鹿井矿田铀矿床主控矿因素及找矿方向分析

时间：2024-06-19

张万良，党飞鹏

（核工业二七〇研究所放射性地质与环境治理重点实验室，江西南昌 330200）

鹿井矿田位于江西和湖南接壤处，是我国重要的花岗岩型铀矿田，工业铀矿化主要产于诸广山复式岩体中部热水-文英岩体内部及其外接触带，产于岩体内部的铀矿床包括高昔、黄峰岭、下洞子、羊角脑、牛尾岭、枫树下、洞房子矿床，产于岩体外接触带的铀矿床包括沙坝子和梨花开矿床，鹿井矿床则在岩体内外接触带均有矿体产出。鹿井矿田勘查历史悠久，众多学者对矿田成矿条件、成矿作用、找矿潜力等进行了分析和研究［1-6］，取得了重要认识。笔者等也曾对鹿井矿田铀矿化的控制因素进行了系统疏理［7］，这些控矿因素主要包括：1）铀矿化受断裂、裂隙带控制；2）铀矿化受产铀岩体控制；3）铀矿化受地层岩性控制；4）晚期小岩体控制了铀矿化的形成和定位；5）铀矿体的聚集受接触带构造控制。这些控矿接触带主要包括不同侵入期次、不同性质的岩体之间的接触带和岩体与围岩（寒武系浅变质岩）之间的接触带。

“铀成矿”、“铀矿化”与“铀矿床”的概念和应用是不相同的，其主要控制因素及其分析方法也有差异。当我们说鹿井矿田铀成矿或铀矿化受构造、岩体、地层控制的时候，感觉没有问题，但当我们说铀矿床受构造、岩体或地层控制的时候，感觉就不是很准确了，“铀矿床”是具体的、特定的事物，其主要控制因素是什么呢？分析其主控制因素具有重要意义。

鹿井矿田由多个矿床组成，每个矿床则由大量铀矿体组成，铀成矿是多要素综合作用的产物，以往的研究常把“铀成矿”、“铀矿化”、“矿床”、“矿体”的概念相混淆，只是对铀成矿或矿化的控制因素泛泛而谈，而忽视了具体矿床的主控矿因素的分析。鹿井矿田的铀成矿或矿化的控制因素固然较多，但控制矿床定位的具体因素主要是什么呢？任何事物的发展形成过程都包含着主要矛盾和次要矛盾，矿床的形成是地质演化发展的必然产物，是各种矛盾相互作用的结果。唯物辩证法关于主要矛盾和次要矛盾的原理告诉我们，只有抓住了主要矛盾，就抓住了解决问题的关键，如果我们能抓住鹿井矿田铀矿床的主控矿因素，那么我们将可能更加清晰地厘定矿田的找矿方向。因此，本文将在以往工作的基础上，对鹿井矿田铀矿床的主控矿因素，即控制矿床定位的主要因素进行分析，进而提出找矿方向。

1 矿田地质

鹿井矿田位于华南桃山-诸广铀成矿带诸广山复式岩体中段。地质演化特点是发育3 个构造层，即震旦系-奥陶系（缺志留系）加里东期褶皱地槽型构造层、中泥盆统-中三叠统印支期褶皱地台型构造层（在本矿田及近外围缺失）、上白垩统-古近系燕山-喜山期断陷盆地陆相碎屑沉积构造层。

诸广山复式岩体的形态呈南北大、中间小的“哑铃”形，总面积约2 000 km2，作为南岭有色金属、放射性矿产成矿花岗岩的重要组成部分，一直受到广泛关注。江西鹿井—广东南雄一带的花岗岩型铀矿床、广东省的龙颈中-大型钨矿床、凡口特大型铅锌矿床、湖南小桓大型钨锡矿床的形成与该岩体有密切的成因联系，矿床主要分布在岩体内部或内外接触带附近［8］。

