花岗岩型铀矿

花岗岩型铀矿床一、概述二、花岗岩型铀矿床成矿地质条件一、概述花岗岩型铀矿床是指与花岗岩体有紧密空间关系和成因关系的热液铀矿床，它可产在岩体内部或岩体外围不远的一定范围内（杜乐天等，1982，图1），这些矿床虽然产出的地质部位和围岩性质不同，但实际资料表明它们均具有相同的（或相近的）成矿过程、成矿时代和成矿机制。图1花岗岩型铀矿床产状示意剖面图（据杜乐天等，1982）1－砂岩板岩系；2－花岗岩；3－中生代和新生代断陷盆地，往往有酸性或基性火山岩夹层；4－硅化带或断裂带；5－矿体花岗岩型铀矿床在国外发现得较早，五十年代前期就有了很大发展，主要分布在欧洲海西褶皱带中，美国阿拉斯加（斯波坎）地区和前苏联的中亚细亚等地。但从花岗岩的分布面积、矿床数量铀储量及研究程度看以法国最好，其储量占法国铀矿总储量的70%以上。花岗岩型铀矿床是我国最重要的矿床类型，据统计占总储量的38%以上。该类型矿床发现于1957年，即330矿床（希望矿床）。我国是花岗岩型铀矿床最发育，类型最多，分布最广泛的国家。我国花岗岩出露面积很大，约有85万多平方公里，找矿远景仍然很大。我国花岗岩型铀矿找矿有二个阶段：上世纪九十年代之前，是花岗岩型铀矿找矿的鼎盛时期，找矿实践促进了对花岗岩型铀矿规律性认识，表现在对产铀岩体特征、铀成矿类型、控矿因素、成因模式等方面。九十年代之后，铀矿找矿重点转向北方地浸砂岩型铀矿，花岗岩型铀矿的找矿及研究的低谷阶段。九十年代由于受整个地学进步的影响，开始从另一角度研究花岗岩型铀矿的成矿作用和成矿机理。新的成矿模式，新的岩浆岩体系，深源成矿理论开始强烈冲击旧的成矿认识。提出挤压和伸展背景下两个岩浆岩体系，总结了早晚两期铀成矿（早期(135-100Ma)、晚期(87-47Ma)）的不同控制因素、不同成矿模式。初步形成了花岗岩型铀矿成矿作用的新认识。2、产铀岩体的成因类型3、产铀岩体的时空特征4、产铀岩体的岩石化学特征5、产铀岩体的含铀性特征6、产铀岩体的热液蚀变发育7、花岗岩型铀矿床矿化类型8、构造对铀矿化的控制作用9、矿石物质成分与脉体演化特征10、花岗岩型铀矿成因模式1、产铀花岗岩体区域地质背景二、花岗岩型铀矿床成矿地质条件产铀岩体是指产有铀矿床的花岗岩体。有些岩体虽然铀含量比花岗岩的平均铀含量（3.5×10-6）高得多，甚至含有较多的晶质铀矿，但不产有工业价值的铀矿床，不能称为产铀岩体。1、产铀花岗岩体区域地质背景花岗岩型铀矿的产出具有地区性。如西欧产铀岩体在空间上与褶皱带中的中间地块有关。我国华南铀矿省重要的产铀岩体都分布在古隆起区，为后加里东褶皱带隆起带，是印支－燕山期强烈岩浆作用的地区，类似西欧中间地块。闽赣粤后加里东隆起（或武夷山后加里东隆起）是花岗岩型铀矿床最重要的控矿单元。贵东、诸广山、桃山、大富足等著名的产铀岩体都分布在该单元中（图2）。图2华南产铀岩体的分布规律（据邓平等，2003）1-江南地背斜；2-闽赣粤后加里东隆起；3-后加里东隆起边缘；4-湘桂粤北海西-印支凹陷；5-产铀花岗岩；6-断裂产铀岩体的围岩多数是早古生代地层（前泥盆系），是一套巨厚含炭的暗色类复理石或砂泥质细粒碎屑岩建造，通常具有较高的铀含量（5－9）×10－6（杜乐天等，1982）。产铀岩体常与晚侏罗世火山盆地、白垩纪断陷红盆或断陷带相伴。铀矿化在空间分布上和形成时间上与火山盆地和红盆地分布区岩浆活动和红层发育期密切相关。产铀岩体的有利区域地质背景是以古陆壳作为基础，后经冒地槽的形成和封闭，构造上处于隆起区（地背斜）；被侵入的围岩为碎屑岩系富铀建造；岩体形成后又经断块-岩浆-流体运动，形成断陷盆地。1974~1978年澳大利亚地质学家查佩尔和怀特（B.W.Chapell&A.J.R.White）把环太平洋花岗岩分成了S型和I型两类。1977年日本石原舜三根据岩石中矿物组成把花岗岩分成钛铁矿系列和磁铁矿系列。南京大学地球科学系（1981）指出华南花岗岩按照物质来源的不同，可以分出三个类型，即幔源型、同熔型和改造型。