葉永欽,陳友良,倪師軍,吳建勇,曹豪杰,黃國龍

(1.核工業(yè)二九〇研究所，廣東韶關(guān)512029；2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都610059)

我國硬巖型鈾礦床垂直分帶模式研究現(xiàn)狀

葉永欽1,陳友良2,倪師軍2,吳建勇1,曹豪杰1,黃國龍1

(1.核工業(yè)二九〇研究所，廣東韶關(guān)512029；2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川成都610059)

熱液鈾成礦作用與流體地球化學(xué)界面具有非常密切的關(guān)系。礦床垂直分帶模式的研究有助于確定流體成礦地球化學(xué)界面，指導(dǎo)深部找礦工作。綜述了我國硬巖型鈾礦床垂直分帶模式的研究現(xiàn)狀，認(rèn)為礦床垂直分帶模式能有效地指導(dǎo)深部找礦，有待進一步加強這一模式的研究應(yīng)用。

垂直分帶模式；鈾礦床；深部找礦；地球化學(xué)界面；研究現(xiàn)狀

“成礦流體地球化學(xué)界面”一詞最早由倪師軍等[1]基于前人[2-5]有關(guān)地球化學(xué)障、地球化學(xué)成礦界面和水（流體）—巖石相互作用等研究的基礎(chǔ)上提出來的，認(rèn)為流體成礦地球化學(xué)界面是由于成礦流體在運移演化過程中，周圍環(huán)境的突變、成礦流體演化的不連續(xù)性和成礦流體與環(huán)境的相互作用結(jié)果等內(nèi)外因素突變而造成了突發(fā)成礦作用下形成的。張成江等[6]研究認(rèn)為流體地球化學(xué)界面形成的外因是環(huán)境條件的突變，它控制著流體的運移、定位；流體地球化學(xué)界面形成的內(nèi)因是流體性質(zhì)的突變及動態(tài)發(fā)展，它決定著流體演化的方向和規(guī)律；流體-環(huán)境相互作用是流體中元素沉淀富集的關(guān)鍵因素。流體本身性質(zhì)的突變、流體與環(huán)境的相互作用及周圍環(huán)境條件突變等綜合作用下導(dǎo)致流體成礦。

垂直分帶是指與成礦有關(guān)的元素（含成礦元素本身）或者礦物在成礦有利地段按照一定的規(guī)律在空間上有序排列、組合的一種現(xiàn)象。幾乎所有的熱液型礦床成礦都必須在成礦最有利的環(huán)境（成礦地球化學(xué)界面）下完成，假如沒有有利的成礦環(huán)境，成礦元素的沉淀通常是漸變的，很難成大礦、富礦；反之，成礦元素運移到成礦最有利的部位（成礦地球化學(xué)界面），成礦元素突發(fā)沉淀才有望成礦。

同其它金屬礦床一樣，熱液鈾成礦作用（花崗巖型熱液鈾礦床、火山巖型熱液鈾礦床、變質(zhì)巖型熱液鈾礦床、碳硅泥巖型熱液鈾礦床等）與流體地球化學(xué)界面具有非常密切的關(guān)系[7]。隨流體遷移的元素，在周圍環(huán)境條件突然改變的情況下，會產(chǎn)生突發(fā)成礦作用，在垂直方向上，必然引起元素的分帶性。研究化學(xué)元素在某一礦床中的垂直分帶規(guī)律，有助于確定該礦床的流體成礦地球化學(xué)界面，有助于指導(dǎo)深部找礦預(yù)測工作[8]。然而，目前針對熱液型鈾礦床的垂直分帶模式研究僅僅在極少數(shù)典型礦床中實踐過，本文總結(jié)了這些典型鈾礦床的垂直分帶特征，并對進一步的工作方向提出設(shè)想，旨在推進我國鈾礦床垂直分帶模式的研究和發(fā)展。

1 花崗巖型鈾礦

華南粵北地區(qū)是我國花崗巖型鈾礦的集中產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)出有遠(yuǎn)近聞名的諸廣南長江鈾礦集區(qū)和貴東下莊鈾礦集區(qū)?；◢弾r型鈾礦垂直分帶規(guī)律的研究最早始于諸廣南長江礦集區(qū)內(nèi)的302棉花坑鈾礦床。

