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江西省铀成矿地质环境及新一轮找矿方向

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・8・ 江西能源2008(4) 沧海论坛专栏 江西省铀成矿地质环境及新一轮找矿方向 邵飞 (核_v-.,_lk.z-Az 0研究所江西南昌330200) 摘要:江西省铀成矿地质环境的研究习惯于按不同铀矿类型而相互割裂。文章在阐述江西省铀矿床时空分布特征 的基础上,对铀成矿基本物质来源从大时空尺度和历史演化角度进行了研究,并进而分析了铀成矿地质环境。笔者 认为,江西省铀矿床具特定时空分布,铀成矿与岩浆作用具成因联系,岩浆作用实现了区域成矿物质从“源”到 “汇”物质转移的动力学过程,在中生代构造一岩浆一地球动力学背景之下发育的岩浆热液系统的演化促使了铀在 汇区内的再迁移,并发生铀成矿作用。文章最后对江西省新一轮铀矿找矿方向提出了建议。 关键词:铀矿床;成矿物质来源;构造一岩浆一地球动力学;江西省 中图分类号:TL2文献标识码:A 文章编号:1005—7676(2OO8)04—0008—06 Uranium Metallogenic Geological Environment and Prospecting Prospects in Jiangxi Province SHAO Fei (270 Research Institute of Nuclear Industry,Nanchang,Jiangxi330200) Abstract:The traditional research on ̄anium metllogeniac geological environment in Jiangxi province Was separated reciprocally according to diferent kinds.This paper study Oil basic materil source of auranium metllogenic baased Oil its temporal nd spataial distribution characteirstics,then naalyzing uranium metallogenic goleogical en ̄mnment.It presents the reason of uranium mineralization that magnmtism causes such a dynamic process as materil moving aOn the basis of mesozoic structure-magma-? geodynamics background.At last,the paper provided the suggestion on prospecting prospects in Jingxia Province. Key words:LLranium metallogenic,material source,structure—magma-?geodynamics,Jaingxi Province 引言 江西省铀矿地质勘查及研究工作历时五十余 本文以前人成果为基础,通过铀资源时空分布 特征的分析,试图对江西省铀成矿地质环境进行较 系统的研究,进而浅析铀成矿机理,并据此对江西 省新一轮铀矿找矿方向提出建议。 