謝國發(fā)，李子穎，曹壽孫，吳志堅

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊，江西 鷹潭 335001；2．核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029）

相山鈾礦田中一種值得關注的鈾礦化類型

謝國發(fā)1，李子穎2，曹壽孫1，吳志堅1

（1.江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊，江西 鷹潭 335001；2．核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029）

龍巴嶺鈾礦床礦化類型不同于相山鈾礦田已知的水云母-螢石型和鈉長石型鈾礦化類型，它以石英-晶質(zhì)鈾礦礦物群產(chǎn)于碎斑流紋巖中。根據(jù)鈾礦化產(chǎn)出形式、礦化巖石的化學組成和礦物群的組成及生成順序，這種鈾礦化類型既區(qū)別于已知的鈾礦化類型，又與這兩種鈾礦化類型存在某些關聯(lián)。介紹這種礦化類型可能會有益于對相山鈾礦田的鈾成礦認識和找礦評價。

龍巴嶺鈾礦床；覆蓋式交代作用；鈾礦化類型；礦物群

相山鈾礦田是我國重要的鈾資源基地，它具有復雜多變的動力作用場：多階段堿-酸更替交代的歷史和多元素共（伴）生的元素地球化學過程。因此，相山鈾礦田引起眾多礦床地球化學工作者的重視。本文不涉及相山鈾礦田礦化類型，只想對前人未曾提到的石英-晶質(zhì)鈾礦礦化類型做一些粗淺介紹，起到拋磚引玉的作用。

本文將對相山礦田礦化類型的前人認識、蝕變過程中硅的增高現(xiàn)象、居隆庵菱形斷塊的地質(zhì)簡況、龍巴嶺鈾礦床礦化類型、覆蓋式酸性交代類型礦化的地質(zhì)證據(jù)和結論等部分分別予以敘述。

1 相山鈾礦田礦化類型的前人認識

20世紀80年代，陳肇博教授在其報告“相山礦田主要鈾礦物及鈾釷的地球化學特征”中，有這樣一段論述：在相山鈾礦田的形成歷史中一共發(fā)生了3次大的熱液活動。最早是富鈉的堿性熱液活動，形成了以鈉長石化為重要標志的堿交代型鈾礦床；第2次是富氟的偏酸性熱液活動，形成了以水云母螢石為標志礦物的水云母螢石型鈾礦床；第3次熱液活動是硅質(zhì)熱液活動，形成一些硅化帶， 而未形成工業(yè)鈾礦化［1］。

陳肇博教授的這段論述，可以概括為如下兩點：（1）相山鈾礦田存在著兩種礦化類型：堿交代鈉長石類型鈾礦化和酸性交代水云母-螢石類型鈾礦化；（2）硅質(zhì)石英脈類型是熱液晚期產(chǎn)物，無工業(yè)鈾礦化。陳肇博教授的這一論述，在其后的30 a相山礦田鈾礦化研究中，被廣大地質(zhì)工作者引用。

2 蝕變過程中硅的增高現(xiàn)象

相山鈾礦田鈾礦化的蝕變過程中硅增高現(xiàn)象有3種：第1種是伴隨完全鈉交代作用生成的富硅質(zhì)的鈾礦化；第2種是伴隨富螢石交代生成的富硅質(zhì)的鈾礦石；第3種是由熱液流體活動生成的石英晶質(zhì)鈾礦共生的富礦石。

第1種富硅質(zhì)的鈾礦化是產(chǎn)出在鈉交代巖熱液蝕變側緣的石英增高帶，在空間上依附于堿性的鈉長石交代帶。

崗上英鈾礦床在完全鈉長石交代鈾礦化的夾持帶之間，存在有硅質(zhì)增加的蝕變巖，現(xiàn)將它們的主量元素氧化物與鈾、釷含量列入表1。

表1 完全鈉交代蝕變帶巖石的主量元素氧化物及鈾、釷質(zhì)量分數(shù)Table 1 Mass fraction of major elements and uranium and thorium of rocks in completely sodium metasomatized alteration zone