粵北棉花坑302花崗巖型鈾礦床為一大型隱伏鈾礦床，它規(guī)模大、品位較富且埋藏深，是華南鈾成礦區(qū)極具代表性意義的典型鈾礦床之一。長期以來人們難以真正認(rèn)識熱液的成礦規(guī)律，是因為沒有足夠重視去硅、加堿的堿交代過程。堿交代過程中會產(chǎn)生一個垂直分帶現(xiàn)象——硅（酸）堿分離現(xiàn)象，“硅堿分離”，“上酸下堿”[9-10]。早年金景福和倪師軍等通過詳細(xì)研究表明，302鈾礦床中成礦熱液的成分和性質(zhì)、熱液脈體和鈾礦石、圍巖蝕變以及礦物標(biāo)型特征（雜質(zhì)組分、晶胞參數(shù)和人工熱釋光）等在垂直方向上均表現(xiàn)出一定的分布規(guī)律，總體上表現(xiàn)為“上酸下堿、上氧化下還原”的垂直分帶特征（表1、表2和表3）?；◢弾r型鈾礦床中常見的垂直分帶現(xiàn)象是由于成礦流體經(jīng)歷了兩次熱液混合和一次熱液減壓沸騰作用引起的，建立了熱液混合與沸騰的垂直分帶模式[11-16]。成礦熱液混合和沸騰的界面往往與某些地質(zhì)界面有關(guān)，如兩種不同期次的花崗巖類巖石接觸面，構(gòu)造膨脹的異常地帶等，礦體的空間定位受熱液混合與減壓沸騰的界面影響[1,6,17]。

高飛[18]和高翔等[19]從圍巖蝕變的礦物組合、蝕變帶巖石化學(xué)組分和蝕變礦物的包裹體溫壓條件、氣相成分特征等微觀角度進一步證明了302鈾礦床存在明顯的垂直分帶規(guī)律。在前人研究的基礎(chǔ)上，黃國龍等[20]結(jié)合礦山開采及鉆探成果，進一步厘清了該礦床的成礦期次及礦床垂直分帶規(guī)律，建立了302鈾礦床垂直分帶找礦勘查模式（圖1），指示含礦構(gòu)造帶在埋深850～950 m處有較好的鈾礦化，深部找礦潛力巨大。

表1 302鈾礦床成礦期脈石礦物包裹體成分（mol/kg H2O）及其熱液的pH、Eh值Table 1 Composition of fluid inclusions in minerals(mol/kg H2O)and pH,Eh in hydrothermal solution of 302 uranium deposit

表2 302鈾礦床微晶石英雜質(zhì)組分比值Table 2 The element ratios in impurities of microlitic quartz of 302 uranium deposit

表3 302鈾礦床標(biāo)型礦物ATL發(fā)光量及陷阱參數(shù)Table 3 ATL power and trap parameters of typomorphic mineral of 302 uranium deposit

除了302鈾礦床，位于桂北摩天嶺巖體地區(qū)的達(dá)亮（376）礦床和新村（374）礦床也存在一定的垂直分帶規(guī)律[21]。達(dá)亮礦床位于摩天嶺黑云母花崗巖體的西南邊緣，巖體彎曲部位的接觸帶上，屬花崗巖體外接觸帶型鈾礦床。礦床上部發(fā)育強硅化，有大量石英脈存在，下部則出現(xiàn)較多的方解石脈，且方解石脈的寬度逐漸增加。鉆孔編錄發(fā)現(xiàn)該礦床普遍發(fā)育黃鐵礦，且越往深部，黃鐵礦出現(xiàn)的頻率和粒度均有增大的趨勢，淺表層存在赤鐵礦化等氧化現(xiàn)象。新村礦床產(chǎn)于摩天嶺巖體東部烏指山斷裂帶膨脹部位及其上下盤次級斷裂構(gòu)造帶中，屬碎裂蝕變巖型鈾礦床。該礦床直接產(chǎn)于烏指山硅化帶中，該硅化帶規(guī)模大，在地表厚度達(dá)數(shù)十米，而在鉆孔深部中發(fā)現(xiàn)了大量的方解石脈。

針對華南花崗巖型鈾礦床垂直分帶特征的研究，前人多集中在302鈾礦床，通過不同的側(cè)面，或宏觀或微觀相結(jié)合的方式，系統(tǒng)闡述，建立了302鈾礦床垂直分帶模式，并指導(dǎo)深部找礦工作，取得了較好的找礦成果。華南許多花崗巖型鈾礦床都存在不同程度的熱液沸騰和熱液混合現(xiàn)象，顯示出與302鈾礦床類似的垂直分帶特征（如330，339等交點型礦床），目前針對“交點型”鈾礦床的垂直分帶還鮮有研究，偶見生產(chǎn)報告中簡單論述過諸如竹筒尖礦床指示元素的垂直分帶序列?？偟膩碚f，花崗巖型鈾礦床垂直分帶模式的研究范圍還有待進一步擴大，華南地區(qū)苗兒山鈾礦田、桃山鈾礦田是否存在礦床垂直分帶規(guī)律還有待進一步證實。一旦證實其存在類似的垂直分帶想象，還可以在不同礦床（域）間進行相互對比研究，同時應(yīng)將垂直分帶規(guī)律的理論研究與隱伏礦的預(yù)測實踐工作緊密結(jié)合，提高深部找礦工作成效。

