邵 飛 ， 李 嘉 ， 何曉梅 ， 吳云楠

（1.核工業(yè)270研究所，江西 南昌 330200；2.南昌工業(yè)學(xué)校，江西 南昌 330200；3.東華理工大學(xué)，江西 撫州 344000）

華南鈾成礦省火山巖-花崗巖型鈾成礦作用

邵 飛1，2， 李 嘉1，3， 何曉梅1， 吳云楠1，3

（1.核工業(yè)270研究所，江西 南昌 330200；2.南昌工業(yè)學(xué)校，江西 南昌 330200；3.東華理工大學(xué)，江西 撫州 344000）

從構(gòu)造演化—巖漿作用—成礦流體系統(tǒng)將火山巖-花崗巖型鈾礦作為統(tǒng)一體開(kāi)展成礦作用研究。在總結(jié)華南熱液型鈾礦成礦地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)域鈾時(shí)空分布特征，結(jié)合成礦溶液的氫、氧同位素組成，從動(dòng)力學(xué)過(guò)程闡述了成礦物質(zhì)來(lái)源，并進(jìn)而分析了成礦流體演化及成礦作用過(guò)程。認(rèn)為早寒武世富鈾地層是華南熱液型鈾礦最本質(zhì)的鈾物質(zhì)來(lái)源，成礦流體是巖漿水和降水混合的產(chǎn)物，巖漿作用形成了成礦物質(zhì)的 “匯”區(qū)，燕山期伸展或向伸展過(guò)渡的地球動(dòng)力學(xué)背景下的巖漿作用，促成了成礦熱液系統(tǒng)的形成、演化及成礦作用的發(fā)生，隨著巖漿作用物質(zhì)-能量場(chǎng)的減弱，華南熱液型鈾礦成礦作用終止。

華南鈾成礦??；物質(zhì)來(lái)源；成礦流體演化；成礦作用

華南鈾成礦省地跨我國(guó)東南部浙、閩、贛、粵、湘和桂地區(qū)，面積約40萬(wàn)km2，區(qū)內(nèi)火山巖-花崗巖型鈾礦床分布密集，它們屬內(nèi)生熱液型鈾礦床，但以往的成礦作用研究習(xí)慣于將其單獨(dú)研究。眾所周知，鈾成礦作用是源—運(yùn)—聚的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，內(nèi)生熱液鈾礦床是構(gòu)造演化—巖漿作用—成礦流體系統(tǒng)演化的產(chǎn)物。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化

華南鈾成礦省大地構(gòu)造位置地處華南板塊華南活動(dòng)帶，伴隨著華南板塊的形成、演化，華南鈾成礦省經(jīng)歷了多期次裂谷、造山作用和巖漿活動(dòng)［1］。本區(qū)以晚太古代—元古代的華夏古陸為基底；早古生代華夏陸塊產(chǎn)生裂陷形成裂陷海槽沉積，震旦紀(jì)—寒武紀(jì)黑色巖系形成，志留紀(jì)末期裂陷海槽封閉，發(fā)生加里東造山運(yùn)動(dòng)，華夏古陸與揚(yáng)子板塊大致以象山—江山—南昌—泰和—遂川—韶關(guān)—四會(huì)—吳川一線(xiàn)為界拼接為一體［2］，東側(cè)加里東期花崗巖體發(fā)育；晚古生代至中三疊世，即相當(dāng)于華力西—印支運(yùn)動(dòng)期為斷裂坳陷發(fā)育階段，發(fā)育淺海相蓋層，沿?cái)嗔研纬梢幌盗嘘憵じ脑煨偷娜A力西期和印支期的花崗巖；中新生代，即燕山—喜馬拉雅期瀕西太平洋陸緣活動(dòng)強(qiáng)烈，陸內(nèi)裂陷盆地發(fā)育，隆起帶發(fā)生大規(guī)模中、酸性火山噴發(fā)和花崗巖侵入活動(dòng)。