年,目前已探明铀矿床近百个,探明的铀资源量占 全国探明的铀资源量的约四分之一【11。尽管江西铀矿 地质勘查成果显著,但以往的勘查及研究工作相对 集中于矿床及矿化集中区,省内尚有四万余平方千 米地域工作程度较低,加之以往的研究习惯于按不 同矿化类型而具专属性,由此而导致区域铀成矿地 质环境认识不够深入。 江西省铀矿床时空分布特征 依据赋矿围岩,江西省铀矿床可划分为火山岩 型、花岗岩型、碳硅混岩型及砂岩型,前两者无论 是在矿床数量上还是在资源量上都占绝对主导地位。 不同类型铀矿床,具相对特定的空间分布域,其成 投稿时间:2008一l1一o6 作者简介:邵飞(1963一),男,研究员级高级工程师,2007年毕业于中国地质大学,获博士学位,从事铀矿地质勘查及研究二十余 年。 沧海论坛专栏 矿年龄也存在差距。 1.1铀成矿年龄 江西能源2008(4) ∞ 如 加 m ∞ ・9・ 140Ma,最新的铀成矿年龄为1.5Ma。可见,自侏罗 纪晚世以来,江西的铀成矿一直在发生,但不同类 型铀矿床的成矿年龄及时问跨度不尽相同(表1)。 江西省铀成矿始于侏罗纪晚世末期,约为 表1江西省铀成矿年龄统计表 矿田或矿化区 相山 铀矿床类型 成矿年龄/Ma 140-90 火山岩或花岗岩年龄/Ma 158-125 补体或脉岩年龄/Ma 盛源 白面石 火山岩型 138-84 137-86 140-l32 l72.6—165.1 105-99 桃山 河草坑 花岗岩型 72—41 103-l4 l44-128 250-150 8l一74 鹿井(江西境内1 修水地区 碳硅泥岩型 105-51 147.2一1.5 228-105 175—165 165.4-51 (据华东铀矿地质志,2005;中南铀矿地质志,2005资料整理) 图l 相山矿田火山岩型铀矿成矿年龄 由表1可见,火山岩型铀矿成岩成矿在时 间尺度上基本连续,成矿时间跨度约为50Ma; 花岗岩型铀矿矿岩时差较大,成矿时间跨度也 相应较大,但铀成矿年龄与晚期补体及脉岩年 龄接近;修水地区碳硅泥岩型铀矿,早期成矿 年龄与幕阜山岩体及其内补体年龄接近,此类 铀矿成矿时间跨度达100余Ma。由此可见,江 西火山岩型、花岗岩型及碳硅泥岩型铀矿,其 成矿作用与岩浆作用可能有成因上的联系。 前人对江西铀成矿年龄的研究,一般是针 图2江西省岩浆岩、深断裂及铀矿化分布示意图 1.热fh早期岗崭类:2.印支期花岗辑炎:3.海西期仡岗辑炎: 4.加嗷 期诧岗崧炎:5. 期花岗岩类:6火山告分柑 : 7. 断裂:8.锄矿m披矿化集中区 对某一矿田或某一矿床,依据年龄测试数据得 出若干成矿期次的认识。相山矿田是江西最大 的火山岩型铀矿田,其成矿时间跨度约为 ・l0・ 江面能源2008(4) 沧海论坛专栏 50Ma,不同类型矿石的成矿时间大致为连续的 20Ma,且不同类型矿石彼此间有5Ma的重叠成矿时 西边界;大余一南城深断裂,发生于加里东运动时 期,在此后的发展演化过程中,控制了燕山期花岗 岩的侵入圆。 据上,江西铀矿与岩浆岩时(中生代)空(赣中南) 的合拍,表明它们在成因上的联系,其本质是受制 于构造一岩浆一地球动力学背景,铀成矿作用是此 间段(图1)。由此可见,江西火山岩型铀矿成矿作用 是岩浆期后热液系统演化的产物,并且该热液系统 的演化紧随成岩作用而发生,在时间尺度上连续发 育了50MaIZl。 江西花岗岩型、碳硅泥岩型铀矿数到数十百万 成矿地质环境中成矿流体演化的产物。 