安徽省黄梅尖地区铀矿地质特征及成矿物质来源分析
中图分类号：P57 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0048-05
安徽省第三地质队于1958年在黄梅尖地区发现了铀矿，经过二十多年的勘查揭露，由安徽省核工业勘查技术总院于2001年提交了8411铀矿床。2006年以来，通过对安徽省枞阳县黄梅尖地区铀矿普查项目开展工作，取得较好的成果。因此，分析探讨成矿物质来源，不仅可以帮助厘清矿床的成因，而且还可借此指导未来的找矿勘探工作，为进一步扩大铀矿的资源储量奠定理论基础。
1 成矿地质背景
黄梅尖地区位于下扬子地块沿江褶断带（Ⅲ12）次级构造单元，区域性郯庐深断裂和长江构造断裂带在区内相交，它的北端为近EW向磨子潭断裂的东延周王断裂，西北侧毗邻郯庐深断裂。该区是庐枞火山岩盆地的组成部分，区域地层以印支运动形成的褶皱构造为基底，主要以侏罗系和白垩系地层为盖层。区域构造形迹是以古生代凹陷为基底，以中生代断陷盆地和侵入体为主，由南西段以“S”型帚状构造和北东段网状断裂系联合组成南西窄，向北东开阔的“喇叭”型构造岩浆岩带。区域岩浆活动频繁，有多次岩浆侵入活动，在庐枞火山岩盆地南东部，燕山晚期的大龙山―城山石英正长岩和黄梅尖石英正长岩体组成石英正长岩碱性岩带，每个岩体均由多阶段侵入岩组成复式岩体或超单元。
1.1 地层
区内出露地层较单一，除第四系坡积、残积层外，主要是一套侏罗系下统钟山组和侏罗系中统罗岭组碎屑岩系，其西侧和北西侧出露有侏罗系上统龙门院组、砖桥组火山岩。钟山组主要岩性为灰黄绿色粉砂岩、页岩夹细粒石英砂岩及煤层，地层在区内主要出露钟山组上段的七、八、九三个韵律层，而深部钻孔中见到第六韵律层，产状一般为195°～250°∠5°～20°。
罗岭组地层，按沉积旋回、组合、所含化石等特征共划分为23个韵律层，每个韵律层可细分为A层、B层。A层为含砾中粗粒―中粒―中细粒―细粒长石石英砂岩，B层为泥岩、粉砂岩、细一粉砂岩。
龙门院组不整合覆盖在象山群砂岩之上或砂岩逆掩在火山岩之上，主要岩性为青灰-黄裼色粗安质晶屑凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰角砾岩，灰色角闪粗安质角砾熔岩夹凝灰质熔岩及凝灰质粉砂岩。
砖桥组呈喷发不整合覆盖在龙门院组之上，岩性分三段，第一段为灰紫色辉石粗安岩与青灰、灰色凝灰岩、凝灰角砾岩、沉凝灰岩，底部夹沉积铁矿。第二段为紫红-灰紫色粗安质凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩，夹粗面质熔结凝灰岩，发育硅化、次生石英岩化。第三段为灰紫、紫黑色辉石粗安岩、黑云母粗安岩夹紫红色凝灰质粉砂岩。
1.2 构造
区内褶皱构造不发育，钟山组和罗岭组砂岩为单斜岩层，构成庐枞火山岩盆地的基底构造层。
断裂构造：区内断裂构造较发育，按发育程度、构造线方向、力学性质可大致分为近东西向断裂构造、南北向断裂构造、北西向断裂构造、北北西向断裂构造、北东东向断裂构造，其中近东西向断裂构造为主要控矿构造，8411铀矿床就位于近东西向延伸的F5断裂构造与岩体接触带的夹持部位（见图2），北西向断裂构造和北北西向断裂构造赋存有工业铀矿化。
1.3 岩浆岩
区内出露的侵入岩为燕山晚期第二旋回石英正长岩，称黄梅尖岩体。黄梅尖岩体为一多阶段多次侵入的复式岩体，按各侵入阶段的接触穿插关系、矿物组合、结构构造特点及微量元素特征可划分为二个侵入阶段、四次侵入活动。黄梅尖岩体的自变质作用非常普遍，种类有钾长石化、钠长石化、黑云母化，其中钠长石化发育最广泛，钾长石化次之。