圖1 302鈾礦床垂直分帶模式Fig.1 Avertical zoningmodel of302 uraniumdeposit1-燕山期中粒黑云母花崗巖；2-印支期中粒二云母花崗巖；3-礦床上部礦體（紅色微晶石英）；4-礦床中部礦體（雜色微晶石英）；5-礦床下部礦體（灰黑色微晶石英）；6-構(gòu)造蝕變帶；7-礦床上部氧化帶；8-礦床中部氧化還原帶；9-礦床下部還原帶；10-蝕變分帶界限；11-巖相界限；12-斷裂

2 碳硅泥巖型鈾礦

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為碳硅泥巖型鈾礦床的礦體主要受層位控制，對該類型鈾礦床的垂直分帶特征研究少有報道。若爾蓋鈾礦區(qū)是我國十大鈾礦資源勘查基地之一，集中產(chǎn)出數(shù)十個碳硅泥巖型鈾礦床，多以隱伏態(tài)產(chǎn)出?！肮ド钫颐ぁ笔侨魻柹w地區(qū)今后一段時期急待解決的重要科學(xué)問題。

近年來許多學(xué)者從穩(wěn)定同位素、鉛同位素、脈石礦物（石英、方解石和黃鐵礦等）微量元素地球化學(xué)、流體包裹體氣相成分等方面證明了若爾蓋鈾礦田為地幔流體成礦，系典型的熱液疊加改造型礦床[22-27]。陳友良[23]和張成江等[28]從宏觀角度研究發(fā)現(xiàn)若爾蓋地區(qū)具有代表性意義的510-1鈾礦床中與成礦有關(guān)的脈石礦物在空間分布上呈現(xiàn)“上酸下堿”的特征，與我國華南地區(qū)花崗巖型鈾礦床極為相似。

筆者[29-31]從礦床的礦物組合、不同中段礦石和脈石礦物的微量元素、稀土元素組成等微觀角度詳細(xì)闡述了若爾蓋地區(qū)510-1鈾礦床的垂直分帶特征。礦床第5中段是一個重要的氧化還原環(huán)境發(fā)生顯著變化的地球化學(xué)界面。1中段以上礦段主要發(fā)育石英脈，厚160 m左右，代表了上部礦帶分布范圍；1中段以下至5中段以上礦段，石英脈與方解石脈均較發(fā)育，厚160 m左右，代表了中部礦帶分布范圍；第5中段以下礦段，主要發(fā)育方解石脈，少見石英脈，厚度達(dá)600 m以上，代表了下部礦帶分布范圍。近年來鉆探工作揭露該礦床深部900 m以下仍有規(guī)模較大礦體存在，礦床深部還有較大找礦空間。

3 火山巖型鈾礦

相山鈾礦田是我國目前規(guī)模最大的最具典型意義的火山巖型鈾礦勘查基地。前人針對該礦田或者礦田中某一典型礦床做了大量涉及成礦地質(zhì)特征、成礦機制、成礦成巖年代學(xué)、流體包裹體、圍巖蝕變、成礦的物理化學(xué)條件、成礦物質(zhì)來源、成礦模式等方面的科研工作，取得了較全面系統(tǒng)的認(rèn)識[32-38]。

位于相山鈾礦田西部的鄒家山鈾釷混合型礦床，品位高、探明儲量大[39]，受鄒家山-石洞斷裂帶及其派生的一系列張性-張扭性裂隙群（帶）控制，屬典型的熱液脈型鈾礦床[36]。礦床淺部以螢石化、水云母化等酸性蝕變?yōu)橹鳎畈康V體的Fe2O3、FeO、MgO及P2O5含量明顯高于淺部，反映深部以赤鐵礦化、綠泥石化及磷灰石化等偏堿性蝕變?yōu)橹鳎皇芪炇l(fā)育程度的影響，在兩火山旋回界面（酸堿分離界面，-90 m標(biāo)高）附近，CaO的含量（17.67%）顯著高于露天采場和深部911 m處CaO的含量（前者為7.78%，后者為2.30%），表明-90 m標(biāo)高螢石化最為發(fā)育，鈾礦化最強[38]。淺部礦體主要受北東向斷裂控制，越往深部，控礦斷裂逐漸變?yōu)槟媳毕?，進一步變?yōu)楸北蔽飨?；深部的鈦鈾礦含量明顯高于淺部，并隨深度的增加而增加，鈦與鈾含量呈正相關(guān)關(guān)系[40]。黃振等[39]在該鈾礦床不同標(biāo)高采用穿過礦體的方式系統(tǒng)采集了斷裂中的礦石（礦脈）、斷裂上下兩盤蝕變碎斑熔巖（蝕變圍巖）及正常未蝕變的碎斑熔巖（正常圍巖）樣品，詳細(xì)研究了鄒家山鈾礦床圍巖蝕變地球化學(xué)特征。結(jié)果表明，鄒家山鈾礦床具有明顯的圍巖蝕變分帶現(xiàn)象。常量元素方面，地表礦石中具有較低的K2O含量和較高的Na2O含量，而礦床深部反之；稀土元素方面，越往深部HREE含量升高，∑REE、LREE、（La/Yb）N、LREE/HREE含量降低，表明成礦作用過程中輕重稀土發(fā)生較明顯的分異作用。

