王鳳崗，孫 悅，姚 建，葉錦林

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.核工業(yè)二八〇研究所，四川 廣漢 618300）

四川省米易縣海塔地區(qū)石英脈中巨粒晶質(zhì)鈾礦特征研究

王鳳崗1，孫 悅2，姚 建2，葉錦林1

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.核工業(yè)二八〇研究所，四川 廣漢 618300）

四川省米易縣海塔地區(qū)石英脈中發(fā)現(xiàn)了十分罕見的巨粒晶質(zhì)鈾礦，含巨粒晶質(zhì)鈾礦石英脈呈透鏡狀產(chǎn)于元古宇五馬箐組黑云斜長角閃片巖中。晶質(zhì)鈾礦多呈等軸粒狀，粒徑最大可達(dá)1 cm左右，在石英脈中成堆出現(xiàn)，主要與含氟榍石、氟磷灰石、鈉長石、磷釔礦、輝鉬礦等共生。電子探針分析結(jié)果顯示，晶質(zhì)鈾礦中還含有一定量的Th、Pb等元素。通過人工合成實(shí)驗(yàn)及晶質(zhì)鈾礦形成的環(huán)境分析，晶質(zhì)鈾礦形成于高溫條件下，遠(yuǎn)超熱液范圍（TC＝374℃，PC＝22.4 MPa）。巨粒晶質(zhì)鈾礦是富含 U4＋、 Th4＋、 Y3＋、 Ti4＋、 P5＋、 Na＋、 Cl－、 F－等組分的超臨界流體運(yùn)移至相對密閉的空間， 因溫壓條件改變促使鈾絡(luò)合物發(fā)生分解，在長期緩慢的過程中所形成。巨粒晶質(zhì)鈾礦是區(qū)域鈾礦化作用的一種特殊表現(xiàn)形式，也是深部存在大規(guī)模鈾礦化的重要標(biāo)志。

巨粒晶質(zhì)鈾礦；礦化特征；四川米易縣

2015年，繼攀枝花大田、牟定秀水河之后，在米易縣海塔地區(qū)也發(fā)現(xiàn)產(chǎn)于石英脈中密集分布的巨粒晶質(zhì)鈾礦，引起業(yè)界廣泛關(guān)注。其最突出的特點(diǎn)有兩個(gè)：一是晶質(zhì)鈾礦粒度大，顯晶質(zhì)的晶質(zhì)鈾礦粒徑可達(dá)數(shù)毫米到1 cm；二是富，巨粒晶質(zhì)鈾礦在石英脈中高度富集。此現(xiàn)象在全球范圍內(nèi)也實(shí)屬罕見，具有極高的科學(xué)研究價(jià)值［1］。

現(xiàn)階段，在康滇地塊北部的四川省米易縣海塔地區(qū)，中部的攀枝花大田地區(qū)及南部的云南省牟定縣秀水河長約200余千米的范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)多處巨粒晶質(zhì)鈾礦產(chǎn)出。雖然巨粒晶質(zhì)鈾礦出露點(diǎn)呈零星分布，但在如此大范圍內(nèi)出現(xiàn)顯然不是孤立的、偶然的事件，其形成具有內(nèi)在的、必然的成因聯(lián)系，不僅具有科學(xué)的理論價(jià)值，也具有重要的實(shí)際意義。由于其特殊和罕見，現(xiàn)階段對巨粒晶質(zhì)鈾礦的研究很少，因此，作者對海塔地區(qū)產(chǎn)于石英脈中的巨粒晶質(zhì)鈾礦的礦化特征進(jìn)行了研究，并就相關(guān)的地質(zhì)問題進(jìn)行了討論，以便進(jìn)一步深化對同類型鈾礦化認(rèn)識。