由表1可見，在兩個完全鈉交代的鈾礦化帶的夾持區(qū)，出現(xiàn)有硅、鈾含量增高的蝕變巖石，它可能是堿性熱流體交代過程中，導致側緣巖石產(chǎn)生硅、鈾元素的滲濾、擴散，并發(fā)生交代作用的一種現(xiàn)象。

第2種是鄒家山鈾礦床碎斑流紋巖中的4號帶鈾礦化。該蝕變交代屬螢石-伊利石交代類型，其礦化蝕變巖石的主量元素氧化物組成如表 2 所示［2］。

由表2可見：礦化蝕變巖石中的鈾、釷含量與二氧化硅含量，從礦化中心向外呈負向變化關系，而與燒失量和磷含量呈正向變化關系。故二氧化硅含量增高的側緣帶是酸性熱流體交代過程中去氟作用造成硅滯留的結果。

由上述兩個實例可見：交代蝕變在完全鈉長石交代之間的夾持區(qū)內(nèi)，蝕變可以造成巖石的二氧化硅含量增加；在富氟的流體交代的側緣帶內(nèi)可以出現(xiàn)硅質(zhì)富集的蝕變巖。它們都不是獨立的富硅熱液流體活動的產(chǎn)物，而是交代作用孿生的蝕變現(xiàn)象。

3 居隆庵菱形斷塊的地質(zhì)簡況

居隆庵菱形斷塊是相山火山盆地EW向斷陷帶內(nèi)相對隆起的圈閉式的斷塊，其南有石城—書堂斷裂、北有河元背—石洞斷裂、北東有鄒—石斷裂、南西有蕪頭—小坡斷裂，從而構成貌似菱形輪廓。在該斷塊內(nèi)已查明有：居隆庵大型鈾礦床、李家?guī)X鈾礦床、龍巴嶺鈾礦床和羅家山鈾礦床，故以居隆庵冠名于該斷塊［3］。

表2 螢石-伊利石交代礦化蝕變帶巖石的主量元素氧化物及鈾、釷質(zhì)量分數(shù)Table 2 Mass fraction of major elements and uranium and thorium in rocks in alteration zone with fluorite-ilinite metasomatism

控制礦床展布的次級斷裂：F7控制居隆庵鈾礦床；F18、F13和F16等控制李家?guī)X鈾礦床；F6、F14和F5控制龍巴嶺鈾礦床；F21控制羅家山鈾礦床。除這些斷裂局部可以出現(xiàn)礦體外，主要賦存礦體的構造都是低序次斷裂或裂隙群。

斷塊內(nèi)的鈾礦化圍巖有：碎斑流紋巖、流紋英安巖和凝灰?guī)r。鈾礦化對巖性沒有選擇性。

斷塊內(nèi)礦化蝕變空間產(chǎn)出形式有：鈉長石-伊利石疊置型和伊利石交代覆蓋型。

礦石礦物群組成的礦化類型有：（1）多以鈦、釷、鈾的氧化物和硅酸鹽礦物為主，伴隨鐵、鉬等硫化物和螢石、方解石、磷灰石等礦物群的礦化類型；（2）鈾石、方解石、鈉長石、綠泥石礦物群的礦化類型；（3）石英、晶質(zhì)鈾礦、輝鉬礦、磷灰石礦物群的礦化類型（簡稱石英-晶質(zhì)鈾礦化類型）。

