纳米比亚白岗岩型铀成矿作用评述

陈金勇，范洪海，何德宝，耿瑞瑞，王生云，陈东欢，陈旭

（1.核工业北京地质研究院 中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029；2.东华理工大学 核资源与环境国家重点实验室，江西 南昌 330013；3.中核地矿科技集团有限公司，北京 100013）

目前，世界上已发现的深源侵入岩型铀矿床主要分布于纳米比亚、加拿大、格陵兰、美国、南非、澳大利亚、乌克兰和中国等地［1-5］。尽管该类铀矿床平均品位较低，多介于0.01 %～0.05 %之间，但其往往具有较大规模，可形成大型-超大型铀矿床，具有较好的找矿前景。加拿大、格陵兰和乌克兰等伟晶岩型铀矿床即是侵入岩型铀矿床的一种，多产于早元古代克拉通附近的褶皱造山带中［1，6］，加拿大North Shore地区的伟晶岩型铀矿资源量可达1.69 万t［7］。而纳米比亚白岗岩型铀矿床更是侵入岩型铀矿床的典型代表，它是泛非造山带的产物，其含矿主岩为浅色伟晶状花岗质岩石，当地的地质勘探人员称之为白岗岩，总共有20 余座矿床，总资源量可达72 万t 左右，其中不乏有大型-超大型铀矿床［7-8］。

限于勘探与开发等诸多因素的限制，纳米比亚白岗岩型铀矿研究程度较低。借助中国核工业集团有限公司第四代铀矿勘探关键技术研究与示范项目开展的契机和前人在罗辛、欢乐谷及湖山等矿床多年勘查与研究的基础，本文对纳米比亚白岗岩型铀矿成矿规律、控矿因素和成矿机制进行了归纳总结与综合解析，提出了若干认识，以期能为今后我国及纳米比亚类似地区的铀矿找矿勘探和深入研究有所裨益。

1 成矿地质背景

1.1 大地构造背景

达马拉造山带（Damara Orogen）是在新元古代和早古生代（650～460 Ma）期间，卡拉哈里克拉通和刚果克拉通碰撞的产物［9］，是泛非造山带的一部分。在纳米比亚该造山带分为NE 向陆内分支和正北向海岸线分支，陆内分支根据航磁解译的断裂或线性构造带所确定边界，自南向北又可细分为南部地体、南部边缘带、南带、Okahandja 线性构造带、南部中央带、北部中央带、北带和北部地体［10-11］。纳米比亚所有白岗岩型铀矿、矿点和矿化点均位于中央带［12］，主要在南部中央带。

中央带以沿 NNE 向千岁兰断裂（Welwitschia Lineament）的负磁异常带和诸多穹隆构造为标志性特征（图1），该带长条形穹盆构造的形态即为NE 向构造所控制。在中央带，至少有D1至D3三次主要构造变形事件发生在达马拉层序中，而D2和D3期构造变形事件，甚至包括D4期构造变形，对纳米比亚白岗岩的侵位机制起着决定性作用。

图1 纳米比亚中部达马拉造山带构造地质简图及主要白岗岩型铀矿位置（据参考文献［13-14］修改）Fig. 1 Structural sketch map of central Damara Orogenic Belt in Namibia and the location of main leucogranite-type uranium deposit （Modified after references ［13-14］）

D1构造变形事件是大约在580 Ma，由卡拉哈里克拉通俯冲至刚果克拉通之下产生的，始于两克拉通的初步汇聚阶段。此构造变形作用产生了一系列与逆冲推覆断层相关的褶皱F1以及S 向至SSE 向的开阔等斜褶皱，平行于层面的穿插叶理S1和低角度逆断层，逆冲断层和褶皱的倾向变化很大。

D2构造变形事件大致发生在550 Ma，属于刚果克拉通与卡拉哈里克拉通进一步汇聚的阶段。此构造变形作用产生了低角度的逆断层，NE 向直立的紧闭-等斜褶皱F2以及与褶皱F2轴面大致平行的轴面面理S2。研究表明：褶皱F2与SE 倾向的拉伸线理L2及NE 向大型紧闭鞘褶皱相伴生。

D3构造变形事件大概发生在535 Ma，为两克拉通相互碰撞时期。该构造变形作用形成了一系列NE 走向、SE 倾向的、直立的大型穹隆构造以及轴面倾向N 或NE 的大波长平缓褶皱F3，该期构造变形作用主导了南部中央带NE 向的主要构造产状。其中，褶皱F3是层理S0与走向NE、倾向SE 的穹隆构造发生叠加褶皱作用形成的向斜构造。前期褶皱再发生褶皱作用产生了与鞘褶皱几何形态相似的区域性褶皱，该期褶皱作用主要发生在南部中央带的西南部。除此之外，随着面理S2的发育，局部地区也发育线理L3。D3构造变形事件与Jacob（1974）提出的D2构造变形事件晚期相对应［15］。该期穹隆、褶皱构造与白岗岩成矿作用关系十分密切。