圖1 米易海塔地區(qū)地質(zhì)簡圖 （據(jù)核工業(yè)二八〇研究所，有修改）Fig.1 Geological sketch of Haita area in Miyi country （Modified after Research Institute No.280，CNNC）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川省米易縣海塔地區(qū)位于揚(yáng)子陸塊西緣的康滇地塊中段［2］。區(qū)內(nèi)出露地層主要為元古宇五馬箐組（Xwm）中深變質(zhì)巖系及震旦-寒武系燈影組（Zd）碳酸鹽巖-碎屑巖建造（圖1）。其中五馬箐組主要為二云母片巖、黑云母片巖、黑云斜長角閃片巖等，其原巖為一套泥砂質(zhì)沉積巖夾有少量基性火山巖類，主要出露于海塔地區(qū)中部，出露面積約10 km2，在老廠溝—夾子溝一帶發(fā)育有不同程度的糜棱巖化。燈影組主要出露在海塔地區(qū)西部和南東部風(fēng)流山一帶，分布面積約3 km2，與下伏觀音崖組呈整合接觸。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要有褶皺、斷層及韌性剪切帶。褶皺主要為分布于夾子溝一帶的夾子溝褶皺， 兩翼片理產(chǎn)狀為 260°～285°∠46°～70°（西翼）、 60°～90°∠54°～74°（東翼）， 樞紐走向SN近水平，軸面走向SN近直立。斷層主要有海塔斷層及鄧家坪子斷層，其中海塔斷層位于海塔地區(qū)西部，上盤為五馬箐組，下盤為燈影組，斷裂面走向北東-南西，傾向南東，破碎帶寬約2～10 m左右，沿破碎帶見后期的石英細(xì)脈；鄧家坪子斷層出露于鄧家坪子一帶，斷層寬20 m左右，斷層內(nèi)可見構(gòu)造角礫巖，角礫成分主要為長英質(zhì)、片麻巖、片巖、混合巖等，膠結(jié)物主要為硫化物，該斷層發(fā)育于五馬箐組中，斷層走向70°左右，傾向北西，局部近于直立。韌性剪切帶主要為夾子溝韌性剪切帶，呈南北向貫穿全區(qū)，由含硅線石的糜棱巖化片麻巖、云母片巖（構(gòu)造片巖）組成，樞紐產(chǎn)狀235°∠25°，有時(shí)見眼球狀構(gòu)造。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為橫山（頂針）雜巖，沿撒蓮背斜軸部侵入于五馬箐組中，巖性以片麻狀花崗巖為主，呈巖株或巖枝狀產(chǎn)出，出露范圍大，其時(shí)代為晉寧期［1］。

2 石英脈中巨粒晶質(zhì)鈾礦特征

目前，在海塔地區(qū)共發(fā)現(xiàn)了A10、A19及2811三個(gè)鈾礦化點(diǎn)（圖1），其中A10礦化點(diǎn)賦礦圍巖風(fēng)化嚴(yán)重，原巖很難識別，地表露頭處僅見有次生鈾礦，前人經(jīng)鉆探工程揭露，該鈾礦化點(diǎn)深部鈾礦物主要為晶質(zhì)鈾礦、鈦鈾礦及黑稀金礦等［3］。A19鈾礦點(diǎn)鈾礦物為晶質(zhì)鈾礦，產(chǎn)于石英脈內(nèi)包裹的輝長巖中，與輝鉬礦共生。上述A10、A19鈾礦化點(diǎn)中鈾礦物粒度均較小，僅在顯微鏡下可見。巨粒晶質(zhì)鈾礦主要產(chǎn)于2811鈾礦化點(diǎn)的石英脈中。

2.1 巨粒晶質(zhì)鈾礦產(chǎn)出特征

2811鈾礦點(diǎn)處的巨粒晶質(zhì)鈾礦產(chǎn)于石英脈中，含巨粒晶質(zhì)鈾礦石英脈呈透鏡狀沿片理貫入元古宇五馬箐組斜長角閃片巖中（圖2），脈寬約1～2 m左右，其中含晶質(zhì)鈾礦石英脈寬度約35～50 cm（圖3A），含巨粒晶質(zhì)鈾礦石英脈與無礦石英脈區(qū)別較明顯，含晶質(zhì)鈾礦石英脈致密性差，蜂窩狀微孔發(fā)育，且在石英脈中可見斜長石、角閃石等礦物殘留體及輝長巖等巖石殘留體，推斷其可能為其他巖石經(jīng)改造而成，或在晶質(zhì)鈾礦形成過程中對石英脈有過改造。不含晶質(zhì)鈾礦的石英脈則較為致密、完整，斜長石等殘留體含量很少或沒有。石英脈地表出露長度10 m左右，根據(jù)地表探槽、淺鉆等工程揭露，含巨粒晶質(zhì)鈾礦石英脈在走向及傾向上延伸可能均不大。

