石 旭

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì)，廣東 廣州 510800）

粵北諸廣山巖體南部整裝勘查區(qū)內(nèi)鈾礦床成礦“源—?jiǎng)印獌?chǔ)”模式的研究中，筆者認(rèn)為只考慮地球化學(xué)障（溫度、圍壓、熱液成分、Ph、Eh值等）是不夠的，不論U質(zhì)以何種形式遷移，離子、膠體、固體在水動(dòng)力強(qiáng)的部位依舊可以運(yùn)移。鈾礦質(zhì)的沉淀，在水動(dòng)力、圍壓弱的條件下，地球化學(xué)障為含礦熱液沉淀的主導(dǎo)因素；若圍巖靜水壓力大，礦質(zhì)可以突破化學(xué)屏障的離子聚合沉淀作用（離子電解質(zhì)中和，膠體絡(luò)合物沉淀聚集），繼續(xù)運(yùn)移，尋找熱水動(dòng)力弱的環(huán)境聚集沉淀。花崗巖型鈾礦體的賦存部位除了受地球化學(xué)障的控制之外，更重要的是受到熱液流體脈沖式運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力強(qiáng)弱控制。

1 鈾礦質(zhì)來(lái)源

大量數(shù)據(jù)顯示，諸廣山巖體南部整裝勘查區(qū)范圍內(nèi)已知的鈾礦床普遍存在礦巖時(shí)差，鈾成礦和成巖不是同一作用的結(jié)果，無(wú)論是鈾成礦的熱液還是成礦的鈾源,均與花崗巖漿的分異作用毫無(wú)關(guān)系[1]。

整裝勘查區(qū)內(nèi)賦礦的印支期和燕山期花崗巖為富鈾基底，鈾含量較高。其中，油洞巖體鈾含量平均為12.3×10-6[2]，長(zhǎng)江巖體平均鈾含量高達(dá)22.3×10-6[3]，明顯高于上地殼鈾含量平均值2.8×10-6[4]。

因此，諸廣山巖體南部整裝勘查區(qū)的鈾源應(yīng)為中生代的富鈾花崗巖基底。

2 礦質(zhì)的遷移

在花崗巖的形成時(shí)，鈾以固溶體的形式賦存于晶體的晶格中，堿型地幔流體中K+、Na+交代晶體中的Ca2+必然伴隨著排硅、排U過程[5]，萃取的鈾與礦化劑CO2結(jié)合以碳酸鈾酰絡(luò)合物[Na2UO2（CO3）2）]形式遷移。據(jù)統(tǒng)計(jì)[6]，世界各地含鈾熱液中各主要組合的含量表明∑CO2與UO22+的絡(luò)合能力遠(yuǎn)高于其它陰離子(F-、Cl-、SO42-等 )。

2.1 理想流體元流的能量方程（伯努利方程）

理想流體不考慮流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間摩擦力導(dǎo)致的能量損失。元流即沿著流體流動(dòng)的方向，取一小束（假設(shè)無(wú)限小的截面），這一小束看作流速方向、大小完全一致。那么有這樣一個(gè)方程：

Z——位置水頭（單位重力流體的勢(shì)能），取同一參考面，類似于重力勢(shì)能的參考面。

P/ρg——壓強(qiáng)水頭（單位重力流體的壓能，ρ為流體密度，g為重力加速度），即流體的內(nèi)部壓力造成的測(cè)壓管水柱上升的高度。

u2/2g——流速水頭（單位重力流體的動(dòng)能，u為流速），即流體的流動(dòng)速度造成的測(cè)壓管水柱上升的高度。

元流連續(xù)性方程：

方程②的含義為對(duì)于不可壓縮性流體，流入的質(zhì)量必與流出的質(zhì)量相等，A為流體的截面積。①方程中的三種能量（位能、壓能、動(dòng)能）如果其中某一種單位能發(fā)生變化，則另外兩種必定也跟著轉(zhuǎn)變。例如對(duì)一水平管道，單位位能Z各斷面相同，當(dāng)管道斷面變小處，該處流速加快（連續(xù)性方程②），單位動(dòng)能u2/2g加大，則該處壓強(qiáng)水頭或單位壓能p/ρg必然降低，當(dāng)動(dòng)能加大到一定程度，該處將出現(xiàn)負(fù)壓，可將氣體或氣體流體吸入，這就是噴射器（或者射流泵）能抽水的原理。這表明，流體運(yùn)動(dòng)過程中，能量從一種形式轉(zhuǎn)化為了另一種形式。

2.2 滲流

流體在空隙介質(zhì)中的流動(dòng)稱為滲流。各地質(zhì)體根據(jù)其滲透性差異，理論上可以分為隔水層和透水層。實(shí)際上，由于各巖石的膠結(jié)的不完整性和構(gòu)造軟弱面的廣泛性，絕對(duì)的隔水層幾乎不存在，因此，可以將巖石圈看做一個(gè)“流體的世界”，粒徑小的巖體看做孔隙度更小的滲流。