4 龍巴嶺鈾礦床的礦化類型

龍巴嶺鈾礦床是居隆庵菱形斷塊內(nèi)受控于F6、F14和F5次級斷裂的礦床，斷裂帶側緣的裂隙發(fā)育是儲礦的有利場所。

龍巴嶺鈾礦床石英-晶質(zhì)鈾礦化類型的圍巖為微晶碎斑流紋巖。該巖石呈灰色—青灰色，斑狀結構，塊狀構造。斑晶和基質(zhì)組成一致，為：石英、堿性長石、斜長石和黑云母。全巖的礦物組成：石英占37.33%、堿性長石占38.10%、斜長石占18.40%和黑云母占5.79%。根據(jù)巖石的石英、堿性長石和斜長石的實際礦物比計算，在3種礦物中石英占39.78%，堿性長石在長石中占67.44%，斜長石在長石中占32.56%，若按上述3種礦物的相對含量應投影到QAP圖中流紋巖區(qū)的左半?yún)^(qū)。組成巖石的副礦物有褐簾石、鋯石、磷灰石、鈦鐵礦和榍石。

礦區(qū)巖石在地表條件下常表現(xiàn)為高嶺石（K）和多水高嶺石（Ha）的蝕變礦物群，有少量伊利石（表 3）［2］。

表3 礦區(qū)不同巖石中黏土礦物的相對百分含量Table 3 Relative percentage of clay minerals of different rocks in mine zone %

在ZK3-8孔中礦脈旁交代側緣蝕變，可見兩種類型：一種是覆蓋式酸性交代類型的礦化蝕變；另一種是疊置式堿性交代類型的礦化蝕變。這兩種交代類型，表現(xiàn)在礦化富集強度上存在明顯差別。覆蓋式酸性蝕變的礦化類型組成富鈾礦石；疊置式堿性蝕變的礦化類型形成貧礦石?，F(xiàn)將這兩種礦化類型礦石與碎斑流紋巖的化學成分做如下對比。

（1）兩種礦化類型礦石與巖石的主量元素氧化物組成及鈾、釷含量（表 4）［2］

由表4可知，覆蓋式酸性交代鈾礦化類型的礦石，SiO2、Al2O3、K2O和Na2O質(zhì)量分數(shù)低，而CaO、P2O5和燒失量等質(zhì)量分數(shù)高。這些主量元素氧化物的變化說明這類礦石中沒有透長石、斜長石和黑云母的殘存，而由新生少量蝕變礦物伊利石、針鐵礦和加入大量的新生礦物石英、螢石和磷灰石組成。同樣疊置式堿性交代鈾礦化類型的礦石，它也具有SiO2、Al2O3和Na2O質(zhì)量分數(shù)低，CaO、P2O5和燒失量等主量元素氧化物質(zhì)量分數(shù)高特征，但它與覆蓋式酸性交代類型礦化相比，具有 SiO2、 Al2O3、 Fe2O3、 FeO、 Na2O 和燒失量質(zhì)量分數(shù)高的特點，這類礦化巖石中元素氧化物的含量特征反映了礦石中有較明顯的堿性交代產(chǎn)生的鈉長石殘留，并疊加有酸性交代蝕變生成的伊利石、黃鐵礦和螢石、方解石等新生礦物。

（2）兩種礦化類型礦石與巖石的微量元素組成（表 5）［2］

從表5可以看出：覆蓋式交代類型礦化特征有增高現(xiàn)象的微量元素為Sc、Mo、W、Cr、Co、 Ni、 Sb、Zr、Hf和 As； 疊置式交代類型礦化特征有增高現(xiàn)象的微量元素為V、S和F。兩種交代類型礦石所表現(xiàn)出的差別說明，它們之間在礦化過程上有明顯的差異。

對比表6列舉的覆蓋式酸性交代類型和疊置式堿性交代類型可知，從礦石的稀土元素組成與微晶碎斑流紋巖中不難發(fā)現(xiàn)，兩種礦石組成中輕稀土元素相對增量較小、重稀土元素相對增量較大，尤以覆蓋式酸性交代類型礦石顯著。若將表中兩種礦化類型礦石的稀土元素和鈾、釷元素質(zhì)量分數(shù)除以微晶碎斑流紋巖稀土元素、鈾和釷質(zhì)量分數(shù)，則稱為相對增量（表7）。

