网脉状构造。铀主要以独立铀矿物形式存在，少量以吸附铀及含铀副矿物形式存在。铀矿物有沥青铀矿、铀黑、铀石、次生铀矿物及晶质铀矿。

图2 芨岭钠交代型铀矿床地质简图（a）及勘探线剖面图（b）［16］Fig.2 Geological sketch（a）and exploration sections（b）of Jiling sodium metasomatic deposit［16］

钠交代型矿床、矿体产出与定位主要受钠交代岩、岩性界面和断裂“三位一体”联合控制。NWW向的马路沟断裂带整体控制了钠交代型矿床、矿（化）点产出与分布，为控矿构造。单个矿体呈EW向产出，它严格地受EW向的压扭性构造所控制，EW向构造与成矿最为密切，为赋矿构造（图3）。岩性接触面是构造薄弱面，有利于后期构造的发育及成矿热液的运移，同时，岩性接触面两侧较大的岩性差异造成岩石物理化学条件的改变，利于成矿热液中铀的沉淀、富集与保存（图4）。钠交代蚀变岩控制了龙首山成矿带中段钠交代型铀矿的形成和分布（图5），因此，钠交代岩既是主要控矿因素，也是重要的找矿标志。

图3 芨岭地区断裂构造示意图［31］Fig.3 Schematic diagram of fracture structure in Jiling area［31］

图4 芨岭钠交代型铀矿床矿体与岩性界面关系图［31］Fig.4 Relationship between ore body and lithologic interface in Jiling sodium metasomatic uranium deposit［31］

图5 芨岭矿床矿体层位对比（据参考文献［31］修改）Fig.5 Ore body horizons in Jiling uranium deposit（Modified after reference［31］）

2.2 伟晶状白岗岩型铀矿化

红石泉铀矿床是该类铀矿化的典型代表，此外还有青井子、石灰窑和石东等铀矿点。该类型铀矿化最主要特征为“全岩体低品位铀矿化”，即65%以上伟晶花岗岩岩体铀含量大于0.01%，且矿体多呈脉状、似脉状或不规则状产出，矿体产状与伟晶状白岗岩体基本一致（图6、7）。铀的存在形式多样，以晶质铀矿为主（占全岩铀的68%～81%），其次为沥青铀矿、残余铀黑、钙铀云母、板菱铀矿；红石泉矿床中黄铁矿、辉钼矿与晶质铀矿紧密共生［5，28，36］。

这类矿床绝大多数工业矿体均产在伟晶状白岗岩中，只有伟晶状白岗岩存在才能成矿，可见岩体本身就是一个富铀地质体，是矿床形成的前提和物质基础。红石泉地区发育的多条NEE向断裂近于平行，形成构造破碎带，为伟晶状白岗岩的侵入提供了良好空间，控制了矿体的产出与分布（图8）。此外，有些矿化产于伟晶状白岗岩与黑云母斜长片岩或变粒岩的接触部位。综上所述，伟晶状白岗岩型铀矿化主要受伟晶状白岗岩、构造和黑云母斜长变粒岩、片岩控制（图9）。

图8 红石泉铀矿床2 287 m中段平面地质简图［37］Fig.8 Geological sketch of level 2 287 m at Hongshiquan uranium deposit［37］

图9 红石泉矿床矿体与围岩关系示意图［37］Fig.9 Relationship between orebody and hosting rock［37］

图7 红石泉矿床12勘探线（a）和18勘探线（b）剖面图［28］Fig.7 Exploration section No.12（a）and No.18（b）of Hongshiquan deposit［28］

2.3 硅质脉型铀矿化

此类铀矿化主要发育在硅质大理岩、硅质角砾岩、蚀变角闪岩和花岗岩中。矿体通常成群出现，都沿革命沟断裂及NW向的次级断裂展布，形态比较复杂。典型矿床有革命沟矿床（图10）以及102、5181和尖山沟等矿化点。