由于中細(xì)粒花崗巖巖體的顆粒式膠結(jié)的密實(shí)度明顯高于較粗粒的花崗巖，根據(jù)連續(xù)性方程u1dA1=u2dA2，由于中細(xì)?；◢弾r巖體內(nèi)部的可流動(dòng)空間（A）明顯更小，從而導(dǎo)致靜水壓力以及熱液流動(dòng)速度更大，熱液的搬運(yùn)能力更強(qiáng)，較細(xì)粒的花崗巖巖體中的U礦質(zhì)在堿性環(huán)境下，與CO2形成絡(luò)合物在靜水壓力的作用下遷移，遷移走的膠體離子會(huì)導(dǎo)致溶解平衡方程向形成膠體的方向進(jìn)一步溶解，邊溶解邊運(yùn)走，在動(dòng)力小的、地球化學(xué)障附近沉淀。

因此，諸廣山巖體南部整裝勘查區(qū)范圍內(nèi)的鈾礦體多產(chǎn)在不同侵入巖建造的邊界且靠近相對(duì)更粗粒的一側(cè)，中細(xì)?；◢弾r巖體內(nèi)幾乎不產(chǎn)鈾礦可以從熱液動(dòng)力上發(fā)現(xiàn)答案。

熱液在細(xì)?；◢弾r中往粗細(xì)分界面流動(dòng)的過程中，可類比于內(nèi)陸河流的入?？谔?，由于入海口處的流動(dòng)空間迅速加大，水流速下降，壓能降低，水搬運(yùn)能力下降，形成大量碎屑巖沉積。不同粒徑的花崗巖巖體分界附近的斷裂以及較粗粒的巖體本身孔隙率更高，造成壓力的釋放，礦質(zhì)易卸載沉淀。

2.3 遷移的動(dòng)力

巖體的初始地應(yīng)力主要是巖體自重和地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所引起的，構(gòu)造應(yīng)力又包括古構(gòu)造應(yīng)力、新構(gòu)造應(yīng)力和封閉應(yīng)力。古構(gòu)造應(yīng)力是地層經(jīng)歷過地質(zhì)史的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成斷裂、褶曲、層間錯(cuò)動(dòng)之后的殘余應(yīng)力；新構(gòu)造應(yīng)力是地層正在經(jīng)受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所引起的；圈閉應(yīng)力是在非均勻變形作用下，發(fā)生在巖體組織結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力。

地層中的應(yīng)力在區(qū)域上或在巖體的不同部位存在巨大的差異。巖土體的變形與一般材料不同，構(gòu)造破裂是一個(gè)累積的過程，含塑性的巖土體通過前期的蠕變來(lái)調(diào)整內(nèi)部應(yīng)力的分配，不同地質(zhì)體的剛、塑性或者同一類型地質(zhì)體在不同溫壓下應(yīng)變性質(zhì)不一樣，當(dāng)應(yīng)力累積到一定程度才會(huì)產(chǎn)生破裂、錯(cuò)斷應(yīng)力釋放。

因此，熱液流體的在巖體內(nèi)部圍壓的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行，導(dǎo)致熱液的壓強(qiáng)差異性除了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變形的非均勻性之外，還和地質(zhì)體的滲透性差異有關(guān)（滲透性差的圍壓大）。

3 礦質(zhì)的卸載

地幔柱的脈沖式運(yùn)動(dòng)可能是中國(guó)東南多次成礦的動(dòng)力來(lái)源和礦化劑的提供者[7]。大型的巖石圈伸展運(yùn)動(dòng)伴隨著大規(guī)模的堿性熱液上涌。

深源的含堿性熱液對(duì)花崗巖基底的萃取，基底排U、排硅，礦質(zhì)熱液上升的過程中，減壓沸騰排氣，伴隨礦化劑∑CO2的減少，使得碳酸鈾酰絡(luò)合物溶解平衡方程左移，且堿交代造成的K+、Na+離子的減少，容易由弱堿性變?yōu)槿跛嵝裕妓徕欟＝j(luò)合物[Na2UO2（CO3）2）]穩(wěn)定的弱堿性環(huán)境遭到破壞等多種因素造成鈾礦質(zhì)的沉淀。

4 結(jié)論

在近年的諸廣山巖體南部鈾礦找礦整裝勘查區(qū)的工作中，得到的一個(gè)共識(shí)是鈾礦體幾乎是不產(chǎn)于細(xì)粒（中細(xì)粒）的花崗巖體中，而是更傾向產(chǎn)于中生代的中—粗粒的斑狀黑云母花崗巖體內(nèi)。

更細(xì)粒的花崗巖巖體由于巖體內(nèi)部的靜水壓強(qiáng)大，從而對(duì)細(xì)粒的花崗巖巖體內(nèi)的微細(xì)裂隙鈾礦質(zhì)沖刷萃取，在不同期次巖體接觸面附近，熱液運(yùn)移動(dòng)力突變，疊加地球化學(xué)障（溫度、圍壓、熱液成分、Ph、Eh值等）變異，礦質(zhì)卸載，成礦有利部位為構(gòu)造的變異部位、含礦構(gòu)造與控礦構(gòu)造及含礦構(gòu)造之間的交叉復(fù)合部位、不同巖漿期次及不同巖體接觸界面、晚期小巖體內(nèi)外接觸帶的凹槽和圈閉部位是礦體賦存的有利部位。