鹿井矿田内出露的侵入岩主要是诸广山复式岩体，岩性主要为印支期第二阶段粗粒斑状黑云母花岗岩，分布广泛（图1），其次有燕山早期第二阶段中粗粒黑云母花岗岩，另有规模较小、形态不规则的燕山晚期细粒白（二）云母花岗岩、燕山早期第三阶段中细粒黑云母（二云母）花岗岩、印支期第三阶段中细粒二云母花岗岩以及细晶岩、花岗斑岩、石英斑岩、辉绿岩（煌斑岩）等小岩体或岩脉的分布，局部地段见印支期第一阶段中细粒白（二）云母花岗岩残留体。

图1 鹿井矿田地质构造及铀矿分布图Fig.1 Distribution of geology structure and uranium deposit in Lujing uranium ore field

岩体近外围分布震旦纪、寒武纪和奥陶纪地层，主要有寒武系茶园头组、香楠组、水石组和奥陶系茅坪组。与成矿有关的主要是茶园头组和香楠组。茶园头组岩性以厚-巨厚层状长英砂岩、石英砂岩、细砂岩为主，次为砂质板岩、含碳板岩、碳质板岩、硅质板岩及少量硅质岩；香楠组主要岩性有黑色碳质板岩，次为砂质板岩、硅质板岩、长英砂岩、石英砂岩及少量硅质岩、灰岩等，其中碳质板岩和硅质板岩见星点状黄铁矿。岩体顶部局部分布上白垩统红层，构成丰州盆地，岩性为紫红色砂砾岩、砾岩、砂岩，与下寒武统浅变质岩和印支-燕山期花岗岩呈不整合接触关系。红层最大厚度约700 m，红层产状由四周向盆地中心倾斜，倾角为10°～15°。该红层岩性岩相不稳定，无标志层和不整合面，为大套红层的底部岩层，归属上白垩统赣州组。

鹿井矿田位于遂川-热水断层带的遂川断层与热水断层的首尾叠接部位，发育大量北东向硅化带，由北至南分布有QF1、QF2、QF3、QF4、QF5等带，构成矿田基本构造格架（表1）。

表1 鹿井矿田5 条区域性硅化断层带特征简表Table 1 Characteristics of five regional silicified fault zones in Lujing ore field

鹿井矿田铀矿床赋矿围岩复杂，矿化可产于各种围岩中，但在成因上和空间上均与花岗岩体有关，均属花岗岩型铀矿床。根据矿床与花岗岩体的空间分布关系，矿床可分为两类，一是产于花岗岩体内部的铀矿床，属于岩体内带型；二是产于花岗岩外接触带的铀矿床，属于岩体外带型。产于岩体内部的铀矿床，具有不同的矿石物质组成和结构构造特点，据此又可划分为两种铀矿化类型，即硅化破碎带型和碎裂蚀变岩型。属于硅化破碎带型的铀矿床有羊角脑矿床、下古选矿点；属于碎裂蚀变岩型的矿床有黄蜂岭、高昔、牛尾岭、洞房子、枫树下、下洞子等矿床。产于花岗岩外接触带附近的外带型铀矿床有沙坝子、梨花开和鹿井矿床。鹿井矿床西部矿体主要赋存于花岗岩体内带，属岩体内带型；东部矿体赋存于下寒武统浅变质岩中，属岩体外带型；有的矿体自上而下可穿过下寒武统浅变质岩、燕山期花岗岩和印支期花岗岩，具“三层楼”式矿体分布特点，故鹿井矿床实际上是复合类型的铀矿床。

鹿井矿田铀矿成矿年龄为116.4～47 Ma［9-10］。成矿时代与丰州盆地红层沉积时代大致相同，铀矿化与晚白垩世到古近纪的伸展构造背景有关。

2 主控矿因素分析

以往总结归纳的铀成矿控制因素主要包括：断层、裂隙带、产铀岩体、地层岩性、晚期小岩体以及不同类型、不同期次岩体之间和岩体与沉积变质岩之间的接触带。铀成矿控矿因素的概念是广义的，对于特定的铀矿田、矿床或矿体，其控制因素是不相同的，且有主次之分，根据相关研究，鹿井矿田主要受丰州断陷带控制，矿体主要受断裂裂隙或破碎带控制，以下主要对控制矿床定位的主控矿因素进行分析。