图10 革命沟矿床含矿组划分及矿体分布示意图［38］Fig.10 Spatial division and distribution of the ore bodies in Geminggou deposit［38］

革命沟地区围岩蚀变种类多样，因革命沟断裂两侧岩石类型不同，故两侧有不对称的水平蚀变分带。上盘花岗岩中的蚀变有绢云母化、高岭土化、硅化及叶绿泥石化；下盘大理岩中仅发育有不同程度的黄铁矿化和硅化；蚀变角闪岩外围主要发育绿泥石化和高岭土化，中心为碳酸盐化和硅化，矿化主要发育在蚀变角闪岩中心带中。矿石常具有不规则粒状、胶状和蠕虫状结构，浸染状、脉状-浸染状、脉状和网脉状-角砾状构造。铀矿物以沥青铀矿为主，少量以次生铀矿物和吸附态形式存在。沥青铀矿与胶黄铁矿细脉和黑色硅质细脉有密切关系，并见有沥青铀矿交代黄铁矿的现象。

革命沟花岗岩外带硅质脉型铀矿床矿体主要赋存于芨岭岩体的北部边缘及外接触带，严格受构造控制，且多赋存于次级构造的张性扩容部位。主要工业矿体分布在该岩体外接触带250 m范围内，再远尚未发现好的矿化，矿化与岩体在成因和空间上关系密切。区域构造控制了矿床定位。平面上，次级构造中的矿体与主构造中的矿体有小的交角，矿体产出受“入”字形构造控制；主构造浅部变异部位出现富大的主矿体，分枝次级构造控制次级矿体，无论主矿体或次级矿体都随构造组合展布而有规律地产出（图11）。剖面上，矿体往往成“多”字形斜列分布（图12 a），并以65°倾角向南西方向倾伏（图12 b）。

图11 革命沟矿床2 227 m中段平面示意图［39］Fig.11 Schematic diagram of level 2 227 m in Geminggou deposit［39］

图12 革命沟矿床剖面示意图（a）及矿体产状示意图（b）［38］Fig.12 Geology section（a）and ore body occurrence（b）of Geminggou deposit［38］

2.4 表生淋积型铀矿化

淋积型铀矿化主要发育在龙首山东段，主要分布在青山堡岩体西南缘，以金边寺矿床为典型代表，另外有4118、4350等矿化点及大量异常点。

龙首山东段金边寺地区铀矿化主要受两组断裂带控制，较老的一组呈东西走向，较新的一组走向为北西向。北西向主干断裂F1、F3在区内构成一个向北收敛（图13），向南东撒开的“入”字形构造，形成构造碎裂岩带（夹持区），岩（矿）石中绿泥石化、高岭土化、碳酸盐化、赤铁矿化等发育。矿石主要为中粒或细粒花岗结构、碎裂变晶结构；块状构造，部分有片理化构造。单个矿体形态复杂多样，形态不一，常呈规模很小的扁豆体状，巢状，断续重叠分布、常呈鱼群状。铀矿物以“无序钛铀矿”为主，为浅黄、深黄色，呈长柱状、针状，主要存在于造岩矿物之间或矿物裂隙、孔洞中；少量吸附状态铀主要被绿帘石、绿泥石、褐铁矿等所吸附。

图13 金边寺矿床地质简图［37］Fig.13 Geological sketch map of Jinbiansi deposit［37］

青山堡岩体是龙首山地区第一大杂岩体。该岩体多期次（早古生代—晚古生代）的分异演化及后期热液蚀变为铀元素的活化、迁移创造有利条件。金边寺矿床的F1、F3断裂就是南缘深大断裂的次级断裂，断裂带内形成与其锐角相交的矿体群（图14），矿体的形成与多期次的构造-岩浆活动紧密相关。中新生代断块、断裂活动加剧，为以后淋积作用奠定了构造条件和物质基础。该区分异演化充分、高度重熔的酸性岩浆岩和构造蚀变带为矿床的形成创造了基础条件，后期潜水氧化作用的改造、叠加是形成该矿床淋积型工业铀矿体的关键。