2 成矿地质特征
2.1 矿体特征
矿体主要产于岩体外接触带0～400 m内的罗岭组砂岩中，仅个别矿体产于内接触带石英正长岩中。按控矿条件及矿体产出形式可分为缓倾角矿体和陡倾角矿体两种。其中缓倾角矿体是矿床主要产出形式，矿体受顺层构造和层间裂隙破碎蚀变带控制，矿体产状与含矿地层基本一致，矿化层次多，连续性好，矿体多呈似层状、透镜状，少量呈扁豆状或囊状、矿结状。以8A层含矿性最好，其次为9A、10A及11A层。
陡倾角矿体产于近地表及浅部，受接触带、陡倾断裂和裂隙所控制，如4360地段及四、六、七号矿带均属此种。铀矿化产于构造带内，工业矿体具有埋藏浅、规模小、尖灭快、形态复杂以及品位变化大等特点。
矿体具有厚度不稳定、品位变化大、规模大小悬殊的特点。一般沿走向、倾向延伸30～60 m，厚1～几 m，平均品位0.118%。主要（大）矿体沿走向长150～180 m，沿倾向195～380 m，厚4～14 m，品位0.065%～0.147%。
2.2 矿石特征
2.2.1 矿物组成及铀的存在形式
矿石中金属矿物有黄铁矿、胶黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿、黄铜矿、赤铁矿、磁铁矿、红砷镍矿、针镍矿、硫钴矿等。脉石矿物有微晶石英（玉髓）、石英、钠长石、萤石、铁白云石、方解石、电气石、水云母、绿泥石、重晶石等。
铀矿物有沥青铀矿、铀石、铀黑（残余）、铜铀云母，钙铀云母，硅钙铀矿。沥青铀矿是矿床主要铀矿物，其U-Pb等时线年龄有三个时代：176 Ma，此年龄与罗岭组砂岩Rb-Sr等时线年龄基本一致，属成岩阶段产物；113 Ma，属矿床主成矿期；66.6 Ma，为裂隙充填脉状铀矿化，叠加在早期铀矿化之上。铀石一般在沥青铀矿外围，其反射率，结晶温度较沥青铀矿略低。
矿石中铀的存在形式有二种：一是铀矿物形式；二是铀呈离子状态被吸附，在矿石中普遍存在，铀被赤铁矿、黄铁矿、粘土和绿泥石所吸附。 2.2.2 矿石结构构造
矿石结构主要有变余砂状结构、碎裂结构、角砾胶状结构、胶状结构。矿石构造有角砾状构造、脉状、网脉状构造、浸染状构造、条带状构造、块状构造。
2.3 矿化类型
按矿化岩石可分为石英正长岩型矿化和砂岩型矿化。
按成矿阶段矿物共生组合特征主要可分四种矿化类型：铀―红化粘土型，为矿床中主要类型，砂岩、正长岩中均有分布；铀―黄铁矿―微晶石英型（包括含铀红色微晶石英、含铀黑色微晶石英、沥青铀矿―胶黄铁矿微晶石英），为矿床内最主要的工业铀矿化类型；沥青铀矿―黄铁矿―碳酸盐型（包括沥青铀矿―黄铁矿―碳酸盐、沥青铀矿―微晶石英―黄铁矿―碳酸盐）；碱交代型，矿石与红化粘土型相似。
2.4 围岩蚀变
与铀矿化有关的围岩蚀变有钠长石化、硅化、赤铁矿化、水云母化、绿泥石化、高岭石化、黄铁矿化、碳酸盐化、萤石化；蚀变同岩体关系密切，基本都分布在岩体附近，远离岩体蚀变弱。与铀矿化相关的蚀变受接触带、断裂及裂隙控制，尤其成矿期蚀变多沿构造带及其两侧分布。矿前期蚀变钠化、硅化、水云母化等在矿床中多呈面状分布，成矿期蚀变等多呈线状或脉状分布于矿体及两侧。围岩蚀变具明显的侧向分带现象，由矿体向两侧为碳酸盐化、黄铁矿化、硅化、赤铁矿化、水云母化。
3 同位素年龄及包裹体测温
3.1 成矿年龄
同位素年龄测试数据显示，铀矿化有三个成矿期：176 Ma、113 Ma、66.6 Ma，其中主成矿期（113 Ma）与补体岩石成岩期（116 Ma）基本相近，铀矿化在时间上表现出明显的连续性，矿岩时差很小，即岩体侵入后尚未完全固结便开始铀矿化。