2.2 礦物組合

鈾礦物主要為晶質(zhì)鈾礦，晶質(zhì)鈾礦多呈等軸粒狀，粒度大，大多肉眼可見，最大粒徑可達(dá)1 cm（圖3B）。受后生氧化作用影響，在晶質(zhì)鈾礦周邊形成黃色的氧化圈。晶質(zhì)鈾礦主要與榍石、磷灰石及少量磷釔礦、輝鉬礦等密切共生（圖3C、D）。榍石礦物顆粒以自形的信封狀為主，少量呈半自形粒狀，在富晶質(zhì)鈾礦巖石中，可見榍石礦物成堆出現(xiàn)，與大顆粒晶質(zhì)鈾礦共生的榍石顆粒也較大，最大者可達(dá)數(shù)毫米；磷灰石較為特殊，多呈短軸狀，以自形、半自形的六邊形為主，基本不見長條狀、針狀等形態(tài)，因其主要為短軸狀，雙折射率較低，故在正交偏光鏡下的干涉色較暗，個(gè)別近于全消光；磷釔礦含量總體較少，多呈粒狀與磷灰石共生或分布于磷灰石內(nèi)部；輝鉬礦總體含量較少，但當(dāng)石英脈中有較多暗色巖石包體或殘留體時(shí)，其含量會顯著增高。

圖2 海塔巨粒晶質(zhì)鈾礦石英脈地質(zhì)剖面圖 （據(jù)核工業(yè)二八〇研究所，有修編）Fig.2 Geologicial section of quartz vein with gaint grain uraninite in Haita area（Modified after Research Institute No.280， CNNC）

電子探針背散射圖像及掃描電子顯微鏡圖像觀察發(fā)現(xiàn)，在榍石、磷灰石等礦物解理內(nèi)及裂隙內(nèi)發(fā)現(xiàn)有脈狀瀝青鈾礦，超出上述礦物范圍則不見（圖3E），可見，榍石、磷灰石等礦物不僅與晶質(zhì)鈾礦共生，其礦物本身也含有一定的鈾。此外，在巨粒晶質(zhì)鈾礦裂隙內(nèi)及其周邊巖石的裂隙內(nèi)也見瀝青鈾礦微脈，且瀝青鈾礦微脈僅出現(xiàn)于晶質(zhì)鈾礦范圍內(nèi)或周邊（圖3F）。上述現(xiàn)象說明，在晶質(zhì)鈾礦及含鈾的榍石、磷灰石等礦物形成后，受后期地質(zhì)作用影響，鈾礦物發(fā)生了再活化，或在晶質(zhì)鈾礦形成晚期有少量瀝青鈾礦形成。

圖3 海塔地區(qū)巨粒晶質(zhì)鈾礦特征Fig.3 The characteristics of gaint grain uraninite in Haita area

2.3 礦物成分

表1 鈾礦物電子探針分析結(jié)果（wB/%）Table 1 Electron microprobe analyses results of uranium mineral（wB/%）

電子探針成分測試結(jié)果（表1）可知，除氧化鈾外，晶質(zhì)鈾礦中釷含量也較多，平均含量可達(dá)7%左右，且在晶質(zhì)鈾礦中的分布比較均勻，顯示鈾、釷并未完全分離，為含釷的晶質(zhì)鈾礦，也指示其在高溫的條件下所形成。受放射性衰變影響，鈾礦物中還含有一定量的鉛。部分測點(diǎn)中硅含量較高，但含量不穩(wěn)定，可能受晶質(zhì)鈾礦邊部的石英等影響。除上述元素，晶質(zhì)鈾礦中還見有磷、鉀、釔等，但含量很低，或含量不穩(wěn)定。

榍石成分相對復(fù)雜，主要由硅、鈦、鈣、鋁組成，此外，還含有一定量的釹、鈮、鉭、磷、氯、氟等，特別是氟含量也較高，且含量比較穩(wěn)定，一般為0.20%～0.60%，平均為0.38%（表2）。

表2 榍石電子探針分析結(jié)果（wB/%）Table 2 Electron microprobe analyses results of titanite（wB/%）

特別值得注意的是，磷灰石中除磷和鈣外，還含有較多的氟，含量在3.00%～3.50%之間，平均為3.33%，且含量很穩(wěn)定，說明氟是磷灰石中一種固有的組分，為氟磷灰石（表 3）。

對2811鈾礦化點(diǎn)處的石英脈中殘留的斜長石及A19處與輝鉬礦共生的輝長巖中的斜長石進(jìn)行電子探針測定，由表4可以看出，斜長石中鈉含量很高，而鈣含量很低，斜長石已基本轉(zhuǎn)化為鈉長石，顯示斜長石經(jīng)歷了強(qiáng)烈的鈉質(zhì)改造。

表3 磷灰石電子探針分析結(jié)果（wB/%）Table 3 Electron microprobe analyses results of apatite（wB/%）