图14 金边寺矿床断裂构造与矿体关系平面投影图［37］Fig.14 Horizontal projection map of faults and ore bodies in Jinbiansi deposit［37］

3 铀成矿规律

龙首山铀成矿带内已发现了一批钠交代型、伟晶状白岗岩型、硅质脉型及淋积型铀矿床、矿点、矿化点和异常点，还有一些岩浆型碱性杂岩中的矿化、沉积变质型矿化、前寒武纪变质热液型和中新生代盆地中的矿化等（表1）。综合区内各主要矿化类型，龙首山成矿带铀矿化具有以下特点：

表1 龙首山成矿带铀矿床、矿点、矿化点一览表［40］Table 1 Uranium deposits and occurrences in Longshoushan metallogenic belt[40]

3.1 龙首山成矿带铀矿化的形成时间规律

龙首山成矿带铀成矿作用在时间演化上具有多期性，从元古宙直到中新生代均有铀矿化显示。龙首山成矿带铀矿化形成的时间与成矿物质在地球演化阶段的运移规律一致。根据现有的成矿年龄数据和构造发展演化历史的分析，可以将龙首山成矿带的铀成矿作用分为中新生代成矿期、古生代成矿期（加里东期到海西期）和前寒武纪成矿期（中条期）三个大的成矿期（表2）。

表2 龙首山成矿带铀矿化时间演化表［40］Table 2 Evolution of uranium mineralization in Longshoushan metallogenic belt[40]

元古宙是世界上最重要的铀成矿期。约1 850 Ma华北板块区域变质作用和混合岩化作用广泛发育，同期形成了我国最早的铀矿化（铀矿化同位素年龄为1 832～1 834 Ma）［41］。龙首山成矿带保存最早的铀矿化是古元古代晚期形成的伟晶状白岗岩型铀矿化。2.3～2.2 Ga大气中的氧含量达到现今水平，游离氧的出现导致晶质铀矿中的四价铀被氧化成六价铀，在水中形成高度可溶的铀酰离子从而形成“富铀”的陆源碎屑岩（如龙首山群）。伴随着Columbia超大陆解裂，导致早期沉积的碎屑岩（主要为龙首山群）发生重熔形成中粗粒-伟晶状白岗岩，同时形成红石泉伟晶状白岗岩型铀矿床。

随着地壳的进一步分异演化，龙首山地区形成大量铀含量较高的中酸性岩浆岩，为该区后期的铀成矿作用提供了丰富的铀源。随着北祁连洋的闭合，祁连-龙首山造山带进入后碰撞构造阶段后，由于构造应力（环境）的转换（压缩→拉升）、地壳拆沉等作用的影响使得下部地壳物质熔融形成大量花岗质岩浆。加里东-海西成矿期是该区最主要的热液铀成矿期，首先形成了钠交代型铀矿化，随后演变为硅质脉型铀矿化。

芨岭岩体岩浆演化的晚期阶段产生了碱性岩、钠长岩，区域钠交代型铀矿产出的热液条件是同期分异的富钠富挥发分热液。富钠富挥发分热液含较高的铀，在热液运移中进一步萃取了围岩中的铀，形成了钠交代型铀矿的富钠富挥发分富铀热液。其运移至适当的物理化学环境时便会卸载成矿物质形成铀矿化，钠交代蚀变及伴生的绿泥石化、赤铁矿化、碳酸盐化等围岩蚀变发育。碱性热液在运移过程中溶蚀围岩中的石英进入溶液，逐渐演化出富硅的酸性含铀热液，它运移至外接触带破碎空间时，使得外接触带发育强烈的硅化及与酸性热液相伴生的高岭土化、水云母化、萤石化等矿化蚀变，成矿物质在富含还原物质的部位富集成矿，形成工业矿体。后来，晚古生代和中生代的热液作用对铀成矿作用有一定的叠加富集。