年的较新成矿年龄,表明其与岩浆作用可能有成因 联系的铀成矿作用发生以后,外生地下水淋积叠加 成矿作用一直在发生,这是因为铀的地球化学性质 极为活泼,但需要指出的是,由重力势驱动的外生 2江西省铀成矿地质环境 2.1成矿物质来源 铀源是研究铀矿床成矿物质来源的主要问题之 一地下水对流形式发生的淋积成矿作用的成矿深度是 有限的。 ,本文对成矿物质来源的研究仅分析铀源问题。 1.2铀矿空间分布特征 江西省铀矿主要分布于遂川一德兴深断裂以东 及萍乡一广丰深断以南所夹持的赣东南地区,此外 的广大地域仅修水地区有碳硅泥岩型铀矿相对集中 产出(图2)。 江西省铀成矿铀源的研究,以往多根据矿床含矿主 岩铀含量、化学成分及有关同位素组成的分析测试 数据而推断。 一般地,铀矿产出地是区域成矿物质的“汇” (聚集)区,小时空尺度内在“汇”区找“源”,肯定 说不清楚。成矿物质来源的判别,不仅要从动力学 过程区分“源”与“汇”,更为重要的是要从更大时 显然,遂川一德兴及萍乡一广丰深断裂基本构 成了江西铀成矿边界;事实上,它们也基本构成了 空尺度的历史演化角度进行分析,因为铀矿床的形 成,是区域地质发展历史的一个组成部分。显然, 正确分析成矿物质来源,是认识铀成矿地质环境的 重要基础。 江西中生代岩浆岩分布的边界。 萍乡一广丰深断裂发生时期,当不晚于晋宁运 动I幕,以后经历了长期的发展和活动;遂川—德 兴深断裂的形成,也始于晋宁运动时期,并经历了 2.1.1区域地层铀含量 以后的长期发展演化过程。赣东南铀成矿域内安 远一鹰潭深断裂,形成于加里东期,在燕山期活动 强烈,它构成了江西省境内武夷山西火山活动带的 表2列出了包括江西省在内的华南东部区域地 层铀含量,对其进行分析具如下特征: 表2华南东部区域地层铀、钍含量 i : 界 区域地层 系 统 代号 样品数 (个1 铀,10r6 钍,1 备注 ; 中生界 】 三叠系 二叠系 下、中统 T1、T2 P 2 9 3.80 } 古 界 志留系 上统 S 9 443 67 .3.①华南地壳 } 生 奥陶系 寒武系 中统 0 ∈3 14 159 3.80 6.08 26.5O 沉积岩铀、钍平均值为  4.94、11.53。 ∈’ - 153 5.93 22.67 ②世界地壳 沉积岩铀、 下统 震旦系 E 1 Z 434 593 33.10 5.93 15.O9 10.75 钍平均值为 3.33、9.43。 新元古界 青白口系 中元古界 Qn ● 47 109 3.97 3.46 (据华东地质局270研究所,1992、1993;南京大学。1993资料整理) 沧海论坛专栏 江西能源2008(4) 除寒武系外的其他时代地层的铀含量介于 3.43×l 一5.93 X l 之间,其与华南地壳沉积岩 铀平均值基本接近,但略高于世界地壳沉积岩铀平 均值。寒武系,尤其是寒武纪早世地层铀含量表现 出唯一的异常丰度值,考虑到寒武纪沉积物蚀源区 的可能来源及寒武系亦可能构成晚期沉积物的蚀源 区,对元古代地层及古生代寒武纪以后的地层的铀 (1)花岗岩体铀含量 自晋宁期到喜山期的花岗岩在江西境内均有分 布,江西花岗岩铀含量特征与华东地区花岗岩铀含 量特征相同,表现为同一构造运动期陆壳改造型花 岗岩铀含量较壳幔混源型花岗岩铀含量高,表明陆 壳物质可能是花岗岩中铀的主要贡献者。