燕山—喜馬拉雅期瀕太平洋的強(qiáng)烈構(gòu)造巖漿活動(dòng)，不僅是華南鈾成礦省地質(zhì)構(gòu)造演化過(guò)程中的重要地質(zhì)事件，而且對(duì)鈾成礦具有重要作用。燕山期由于太平洋板塊的俯沖轉(zhuǎn)換作用，燕山早期陸內(nèi)擠壓深斷裂系形成并伴隨著大量成帶出現(xiàn)的改造型花崗巖的侵入；燕山中晚期大陸造山帶東移，在形成大量花崗質(zhì)侵入巖的同時(shí)，形成了廣闊的沿?；鹕綆r?。谎嗌酵砥凇柴R拉雅早期，隨著造山后的松馳，陸塊強(qiáng)烈拉張裂陷，接受陸相紅色沉積，伴隨伸展構(gòu)造環(huán)境，幔源的玄武巖噴溢或基性脈巖侵入。

由于長(zhǎng)期的地質(zhì)構(gòu)造演化，特別是燕山—喜馬拉雅期的強(qiáng)烈構(gòu)造-巖漿活動(dòng)，華南鈾成礦省鈾成礦物質(zhì)高度活化，在中新生代爆發(fā)了短時(shí)限、高強(qiáng)度和大規(guī)模鈾成礦作用，從而使其成為我國(guó)重要的鈾資源基地。

2 鈾成礦地質(zhì)特征

2.1 產(chǎn)鈾火成巖地質(zhì)特征

華南鈾成礦省火山巖型鈾礦主要產(chǎn)于晚侏羅世—早白堊世以酸性巖為主的陸相火山巖中，產(chǎn)鈾火山巖帶具多旋回噴發(fā)特點(diǎn)（表1），多數(shù)產(chǎn)鈾火山盆地潛火山巖、脈巖發(fā)育，Sr同位素及稀土元素地球化學(xué)特征表明，產(chǎn)鈾火山巖巖漿主要是硅鋁殼熔融的產(chǎn)物，并有部分地幔物質(zhì)的混入［3］。

華南產(chǎn)鈾花崗巖主要為陸殼改造型，巖石化學(xué)特征表現(xiàn)為：富硅、貧鐵鎂、w（K2O）＞w（Na2O），以及鋁過(guò)飽和。產(chǎn)鈾花崗巖體多為加里東期至燕山期復(fù)式巖體（表2），且燕山晚期補(bǔ)體及脈體發(fā)育，印支期和燕山期花崗巖體與鈾成礦關(guān)系密切［4-5］。

2.2 鈾礦時(shí)空分布特征

2.2.1 鈾礦空間分布特征

華南鈾成礦省已探明鈾礦田12個(gè)，火山巖型鈾礦田主要產(chǎn)于贛杭火山巖帶，花崗巖型鈾礦田主要分布于桃山—諸廣花崗巖帶，而武夷山巖漿巖帶兩種類(lèi)型鈾礦田兼而有之（圖 1）。

該區(qū)產(chǎn)鈾火山巖帶多旋回噴發(fā)特點(diǎn)及多期、多階段復(fù)式產(chǎn)鈾花崗巖體特征表明，多期次熱液活動(dòng)、巖漿作用才是制約華南熱液型鈾礦空間分布的本質(zhì)所在。

表1 贛杭火山巖帶火山噴發(fā)旋回及噴發(fā)強(qiáng)度Table 1 Cycles and intensity of volcanic eruption in Gan-Hang volcanic belt

表2 貴東巖體及其外圍巖體侵入期次表 （據(jù) 《華南鈾礦地質(zhì)志》修改，2005）Table 2 Intrusive stages of Guidong Massif and its peripheral rocks（Modified after South China Uranium Geology， 2005）

圖1 華南鈾成礦省鈾礦分布示意圖Fig.1 Sketch showing the distribution of uranium deposits in South China uranium metallogenic province

2.2.2 鈾成礦年齡

火山巖型鈾成礦年齡為90～140 Ma，并且其50 Ma的成礦時(shí)間跨度是一個(gè)相對(duì)連續(xù)的過(guò)程［6］；花崗巖型鈾成礦年齡多為50～110 Ma，僅個(gè)別礦田見(jiàn)有120～130 Ma的鈾成礦年齡［7］，盡管花崗巖型鈾成礦時(shí)間跨度相對(duì)更長(zhǎng)，但其時(shí)間過(guò)程也是相對(duì)連續(xù)的（圖 2）。