D4构造变形以韧性向脆性的过渡转变和NNE 向千岁兰断裂的左旋走滑为特征。罗辛穹隆的NNE 轴向是在D4构造变形时期由F3的NE 轴向旋转形成的。该期构造变形事件也相当于Jacob（1974）提出的D2构造变形事件晚期，且比D3构造变形事件还要晚［15］。

1.2 地 层

在中央带，区域发育的地层自上而下包括：达马拉层序的卡塞布组（Kuiseb）、卡里毕比组（Karibib）、楚斯组（Chuos）、罗辛组（Rössing）、可汗组（Khan）和艾杜西斯组（Etusis）以及前达马拉基底阿巴比斯组杂岩体（Abbabis）（图1）。卡塞布组由黑云母片岩、泥质片岩、片麻岩、混合岩、钙硅质岩和石英岩组成。卡里毕比组以厚层大理岩为主，含有钙硅质岩、片麻岩和片岩等，厚层状大理岩节理较发育。楚斯组以发育冰碛岩为特征，还包含石英岩和钙硅质岩等。该组冰碛岩的形成年龄在710 Ma 左右，与全球性Sturtian 冰期事件密切相关。罗辛组以发育上、下两套大理岩为特征，含有钙硅质岩和堇青石片麻岩，一些铀矿床的白岗岩矿体主要侵位于该地层，如罗辛矿床。可汗组与罗辛组呈不整合接触关系，以灰绿色辉石石榴片麻岩和大量花岗岩脉侵入为特征，还含有石英岩、角闪岩及片岩等组成。艾杜西斯组不整合于阿巴比斯组杂岩体之上，主要由石英岩、片麻岩、片岩和变质砾岩等组成，常发育在穹隆和背斜的核部。研究表明：在中央带，达马拉层序底部与裂谷相关的酸性火山岩年龄为746±2 Ma［16］。因此，达马拉层序的沉积作用始于750～710 Ma 之间［17］。前达马拉基底阿巴比斯组杂岩体以石英长石片麻岩和眼球状片麻岩为主，含少量石英岩、泥质片岩、斜长角闪岩及大理岩等，前达拉基底演化年龄约在2 038±5 Ma 至2 164±6 Ma之间［18-20］。

1.3 岩浆岩

纳米比亚达马拉造山带中央带至少发育300 余个岩浆侵入体，出露面积超过75 000 km2，其中，花岗岩侵入体约占96 %，花岗闪长岩、闪长岩和基性岩占4 %左右［13］。中央带花岗岩出露的规模大小不一，从5 000 km2的Donkerhuk 花岗岩体到几米厚的白岗岩脉，普遍以岩床和岩脉的形式出露［21-22］。

按照达马拉造山带构造演化及不同花岗质岩石的特征差异，不同学者对花岗质岩石进行了大致分类。Marlow（1981）将其划分为四类：早期富含黑云母的红色花岗岩、Salem 型斑状花岗岩、淡色花岗岩和晚期白岗岩［23］。Miller（1983）将其归为三大类型：1）花岗闪长岩、闪长岩以及红色和灰色花岗岩；2）斑状黑云母二长花岗岩及相关闪长岩；3）细粒至粗粒状淡色花岗岩和伟晶岩［13］。Brandt（1987）同样认为达马拉造山带中央带最古老的花岗岩侵入体是红色花岗岩，再则是Salem型斑状花岗岩［24］。

在各种花岗岩侵入体中，具有Ⅰ型花岗岩特征的为早期的闪长岩与少数含有榍石和角闪石的Salem 型花岗岩，而大多数Salem 型花岗岩为过铝质、含石榴子石的S 型花岗岩。还有大部分淡色花岗岩也是含石榴子石和堇青石、强过铝质的S 型花岗岩。这些花岗岩可能来源于：1）达马拉超群的中地壳变沉积岩部分熔融形成的；2）中元古代基底的变沉积岩和变火成岩部分熔融形成的［21，25-27］。

与铀矿化关系密切的白岗岩广泛分布于达马拉造山带中央带，形态复杂多变，通常呈不规则网状岩脉沿着地层的层理和片理侵入。Nex（1997）对Goanikontes 地区各种白岗岩的野外接触关系、岩石学及辐射值等地质特征进行研究，并按照特征差异以及大致形成时间先后顺序将其划分为A、B、C、D、E 和F 六种类型（表1）［28］。在六类白岗岩中，D、E 型是主要的赋矿岩体。

表1 纳米比亚达玛拉造山带不同类型白岗岩的地质特征Table 1 Geological characteristics of different leucogranites in the Damara Orogenic Belt，Namibia