2.1 断层、裂隙带是矿体的主控矿因素，但不是矿床的主控矿因素

鹿井矿田铀矿化可产于各种围岩中，如印支期粗粒斑状黑云母花岗岩、燕山期早期第三阶段到燕山晚期的中细粒花岗岩、花岗斑岩、碱交代岩以及花岗岩外接触带含碳浅变质岩。因而通常认为，铀矿化对岩性没有选择性，而仅是与断层或裂隙构造有密切关系。如鹿井矿床矿体产于北西向BF1硅化角砾岩带、北东东向BF2硅化角砾糜棱岩带、北东向QF2石英硅化带的交汇区的断层裂隙中；沙坝子矿床矿体分布与层间破碎带有关；梨花开矿床的矿体与切层断层关系密切；枫树下和牛尾岭矿床矿体产于QF1硅化带及其上盘次级硅化带或其他断层裂隙中；洞房子矿床矿体产于北东向硅化带或硅化破碎带旁侧的裂隙带或碎裂蚀变带中；黄峰岭矿床矿体产于不同方向硅化破碎带组成的似菱形圈闭构造区内；高昔矿床矿体受控于一组近于平行的北东东向裂隙带；下洞子矿床矿体主要产于北北东向F7硅化破碎带附近；羊角脑矿床矿体产于QF5硅化破碎带及其下盘次级构造裂隙中。

而且，许多矿体的空间分布、产状、形态及规模取决于赋矿构造的分布、产状和形态，且还与含矿围岩破碎程度、断层组合方式等因素有关，如产于花岗岩体内部的铀矿床，矿体产状多与含矿断层裂隙产状一致，呈北东向或北北东向，以陡倾斜产状为主；产于花岗岩体外带的铀矿床，矿体产状受含铀地层产状、接触带产状、顺层断裂等因素控制，呈北西、近南北、北东、北东东向展布，陡、缓矿体均有分布。

矿体是矿床的组成单位，从唯物辩证法的角度看，矿床是整体，矿体是局部。唯物辩证法的整体和部分辩证关系原理告诉我们，整体居于主导地位，统率着部分，部分从属于整体，服务于整体。鹿井矿田铀矿体与断层、裂隙关系密切，只是局部因素控制的局部现象，不是矿床整体的控制因素，而且断层、裂隙的展布范围要宽泛得多，在矿床内部和矿床外围，都有大量断层、裂隙分布，有些有矿，大多数是无矿的。断层、裂隙是铀矿化或矿体的主要控制因素，这是无疑的，但不是控制矿床整体的因素，即不是决定矿床定位或矿床形成的主要因素，故不认为是矿床的主控矿因素。

2.2 产铀岩体是控制矿床的重要因素，但没有控制矿床的空间定位

鹿井铀矿田10 个矿床中有8 个矿床的矿体或主要矿体产于热水-文英岩体中。该岩体主要由印支期花岗岩所组成，但又有燕山早期第三阶段细粒花岗岩、花岗斑岩、辉绿岩等穿插。印支期花岗岩是主体，也是富铀岩体，U 含量为（11.4～16.3）×10-6，含晶质铀矿，因而常认为岩体与铀矿床形成的关系很密切，并控制了矿床的形成和定位。

但是，鹿井矿田铀矿化不局限于印支期岩体（粗粒斑状黑云母花岗岩）中，在其他细粒花岗岩、花岗斑岩、辉绿岩中，或在外围地层中，也有铀矿化的产出，矿化对岩性选择性不大。热水-文英岩体与铀矿化有关，但不应是矿床定位的主要因素，即不是控制矿床形成的主控矿因素。