华东地区 花岗岩铀含量在时间上的变化也有较明显的规律(图 含量进行比较,它们的铀含量较均一,表明寒武纪 3)o 地层高铀含量不是来自古老地层碎屑物的物理搬运, 由图3可见,华东地区晋宁期花岗岩铀含量 而且寒武纪地层高铀含量也未在随后的地质作用过 (4.98×l 与元古界地层铀含量接近,而早寒武世 程中大量贫化。 富铀地层形成之后的加里东及期后的构造运动期的 本文不讨论寒武纪地层高铀含量的成因,但这 花岗岩铀含量均较高,表明其物质来源中可能有高 一客观事实为寒武纪地层、尤其是寒武纪早世地层 铀含量地层的熔融。 作为区域富铀层提供了证据。 值得指出的是,桃山、河草坑、白面石矿田赋 2.1.2岩浆岩铀含量 矿花岗岩或基底花岗岩(力Ⅱ里东—燕山期)铀含量相应 u【Ix l0 更高,三个矿田花岗岩铀含量依次为:(5.25一l8.25) X 10 、(8.6—24.9)×10-6、(9.7-12.5)X lO 。 (2)火山岩铀含量 江西火山活动时间以中生代相对集中,中生代 火山岩主要分布于抚州—上饶、武夷山西坡及赣南 地区。中生代火山岩的物质来源以壳源为主,赣南 火山岩的物质来源有幔源混入。 表3列出了相山等四个矿田产地火山岩铀含量, 尽管其与铀矿集中产出地花岗岩体的铀含量属同一 数量级,但总体略低,并高于除寒武纪以外的各地 层的铀含量。据此推认,火山岩的物质来源中可能 图3 华东地区不同构造运动期花岗岩铀含量 熔融了高铀含量的壳层一寒武系。 表3相山等矿田火山岩铀含量 矿田名称 主要岩性 铀含量,l0 相山 流纹英安岩、碎斑熔岩 5.4O一7.58 盛源 流纹质熔结凝灰岩、沉凝灰岩和凝灰质砂岩 2.92—45.O 河草坑 玄武岩、安山岩、安山质火山角砾岩 1.30—9.50 白面石 流纹斑岩、花岗斑岩、石英斑岩、玄武岩 2.5O—l1-30 2.1.3铀源分析 并融入岩浆,岩浆及期后热液是铀迁移的截体,随 区域地层铀含量特征表明,早寒武世地层属区 后发生的铀成矿作用是岩浆热液演化的产物或汇区 域铀源层,据岩相古地理分析,早寒武世江西北部 内铀的二次迁移。 沉积了王音铺组黑色岩系,南部接受了黑色组分发 据上,江西铀成矿基本物质来源为早寒武世富 育的牛角河群沉积,王音铺组、牛角河群均富含钒、 铀地层,至此也可以解释江西铀矿矿石中铀与磷一 磷、铀等元素。岩浆岩铀含量特征,指示了目前已 般同步增高的原因。 探明的铀成矿区的岩浆岩是区域铀物质的“汇”区。 2.2铀成矿地质环境及成矿机理浅析 岩浆作用导致了源、汇区之间的物质转移,即岩浆 2.2.1铀成矿构造一岩浆—地球动力学背景 物质中熔融了区域铀源层,其中的铀和磷等元素一 江西省是华南活动带铀成矿省的一部份【4】,而 ・l2・ 江西能源且目前仍是我国重要的铀资源基地。通过对江西省 铀矿床时空分布特征及成矿基本物质来源的分析, 认识到江西铀矿床具特定的时空分布,区域成矿物 质的汇区是铀矿床产出的有利地段,岩浆作用实现 了铀从“源”到“汇”之间物质转移的动力学过程。 据此,进而认识到江西铀成矿主要受制于燕山运动 期构造一岩浆一地球动力学背景。 印支运动后欧亚与库拉一太平洋板块发生 了强烈的相互作用,形成了规模巨大的太平洋构造 域,其影响波及到中国东部(1o2o一106o以东)。在 空间上,重叠于古亚洲构造域东部和古华夏构造域 之上,形成北东一北北东向构造带,依次向洋推进, 显示“向洋分带”;在时间上,侏罗纪为构造活动初 期,整个燕山期活动强烈,自早而晚向洋迁移(图4) 同。 进入燕山构造旋回后,包括江西在内的华南活 动带铀成矿省受环太平洋构造域动力学及与之 相关联的深部作用过程控制,构造环境相当于碰撞 造山作用的挤压伸展转变期,成为边缘活动带 向内断块过渡的环境【句。