表4 斜長石電子探針分析結(jié)果（wB/%）Table 4 Electron microprobe analyses results of plagioclase（wB/%）

3 討論

關(guān)于米易海塔地區(qū)這種極為罕見和特殊的巨粒晶質(zhì)鈾礦是何種成因及巨粒晶質(zhì)鈾礦是如何形成的等關(guān)鍵的地質(zhì)問題目前還不清楚或存有較大的爭議。通常，晶質(zhì)鈾礦除作為巖漿巖中的副礦物形式出現(xiàn)外，還可形成于高溫條件下， 其形成溫度一般大于 500℃［1，4-6］。流體包裹體研究顯示，海塔地區(qū)含巨粒晶質(zhì)鈾礦石英脈中石英的形成溫度超過450℃［7］。對于海塔地區(qū)鈾礦化的成因，張成江等認(rèn)為屬高溫?zé)嵋盒停?］，但海塔地區(qū)與我國華南地區(qū)典型熱液鈾礦化具有較大的差別，熱液型鈾礦床中鈾礦物主要為瀝青鈾礦，很少有晶質(zhì)鈾礦，巨粒晶質(zhì)鈾礦更是未見提及。而且現(xiàn)代熱液成礦理論認(rèn)為，水的臨界參數(shù)為Tc＝374℃，Pc＝22.4 MPa，一旦超過上述臨界值，熱液性質(zhì)將會發(fā)生顯著變化，轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界流體［8-10］?；谏鲜稣J(rèn)識，米易海塔地區(qū)巨粒晶質(zhì)鈾礦的形成溫度遠(yuǎn)超熱液范圍，可能是與超臨界流體具有密切的成因聯(lián)系。除米易縣海塔地區(qū)外，在攀枝花大田地區(qū)及云南省牟定縣秀水河等地均發(fā)現(xiàn)了相同類型的鈾礦化，雖然賦礦圍巖不同，但一個(gè)共同的特征就是晶質(zhì)鈾礦均與含氟榍石、氟磷灰石、鈉長石及少量磷釔礦、輝鉬礦等共生，由此推斷，石英脈與鈾礦化的成因可能并無本質(zhì)的、必然的聯(lián)系， 而是與 U4＋、 Th4＋、 Y3＋、 Ti4＋、P5＋、 Na＋、 Cl－、 F－等組分的流體有密切的成因聯(lián)系。

晶質(zhì)鈾礦的粒徑一般都在幾毫米以下，而米易海塔地區(qū)晶質(zhì)鈾礦粒徑可達(dá)厘米級且晶型完好，實(shí)屬罕見，目前對巨粒形成的機(jī)理尚無定論。據(jù)資料，在偉晶巖中發(fā)現(xiàn)了粒徑最大達(dá)11 cm的晶質(zhì)鈾礦晶體［4］，說明在特定的地質(zhì)環(huán)境中，晶質(zhì)鈾礦可以形成巨粒，甚至是超巨粒。人工合成晶質(zhì)鈾礦實(shí)驗(yàn)表明，晶形完好的晶質(zhì)鈾礦容易生成于高溫氣化熱液階段［6］。同時(shí)，在有深部氫氣、甲烷等強(qiáng)還原氣體的參與下，也有利于形成晶型較好的晶質(zhì)鈾礦［11］。

通常，鈾以U6＋的形式遷移，而U4＋的形式則有較多沉淀。其中，U4＋晶胞參數(shù)偏低（在5.48～5.37?之間），含釔族、稀土元素為主，并隨其含量增加而晶胞參數(shù)變小。由于不同價(jià)態(tài)的鈾的地球化學(xué)性質(zhì)差異較大，因此，在鈾成礦作用研究中十分注重氧化-還原作用在鈾成礦中的作用，但實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，特別是與巖漿、熱液等有關(guān)的鈾礦方面卻遇到很多困難，鈾不可能在氧逸度較低的深部將鈾氧化為六價(jià)而在氧逸度高的淺部再被還原為四價(jià)沉淀。事實(shí)上，在高溫高壓的條件下，鈾可能部分以四價(jià)的形式進(jìn)行遷移［12-14］，或在來自深部的氫氣、甲烷等強(qiáng)還原氣體的影響下，可增強(qiáng)有效氧逸度，促使鈾在氧逸度較低的深部仍可被氧化為 U6＋并遷移［11］。

