下庄矿田铀矿成因初探

[摘要]下庄铀矿田是我国最大的花岗岩型铀矿田，本文在简要阐明下庄矿田区域地质背景的基础上，通过总结下庄矿田基础资料和前人的研究认识，对下庄矿田铀矿的物质来源、运移、富集成矿进行了初步探讨，对矿田内下步寻找更多、更富、更大规模的铀矿床有一定现实意义。

[关键词]下庄铀矿田 铀矿化类型 物质来源 富集成矿

[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-321-2

下庄铀矿田为我国找到的第一个花岗岩型铀矿田，从1957年普查发现，1958年落实“希望矿床”，至1991年已发展为万吨铀矿田。50多年来，随着整个矿田不断深入的铀矿找矿工作，矿田面积不断扩大，矿田铀矿品位得到显著提高，部分花岗岩里面铀的含量已经达到24×10-6g/t[1]，远远超出了铀矿的工业开采品位。随着对下庄矿田不断深入的研究工作，在控矿因素上面的认识也得到了较大提高。从一开始的硅化带玉髓控矿发展到今天的三组构造带、基性岩脉、补体和两次富铀热液的“四位一体控矿”，同时还提出了在矿田内部的三高（高铀、高钾、高伽玛场）和三低（低钍、低磁力场、低重力场），对于铀矿矿源和成矿机理等都有了进一步的认识，这一系列新的认识对我们新一轮的找矿工作有重要的指导意义。

1下庄矿田区域地质背景

下庄矿田位于广东省翁源县、始兴县、连平县与江西省全南县相毗邻的地区，位于贵东岩体东部，处于华夏古陆边缘，闽赣后加里东隆起的西南缘与湘桂粤北海西-印支坳陷交接部位的南岭纬向构造带中部[2]。即大东山-贵东东西向构造带与粤北山字型构造东翼弧油山-下庄新华夏系成矿带和黄陂断裂带交汇复合部位（图1）。该区经历了前震旦纪、震旦纪到中三叠世、中新生代的构造演化，造成陆壳多次碰撞和拉张裂陷[3～6]。由于频繁的构造运动和断裂导致了下庄矿田从震旦到白垩以来频繁的岩浆活动，最终形成了贵东复合花岗岩体，也是下庄矿田的铀矿矿源所在。

2下庄矿田铀矿形成机理初探

下庄矿田铀矿矿源和形成机理在近几年取得了很大的成就，主要体现在三个方面。一是关于贵东岩体的物质成分与成因研究，大多数学者认为，贵东岩体属于典型的壳源花岗岩范畴，是在印支-燕山期由特提斯构造向太平洋构造转换时期，地壳早期加厚、然后减薄、后期伸展多种因素条件下形成的复式岩体[7～10]。二是关于铀矿物质来源问题的研究，这类研究多认为铀矿物质来源于地幔深部，且多与深部地幔柱活动或深部大断裂活动有关，深部热动力将铀矿物质带至浅部[11]。三是关于铀矿床迁移、富集与成因研究，以地幔去气说[12]为主，包括构造活动对成矿的控制与影响[7]、流体活动的控制因素[11]、成矿交代[13]、水岩相互作用与铀矿富集。

下庄矿田构造作用对于铀矿的控制是极其明显的，东西向、南北向、新华夏系构造和粤北山字形构造都是宏观控矿的主要部位[14]，有很多的矿点直接产出于新华夏系各组断裂中，矿体产于断裂破碎带中，其中硅化断裂破碎带有规律地受到构造应力场的制约。构造作用对于铀矿的形成始终只是一个必要外界条件而已，铀矿本身是来自哪里，又如何运移并最终富集成矿？这就要对构造作用之外的条件进行进一步的探索和了解。

2.1物质来源

下庄矿田主要是花岗型铀矿，伴随着深成至浅成岩浆演化序列，铀逐渐得到了富集[15]。下庄矿区的铀的克拉克值大致在0.0011%～0.0028%左右，是一般花岗岩铀克拉克值（0.00035%）的3～6倍。铀以分散的离子或者配离子以静电引力被矿物的表面、双晶面、解理面未饱和的余键吸附，也有可能存在于气液包裹体中，分配率达到了21.38%以上。无论是铀的含量还是存在的形式都有利于铀矿的富集和成矿，但是含铀矿的热液是怎么运移的呢？