进入新生代以后，龙首山成矿带受喜马拉雅造山运动的影响，形成一些小的断陷及拉分盆地接受沉积，同时也产生大量的脆性断裂破碎带，为地表水的淋滤改造创造了条件。原生伟晶状白岗岩型铀矿、钠交代型铀矿和硅质脉型铀矿等受到剥蚀，在地表含氧水的作用下铀被溶解进入地表水，向下运移至富含还原物质的部位，形成了淋积型铀矿或使下部原生铀矿品位更富。

3.2 龙首山成矿带铀矿化的空间分布规律

龙首山成矿带铀矿化在空间上的分布特点是：与花岗岩类岩石关系密切，主要分布在花岗岩体内或接触带附近；沿区域性大断裂呈带状分布；多产出在构造变异部位。就全区来说，龙首山成矿带铀矿化有分区、分带的特征：

①龙首山成矿带中主要分布于花岗岩体内部及外接触带几百米范围内的铀矿化具有工业意义。芨岭岩体集中了这条成矿带60%以上的铀矿化，其次是红石泉岩体和青山堡岩体。

②龙首山成矿带铀矿化具有分区性：一是不同类型铀矿化有分区性，东段主要是淋积型铀矿化，中段是中低温热液铀矿化，西段以伟晶状白岗岩型铀矿化为主；二是铀、钍分区，在芨岭岩体碱性杂岩带及自家嘴组、麒麟沟组混合岩化发育的地层中为钍矿化分布，其他地段为铀矿化。

③龙首山成矿带铀矿化具分带性。芨岭岩体及附近的矿化可分为三个带：北带是硅质脉型铀矿化，沿革命沟断裂带分布；南带是碱交代型铀矿化，沿马路沟断裂和中部断裂带分布；中带是与碱性杂岩有关的岩浆型铀钍矿化。

④铀矿化在空间分布上明显受构造控制。首先龙首山成矿带铀矿化沿NW向区域性断裂成带状分布，较好的矿化多分布在构造变异部位，如构造在剖面上的产状变化部位；构造的膨胀部位；构造交叉或不同构造形式的复合部位，这种部位岩石破碎强烈，微裂隙发育，蚀变发育，有利于成矿热液的运移。

3.3 龙首山成矿带含矿岩石具有多样性

龙首山成矿带含矿岩石具有多样性，但不同类型铀矿化的含矿主岩又有明显的选择性。具有工业意义的主要矿化岩石分别为混染伟晶状白岗岩、硅化石英岩、煌斑岩（岩浆热液叠加的复成因类型），钠长石化中粗粒斑状花岗岩、钠长岩、闪长岩（钠长石化）、硅化角砾岩和蚀变角砾岩（硅质脉型）。含矿主岩的共同特征是其均具有碎裂结构，碎裂程度都较高，多可达碎裂岩、碎斑岩或角砾岩。

3.4 龙首山成矿带铀成矿具有多阶段复成因的特征

多阶段成矿作用在龙首山地区表现比较明显，除了表现为区域上有三个大的成矿期，每个成矿期又有多个成矿阶段以外，还表现在同一矿床也经历了多阶段成矿；成因方面，从表2中可见本区铀矿化类型多而复杂，不少矿化往往是复成因，而不是单一成矿作用的产物。

综上表明龙首山成矿带铀矿化有两个成矿系列，一种是与中条期混合岩化、岩浆活动相关的多阶段、复成因成矿系列；另一种是与加里东晚期花岗岩成岩、演化相关的成矿系列。

在长期的地质发展过程中，区域变质作用、混合岩化作用以及重熔岩浆而形成的富铀地质体是铀矿化形成的物质基础，铀钍元素在构造作用、地化条件改变等因素影响下产生活化运移，是铀矿化形成的必要条件，随着热液演化、多次成矿期的热液叠加以及地下、地表水作用，在构围岩条件有利的地段产生了叠加富集是铀矿化形成的重要步骤；而上述作用的全过程中，构造活动应为铀矿成的决定性因素。