2.3 地层岩性与铀矿化有关，但也不是矿床的主控矿因素

花岗岩外带型铀矿床铀矿化确实与地层岩性有一定关系，如沙坝子矿床铀矿化产于下寒武统香楠组第四岩性层中，受层位控制明显，含矿岩性为薄层含碳泥质微粒灰岩、含碳板岩、含碳硅质岩互层组合，且富含黄铁矿和有机质，其板岩是含矿层的顶、底板，屏蔽条件良好，具有良好的成矿环境条件；梨花开、鹿井矿床的中寒武统茶园头组赋矿层富含黄铁矿和有机质，铀含量较高，在沉积成岩过程中铀得到初步富集，可为成矿提供一定铀源。铀矿化与地层岩性有一定关系，但不是所有的中下寒武统都有铀矿化，即中下寒武统并不能指示沙坝子、梨花开等矿床的定位，也不是铀矿床的主控矿因素。

2.4 晚期小岩体是铀成矿的重要条件，但不是矿床定位的主要因素

鹿井矿田晚期小岩体一般指燕山早期第三阶段或燕山晚期形成的花岗质小岩体，如中细粒黑云母花岗岩、细粒白云母（二云母）花岗岩、花岗斑岩等。晚期小岩体露头规模小，呈不规则岩滴、岩瘤、小岩株、岩枝、岩脉等形态产出；但晚期小岩体分布广泛，数量较多，在矿田中北部、丰洲盆地近外围或基底，发现有较多的小岩体穿插现象。

通常认为，晚期小岩体对铀矿化的贡献有以下几方面：1）为成矿提供热源；2）为成矿提供活化剂；3）为成矿提供岩浆热液；4）为成矿提供深部成矿物质，如CO2、幔源微量元素（如Co、Cr、Ni）、S 等；5）与早期岩体的接触界面是有利的铀成矿地球化学障。勘探资料表明，矿田内大部分矿床、矿点，在空间上，与晚期小岩体紧密伴生，铀矿化常赋存于小岩体的顶部外围或小岩体旁侧接触带变异部位，鹿井、黄峰岭、牛尾岭矿床与晚期小岩体的空间关系表明，分布在小岩体外侧0～50 m 范围内的铀矿资源量占到90%左右，有的矿体则直接产于晚期小岩体之中。

但这些晚期小岩体的形成年龄明显早于铀矿化，吴俊奇等1998 年测得细粒少斑黑云母花岗岩的全岩Rb-Sr 同位素等时线（成岩）年龄为（155.2±5.45）Ma［11］，笔者2017 年测得鹿井矿田北部花岗斑岩的锆石LA-ICP-MS U-Pb 年龄为（139±1.6）Ma，矿田铀成矿年龄为116.4～47 Ma，矿岩时差较大。铀成矿时这些小岩体均已冷却成形，不可能为铀矿成矿提供热源、矿化剂等，提供大量矿源的认识也没有充分的依据，小岩体成大矿，可能只是设想而已，故晚期小岩体的侵入活动也不是铀矿床形成的主控矿因素。但晚期小岩体的频繁穿插为铀成矿提供了重要条件。