2 白岗岩型铀成矿作用的制约因素

2.1 地层含铀性与铀成矿作用

目前，纳米比亚达马拉造山带中央带共发现了20 多个白岗岩型铀矿床，各个矿床地质特征及矿化岩体产出层位如表2 所示。其中，多数矿床的矿化岩体主要侵入于罗辛组和可汗组，另外，也有部分铀矿床的矿化白岗岩亦侵入于卡塞布组和卡里毕比组，如欢乐谷矿床与瓦伦西亚矿床（图2）。综上所述，纳米比亚白岗岩铀成矿作用明显受地层约束，主要是由于酸性岩浆上涌至地层过程中，与卡里毕比组或罗辛组大理岩发生脱碳反应，使得包裹体气相中二氧化碳含量增加，岩浆易于沸腾，促进铀沉淀富集，而卡塞布组与可汗组的片岩、片麻岩发育大量的裂隙、片理及片麻理等，给铀矿化提供了充足的容矿空间。

表2 中央带白岗岩型铀矿床地质特征［13，28-29］Table 2 Geological characteristics of leucogranite-type uranium deposits in the central Damara Orogenic Belt,Namibia[13，28-29]

图2 纳米比亚欢乐谷矿床18 号矿带西部地质剖面图Fig. 2 Geological profile of the west of ore belt No. 18 in Gaudeanmus area，Namibia

在大陆上地壳元素丰度值中，w（U）=2.8×10-6，w（Th）=10.7×10-6，w（U）/w（Th）=0.26［31］。通过区域地层铀、钍含量分析（表3），可以发现可汗组、楚斯组、罗辛组和卡塞布组的铀、钍含量及w（U）/w（Th）比值与大陆上地壳基本相当，说明这些地层并未发生铀的迁移，而且铀的含量也不高，因此白岗岩中的铀不可能来源于上述这些地层。卡里毕比组地层的铀、钍含量及w（U）/w（Th）比值较大陆上地壳要偏高些，主要是因为酸性岩浆侵入于大理岩过程中，与大理岩发生反应，使其发生矽卡岩化，同时有少量铀沉淀在大理岩中，因此铀源也不可能是卡里毕比组。在达马拉层序中，只有艾杜西斯组的w（U）/w（Th）比值低于大陆上地壳，这是由于艾杜西斯组中常有前达马拉基底物质的混入。显然，前达马拉基底是白岗岩铀矿化的最有可能来源，1）相对于铀来说，前达马拉基底的钍含量明显高于大陆上地壳；2）前达马拉基底的w（U）/w（Th）比值明显低于大陆上地壳，两者均表明了前达马拉基底明显发生了铀迁移，所以它是最有可能的铀源。

表3 纳米比亚达马拉造山带中央带各个地层的U、Th 含量/10‑6Table 3 U and Th content of strata in the central Damara Belt，Namibia/10‑6

2.2 构造演化与铀成矿作用

2.2.1 区域多期次构造变形及其运动学

由于受新元古代晚期达马拉造山作用和中新生代构造-岩浆作用的影响，中央带发生了断裂活动和强烈的褶皱作用，形成了十分复杂的地质构造景观。通过野外构造剖面调查及重点地区构造剖面分析，初步确定了四期五个阶段的构造变形。

2.2.1.1 前达马拉时期构造变形

该构造形迹以各种强烈韧性变形构造和花岗片麻岩、石榴斜长片麻岩、片麻岩等角闪岩相变质岩为特征（图3a），主要发育在前达马拉基底阿巴比斯组杂岩体中。原始构造轴向多已被后期的达马拉期NE 向变形构造所置换，根据野外残留露头的观察以及叠加变形构造分析，判断前造山期构造线呈近EW 向展布。

2.2.1.2 达马拉时期构造变形

该期构造变形自早到晚可分为3个阶段：挤压逆冲韧性变形、走滑剪切韧性变形和褶皱构造，均呈NE 向展布。NE 向构造线是泛非期达马拉造山带所特有的构造现象，属于新元古代晚期陆-陆碰撞及强烈挤压变形的产物。纳米比亚中央带的长条形穹盆构造形态基本被此构造线所控制。

1）挤压逆冲韧性变形

该构造变形发生在D1时期，约580 Ma，与区域上新元古代晚期卡拉哈里克拉通俯冲至刚果克拉通之下事件密切相关。致使前达马拉基底阿巴比斯组杂岩体和达马拉层序的冰碛岩、碳酸盐岩和碎屑岩及火山岩夹层发生了绿片岩相-低角闪岩相的变质作用，形成了大理岩、片麻岩和片岩等。也产生了紧闭褶皱、逆冲推覆褶皱和低角度逆冲断层，以及倾滑型的拉伸线理和透入性的剪切面理（图3c），伴生不同规模的韧性剪切带和糜棱岩。此阶段构造变形形迹目前主要出露在可汗河谷带的两侧，仅局部地区保存较为完好，如欢乐谷矿床18号带等。