火山巖型鈾礦的垂直分帶特征研究目前僅對鄒家山礦床做了初步的探索，可以看出該礦床具備“上酸下堿”的垂直分帶雛形，有待進一步更加系統(tǒng)的深入研究，以指導(dǎo)該地區(qū)深部找礦工作。

4 結(jié)論與展望

本文總結(jié)了我國硬巖型鈾礦床垂直分帶模式的研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)垂直分帶模式在指導(dǎo)深部找礦，特別是近年來，在全國危機礦山找礦專項中，取得較好的成果和社會效益。垂直分帶模式的研究，目前僅在部分典型鈾礦床中開展過，而在其他礦床（如華南地區(qū)苗兒山、桃山等典型的花崗巖型鈾礦田，相山火山巖型鈾礦田中斑巖型亞類礦床）中，類似的垂直分帶想象尚未見報道，所以在研究范圍上還有待進一步的擴大。在研究深度上，特別是微觀尺度上（礦石類型、礦物成分、元素組合、圍巖蝕變以及成礦的物理化學(xué)條件等方面），還有待更為細(xì)微的研究。盡管前人對棉花坑302鈾礦床、若爾蓋510-1鈾礦床和相山鄒家山鈾礦床的垂直分帶特征開展了系統(tǒng)的理論研究，考慮到熱液型鈾礦床（包括花崗巖型、火山巖型、碳硅巖型礦床）往往是多期成礦作用的產(chǎn)物，不同期次的蝕變往往是疊加的，因此蝕變的垂直分帶規(guī)律研究還應(yīng)考慮成礦的多期性。通過典型礦床的研究，建立區(qū)域性的鈾礦床垂直分帶模式及其識別的地質(zhì)地球化學(xué)標(biāo)志，結(jié)合深部找礦預(yù)測，指導(dǎo)外圍及其他地區(qū)的找礦工作應(yīng)是今后工作的重心和方向?？梢灶A(yù)料，隨著深部找礦工作的全面開展和垂直分帶理論研究的深入，垂直分帶性的研究方法和研究手段必將得到更大的發(fā)展。

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YE Yong-Qin1,CHENYou-Liang2,NI Shi-Jun2,WUJian-Yong1,CAOHao-Jie1,HUANGGuo-Long1

(1.Research Institute No.290,CNNC,Shaoguan 512029,Guangdong,China; 2.College of Earth Science,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,Sichuan,China)

There is a very close relationship between hydrothermal uranium mineralization and fluid geochemical interface.To study vertical zoning model of ore deposit is helpful to determine fluid geochemical interface for guiding the prospecting work deeply.By overviewthe studies on vertical zoning model of hard rock-hosted uranium deposits in China,this paper indicates that the vertical zoning model guide the deep prospecting effectively, should strengthen the research and application ofthis model further.

vertical zoning model;uranium deposit;deep-deposit prospecting;geochemical interface;research status

P619.14

A

1007-3701（2017）02-144-06

10.3969/j.issn.1007-3701.2017.02.005

2017-5-6；

2017-6-5.

國家自然科學(xué)基金項目“若爾蓋地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床垂直分帶規(guī)律研究”（編號：41072064）、全國危機礦山接替資源找礦專項“廣東省仁化縣棉花坑鈾礦接替資源勘查”（編號：200544040）、中國核工業(yè)地質(zhì)局生產(chǎn)中科研項目“諸廣南部巖體棉花坑-書樓丘地區(qū)構(gòu)造、蝕變與鈾礦化關(guān)系研究”和中國地質(zhì)調(diào)查局重要遠(yuǎn)景區(qū)鈾礦調(diào)查項目“郴州—欽州成礦帶中北段鈾多金屬礦遠(yuǎn)景調(diào)查”（編號：12120115018401）聯(lián)合資助.

葉永欽（1988—），男，碩士，工程師，地球化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)主要從事鈾礦地質(zhì)勘查及成礦規(guī)律與礦產(chǎn)預(yù)測研究工作，Email:yeyongqincdut@163.com.

Ye Y Q,Chen Y L,Ni S J,Wu J Y,Cao H J and Huang G L.Vertical zoning model of hard rockhosted uranium deposits in China:State of art.Geology and Mineral Resources of South China, 2017,33(2):144-149.