2.5 岩体接触带控制了矿床的定位，是矿床的主控矿因素

鹿井矿田10 个铀矿床中，产于岩体内部的铀矿床多位于不同期次岩体的内外接触带或其附近；产于岩体外带中的铀矿床，距离岩体不远处有小岩体或岩脉穿插。鹿井矿床受接触带构造控制的现象较为典型，东部矿体主要赋存于香楠组含碳板岩中，紧邻岩体接触带，西部矿体主要赋存于花岗岩体内，部分矿体自下而上可穿越印支期花岗岩、燕山早期花岗岩和寒武纪地层，具有“三层楼”式矿化分布特点（图2）。沙坝子矿床位于花岗岩体的外带，受地层岩性组合制约，铀矿化基本沿下寒武统香楠组上段分布，产于第二、第四岩性层中，主含矿层为第四岩性层。赋矿岩性为薄层含碳泥质微粒灰岩、含碳板岩、含碳硅质岩组合，岩性组成复杂，富含黄铁矿和有机质。矿化程度与不同物理化学性质的岩性组合搭配和发育程度有关。黄峰岭、高昔、牛尾岭、洞房子等矿床虽产于花岗岩体中，但与不同期次岩体的接触带构造相关，其中黄峰岭矿床受不同花岗岩接触带控矿的现象较为典型，铀矿化产于粗粒斑状黑云母花岗岩（γ51-2）与细粒少斑黑云母花岗岩（γ52-3）的接触带附近，在两种岩性中都有矿体分布（图2）；牛尾岭、洞房子等矿床亦存在晚期岩体的侵入活动，形成了晚期岩体与早期岩体的岩性接触带，控制了铀矿床的形成和定位（图2）。

图2 晚期岩体与早期岩体的岩性接触带控制了矿体的聚集Fig.2 Ore bodies clustered in the lithologic contact zone between later and early emplaced pluton

从上可见，鹿井矿田铀矿床主要赋存于花岗岩体内部以及花岗岩体与围岩之间的内外接触带附近，产于岩体内部的铀矿床，主要受不同岩性之间的接触带构造控制，有的离接触带较近，有的较远，达300～500 m。矿床受岩性接触带控制的事实具有普遍性，虽然每个接触带不一定都有矿床产出，但几乎所有的矿床都产在接触带或其附近，而且，岩体中的铀矿化主要赋存于两期岩体（如粗粒斑状黑云母花岗岩γ51-2、中细粒花岗岩γ52-3）接触带的早期岩体一侧，如牛尾岭、黄峰岭矿床以及鹿井矿床西部大部分矿体分布在接触带内侧0～50 m 范围内。当然也有部分矿体直接赋存于中细粒花岗岩γ52-3中，铀矿化与其具有密切的空间关系，表明燕山早期第三阶段岩浆侵入活动形成的热变质作用和岩性变异带控制了铀矿体的聚集。

岩性变异带或接触带控制矿床矿体定位的现象，在其他金属矿产中也经常见到。接触带控矿的最典型例子是矽卡岩型矿床。赵义来等（2010）［12］通过应用三维建模技术研究了安庆铜矿岩体接触带的三维形态及其与矿体空间定位的关系，研究表明，月山矿田的矿体分布极不均匀，形态复杂、产状显著变化的岩体东枝南接触带产有绝大部分铜矿体，控制安庆铜矿的接触带的形态，其表现为从东到西具有阶梯状-阶梯状、舌状过渡-舌状的变化规律，阶梯状接触带的陡倾及由陡变缓的位置和舌状接触带的尖端处是主要的成矿部位。余君鹏等（2007）［13］研究认为湖南南部的姑婆山岩体北西侧侵入接触带受断裂构造控制明显，表现复杂多样，是该区钨、锡多金属矿床的主要控矿构造。

岩性接触带控矿是边缘成矿概念的范畴，孙启祯（2001）［14］在他的《边缘成矿概论》专著中，论述了边缘成矿理论，提出边缘时空的最大特征是由于异相差异产生的边缘效应。异相差异是指不同物体或事物在类型、组成和属性等方面所具有的差异。孙启祯认为许多矿床主要沿不同类型的地质体或构造单元的边缘即异相交接带分布的，边缘成矿是一种普遍规律，同时也提出，边缘成矿并不意味着所有边缘部位都可成矿。

众多研究成果表明，岩性变异带、岩体的内外接触带，包括岩体的凹部、凸部及缓、陡变异部位，是物理、化学性质包括岩石结构构造、矿物、化学成分的变异带，是构造变形的薄弱带，是矿液汇集和活动的有利场所，是矿床甚至矿田定位的非常有利的重要控矿因素。