表4 兩種類型礦石與巖石主量元素氧化物與鈾、釷質(zhì)量分數(shù)Table 4 Mass fraction of major elements and uranium and thorium in rocks and two types of ores

表5 兩種類型礦石與巖石的微量元素組成質(zhì)量分數(shù)Table 5 Mass fraction of trace elements components in two types of ores and rocks

表6 兩種類型礦石與微晶碎斑流紋巖的稀土元素質(zhì)量分數(shù)Table 6 Mass fraction of REE in two types of ores and microcrystalline porphyroclastic rhyolite

表7 兩種類型礦化礦石稀土元素及鈾、釷元素質(zhì)量分數(shù)相對增量Table 7 Relative increasement on mass fraction of REE and uranium，thorium in two types of mineralized ores

將兩類交代類型礦石的稀土元素及鈾、釷元素含量的相對增量作對數(shù)圖（圖1）。

圖1 兩類交代類型礦石的稀土元素及鈾、釷元素相對微晶碎斑流紋巖的相對增量對數(shù)圖Fig.1 Log curves on the increasement of REE and uranium and thorium of ores to microcrystalline porphyroclastic rhyolite

由圖1可見，兩種礦化類型礦石的輕稀土元素對微晶碎斑流紋巖的相對增量都很少，輕稀土元素中相對增量較明顯的元素只有Eu，Eu的增加與兩種礦化類型礦石都有螢石（方解石）加入有關。而兩種礦化類型礦石的重稀土元素相對微晶碎斑流紋巖的增量曲線變化，在形式上有相似之處，但元素增長幅度存在明顯差別。覆蓋式酸性交代類型的礦石重稀土元素（Ho至Lu）相對微晶碎斑流紋巖增量呈幾何級數(shù)增加，而疊置式堿性交代類型礦石，其稀土元素相對微晶碎斑流紋巖增量呈算術級數(shù)變化。兩種礦化類型稀土元素變化的差別很可能反映了熱液流體演化的不同。

通過龍巴嶺鈾礦床兩種交代類型礦化的主量元素、微量元素和稀土元素與微晶碎斑流紋巖的對比，可以得出龍巴嶺覆蓋式酸性交代類型礦石有以下特點：（1）在主量元素組成上，顯示出CaO、P2O5和燒失量增加，而SiO2、 Al2O3、 Na2O 和 K2O 降低的特征； （2）在微量元素成分上，有高溫礦化元素W、Mo，低溫礦化元素Sb，深源元素Cr、Co、Ni和堿性殘余巖漿親石元素 Zr的富集；（3）在稀土元素成分上，以重稀土元素相對增量為特征。

因此，覆蓋式酸性交代類型鈾礦化，在化學組成上具有酸性交代螢石-伊利石礦化類型的特征。

5 覆蓋式酸性交代類型礦化的地質(zhì)證據(jù)

通過一些地質(zhì)現(xiàn)象，證實覆蓋式酸性交代類型是一次獨立的熱液礦化過程，而不是某種交代蝕變類型的附屬產(chǎn)物。

5.1 礦化產(chǎn)出形式證據(jù)

這種礦化類型是以裂隙充填形式產(chǎn)出，具有以石英-晶質(zhì)鈾礦為礦化中心空間結構形式（即，石英團塊狀晶質(zhì)鈾礦帶）。該帶寬2 cm以上，其組成除石英晶質(zhì)鈾礦外，還見磷灰石和輝鉬礦；其旁為石英浸染晶質(zhì)鈾礦帶。帶寬為0.74～2.6 mm，它不同于礦化中心帶之處是晶質(zhì)鈾礦呈稀疏分散狀存在于石英嵌晶之中；近脈為鐵質(zhì)染色螢石帶。呈棕紅色，帶寬為5.0～7.0 mm，由粒狀淺紫色螢石、紫色膠狀螢石、水針鐵礦和伊利石組成；遠脈為糜棱質(zhì)帶，帶寬5.25～7.62 mm，糜棱質(zhì)主要是石英和伊利石，可見粒狀或集合粒狀黃鐵礦。這種帶狀產(chǎn)出的礦化形式證明，石英-晶質(zhì)鈾礦化不是交代圍巖附屬產(chǎn)物，而是獨立熱液活動產(chǎn)物。