圖2 鹿井礦田鈾成礦年齡直方圖Fig.2 Histogram of uranium ore-forming ages in Lujing orefield

值得指出的是火山巖型鈾礦礦巖時(shí)差小，成巖成礦作用在時(shí)間尺度上是連續(xù)的，而花崗巖型鈾礦礦巖時(shí)差可達(dá)數(shù)十至百余萬(wàn)年，且其成礦年齡往往與燕山晚期補(bǔ)體及脈體年齡相當(dāng)。

2.3 圍巖蝕變及礦石類(lèi)型

2.3.1 圍巖蝕變

華南熱液鈾礦圍巖蝕變強(qiáng)烈，并表現(xiàn)出多階段作用和空間疊加的特點(diǎn)。

無(wú)論是火山巖型鈾礦還是花崗巖型鈾礦，成礦期的蝕變相類(lèi)似，主要圍巖蝕變包括：赤鐵礦化、水云母化、黏土化、綠泥石化、黃鐵礦化、硅化、螢石化、鈉長(zhǎng)石化和碳酸鹽化等［8］?？梢?jiàn)，成礦期蝕變既有堿性交代，也有酸性交代。

由于華南鈾成礦省火山巖與花崗巖主要造巖礦物相似，熱液鈾礦成礦期圍巖蝕變的相似性表明火山巖—花崗巖型鈾礦成礦流體性質(zhì)及其演化亦相似。

2.3.2 礦石類(lèi)型

按與成礦關(guān)系最密切、最明顯的圍巖蝕變對(duì)礦石類(lèi)型進(jìn)行劃分，火山巖型鈾礦主要礦石類(lèi)型包括：鈾—赤鐵礦型、鈾—綠泥石型、鈾—硫化物型、鈾—螢石型及鈾—碳酸鹽型；花崗巖型鈾礦主要礦石類(lèi)型包括：鈾—黃鐵礦—微晶石英型、鈾—微晶石英型、鈾—赤鐵礦—微晶石英型、鈾—赤鐵礦型、鈾—螢石—微晶石英型、鈾—螢石型及鈾—碳酸鹽型。

華南熱液型鈾礦常出現(xiàn)礦石類(lèi)型在空間上的疊加，眾多的礦石類(lèi)型從時(shí)間尺度上可以大致分為：早期以鈾—赤鐵礦型為主，晚期以鈾—螢石型為主。當(dāng)兩者疊加時(shí)，往往形成富礦，火山巖型鈾礦和花崗巖型鈾礦均有此規(guī)律存在。

3 鈾成礦物質(zhì)來(lái)源

3.1 鈾物質(zhì)來(lái)源

鈾是親石、親氧元素，理論上鈾成礦物質(zhì)來(lái)源應(yīng)聚焦于殼層物質(zhì)。鈾礦床的形成是鈾經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期多次遷移和富集的結(jié)果，因而應(yīng)從動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究鈾物質(zhì)來(lái)源。

3.1.1 區(qū)域鈾物質(zhì)時(shí)空分布

華南地區(qū)自元古宙到中生代的沉積巖和變質(zhì)巖中，僅早寒武世地層鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá) 16.53×10-6～91.56×10-6， 平 均 鈾 質(zhì) 量 分?jǐn)?shù)為41.75×10-6，而其余地層平均鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)較均一，一般不超過(guò)7×10-6；華南地區(qū)火山巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過(guò)12×10-6，但產(chǎn)鈾火山盆地火山巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高約40%～80%；華南地區(qū)花崗巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)自晉寧期至燕山早期逐漸增高（表2、3），晉寧期花崗巖鈾含量與元古宙沉積、變質(zhì)巖鈾含量相當(dāng)，而早寒武世高鈾含量地層形成之后的加里東期、華力西—印支期、燕山早期鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)均愈來(lái)愈高，此外，各構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期陸殼改造型花崗巖鈾含量是殼?；煸葱突◢弾r鈾含量的約2～3倍［9］。

表3 諸廣山巖體中段各期次花崗巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 3 Uranium contents of granites at different stages in middle Zhuguangshan pluton

華南地區(qū)加里東期后的花崗巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體高于火山巖的原因可能是其成巖環(huán)境的差異，火山巖成巖環(huán)境處于開(kāi)放環(huán)境，并且其成巖成礦作用相繼發(fā)生，鈾可能傾向于富集在巖漿期后熱液中，而花崗巖成巖環(huán)境相對(duì)封閉，成礦作用晚于成巖數(shù)十至百余萬(wàn)年，由此導(dǎo)致鈾在花崗巖中較均勻富集。