2）走滑剪切韧性变形

鉴于野外地质观察，该期构造变形明显晚于逆冲韧性剪切时期，大致与A 型和B 型白岗岩同期，约发生在550～540 Ma 之间，为D2—D3期构造事件。在可汗河谷一带可明显观察到该期构造变形事件，韧性走滑变形带延伸长度超过40 km、宽度约1 km。处于走滑带的岩石，如碳酸盐岩、碎屑岩以及如黑云母花岗岩、似斑状花岗岩、A 型和B 型白岗岩等岩浆岩，都发生了走滑特征的韧性剪切变形，伴随有走滑剪切型褶皱构造、石香肠及其细颈化“藕节”或“哑铃”构造（图3b）。根据卡里毕比组及罗辛组等发育的σ型和δ型旋转碎斑系（图3e，f），说明该构造变形是左旋剪切活动，同时岩石定向薄片中长石、石英等矿物也证实了沿北东方向的左旋活动。

3）褶皱构造

伴随同碰撞期倾滑变形及后碰撞期走滑变形，形成了一系列NE 向a 型背斜和向斜构造（图3d），其枢纽与拉伸线理近平行展布。通常背斜较宽，向斜相对较小，褶皱轴向以NE 向为主，EW 向为辅。如在欢乐谷矿床18 号带和罗辛矿床Z17、Z19号带之间发育一轴向近NE 向的大型向斜，核部为卡塞布组地层（图4），矿化白岗岩侵入于该向斜的东翼。在NE 向韧性剪切带中经常见有平卧褶皱、似剑鞘褶皱等a型褶皱，依据野外切割关系分析，早期褶皱为EW 向，晚期褶皱为NE 向。罗辛穹隆即是该褶皱构造的典型代表，研究表明，此穹隆构造发生于540 Ma之后，为D3时期构造变形［14］。其核部为艾杜西斯组地层，有花岗岩侵入，应是刚果克拉通与卡拉哈里克拉通碰撞时，陆壳挤压增厚、地壳物质部分熔融以及花岗质岩浆柱上涌的产物［14］。

图4 纳米比亚达马拉造山带欢乐谷地区构造纲要图Fig. 4 Structural outline of Gaudeanmus area in the central Damara Orogenic Belt，Namibia

2.2.1.3 中上地壳层次的构造变形

该期构造变形均切割基底岩层和韧性变形带，以密集的节理构造、浅构造位的拖曳褶皱和脆性断裂以及中生代近直立基性岩墙群为特征。基性岩为细粒状辉绿岩、粗玄岩脉，厚度为0.5～15 m 不等，延伸稳定，数百米至上千米，走向变化较大，包括近SN向、NW310°、NE44°～70°和近EW向等，以近SN 向岩脉最为发育。

千岁兰断裂是区域最主要的脆性断裂，穿过整个区域，沿罗辛组泥质片岩、片麻岩及卡里毕比组片岩、大理岩地层分布，为大型走滑断层，总体沿着NE 或NNE 方向延伸，走向上局部发生转折，宽约60～300 m，构造面呈舒缓波状，发育构造泥、擦痕及阶步，构造通过处黑云母片麻岩被强烈破碎成岩粉状，倾向和倾角不明，带内发育大量构造岩，主要有：断层泥、碎粉岩和碎斑岩。并发育一些次级断裂，沿NW 向、SN 向延伸。这些断层不仅造成岩层剪切、破碎及铀的活化、迁移，也为中生代基性岩脉提供侵入通道。

2.2.1.4 新生代脆性变形

该脆性变形是以水平状卸载节理为代表，在石英岩和白岗岩中最为发育，是地壳整体抬升引起的。在南非的开普敦（Cape Town）桌山和好望角（Cape of Good Hope），卸载节理广泛发育在元古代花岗岩基中，粗看犹如规整的水平岩层。

2.2.2 区域构造应力场分析

区域褶皱的动力学背景为中深地壳层次的塑性流变环境，主压应力被塑性流变状态下的岩石组构吸收后，形成了韧性剪切带和变质岩。目前留存在岩石中密集的节理构造，主要是因为岩浆上涌至上地壳或碰撞造山后构造折返产生的。

经野外测量纳米比亚欢乐谷地区29 处变质岩与花岗岩的节理产状及室内处理，绘制了26个地点的节理玫瑰图和等密度图（图4），大体确定了该地区碰撞后区域应力场。

从26个不同地点、不同岩石的节理测量统计，方位介于N26°～35°之间的主压应力，共9处，点号分别是11、30、32、39、54、62、101、104和111，为最优势主压应力；再则是共有8 处主压应力方位介于N110°～129°之间，点号分别是11-Gr（花岗岩）、19、53、57、73、91、109 和112；然后是主压应力方位介于N345°～360°之间的，有7 处，点号分别是5、16、35、45、85、100和111-Gr（花岗岩）；另外点号13 和82 两处的主压应力方位介于N51°～56°之间。

众所周知，平行主压应力方向者往往形成沿该方位延伸的正断层，或垂直该方位的逆断层。研究表明：白岗岩型铀矿的富集是在D 型白岗岩侵位期间及之后发生的。因此，上述26处节理测量获得的4个不同方位应力场尤其是前3个方位应力场，应该与铀矿富集密切相关。