結(jié)合現(xiàn)有資料分析，在巖漿、氣液等階段，鈾與F的關(guān)系極為密切［15-18］，由此推斷，康滇地區(qū)巨粒晶質(zhì)鈾礦的形成可能與流體中廣泛存在的F有密切的成因聯(lián)系，U4＋與F－、Ti4＋、 P5＋、 Na＋等形成復(fù)雜的絡(luò)合物進(jìn)行遷移。當(dāng)含鈾的超臨界流體途徑有效空間而導(dǎo)致溫壓等條件改變，或流體與圍巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致鈾的絡(luò)合物發(fā)生分離，析出的鈾形成了晶質(zhì)鈾礦，而不是由于氧化-還原作用導(dǎo)致鈾沉淀。這種作用是在較密閉的空間內(nèi)，經(jīng)歷長期緩慢的地質(zhì)過程，使析出的鈾有足夠大的自由生長空間和充分的生長時(shí)間，從而形成了巨粒晶質(zhì)鈾礦。

4 結(jié)論

無論是米易縣海塔地區(qū)，還是攀枝花大田及云南牟定秀水河地區(qū)，巨粒晶質(zhì)鈾礦均與含氟榍石、氟磷灰石、磷釔礦、輝鉬礦等密切共生，石英脈是巨粒晶質(zhì)鈾礦的重要載體之一。

巨粒晶質(zhì)鈾礦是區(qū)內(nèi)鈾礦化的一種特殊表現(xiàn)形式， 是富含 U4＋、 Th4＋、 Y3＋、 Ti4＋、P5＋、 Na＋、 Cl－、 F－等的超臨界流體滲入到相對密閉的空間內(nèi)，由于物化條件發(fā)生變化，促使鈾絡(luò)合物發(fā)生分解，從而導(dǎo)致鈾發(fā)生沉淀，經(jīng)歷了長期、緩慢的過程從而形成，流體中的Na＋、F－等組分對鈾的遷移起了十分關(guān)鍵的作用。通過區(qū)域研究推斷，與鈾成礦有關(guān)的超臨界流體主要與區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)具有密切的成因聯(lián)系，推測其為巖漿成因，而五馬箐組變質(zhì)巖僅為鈾礦化的賦礦圍巖，并無成因聯(lián)系。

產(chǎn)于石英脈中的巨粒晶質(zhì)鈾礦是含鈾的超臨界流體的前鋒和先導(dǎo)，同時(shí)，也是深部存在更大規(guī)模的鈾礦化的重要標(biāo)志。因此，在發(fā)現(xiàn)巨粒晶質(zhì)鈾礦地區(qū)深部可能存在更廣泛、規(guī)模更大的鈾礦化，可開展進(jìn)一步的找礦工作。

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Study on characteristics of gaint grain uraninite in Haita area of Miyi county，Sichuan

WANG Fenggang1，SUN Yue2， YAO Jian2，YE Jinlin1
（1.CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology， Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China； 2.Research Institute No.280，CNNC， Guanghan， Sichuan 618300， China）

A rare gaint grain uraninite was discovered in quartz-vein in Haita area of Miyi country，Sichuan.The quartz-vein with gaint grain uraninite exhibits in lenticular and occurs in biotite plagioclase amphibole schist of Wumaqing Formation，Proterozoic.The gaint grain uraninite mostly exhibits in the shape of isometric texture with a maximum size of about 1cm and piles up in quartzvein.Mineral assemblage of uraninite includes mainly sphene containing fluorine， fluorapatite，albite， xenotime and molybdenite and so on.Electron microprobe analysis of uraninite showed uraninite also contains a certain amount of Th，Pb and other elements.The synthetic experiment and the environmental analysis on the formation of the uraninite showed that the uraninite can be formed inthe condition of high temperature which is far beyond the hot liquid range（TC＝374℃，PC＝22.4 MPa）.The gaint grain uraninite maybe formed in long process of decomposition of complex in supercritical fluid rich in U4＋， Th4＋， Y3＋， Ti4＋， P5＋， Na＋， Cl－， F－which migrated to a relatively confined space and experienced the change of the temperature and pressure which is a long and slow process.Gaint grain uraninite is a special form of regional uranium mineralization，and it is also the important indicator of the larger uranium mineralization in the deep.

gaint grain uraninite； mineralization characteristics； Miyi county， Sichuan

P619.14

A

1672-0636（2017）04-0187-07

10．3969/j．issn．1672-0636．2017．04．001

中國核工業(yè)地質(zhì)局鈾礦地質(zhì)科研項(xiàng)目（編號：201653）資助。

2017-04-24

王鳳崗（1977— ），男，河北張家口人，高級工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)及巖礦研究。E-mail：wfg9818@163.com