3.1.2 區(qū)域鈾源層判定及對(duì)鈾成礦物質(zhì)來(lái)源的指示

華南地區(qū)早寒武世地層目前仍表現(xiàn)為高鈾含量，即該富鈾層形成之后的地球化學(xué)作用沒(méi)有導(dǎo)致其鈾含量的顯著貧化，考慮到華南火成巖巖漿的殼源物質(zhì)成因，結(jié)合火山巖、花崗巖鈾含量分布特征，可以推斷早寒武世地層構(gòu)成了華南熱液型鈾礦形成的區(qū)域鈾源層。

事實(shí)上，華南地區(qū)已探明的12個(gè)鈾礦田中，11個(gè)鈾礦田的基底地層或巖體外圍地層均分布有高鈾含量的早寒武世地層。

綜上所述，華南熱液型鈾成礦基本物質(zhì)來(lái)源是區(qū)域鈾源層，巖漿作用導(dǎo)致了區(qū)域鈾源層中的鈾不斷活化和富集，并最終促使產(chǎn)鈾火山盆地及產(chǎn)鈾花崗巖體構(gòu)成鈾成礦物質(zhì)的匯聚區(qū)（也稱(chēng) “匯”區(qū)），鈾成礦作用是“匯”區(qū)內(nèi)鈾物質(zhì)的遷移或再遷移和富集。這一認(rèn)識(shí)跳出了在 “匯”區(qū)內(nèi)找 “源”的傳統(tǒng)研究途徑和認(rèn)識(shí)。

3.2 成礦溶液來(lái)源

將相山（火山巖型）礦田不同礦化類(lèi)型成礦溶液及鹿井（花崗巖型）礦田成礦溶液的氫、氧同位素組成投影于雨水、海水和巖漿水的三角圖中（圖3），可以看出，它們均位于巖漿水平均氫、氧同位素組成端元（C）和雨水端元（A、A1和A2）的連線(xiàn)上，表明成礦溶液是巖漿水與雨水的混合。

圖3 相山、鹿井礦田成礦期溶液在雨水（A）、海水（B）和巖漿水（C）三角圖中的投影Fig.3 Triangle diagram of meteoric water（A）,seawater（B）and magmatic water(C)for solutions of ore-forming age in Xiangshan and Lujing orefield

相山礦田緊隨成巖后的早期堿交代型鈾礦化，其成礦溶液雨水端元的氫、氧同位素組成為不同地質(zhì)時(shí)代雨水的平均同位素組成（A），推斷成礦溶液中雨水成分源自被熔融的元古宙、古生代及中生代地層中所含的各地質(zhì)時(shí)期的大氣降水［10］；相山礦田成礦較晚、礦巖時(shí)差達(dá)n×10 Ma的螢石-水云母型礦化及鹿井礦田花崗巖型鈾礦化，其成礦溶液雨水端元的氫、氧同位素組成（A1、A2）大致與華南地區(qū)中生代雨水的氫、氧同位素相當(dāng)［11］，這顯然是成礦期雨水與巖漿水混合的結(jié)果。

4 成礦流體演化及成礦作用

4.1 成礦流體演化

華南鈾成礦省經(jīng)歷了長(zhǎng)期的地質(zhì)發(fā)展過(guò)程，進(jìn)入燕山構(gòu)造旋回后，受環(huán)太平洋構(gòu)造域動(dòng)力學(xué)體制及與之相關(guān)聯(lián)的深部作用過(guò)程控制，地幔隆起帶及其附近發(fā)生部分熔融作用，導(dǎo)致大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)及巖漿侵位，形成主體呈NE—NNE向的向洋推進(jìn)的構(gòu)造-巖漿帶。受制于燕山期伸展或向伸展過(guò)渡的地球動(dòng)力學(xué)背景下的巖漿作用，為華南鈾成礦提供了物質(zhì)-能量場(chǎng)，并促使了成礦熱液系統(tǒng)的形成及演化。