鹿井矿田晚期岩体（燕山期）穿插于早期岩体（印支期）的现象分布广泛。晚期岩体与沉积变质地层或早期岩体形成了形态各异的岩性接触带或构造薄弱带，形成了有利于铀矿化形成的物化环境或地球化学障。不同侵入期次岩体间和岩体与围岩之间的接触带构造控制了铀矿体的聚集和矿床的定位，这是鹿井矿田铀矿床的主控矿因素，是找矿勘查过程中必须考虑的最重要因素。

3 找矿方向

鹿井矿田铀资源潜力主要取决于两个因素，即内因和外因。内因即为成矿环境，如不同形态、不同规模的断层、裂隙发育、形态复杂的接触带构造的广泛分布、晚期小岩体频繁穿插等；外因即为矿体保存条件，只有存在良好的保矿条件，已形成的铀矿床（体）才可免受侵蚀破坏。

鹿井矿田铀矿化由丰州盆地盆缘向盆中倾伏。在挽近时期隆升剥露背景条件下，盆地内基底中的铀矿化，因红层覆盖，没有受到侵蚀剥露影响，盆地近外围铀矿，虽大多已露出地表，但侵蚀深度不大。丰州盆地红层实际上起着铀矿床（体）免受侵蚀破坏的保矿作用。因此，根据鹿井矿田铀矿床主控矿因素的广泛分布特点，厘定找矿方向如下：

3.1 扩边

鹿井矿田矿床定位的主要因素是分布广泛的岩性接触带（构造薄弱带）。一些矿床的分布特点给予启示，矿床受不同类型的接触带构造控制，而接触带构造并未封边，如枫树下矿床与牛尾岭矿床实际上是连在一起的，均受相类似的接触带构造控制，它们与洞房子矿床也有连在一起的可能，而且往南西方向，进入丰州盆地，矿化也是连续延伸的，这从焦叶垅的勘查成果即可得到证明；再比如下洞子、高昔、黄峰岭矿床之间，鹿井、沙坝子、梨花开矿床之间，可能都没有截然的界线，如果加大勘查力度，它们会连在一起，形成一个或几个规模达到大型或超大型的铀矿床。因此，笔者认为鹿井矿田的深入找矿思路首先应是扩边。

3.2 探深

矿田深部晚期岩体发育，形态复杂，接触带构造广布，深部成矿条件良好。目前仅洞房子矿床揭见的矿化垂幅达600 m，多数矿床矿化垂幅不足400 m，虽然多数矿床的上部矿化可能已遭受一定程度剥蚀，但剥蚀程度低的矿床的深部，控制矿床定位的接触带构造仍有延深分布，仍然具有找矿前景。再者，由于北东向断层的影响，形成了隆坳相间的断陷带，在下陷断块中，虽然地表矿化现象可能较弱，但不能排除深部有矿的可能，高昔、下洞子矿床目前探明矿体主要位于QF2的上盘，QF2下盘具有广阔的找矿空间。因此，鹿井矿田下步找矿思路可以放在断陷带中探索深部铀矿。

3.3 破覆盖

枫树下矿床下界标高在300 m 左右，牛尾岭矿床下界标高在230 m 左右，到焦叶垅矿化下界标高在－400 m 以下；洞房子矿床大场坪地段矿化富集标高为400～500 m，往南西方向进入丰州盆地内，即洞房子地段，由300 m 标高到－300 m 标高均有工业铀矿化，矿化底界从北东向南西方向、从盆地边缘向盆地内部有逐渐降低的趋势。

上覆于花岗岩或围岩（寒武系）之上的丰州盆地红层，厚度为0～700 m，产状向盆地中心倾斜，局部与寒武系或花岗岩呈断层接触，是矿体免受侵蚀破坏的保护层［15］。故认为，丰洲盆地近外围，剥蚀程度适中，多数矿床已剥露出地表，而盆地内部，特别是接触带构造广布的花岗岩基底中，由于铀矿形成后未遭受侵蚀破坏，推测其中铀矿均已得到保存。因此，鹿井矿田深入找矿的又一思路是破覆盖，探索丰州盆地内部的铀资源。