纳米比亚达马拉造山带中央带白岗岩铀矿床多呈NE 向展布，应与区内最优势的σ1为N26°～35°方位的区域应力场关系最为密切，如欢乐谷矿床18 号矿带呈NE30°展布，该方位与一同方位的断裂破碎带千岁兰断裂相对应，应是成矿流体运移流通的主通道。σ1为N110°～129°和N345°～360°方位的区域应力场也对达马拉造山带中央带白岗岩铀矿床的形成具有一定贡献。

2.2.3 构造活动对铀成矿作用的制约

通过综合分析研究区韧性剪切带、断裂、穹隆、褶皱、岩浆活动以及流体作用，基本查明了与铀矿化相关的构造因素有以下几个方面：

1）早期的韧性推覆剪切有可能使矿源层中的矿质析出，稍后的韧性走滑剪切将使之进一步析出并沿走滑剪切带迁移-沉淀，使矿质在有利部位初步富集。

2）脆性断裂，特别是区域性深大断裂——千岁兰断裂，以及次级断裂、节理和裂隙等，既是富铀岩浆迁移侵入的通道，也是后期热液叠加富集的通道，同时也为基性岩脉提供了上涌的有利条件。

3）褶皱和穹隆导致地层经常发生扭曲、拐弯，形成一个张性空间，如脆性-韧性剪切活动叠加部位、剪切拖曳带、穹隆构造低部、构造拐弯处、交汇处以及断裂破碎带，十分有利于铀的沉淀、富集和储存。

4）新生代脆性变形，由地壳整体抬升引起，如水平状卸载节理，使得矿化白岗岩进一步抬升，遭受风化剥蚀，产生表生氧化作用。

2.3 岩浆演化与铀成矿作用

纳米比亚中央带的花岗质岩浆演化历史很大程度上反映了达马拉造山带深部的高温演化历程（表4）。在达马拉造山期间，岩浆演化大致可划分为三幕：570～540 Ma（与板块汇聚、碰撞相关的花岗岩）、535～510 Ma（碰撞期花岗岩）和505～480 Ma（后碰撞花岗岩），并最终于460 Ma 左右冷却，停止活动［32］。

表4 纳米比亚达马拉造山带中央带花岗质岩浆的演化过程Table 4 Evolution of granitic magma in the central Damara Orogenic Belt，Namibia

1）570～540 Ma——与板块汇聚、碰撞相关的花岗岩

第1 幕岩浆活动与卡拉哈里克拉通和刚果克拉通的汇聚、碰撞阶段相对应。在这期间，大量镁铁质深成岩体、正长岩以及早期闪长岩、花岗闪长岩、红色花岗岩和Salem 型花岗岩的侵入，同时A 型白岗岩也是在这时期侵入的。Jacob et al.（2000）利用SHRIMP 锆石U-Pb 测试，获得Goas地区的闪长岩套年龄为563±4 Ma和546±6 Ma［33］，属于D2时期或早于D2时期，代表板块俯冲的年龄。更重要的是，Salem型花岗岩作为达马拉造山带的同构造花岗岩，其大量的测试年龄值介于560～540 Ma 之间［13，33］，欢乐谷地区Salem 型花岗岩中的斑状花岗岩和黑云母花岗岩年龄分别为552.5±2.2 Ma和540.2±3.9 Ma［34］，也在那年龄值范围内，表明卡拉哈里克拉通和刚果克拉通在560～540 Ma 期间发生碰撞。

2）535～510 Ma——碰撞期间的花岗岩

该时期是在地壳增厚的主阶段之后，与中央带的峰期变质作用关系密切，属于D3期间。主要的过铝质S 型花岗岩在此期间侵入，如灰色花岗岩、B 型白岗岩、C 型白岗岩和F 型白岗岩。研究表明，在斯瓦科普蒙德附近，达马拉变沉积岩和前达马拉基底片麻岩在这时期发生了部分熔融［35］。

3）505～480 Ma——后碰撞花岗岩

该期花岗岩均是D3之后侵入的，大量铀矿化白岗岩（D 和E 型白岗岩）和伟晶岩的形成年龄分布于505 到480 Ma，该期所记录的最年轻花岗岩Rb-Sr 年龄为465±2 Ma［43］。

通过对各种花岗岩的野外能谱测量统计分析，A、B和C三种类型白岗岩w（U）/w（Th）＜1，表现出富Th的特征；而D与E型白岗岩w（U）/w（Th）＞1，表现出富U 的特征；F 型白岗岩w（U）/w（Th）≈1，而且两者含量都很低。斑状花岗岩、黑云母花岗岩及MAB 中花岗片麻岩w（U）/w（Th）＜0.2，均表现出明显的富Th 的特征。同样，通过室内的U、Th 微量元素分析可以看出，只有D 和E 型白岗岩的w（U）/w（Th）比值大多分布于1 到10之间，且D 型白岗岩中铀、钍含量明显远高于其他类型花岗岩，其他类型白岗岩（包括A、B、C和F型白岗岩）的w（U）/w（Th）比值大多分布于0.1到1之间，而且一般具有富Th的特征。因此，赋铀白岗岩主要是D和E型白岗岩。