4 铀矿化主要控制因素

通过区域铀成矿条件分析、铀矿时空分布特征等综合研究，总结龙首山地区铀成矿主要控制因素有构造、地层、岩体、后期改造等。

4.1 构造控制

龙首山地区铀矿化受构造控制十分明显，已知矿床均位于龙首山南缘深断裂北侧的次级断裂及其派生构造中。龙首山成矿带铀矿化和异常主要沿NWW向区域性断裂呈带状分布，较好的矿化多分布在构造变异部位，尤其以次级背斜的轴部矿化比较集中，成矿部位都有一定的构造组合形式，如白石头沟背斜有马路沟断裂，其两侧形成一些“入”字形次级断裂，绿草沟-七个井背斜核部有革命沟断裂。这些断裂控制着成矿热液的运移，在成矿中起到了极其重要的作用，铀矿床、矿点均沿其分布。另外，钠交代型铀矿床产于马路沟断裂与旁侧次级断裂夹持部位，剖面上呈“Y”形，这种构造组合往往形成“面型”钠交代体。革命沟硅质脉型矿床产出于革命沟断裂与下盘次级“入”字形断裂的夹持部位，次级断裂呈斜列式排列在剖面上，多形成“多”字形矿体。因此岩浆断裂带中，区域性断裂与旁侧次级断裂破碎带发育部位，主断裂与次级断裂平面呈“入”字形，剖面上呈“Y”形即为控制矿床定位的构造。

4.2 地层控制

含矿主岩与区内以龙首山群为主的元古宇地层及区内的酸性岩浆岩关系密切。龙首山长期复杂的演化为铀元素的多次活化、转移、富集创造了十分有利的条件，如古元古界龙首山群铀含量为（3.6～5.5）×10-6，而新元古界韩母山群含炭千枚岩-含磷砂岩建造铀含量平均可达10.6×10-6；通过研究花岗岩地质特征、岩石学、岩石地球化学、同位素地球化学，表明该区域花岗岩是由前寒武纪沉积岩改造而形成的，前寒武纪地层是花岗岩的重要物质基础；带内的绝大多数铀矿化点（带）均分布在前寒武纪地层发育的区域，尤其集中在龙首山群发育的地段；前寒武纪地层是龙首山地区铀成矿物质的初始来源，为龙首山成矿带铀矿化的形成提供了原始的成岩-成矿物质基础。

另外，芨岭铀矿床、革命沟铀矿床和红石泉铀矿床矿区内偏“基性”围岩（变粒岩、片岩、黑云斜长角闪片岩等）和大理岩广泛发育，为酸性含铀热液中成矿物质卸载提供了稳定的地球化学障。

4.3 岩体控制

目前，龙首山成矿带有工业价值的铀矿床均属花岗岩型，空间上分布在复式岩体内、外带，时间上与中条期、加里东—海西期岩体密切相关（红石泉岩体、芨岭岩体、青山堡岩体）。本区花岗岩铀含量普遍较高，如青山堡岩体铀平均含量4.10×10-6，红石泉岩体铀平均达11.9×10-6，芨岭岩体铀平均达7.5×10-6，特别是岩浆演化到晚期，铀含量明显增高。另外，主要赋矿岩石中粗粒似斑状花岗岩侵入到加里东早期闪长岩中，闪长岩多以残留体形式存在，在垂向上中粗粒似斑状花岗岩与闪长岩交替出现，花岗岩与闪长岩的接触带为铀成矿有利部位。因此，花岗岩是形成铀矿化的先决条件，其中钠交代型和伟晶状白岗岩型矿床构成了龙首山成矿带最典型的铀矿化类型。