2、产铀岩体的成因类型不同成因系列的花岗岩具有不同的成矿专属性，这是花岗岩成因类型划分的重要意义之一。锡矿产于高硅质的S型花岗岩中；斑岩铜矿和钼矿床则与I型花岗岩共生。南京大学地质系对南岭花岗岩多年研究(1982)后明确指出华南W、Sn、Nb、Ta、Be、Pb、Zn、Au、U等成矿与改造型花岗岩有关；Fe、Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag、S、明矾石、叶腊石等与同熔型花岗岩关系密切。产铀岩体的成因具有双重性:①陆壳改造成因的岩体完成了铀的预富集，奠定了产铀岩体的基础。杜乐天（1984）把含铀层当作花岗岩型铀矿床演化的基础，提出了铀的塔式递进富集模型。郎香（1970）认为含铀花岗岩的形成和演化与被花岗岩化的老地层的含铀性有关；莫罗（1977）也认为法国花岗岩铀矿床的形成发端于前海西运动沉积过程中的预富集。②陆壳改造成因的花岗岩体必须叠加深源壳幔作用的岩浆岩体，即同熔岩浆系列成因岩浆的活动，也即拉张伸展背景下的岩浆岩体系才能成矿。我国产铀花岗岩的成因类型主体属于陆壳改造成因，即属于S型花岗岩（改造型花岗岩），但要形成产铀岩体必须叠加深源成因岩浆岩体系岩浆活动。产铀岩体的产生是一定地质历史演化的产物，它具有一定时空结构特征。如欧洲，产铀岩体局限在海西期花岗岩，空间限定于中间地块周围的花岗岩隆起区；美国产铀花岗岩局限在第三纪花岗岩，空间局限在科罗拉多地块东西二侧；中国华南铀成矿省是具多期多阶段侵入的印支－燕山期花岗岩复式岩体。3、产铀岩体的时空特征空间上，产铀岩体：①对富U古陆壳的依存性；②对侵位的围岩类型有特殊选择性；③形成花岗岩造山运动的动力学背景具有从挤压转向拉张伸展双阶段过程的完整性；④促使岩石圈－软流圈扰动达到灾变程度的规模性。产铀岩体的岩石化学特征主要表现在四个方面；①酸度大。SiO2含量较高，一般都在70%以上。根据杜乐天（1984）对国内数十个岩体300多个岩石全分析结果的统计，产铀岩体SiO2的含量变化范围在70－76%之间。②碱质高，钾大于钠。K2O+Na2O一般为7.2－9.2%。钾大于钠，K2O/Na2O百分比接近5:3，钾长石占长石总量的50%以上。Na＞K是产Nb、Ta花岗岩的特征，对铀成矿不利。4、产铀岩体的岩石化学特征③铝过饱和。Al2O3的平均含量通常为13-14%，A/CNK＞1，说明岩石中含Ca量较低。④暗色组分少。产铀岩体都是黑云母花岗岩或二云母花岗岩，不含角闪石。暗色组分少，是指Fe、Mg、Ti较少，它们与Ca含量正相关。产铀花岗岩中暗色矿物主要是黑云母，其次有少量磁铁矿、钛铁矿等，其总量很少，不超过10%。产铀岩体其主体花岗岩的铀含量都显著高于一般花岗岩铀含量克拉克值（（3－4）×10－6）的数倍，产铀花岗岩铀含量绝大多数超过9×10－6，一般在（10－30）×10－6之间（杜乐天，1982）。产铀岩体中钍含量较低，Th/U比值常小于3，大于3的岩体不利于铀成矿。5、产铀岩体的含铀性特征铀的赋存状态是决定花岗岩成矿潜力的重要因素之一。按照铀被浸取的难易程度，铀的赋存状态大致可分为活性铀和惰性铀两类。惰性铀主要指副矿物中类质同像存在的固定铀，特别是在钍、铌、钽、稀土矿物中的铀。活性铀主要有三种存在状态：①岩石中矿物粒间及显微裂隙中的裂隙粒间铀；②蚀变矿物中的吸附分散铀以及副矿物中的活化铀；③晶质铀矿。热液蚀变主要有两种类型，一是碱交代，二是酸性蚀变，又称灰绿色蚀变，它们的发育是产铀岩体的重要标志。碱交代可分为早期碱交代和晚期碱交代。早期碱交代又称自交代，它有以下特点：①交代是每次侵入岩浆固结后随即发生；②典型蚀变有白云母化和碱性长石化（钠长石化、微斜长石化）；③被交代的矿物是长石、黑云母，而石英较稳定；④交代不受构造控制，可以波及整个岩体。6、产铀岩体的热液蚀变发育①是在花岗岩浆各期次侵入成岩固结之后才发生，属于岩浆期后的热液交代作用；②受构造控制明显；③并以去石英为其显著特征，形成碱交代岩。产铀岩体中几乎毫无例外地都有这种碱交代岩发育。