圖2 長粒狀金紅石（灰）和粒狀磷灰石（電子探針背閃射像）Fig.2 Long granular rutile（grey）and granular apatite（EMP）

圖3 粒狀金紅石（亮灰）和粒狀磷灰石（暗灰）集合體呈粒狀、浸染狀交代晶質(zhì)鈾礦集合體（灰白）（電子探針背閃射像）Fig.3 Granular and disseminated metasomatizing uraninite aggregate （grayish white） between rutile（bright grey） and granular apatite （dark grey）（EMP）

圖4 石英-晶質(zhì)鈾礦集合體，裂隙充填的紫色螢石脈（透射正交）Fig.4 Quartz-uraninite comglomerate and purple flourite with fractures （+）

圖5 晶質(zhì)鈾礦（28）、磷鋁鍶礦（30）和磷灰石（31）（電子探針背閃射像）Fig.5 Uraninite（28），haminilite （30） and apatite（31） （EMP）

圖6 石英-晶質(zhì)鈾礦集合體，裂隙充填的伊利石-水針鐵礦（透射正交）Fig.6 Illite-hydrogoethite filled in the fractures of quartz-uraninite comglomerate （+）

圖7 石英-晶質(zhì)鈾礦晶洞中充填的伊利石-高嶺石-水針鐵礦（透射正交）Fig.7 Illite-kaolinite-hydrogoethite filled in quartzuraninite geode（+）

5.2 礦化沉淀順序證據(jù)

這種礦化類型礦化的沉淀順序可以劃分為： （1）金紅 石-磷灰 石 沉 淀 過程（圖2）；（2）石英-晶質(zhì)鈾礦-輝鉬礦沉淀過程（圖 3～4）；（3）磷灰石-螢石-磷灰鋁鍶（鈣）石沉淀過程（圖5）； （4）伊利石、 高嶺石-水針鐵礦沉淀過程（圖 6～7）。

5.3 礦物化學成分證據(jù)

這種礦化類型的礦物群中鈾的工業(yè)礦物是以晶質(zhì)鈾礦為主，少見脈狀瀝青鈾礦，未見鈦鈾氧化物及硅酸鹽的釷鈾礦物。

在同一條件下，電子探針可同時測定同一樣品中的晶質(zhì)鈾礦和瀝青鈾礦的化學成分，兩種產(chǎn)出形式的鈾的二氧化物在成分上有明顯差別 （表 8）［2］。 根據(jù)鈾的二氧化物中鈾含量理論值為88.155%來計算，表8中的晶質(zhì)鈾礦的氧、鈾比，分別為2.06、2.10和 2.14；瀝青鈾礦氧、鈾比為2.46。因此，晶質(zhì)鈾礦和脈狀瀝青鈾礦形成時的還原條件是不同的，即，晶質(zhì)鈾礦沉淀時還原的徹底性要優(yōu)于脈狀瀝青鈾礦。

5.4 鈦氧化物的證據(jù)

龍巴嶺鈾礦床覆蓋式酸性交代類型礦石中，鈦的氧化物從結晶形態(tài)上可分為兩種（表9）［2］：一種是鈦的氧化物不含鈾和釷，幾乎是純的TiO2，銳鈦礦呈粒狀或粒狀集合體；另一種是伴隨方解石交代綠泥石，在方解石中殘留的針狀金紅石含鈾。金紅石含鈾可能與交代作用有關，被改造后有鈾加入。銳鈦礦作為晚于鈾礦化的產(chǎn)物一般不含鈾。