3.2 成矿温度
在8411矿床的角岩标本中，许多热变质斑点处有新生的绢云母、黄铁矿、闪锌矿矿物集合体，在闪锌矿内见到了乳滴状黄铜矿固溶分离产物，后者的理论形成温度是300 ℃～350 ℃，这说明低级接触变质阶段的介质温度是350 ℃左右。矿物包裹体测温结果（见表2）数据表明矿物生成温度以中低温为主，随矿化阶段Ⅰ-Ⅷ，成矿温度总的趋势降低，结合典型的中低温围岩蚀变和矿物组合，推断矿化期的温度应为300 ℃～100 ℃，沥青铀矿的形成温度在150 ℃以上，主矿化期应为240 ℃～170 ℃，矿前期矿物的形成温度大于300 ℃，矿后期小于150 ℃。
4 成矿物质来源
4.1 流体的性质与来源
根据二七○研究1991年的研究报告，黄梅尖石英正长岩内的石英其形成水溶液δ18OH2O平均为8.63‰，说明岩浆水富含重氧，在接触变质角岩中的石英―磁铁矿组合其形成石英水溶液的δ18OH2O平均为7.2‰，在热液成矿阶段，在大龙山和8411两矿床中的水云母、白云石、方解石组合中，其形成白云石、方解石水溶液的δ18OH2O平均为4.55‰，这些情况说明从岩浆期经接触变质到热液成矿阶段，水的氧同位素比值逐渐下降，显然与大气水的影响加大有关。图5是大龙山及8411矿床成矿热液H、O同位素组成对比图，许多样品点落在岩浆水范围的边界上和边界外，同样说明成矿热液不是岩浆水而是混合水，即深源热液上升到接触带内，外有大气水混入。
4.2 硫的来源
二七○研究所通过对8411矿床的黄铁矿、黄铜矿硫同位素组成计算显示：8411矿床的50个黄铁矿的δ34S为-14.4‰～+20.5‰，平均值为+8.6‰，而与大脉型富铀矿有直接联系的6个黄铁矿样品其δ34S为-2.2‰～+13‰，平均为+4.5‰，显示硫更接近深源。
4.3 碳的来源
根据二七○研究1991年的研究报告，在白云石和方解石的包体内CO2浓度平均达到75.4 g/kl水，与中酸性火山岩相比本区晚期石英正长岩浆及其残余热液更富含CO2组分（火山岩浆内的大量CO2喷发到空气中）。8411矿床在远离接触带的侏罗系中下统砂岩中很少见到碳酸盐化，说明在沉积及成岩过程中流经地层的地下水中CO2及碳酸的浓度较低，相反，在构造热液蚀变带中却出现强烈的碳酸盐化，甚至出现大脉型碳酸盐化，这说明CO2主要是深源，它与偏碱岩浆活动有密切的联系。
4.4 铀的来源
根据光谱及电子探针分析，沥青铀矿含Ba、Cd、V较高，个别样品中V达0.5%，且均匀分布。而Ba、Cd、V是砂岩中的特征元素，表明铀继承了围岩中微量元素，铀部分来自砂岩。局部同生沉积的铀提供铀源，如矿床ZK-2孔贫矿段U-Pb法同素秦年龄为176 Ma，为罗岭组上段的同生沉积铀。
沥青铀矿的铅同位素初始值206 Pb/ 204Pb为16.85-17.95，与本区下地壳的17.2接近，属正常铅；矿化砂岩的初始锶比值87Sr/86Sr为0.705-0.7067；矿石和沥青铀矿中Hg、As、F、S、Pb、Zn、Mo等元素含量高，与铀成正相关。这些特征充分显示铀主要来自地壳深部。
5 结论
（1）纵剖面图显示，矿体向西侧伏，且矿体厚度向西有逐渐加厚现象，因受当时钻探技术及设备的影响，钻孔控制深度未超过600 m，故建议在8411矿床西侧银珠凹一带进行攻深找盲工作。
该区铀源是以深源为主，同时砂岩也有可能提供部分铀源。
（2）具典型的热液矿物共生组合以及中低温近矿围岩蚀变，包裹体测温数据多属中―低温，故矿床成因类型应属中―低温热液充填型。
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