對(duì)火山巖型鈾礦而言，其成礦流體演化過(guò)程為：燕山晚期下部地殼熔融形成的原始巖漿上升侵位到高位巖漿房，繼之發(fā)生火山噴發(fā)及潛火山巖侵入，巖漿上升侵位過(guò)程中區(qū)域富鈾層被熔融，成礦物質(zhì)在原始巖漿中初步富集，高位巖漿房中巖漿發(fā)生強(qiáng)烈分異，鈾作為強(qiáng)親濕性巖漿元素，在巖漿演化最晚期的巖漿期后熱液中富集，促成了火山巖型鈾礦早期成礦熱液的演化，隨著原始巖漿發(fā)生帶——高位巖漿房系統(tǒng)能量的減弱，晚期成礦熱液由巖漿水和降水相混合演化而成［12］。

對(duì)花崗巖型鈾礦而言，其成礦流體演化過(guò)程為：加里東—燕山早期熔融了區(qū)域富鈾層的各期次侵入巖，其巖漿作用使得鈾不斷富集，形成成礦物質(zhì)的 “匯”區(qū)。燕山晚期大陸拉張背景下發(fā)生了多期次的巖漿侵入及基性脈巖侵入，巖漿熱液與降水混合，使得“匯”區(qū)內(nèi)鈾高度活化，脈體熱液帶來(lái)了深源CO2等礦化劑［13］，它們共同促成了花崗巖型鈾礦成礦流體的演化。

4.2 成礦作用

華南熱液型鈾礦成礦流體系統(tǒng)演化是區(qū)域構(gòu)造環(huán)境演化的產(chǎn)物，區(qū)域富鈾層是成礦鈾物質(zhì)的基本來(lái)源，巖漿及其熱液是鈾遷移的載體，并形成區(qū)域成礦物質(zhì)“匯”區(qū)——產(chǎn)鈾火山盆地及產(chǎn)鈾花崗巖體，成礦作用是“匯”區(qū)內(nèi)鈾物質(zhì)的遷移或再遷移，成礦流體在巖漿、侵入巖及脈體等熱驅(qū)動(dòng)下向上運(yùn)移，由于流體降溫、濃縮和混合等作用，促使礦質(zhì)在潛火山巖內(nèi)、外接觸帶、不同期次花崗巖接觸界面、花崗巖外接觸帶、不同巖性組間界面、構(gòu)造及其次級(jí)裂隙密集帶等地球化學(xué)障淀積成礦。

總之，華南火山巖-花崗巖型成礦作用機(jī)理是一致的，只不過(guò)是成礦時(shí)間有先后，鈾成礦作用均隸屬于構(gòu)造演化—巖漿作用—成礦流體系統(tǒng)，且隨著巖漿作用物質(zhì)—能量場(chǎng)的減弱，熱液型鈾礦成礦作用逐漸終止。

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Volcanic and granite type uranium metallogenesis of South China uranium metallogenic province

SHAO Fei1，2， LI Jia1，3， HE Xiao-mei1， WU Yun-nan1，3
（1.Research Institute No.270， CNNC， Nanchang， Jiangxi 330200， China；2.Nanchang Industry School，Nanchang，Jiangxi 330200，China；3.East China Institute of Technology， Fuzhou， Jiangxi 344000， China）

Uranium deposits of both volcanic and granite type are studied as the systematic process of tectonic evolution-magmatism-metallogenic fluid action in South China.By summarizing the geological characteristics of hydrothermal uranium deposits，the spatial-temporal distribution of regional uranium mineralization and hydrogen and oxygen isotopic compositions of ore-forming fluid are used to study the origin of ore-forming matter and to elaborate its evolution and metallogenic process.It is considered that Early Cambrian uranium-rich strata are the most substantial uranium sources forhydrothermal uranium deposit in South China and the ore-forming fluid is the mixture of magmatic water and meteoric water.Uranium was accumulated by magmatism controlled by Yanshanian tectonic extension or transitional geodynamic background which facilitated the formation and evolution of ore-forming hydrothermal systems and metallogenesis.

South China uranium metallogenic province； matter sources； ore-forming fluid evolution；metallogenesis

P611；P619.14

A

1672-0636（2010）01-0001-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.01.001

2009-09-18

邵 飛（1963—），男，江西都昌人，高級(jí)工程師（研究員級(jí)），博士，主要從事鈾礦地質(zhì)勘查及研究工作。E-mail：sf270@163.com