5.5 磷酸鹽礦物的證據(jù)

在該類型礦石中除了能見到相山鈾礦田普遍伴隨鈾富集的磷灰石外，還可見磷鋁鍶（鈣）石。磷酸鹽礦物的化學組成列入表10［2］。

表8 晶質(zhì)鈾礦組成Table 8 Components of uraninite

表9 鈦氧化物化學組成Table 9 Chemical compositions of titanium oxide

表10 磷酸鹽礦物化學組成Table 10 Chemical compositions of phosphate minerals

表10列舉的該類型礦石中的磷灰石和磷鋁鍶（鈣）石都不含鈾和釷。值得提出的是，磷鋁鍶（鈣）石可能是磷鋁鍶石的變種［4］，即在這種礦物中有明顯的鈣代換鍶。據(jù)相關資料，磷鋁鍶（鈣）石可產(chǎn)于碳酸鹽巖中，亦出現(xiàn)于偉晶巖石中［5］。龍巴嶺礦石中見到的磷鋁鍶（鈣）石應是石英-晶質(zhì)鈾礦沉淀過程的熱活動產(chǎn)物。

6 結論

龍巴嶺地區(qū)的石英-晶質(zhì)鈾礦化，是覆蓋式酸性交代鈾礦化類型中的一種單鈾礦化類型。它既具有覆蓋式酸性交代的蝕變礦物群、蝕變空間結構、蝕變元素群特征，又具有疊置式堿性交代鈾礦化類型的鈾的單一鈾二氧化物礦化特征，但卻不存在有鈦、釷元素的類質(zhì)同像代換。它以石英、晶質(zhì)鈾礦的礦物群形式產(chǎn)出，在相山鈾礦田中是一種少見的鈾礦化現(xiàn)象。雖然，尚存在疑點，然而對它作進一步的研究，可能對推進相山鈾成礦的認識和找礦評價工作都是有益的。

［1］陳肇博，王傳文，方錫珩，等.相山礦田主要鈾釷礦物及鈾釷的地球化學特征［R］.北京：北京鈾礦地質(zhì)研究所（報告14），1980.

［2］李子穎，黃志章，李秀珍，等.相山鈾礦田深源成礦作用機理研究［R］.北京：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，2009.

［3］謝國發(fā).江西省樂安縣相山礦田西部鈾礦普查設計［R］.鷹潭：江西省核工業(yè)地質(zhì)局261大隊，2009.

［4］王 濮，潘兆櫓，翁玲寶.系統(tǒng)礦物學［M］.北京：地質(zhì)出版社，1959.

［5］戈爾德施密特 U M.地球化學［M］.北京：科學出版社，1959.

A type of attention deserved uranium mineralization in Xiangshan uranium ore field

XIE Guo-fa1， LI Zi-ying2， CAO Shou-sun1， WU Zhi-jian1
（1.Geological Party No.261， Jiangxi Province Nuclear Industry Geological Bureau， Yingtan， Jiangxi 335001， China；2.CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology， Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

It is different to the known hydromica-fluorite type and albite type uranium mineralization type，Longbaling uranium deposit occurs in porphyroclastic rhyolite as the mineral group of quartzuraninite. According to the occurrence forms， chemical compositions of mineralized rock and compositions and forming sequences of the mineral groups，the mineralization type is different from the known uranium mineralization type，but is related to two uranium mineralization types to some degrees.Introduction to this type of mineralization may be helpful to understand the mineralization and prospecting evaluation in Xiangshan uranium ore field.

Longbaling uranium deposit； coverage-type metasomatism； uranium mineralization types；mineral group

P619.14；P598

A

1672-0636（2011）03-0132-07

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.03.002

2011-05-26

謝國發(fā)（1963—），男，江西臨川人，高級工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)勘探工作。E-mail：1908zxc@sina.com