具体地讲,燕山早期 (侏罗纪)由于太平洋板块向欧亚板块俯冲碰撞,诱发 了地幔隆起带及其附近发生部分熔融作用,燕山晚 期(白垩纪)由于太平洋板块俯冲速率减慢且俯冲带向 大洋方向迁移,构造环境由挤压向伸展过渡,发生 了大规模的火山喷发和岩浆侵位,形成了主体呈 NE—NNE向构造一岩浆带。岩浆作用在提供热能、 热液形成及成矿元素等方面发挥了重要作用 。 据上,江西省燕山期岩浆活动受制于伸展或向 伸展过渡的地球动力学背景,此动力背景之下的岩 浆作用提供了成矿的物质一能量场,表现为区域成 矿物质汇区的形成及岩浆期后成矿热液系统的形成 和演化,并进而促使了江西境内中生代高强度、大 规模铀成矿作用的发生网。 2.2.2铀成矿机理浅析 铀成矿作用是与构造一岩浆一地球动力学背景 密切相关的岩浆一流体一成矿系统所实现的,是集 源一运—储相统一的时空系统演化的结果。本文不 具体讨论铀成矿作用,仅对江西不同类型铀矿的成 矿机理浅析如下: (1)火山岩型铀矿 江西火山岩型铀矿成矿是火山岩浆期后热液系 统演化的产物,成岩成矿在时间尺度上是连续的地 质事件,熔融了富铀地层的火山岩浆及期后热液是 铀迁移的载体。受中生代构造一岩浆一地球动力学 2008(4) 沧海论坛专栏 背景控制的火山岩浆期后热液系统,在各种物理化 学作用下演化为成矿热液系统,在江西境内该成矿 热液系统发育了约50Ma(140—90Ma)。尔后,由于太 平洋板块向洋迁移,岩浆作用提供的能量不足以维 持火山岩浆成矿热液系统的运转,江西火山岩型铀 矿成矿作用亦随之终止。 (2)花岗岩型铀矿 江西花岗岩型铀矿矿岩时差较大,铀成矿年龄 一般与补体或脉岩年龄相当。显然,大规模岩浆侵 位并未发生铀成矿作用,但岩浆作用同样促使了区 域成矿物质的预富集,并由此导致花岗岩型铀矿一 般产于富铀岩体这一传统认识的形成,究其本质是 岩浆作用实现了铀从源到汇的转移,花岗岩体构成 了铀成矿物质的汇区,由于侵入岩成岩处于相对封 闭的还原环境,铀在汇区内可能是相对均匀分布, 并且其铀含量总体略高于火山岩,花岗岩浆期后热 液并未演化成成矿热液,不同于相对处于开放环境 的火山岩浆期后热液。 成矿物质汇区内后期补体及脉岩岩浆热液促使 了花岗岩型铀矿成矿作用的发生,此时的岩浆热液 系统可能也处于相对开放的环境,岩浆热液使得铀 在汇区内二次迁移,并最终富集成矿。也可能正是 这种相对开放的环境,还发生了外生地下水淋积成 矿,这就使得我们可以观测到较新的花岗岩型铀成 矿年龄。 (3)碳硅泥岩型铀矿 江西碳硅泥岩型铀矿以修水地区为典型代表, 含矿主岩是区域富铀地层一寒武纪及其下覆的震旦 纪地层。由于铀的地球化学性质极为活跃,外生地 下水可以发生淋积成矿作用,但在江西境内并未发 现古老的淋积成因的碳硅泥岩型铀矿,这是因为受 古地形势驱动的外生地下水循环深度有限,加之成 矿需要一定的压力,修水地区目前测得的成矿压力 为l 2.1—29.5MPa【”。假设古地形势驱动的外生地下水 可以形成目前成矿压力下的铀矿,则反推计算的古 地形势最大高差为3 000余米圆。江西地形分异自燕 山期以来才为明显,可见古地形势驱动的外生地下 水不足以促使大规模碳硅泥岩型铀成矿作用的发生。 值得指出的是,修水地区主要碳硅泥岩型铀矿 床(点)早期铀成矿年龄为107.9—147.2Ma,与燕山早 期幕阜山岩体及其补体年龄相当。