2.2铀的运移、富集

CO2和H2O为地幔流体的主要成分，这一点已被大量资料所证实，其中所占的比例总是远远高于其它组分，CO2所占比例之所以高，可能与流体上升过程中碳酸盐再沉积作用（2CO2C+ CO2）有关。根据国内外的研究资料我们不难得出这样的结论：在地幔孕育了大量的CO2气体，而且地球深部由浅至深有H2OCO2CH4H2富集趋势，其中壳一幔界面附近可能是CO2的集聚带。地幔中富含大量的CO2，如果由大地构造作用产生的深大断裂延伸至地幔，必然导致减压作用而发生地幔去气，释放出CO2+H2O流体，并沿着断裂通道向上运移到地壳浅部[12]。大气降水和原始岩浆水中CO2含量相对较少，难以聚集成铀成矿所需的规模，所以地幔去气产生的CO2对铀成矿至关重要，而且在构造活动区地幔去气也完全能够释放出足量的CO2。

前人根据流体包裹体、水-岩反应研究和碱交代的作用等研究了地幔去气作用与铀矿成矿两者之间的关系。

据胡瑞忠等依据流体包裹体中的碳、硫同位素，基性脉岩与铀矿床年龄的关系等一系列证据[16～19]，指出铀成矿得益于铀在深部相对还原的环境被氧化进入热液，在浅部相对氧化的环境被还原;地壳拉张使大量幔源∑CO2进入热液体系，富含∑CO2的热液通过母岩的裂隙、断裂、孔隙大量浸取出花岗岩中的铀;当含矿热液运移到浅部时，由于含矿热液的压力急剧下降使热液沸腾，∑CO2从含矿热液中逸出，使先前以稳定络合物形式迁移的铀络合物解体而形成铀矿床。这种深源矿化剂说较为合理地解释了铀矿的成矿时代与花岗岩成岩间的时差，铀矿床同时集中于中生代晚期地壳拉张成矿等问题。

据张敏等对粤北地区产铀岩体的成矿研究[20]，流体中的H2O和ΣCO2分别来自不同的源区，ΣCO2主要来自地幔，是地幔部分熔融过程中释放并伴随幔源铁镁质岩浆底侵而进入到地壳之中，H2O主要来源地幔流体途经的围岩，部分可能来源于大气降水。U主要来源于产铀岩体的印支期的基底或围岩，部分可能来自于地幔。当富ΣCO2的地幔流体途经印支期的富铀岩体时，富铀岩体中的铀被萃取到流体中，形成富ΣCO2、富U的成矿热液，当富ΣCO2、富U热液上升到压力突然降低的部位，因ΣCO2大量逸出而使铀沉淀形成铀矿，而这种压力突然降低的部分通常是辉绿岩脉侵入的地段或者构造交点以及构造破碎带等。

一般来说铀矿的成矿作用与碱交代作用是密不可分的，这也是大多学者一致认为的。粤北地区的铀矿成矿机理开始很多学者认为是岩浆后期热液自身变质的产物，但是最新的研究表明是在岩体形成之后[21]，地幔流体经过地球深层次构造上涌经过交代作用而形成的。地幔流体是一种以富碱（K，Na，Li）和富挥发分（CO2，S，H2O）为特征的超临界流体，具有极强的渗透能力、萃取能力和化学反应能力。地幔流体具有较高的溶解能力，含有丰富的铀矿化剂;在穿越地壳向上迁移的过程中，既可激发、活化地壳中的铀元素，也可促进浅部流体的循环对流，萃取更多的铀成矿物质;其充足的流体来源和稳定的热源（交代作用产生）条件可以使铀成矿系统能够长时间维持[11]。

3对于铀矿找矿方向的思考

由于本区处于构造的交汇部位，区内的构造岩浆活动异常频繁，除了控制加里东期、海西期、印支期外、还控制了燕山期早晚期花岗岩。断裂构造发育，尤其是新华夏构造早晚两期最为强烈。目前的工作程度相对较高，但是在西部地区的工作程度较少，碱交代和接触带铀矿床刚刚发现。所以进一步扩展找铀矿显得很紧迫。