2.4 热液活动与铀成矿作用

纳米比亚白岗岩型铀矿主成矿期为岩浆结晶分异作用，主要铀矿物为晶质铀矿、钍铀矿和铀石，副矿物为磁黄铁矿、黄铁矿及锆石等。热液活动对白岗岩铀成矿的作用相对较小，但是在个别矿床也发现后期热液活动对局部白岗岩铀矿化进行了叠加富集作用，使矿化品位可高达1 %～2 %，如湖山矿床和欢乐谷矿床。热液叠加富集多发生于断裂、节理和裂隙比较发育的部位。研究表明：纳米比亚中央带白岗岩铀成矿作用大体可以划分为三个期次：岩浆作用期、热液叠加改造期和表生氧化期，热液叠加改造期的蚀变包括硅化、伊利石化、赤铁矿化、绿泥石化、黄铁矿化和高岭石化等，与沥青铀矿和脉状铀石的形成息息相关，但相对于主成矿期，该期热液生成的铀矿物比例相对较小［30，45］。

3 典型矿床特征简介

3.1 罗辛矿床（Rössing）

罗辛矿床有四个铀矿带：SH、SJ、SK 和Z20（图5）。SJ 是目前开采最主要的矿坑，其他三个还未开采。赋铀白岗岩主要为D 型白岗岩，以花岗伟晶结构为主，还见有粗粒结构、中粒结构及似斑状结构，由石英、微斜条纹长石和微斜长石组成，含有少量黑云母。在SJ，铀矿物包括晶质铀矿（55 %）、β-硅钙铀矿（40 %）及贝塔石（5 %），伴生矿物有独居石、锆石、榍石、黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿和萤石等。而在SH 矿带，铀主要以贝塔石（Ca，Na，U）2（Ti，Ta，Nb）2O6（O，OH）的形式存在［46-47］，贝塔石是一种难以提炼的铀矿物，因此，目前该地区没有开采价值。这两个地区铀矿物之所以有这么大差异，主要是由于白岗岩与罗辛组大理岩发生反应，产生过量二氧化碳，使得SH 矿带白岗岩中二氧化碳含量过高，从而引起烧绿石与晶质铀矿相互作用，形成贝塔石［48-51］。

图5 罗辛矿床的铀异常带和地质概况（引自参考文献［52］）Fig. 5 Uranium anomaly zone and geological overview of Rössing deposit （Adapted from reference ［52］）

罗辛矿床主要受构造和地层控制。韧性变形至脆性变形转换带为矿化白岗岩提供了就位空间，促使铀矿体落位于罗辛穹隆的东南部与南部，赋存在紧闭褶皱的拐弯部位［47］（图5）。同时，千岁兰断裂（Welwitschia）对矿体的就位也具有重大影响，白岗岩沿着节理、裂隙、断裂及轴面劈理等侵入［42，51］。罗辛矿区发育有罗辛组、可汗组和艾杜西斯组等地层，赋铀白岗岩主要侵入在可汗组和罗辛组接触带，铀矿化位置受地层所控制。当白岗岩侵入至罗辛组地层时，与该组大理岩发生脱碳反应，致使流体中二氧化碳含量增加，岩浆易于沸腾，促进铀沉淀与富集［52-53］。

总之，罗辛铀矿是多种成矿因素耦合的产物，岩浆结晶分异作用是最主要的成矿作用，成矿年龄为510±3 Ma［42］。后期地壳抬升以及受气候影响，近地表白岗岩富集次生铀矿物，也是罗辛矿床的重要组成［29，47，54-55］。

3.2 湖山矿床（Husab）

湖山铀矿（或称为罗辛南铀矿），约在罗辛矿床南部5 km 处，地表被第四纪沙粒所覆盖。其中可采矿体位于Z1号带和Z2号带内，Z1号带矿体向北与罗辛Z20矿体相连。在湖山矿床Z1号矿带，赋铀白岗岩主要就位于北部穹隆东翼，在南部有些矿体位于穹隆西翼与转折端，走向介于0°～20°之间，倾角介于35°～80°之间，变化较大（图6）。Z2号带矿体以近平整的鞍型侵入于南部穹隆，分布在穹隆两翼及转折端，走向介于30°至170°间，倾角缓于Z1号带，介于5°至30°之间［56-57］。

图6 湖山铀矿Z1号坑22.544°E 地质剖面图（引自参考文献［59］）Fig. 6 22.544°E geological profile of pit No.1 in Husab Mine （Adapted from reference ［59］）

湖山矿床赋矿岩体为D 型和E 型白岗岩，主要侵入于罗辛组与可汗组，少量位于楚斯组内。罗辛组地层主要由大理岩、钙硅质岩、黑云母片岩及堇青石片麻岩组成，楚斯组岩性为混积岩、黑云母片岩和花岗质混合岩。同样，在地层不整合接触带和构造带内矿体后期受到不同程度的热液叠加富集作用，常发育由黑云母和石英组成的脉状富铀矿体，以及伴有弱绢云母化、蛇纹石化、绿泥石化和高岭土化等蚀变。主要是由于后期热液活动促使铀的活化运移，并沿破碎带使原矿体发生热液叠加改造作用，产生了铀石等。因此，这些高品位铀矿体主要赋存在构造断裂带或罗辛组富含硫化物的片麻岩内［58-59］。