可见,碳硅泥岩 型铀矿成矿也受制于区域成矿地质环境,当然后期 也发生了外生地下水淋积成矿,并且这种成矿作用 现代还在进行,但其形成的铀矿化显然不是主要 沧海论坛专栏 江西能源2008(4) ・13・ 的,其早期成矿作用仍属热液成矿。 综上所述,江西省铀成矿与中生代构造一岩浆 带有密切成因联系,受制于伸展或向伸展过渡的地 球动力学背景,在岩浆作用或区域富铀层形成的区 域成矿物质汇区内发育的成矿热液系统,促使了铀 成矿作用的发生,花岗岩型及碳硅泥岩型铀矿叠加 了外生地下水淋积成矿作用,受驱动外生地下水运 动的地形势的制约,外生淋积成矿的深度是有限的。 (1)江西省铀矿床具特定的时空分布特征,无论 是火山岩型、花岗岩型,还是碳硅泥岩型铀矿,其 成矿作用与岩浆作用具成因上的联系。 (2)寒武纪早世高铀含量地层,是江西省铀成矿 的基本物质来源,目前已探明的铀矿床所在地是区 域成矿物质的汇区,岩浆作用实现了成矿物质由 “源”到“汇”物质转移的动力学过程。在一定程度 上,江西铀成矿作用过程是成矿物质汇区内铀的二 3江西省新一轮找矿方向 3.1老矿区的扩大 江西老矿区找矿仍具较大潜力,扩大老矿区的 基本思路是“扩边探底”。近年来,核工业二七0研 究所在江西相山矿田山南矿区危机矿山接替资源勘 查项目所取得的勘查成果,充分证实这一思路的正 确。 此外,老矿区扩大不必拘泥于前人控矿因素的 认识,要从本质上认识到江西铀成矿的基本地质环 境,以热液活动为主线,以寻找成矿热液活动中心 为目标,以发现老矿区新的赋矿空间为突破口。 3.2新区的开辟 江西铀矿新区的开辟仍以岩浆岩区为主攻地域, 筛选出区域铀成矿物质的汇区,尤其要重视补体、 潜火山岩及脉岩发育的汇区,即以中生代热液活动 期次多的成矿物质汇区为重点工作对象。 纵观江西铀矿地质勘查工作现状,结合铀成矿 地质环境,笔者认为江西新一轮铀矿勘查新区开辟 的优选靶区为:遂川~德兴深断裂与安远一鹰潭深 断裂夹持的赣中南花岗岩带和安远一鹰潭深断裂以 东的武夷山西坡岩浆岩带。 4结论 本文通过江西省铀成矿地质环境较系统的分析 研究,得出如下结论: 次迁移。 (3)江西省铀成矿地质环境受制于中生代构造一 岩浆一地球动力学背景,在此背景下发育的成矿热 液系统的演化,促使了铀成矿作用的发生。就花岗 岩和碳硅泥岩型铀矿而言,在热液成矿基本上还叠 加了外生淋积成矿作用。 } ; (4)江西省铀矿新一轮找矿仍以岩浆岩区为主攻 1 2 3 4 5 6 地域,尤其应以中生代热液活动期次多的区域成矿 物质汇区为主攻靶区。 参考文献 张金带,戴民主,邵飞,等.华东铀矿地质志【R】.中国核工业地质 局.2005. 邵飞.水一岩相互作用及其与铀成矿关系研究:以相山矿田为例 [D】.武汉:中国地质大学,2007. 江西省地质矿产局.江西省区域地质志【M】.北京:地质出版杜, l984. 黄净白,黄世杰,张金带,等.中国铀成矿带概况【R】.中国核工业 地质局,2005. 王德滋,周新民.中国东南部晚中生代花岗质火山—侵入杂岩成 因与地壳演化[MI.北京:科学出版社,2002. 陈培荣.华南中生代岩浆作用:动力学背景及其与铀成矿关系【J】. 铀矿地质,2004,2O(5):226—270. 李兆鼎,毋瑞身,林宝钦,等.中国火山岩地区金矿床【M】.北京:地 质出版社,2004. 邵飞,陈晓明,徐恒力,等.江西省相山铀矿田成矿模式探讨明. 地质力学学报,2008,14(1):65_7 3.  【7 

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