4.4 后期改造作用控制

后期改造是指热事件及同化混染带形成等多种作用过程。热事件包括岩浆活动、变质作用和热液活动，其中特别是热液活动，随着其不同类型、演化程度以及其强度和广度使得有用元素在某些特定空间形成了叠加富集。同化混染带的形成，则常常为铀矿化提供了有利的成矿空间和矿质沉淀的有利物化条件。因而在宏观上铀矿化常产于两种岩性的混染带附近或边缘。

5 区域铀成矿模式

矿床的形成是地质历史时期多种地质作用的结果，铀矿床的产出也是在特定的构造地质背景下伴随一定的地质事件而成。在研究龙首山铀成矿带典型铀矿床的基础上，结合区域铀成矿地质背景、区域铀成矿条件、成矿规律和控矿因素等，建立了龙首山成矿带区域铀成矿模式（图15），具体如下：

图15 龙首山成矿带区域铀成矿模式图Fig.15 Uranium metallogenic model of Longshoushan metallogenic belt

5.1 太古宙至古元古代中期富铀基底形成（预富集）阶段

华北克拉通地壳的变质基底经历了多期复杂的构造演化。一般认为，华北古陆南缘（阿拉善地块）在太古宙末期已有古陆核形成，华北克拉通古老岩石［兴和岩群（3.6 Ga）、太华群（2.5 Ga）、迭布斯格岩群（3.2 Ga）］的同位素年龄数据以及高级变质带的存在说明古陆核在太古宙已经历了明显增生并最终在太古宙晚期形成花岗岩-绿岩地体。经历了新太古代晚期的构造变形运动，古元古代早期在阿拉善地块南缘形成了作为结晶基底的龙首山岩群。富铀的龙首山群奠定了龙首山成矿带铀成矿的成岩、成矿基础。

芨岭岩体岩浆结晶分异晚期形成富含K+、Na+以及挥发分的流体，流体运移过程中对流经岩体产生钾钠混合交代作用，使蚀变岩石更加疏松、多孔，其机械强度降低从而更易形成构造碎裂岩。岩浆热液在运移过程中萃取吸收流经围岩中铀之后，逐步演变为富钠富挥发分含铀热液。运移至构造降压部位的含铀热液，因为压力骤降导致流体沸腾，致使热液中的碳酸铀酰络合物（［UO2（CO3）2］4-）分解、沉淀、成矿；因为流体沸腾导致Eh变化使部分U6+被还原为U4+从热液中沉淀；另外，岩性接触面两侧岩性差异较大，形成的地球化学障进一步促使铀的沉淀；同时，当成矿热液在运移过程中与大气降水混合，进一步促进了成矿物质的卸载，形成品位较富的钠交代型铀矿体。

热液与围岩的反应不断进行，溶蚀了花岗岩中大量的石英进入热液，使得溶液的性质由碱性转变为酸性。在花岗岩内部热能的驱使下，酸性含铀热液向花岗岩的外接触带运移，运移过程中仍萃取了围岩中的铀。含铀热液运移至外接触带时，革命沟断裂控制的硅化破碎带为成矿热液的运移和存储提供了空间；外接触带中的变质岩与成矿热液形成了较大的地球化学反差，围岩中斜长角闪岩、斜长角闪片岩、黑云母变粒岩、黑云母片岩等变质岩含大量角闪石、黑云母等，富含Fe2+等阳离子，对热液中的U6+起到了还原作用，有利于铀矿物沉淀、富集成矿；此外，大理岩本身化学成分与矿液成分相差很大，二者相遇时，由于CO2等矿化剂的不断增加（特别是含矿溶液遇到碳酸岩石）而使铀硅酸盐络合物分解，沉淀形成沥青铀矿和围岩的硅化与碳酸盐化；大理岩中黄铁矿的S2-、H2S等促使沥青铀矿的形成。此外，泥盆纪（380～410 Ma）、石炭纪（342～296 Ma）和白垩纪早期（99～124 Ma）岩浆构造热时间导致了铀成矿作用的叠加。