湖山铀矿主要原生矿石矿物为晶质铀矿，其次含有少量铌钛铀矿和钍铀矿，后期热液形成的铀矿物以铀石为主，而黄硅钾铀矿和硅钙铀矿是表生氧化作用形成的。晶质铀矿颗粒较大，常被黑云母、斜长石等包裹，其成矿年龄可能为496±4.1 Ma，是白岗岩矿体内晶质铀矿的电子探针化学年龄［60］。

3.3 欢乐谷矿床（Gaudeanmus）

欢乐谷矿床位于罗辛矿床的东北侧和瓦伦西亚矿床的西南侧。18 号带为欢乐谷矿床的主要矿带，位于矿床的西南侧，西侧紧邻罗辛矿山的Z17 异常区。矿体产在卡里毕比组大理岩与卡塞布组片麻岩接触带（图7），少数产于罗辛组大理岩和可汗组片岩接触带，走向随地层变化，有NNE 向、近EW 向和NNW 向。铀矿化发育在以可汗组为核的倒转背斜西翼的白岗岩脉密集群中，含矿主岩为D 型白岗岩，主体矿段分布在长约650 m、宽350 m 的范围内。矿化白岗岩体主要以似层状、层状及透镜状脉体顺层侵入，部分地段切穿围岩层理产出（图7）［30，61-62］。

图7 纳米比亚欢乐谷矿床18 号带的纵剖面图Fig. 7 Longitudinal section of ore belt No. 18 in Gaudeanmus area，Namibia

欢乐谷铀矿床主要受岩体、构造、岩性、地层以及后期热液活动等因素制约。在6 类白岗岩及Salem 型等花岗岩中，赋铀白岗岩仅为D型和E 型两种白岗岩，明显具有专属性，主要是由于非矿化白岗岩或花岗岩均在D3期间或之前形成，而矿化白岗岩是由富铀基底再深部重熔而形成的，产于D3构造变形及穹隆构造之后，两者的物质来源不同。千岁兰深大断裂是白岗岩型铀矿活化迁移的通道，穹隆、NNE 向韧性剪切带及褶皱等构造变异（转折、膨大）部位为铀矿体的赋存提供了充足的空间。另外，赋铀白岗岩常以网脉状、脉状侵入于罗辛组大理岩和可汗组片麻岩、卡里毕比组大理岩和卡塞布组黑云母片岩（在罗辛组地层减薄或缺失的情况下），这是因为在侵入过程中，岩浆与罗辛组或卡里毕比组大理岩发生脱碳反应，致使二氧化碳含量增加，岩浆易于沸腾，促进铀沉淀富集。就后期热液而言，在靠近断裂破碎带等部位，矿化白岗岩明显发生强烈的热液蚀变，使得铀矿化品位显著增高，可见局部存在后期热液的叠加富集［63］。

欢乐谷矿床铀的赋存状态以独立铀矿物为主，少量以类质同像赋存在锆石、钍矿物、独居石和榍石等副矿物中。铀成矿作用大致可分为岩浆作用、热液叠加富集作用期和表生氧化作用三个期次。岩浆作用期成矿年龄为502±3 Ma（LA-ICP-MS 晶质铀矿U-Pb），产生的铀矿物以晶质铀矿为主，还包含铀钍石、钍铀矿、自形铀石、钛铀矿及贝塔石等，为主要成矿期；热液叠加改造期成矿年龄约为153.5±6.5 Ma（LA-ICP-MS 沥青铀矿U-Pb），代表性铀矿物为沥青铀矿与脉状铀石；表生氧化期可能发生于新生代，约11.0±3.2 Ma，铀矿物主要是钒钾铀矿和硅钙铀矿等。所以，纳米比亚欢乐谷铀矿床是原始岩浆结晶分异作用、后期热液叠加富集作用以及表生氧化作用的综合产物［30，45］。

4 成矿机理探讨

4.1 成矿物质来源分析

众所周知，达马拉造山带矿化白岗岩产于D3构造事件之后，是上地壳部分熔融的产物，但目前对其成矿来源仍有一些不同见解。Smith（1965）根据白岗岩的矿物成分以及与罗辛组和可汗组的接触关系，认为侵入于罗辛组和可汗组接触带的白岗岩是原富铀沉积岩在角闪岩相变质作用条件下形成的［56］。虽然有些白岗岩型矿床，矿体主要侵入于罗辛组和可汗组，如湖山矿床和罗辛矿床，但有些野外地质现象却不支持该观点，如在Goanikontes 地区，富铀白岗岩也侵入于楚斯组与艾杜西斯组［63］；在瓦伦西亚矿床和欢乐谷矿床，矿体主要侵入于卡塞布组和卡里毕比组，少量侵入于罗辛组和可汗组［61］。该地质现象也证明了Barnes 和Hambleton-Jones （1978）依据岩体中包体成分判断矿化白岗岩可能来源于可汗组变质沉积岩的观点是错误的［64］，该包体成分更接近于花岗质岩类。