花岗岩形成碱交代岩后：①铀含量增高；②岩石的孔隙度增大；③机械强度降低（易碎），对成矿十分有利。晚期碱交代：酸性蚀变又称灰绿色蚀变，是多种中低温热液蚀变的一种组合概念，岩石蚀变后变成灰绿色。主要蚀变类型有硅化、水云母化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、粘土化等。蚀变后的岩石：①含水矿物及硫化物增多；②铀发生再分配，大量转变成为裂隙粒间铀，或被粘土矿物吸附，活性铀增多；③岩石的抗压强度变小、孔隙度增大。这些变化为后来成矿热液叠加成矿创造了有利条件。规模大、范围广、类型全（有碱性蚀变与酸性蚀变）的热液蚀变是判别产铀岩体的重要标志。而大的碱交代带，大硅化断裂带及伴随酸性蚀变是中国华南铀成矿带中花岗岩型铀矿田的主要特征之一。花岗岩型铀矿床矿化类型的划分有多种划分方案：1）按产铀岩体规模可分为：①与大型岩体有关的铀矿床，岩体出露面积在n×100-n×1000km2以上，绝大部分属矿物组合简单类型；②与小型岩体有关的铀矿床，岩体出露面积不足1km2-n×10km2，矿物组合属复杂类型。2）按矿床产出的地质部位分为：①产在花岗岩体内部的铀矿床；②产在花岗岩体外接触带的铀矿床。7、花岗岩型铀矿床矿化类型3）按矿化岩石的构造蚀变性质分为：①硅化带（岩）型；②中基性脉岩型；③碱交代岩型；④蚀变碎裂花岗岩型等等。4）按成矿溶液的酸碱度分为：①酸性热液铀矿床；②碱性热液铀矿床。5）按共生的脉石矿物成分分为：①微晶石英型（玉髓型）；②萤石型；③硫化物型；④赤铁矿型（又称红化型）；⑤绿泥石型；⑥磷灰石型；⑦碳酸盐型；⑧粘土化蚀变（水云母化，蒙脱石化，高岭石化）型等。6）按元素组合划分为：①单铀型；②铀-汞型；③铀-钼型；④铀-铜型；⑤铀-铁型；⑥铀-钍型；⑦铀-多金属型；⑧铀-钇型等等。上述分类方案各有其优点，第1）、2）、3）分类方案突出成矿的具体地质环境，有助于明确找矿方向；第4）、5）、6）分类方案突出成矿热液性质和矿石的物质成分，有助于对矿床的成因探讨及对矿石经济价值的评价和综合利用。中国的花岗岩型铀矿化类型多采用按共生脉石矿物成分的分类方案，即微晶石英型、萤石型、碳酸盐型、粘土化型、碱交代型。其中对碱交代型有不同的看法，因为碱交代期不成矿，成矿是叠加于碱交代岩之上的铀-赤铁矿、铀-绿泥石、铀-粘土化，严格上成矿类型是应以后者命名，但碱交代的显目特征，习惯上还称碱交代型。构造是控制铀成矿的重要因素之一，所有热液铀矿体都分布在一定的断裂或破碎构造中。1）构造的分级控制作用（不同构造规模控制不同规模的铀矿化）：(1)铀成矿带的展布受一级构造控制。这种控制表现为成矿带受花岗岩带展布的控制，而花岗岩带的空间展布又受巨型构造体系控制。如法国海西造山运动的莫尔达努比亚带是一级构造，带内分布着旺代地区和中央地块的铀矿床，构成近东西向的成矿带。8、构造对铀矿化的控制作用(2)铀矿田在成矿带内受二、三级构造带控制。例如我国华南纬向成矿带内的铀矿田位于纬向二、三级构造带与新华夏系二、三级构造带的复合部位。在新华夏系成矿带内，铀矿田分布在白垩纪时期，有强烈构造活动的地段。这种断裂构造活动导致在岩体边部形成断陷盆地，而在岩体内部产生断陷带，铀矿田则受此断陷带控制，并常产于断裂构造夹持区。下庄铀矿田(3)铀矿床在铀矿田内往往受一条或几条二、三级的主干断裂及与其直交或斜交的次级断裂控制。如下庄矿田的矿床，大多数产在北东向硅化带与近东西向中基性岩脉交汇处。有些矿床受晚期侵入体接触面控制，这些控矿构造在成矿时是矿液运移的通道，起着导矿和储矿的作用。常见的控制铀矿床的构造形式有入字形构造、棋盘格式构造、帚状构造、多字形构造和交叉型构造等。桃山铀矿田(4)铀矿体受局部性的低级别的断裂构造和裂隙构造控制。这种构造带一般长4-5km、宽2-3m，但成矿地段构造一般不长，从几百米到二三公里，宽度不一，单条裂隙宽仅数厘米至数十厘米。矿体一般产于低级别构造的分支、复合、共轭、交叉、膨胀、收缩和弧形弯折等变异部位和含矿构造通过