从找矿标志上来讲，可以从区域构造标志、构造标志、岩体或岩性标志、矿物标志、蚀变标志、古热源区标志、异常及分散晕标志以及地形地貌标志等来指导找矿。此外结合地球化学领域同位素探讨成矿物质来源、矿床成因、成矿时代、成矿过程（阶段）具有重要意义。

基金项目：中央地质勘查基金项目《广东省翁源县下庄南铀矿普查》;项目编码：2009441002

The Discussion of Mineralization Types and Causes of the Deposites of Xiazhuang Uranium Ore Field

Xie Chun-xia

（Guangdong Province Nuclear Industry Geological Bureau 293 Brigade， Guangzhou 510800， Guangdong， China）

Abstract： Xiazhuang Uranium Ore Field is the largest one of granite type in China. On the basis of brief description of areal geology background of Xiazhuang， by summing up the initial data of Xiazhuang and the the predecessors' study of it， this paper gives a primary discussion for the material source， transportation，enrichment and mineralization of uranium in Xiazhuang ore field ， which have realistic significance for prospecting for more rich and large uranium deposit.

Key Words： Xiazhuang Uranium Ore Field; uranium mineralization type; mineralization material source; enrichment and mineralization

参考文献

[1]黄国龙，吴烈勤等.粤北花岗岩型铀矿找矿潜力及找矿方向[J].铀矿地质，2006，22（5）：268～275.

[2]丁瑞钦，梁天锡.下庄矿田构造岩浆演化与富铀成矿作用初探[J].铀矿地质，2003，19（1）：21～27.

[3]马杏垣，刘和甫等.中国东部中、新生代裂陷作用和伸展构造[J].地质学报，1983，第1期，22～32.

[4]王鸿祯，杨森楠等.中国东部及邻区中、新生代盆地发育及大陆边缘区的构造发展[J].地质学报，1983，第3期，213～223.

[6]余心起，吴淦国等.中国东南部中生代构造体制转换作用研究进展[J].自然科学进展，2005，15（10）： 1167～1174.

[7]李建红，卫三元等.贵东岩体地质地球化学特征及其形成的构造环境识别[J].铀矿地质，2004，20（6）：

321～329.

[8]张成江. 贵东岩体花岗岩的成因类型及成矿专属性探讨[J]. 铀矿地质，1991，7（4）：223～234.

[9]张成江. 贵东岩体花岗岩中晶质铀矿的特征及其找矿意义[J].成都地质学院学报，1990，17（3）：10～18.

[10]林锦荣.论贵东岩体东西部花岗岩岩石学特征和铀成矿条件差异性[J]. 铀矿地质，1992，8（2）：93～99.

[11]姜耀辉，蒋少涌等.地幔流体与铀成矿作用[J]. 地学前缘（中国地质大学，北京），2004，11（2）：491～499.

[12]刘磊.地幔去气与成矿的关系--以江西火山型铀矿为例[D].中国科学院研究生院：2005.

[13]李子颖，黄志章等.贵东岩体铀成矿交代作用特性研究[J]. 矿物岩石地球化学通报，2004，23（2）：100～104.

[14]李社，管太阳等.下庄矿田控矿断裂的分形特征[J].地质找矿论丛，2005，20（4）：286～296.

[15]覃幕陶，刘师先编著.南岭花岗岩型和火山型铀矿床[M].地质出版社，1998：103～279.

[16]胡瑞忠，金景福.贵东花岗岩体中煌斑岩的成因[J]. 矿物岩石，1990，10（4）：1～7.

[17]胡瑞忠.花岗岩型铀矿床成因讨论--以华南为例[J]. 地球科学进展，1994，9（2）：41～46.

[18]胡瑞忠，毕献武等.华南白垩一第三纪地壳拉张与铀成矿的关系[J]. 地学前缘（中国地质大学，北京），2004，11（1）：153～160.

[19]胡瑞忠，毕献武等.华南地区中生代以来岩石圈伸展及其与铀成矿关系研究的若干问题[J]. 矿床地质，2007，26（2）：139～152.

[20]张敏，陈培荣等.粤北地区产铀岩体的铀矿化特征及其成矿机制探讨[J].化工矿产地质，2006，28（1）： 9～15.

[21]沈渭洲，凌洪飞.粤北下庄地区辉绿玢岩地球化学特征及其成因[C]. 第二届全国应用地球化学学术讨论会论文专辑（摘要、全文），25（4）：439～440.