矿化白岗岩是在达马拉造山带晚期侵入地层［65-66］，Brynard 和Andreoli （1988）认为矿化岩体是由红色花岗岩部分熔融产生的［66］，然而红色花岗岩的高场强元素含量（HFS）高于矿化白岗岩，因此矿化白岗岩不可能来源于红色花岗岩［61］。陈金勇等（2016）通过Sr-Nd-Pb 等同位素示踪发现，矿化白岗岩形成于D3构造变形及穹隆构造之后，是早期未熔融的富铀前达马拉基底经重熔而产生的结果［61，63］，前达马拉基底具有明显的铀异常，可为矿化白岗岩提供充足的铀源［21，67］。值得注意的是，晶质铀矿的的Nd 同位素示踪结果也充分印证了该观点［61］。所以白岗岩型铀矿主成矿期的成矿物质主要来源于具有铀异常的前达马拉基底［68-69］。

4.2 成矿机理

矿床的形成通常可分为矿前、成矿期和矿后三个阶段，是多种地质作用的综合产物。矿前主要为成矿创造赋矿空间，以及为矿质沉淀提供化学条件，前达马拉富铀基底为白岗岩铀矿化提供充足的铀源，千岁兰断裂为矿液的活化运移提供了通道，穹隆和韧性剪切带为铀的沉淀富集创造了赋矿空间。白岗岩铀成矿作用是一个矿质不断叠加富集的多期多阶段的过程。首先在550 Ma 左右，刚果克拉通和卡拉哈里克拉通发生碰撞，产生了多种同构造花岗岩；然后约在502 Ma，前达马拉富铀基底发生部分熔融，富铀岩浆经千岁兰断裂（Welwitschia Lineament）上涌，侵入于罗辛组大理岩与可汗组片麻岩以及卡里毕比组大理岩与卡塞布组黑云母片岩中，形成了富铀的D 型和E 型白岗岩，在此过程中生成以晶质铀矿为主的大量铀矿物。接着约在152.3±1.1 Ma，深部流体通过断裂、节理和裂隙向上迁移，与大气水相互混合，在部分地段生成富铀流体，对矿化白岗岩进一步叠加改造，形成了脉状铀石和沥青铀矿等热液铀矿物，这一期成矿作用相对有限，仅使局部白岗岩的铀矿化品位更高。矿后期，由于受地壳抬升和气候影响，铀矿化发生表生氧化改造与加积，产生了钒钾铀矿和硅钙铀矿等次生铀矿物［30，70］。

5 结 论

1）纳米比亚白岗岩型铀矿主要发育在达马拉造山带中央带中，其关键控矿因素包括岩体、构造和地层。有利构造条件为韧性剪切带、穹隆、断裂带、褶皱以及节理、裂隙等，构造控制着矿化白岗岩的就位，主要发育于韧性变形至脆性变形转换带内，同时，千岁兰断裂（Welwitschia Lineament）对白岗岩矿体的侵位也具有重大影响，白岗岩沿着断裂、节理、裂隙及轴面劈理等侵入。矿化白岗岩为D 型和E 型白岗岩，主要侵入罗辛组大理岩和可汗组片麻岩，或卡里毕比组大理岩和卡塞布组黑云母片岩。白岗岩与罗辛组或卡里毕比组大理岩发生脱碳反应，导致矿液中二氧化碳含量增高，使得岩浆易于沸腾，有利于铀的沉淀与富集。值得注意的是，后期热液活动也是白岗岩型铀矿的控矿因素之一，特别是富矿体的关键控矿因素，如欢乐谷矿床和湖山矿床部分地段的富矿体均是后期热液叠加富集形成的。

2）白岗岩型铀矿主成矿期成矿物质主要来源于富铀的前达马拉基底，而后期热液叠加富集和表生氧化期的铀可能主要来自原生铀矿物的活化迁移，然后再分配富集，两者所占比重相对较小，热液叠加富集成矿作用常使白岗岩发生硅化、伊利石化、赤铁矿化、绢云母化、绿泥石化及高岭土化等蚀变。

3）纳米比亚白岗岩型铀成矿过程大体分为3个期次：（1）主成矿期约发生在500 Ma，达马拉造山作用期后，前达马拉富铀基底重熔，由岩浆结晶分异作用形成了富铀的D 型和E 型白岗岩，产生的铀矿物以晶质铀矿为主，还包含钍铀矿、铀石、钛铀矿及贝塔石；（2）晚侏罗纪时期，局部矿化白岗岩发生热液叠加改造作用，生成沥青铀矿等，促进铀的进一步富集；（3）新生代地壳抬升，受气候影响，表生氧化作用产生硅钙铀矿等次生铀矿物。