铀资源地质学 12变质铀矿床

3)围岩蚀变广泛发育，常见的有钠长石化、 赤铁矿化、硅化、绿泥石化、绢云母化、黄铁矿 化、碳酸盐化等，既有高温，也有低温，既有碱 性热液蚀变，又有酸性热液蚀变等。
4)矿体多受层间破碎带控制，常呈层状，似层 状，透镜状，与围岩产状基本一致，产于褶皱 轴部的矿体呈不规则状。
5)铀矿物主要有沥青铀矿、晶质铀矿，伴生元 素 有 Fe、Cu、Ni、Zn、Hg、As、Au 等 ， 其 中 有的可综合利用。
在角岩变质带中，岩石中原有的大部分有机质被破坏 ，并析出水和二氧化碳。由此推断铀的转移同水和二氧 化碳的释放有密切的关系。
3、超变质作用中的铀地球化学
超变质作用代表区域进变质作用的最高阶 段，导致混合岩化和花岗岩化，并局部形成深 熔（再生）花岗岩。
成矿元素在超变质作用中的活动性普遍增 强。由于元素地球化学性质的差异，Cr、Co、 V、Ti、Mn、Cu等元素从超变质作用中大量迁 移带出；而U、Pb、Zn、Ba、Sr、Zr等元素则 在超变质作用中发生聚集。
白云母斜长片麻岩 黑云母斜长片麻岩
1.2 云台组
2.8
1.4
1.17
7.9
2.82
混合岩
2.7
10.2
3.8
云母片岩
1.5
1.45
0.97
石英云母片岩
锦屏组
10.0
6.3
0.63
白云母斜长片麻岩
2.0
3.5
1.75
混合片麻岩 混合花岗岩
3.9 朐山组
3.7
22.7 22.4
5.82 6.06
榴辉岩
0.6
1.75
2.92
榴辉岩（白云母化）
侏边组
3.1
1.7
0.55
榴辉岩（白云母化）
2.0
1.7
0.59
通过表4分析，可将变质岩中铀、钍分布的地球化学 特点归纳如下：
①该地古老变质岩基底中铀、钍含量的变化幅度较 大，特别是云母片岩中铀含量的变化更为突出（1.510.0）×10－6。这在相当大的程度上可能反映出未变质 原岩中铀的分布特点。
要是脉石英和燧石质卵石，胶结物中富含黄铁矿 和炭质物，此外还有一部分重砂矿物，如独居石 、锆英石等。
6)矿石物质组成较复杂，铀矿物主要为
晶质铀矿、钛铀矿、铀钍矿、碳铀矿；伴生矿 物主要有黄铁矿及其他硫化物、砷化物、独居 石、锆石、金红石、铬铁矿、磁铁矿、钛铁矿、 石榴石等；伴生元素有Au、REE、Th等，可综 合利用。
元古宙地层在900×300km2的维特瓦特斯兰德盆地内自 老至新分为：
①多米尼昂群，岩性以酸性和基性火山熔岩为主，其 中含铀金矿化较少；
②维特瓦特斯兰德群，主要为石英岩、砾岩和板岩， 是矿区主含矿岩系。
③温特斯多普群，以不整合上覆维特瓦特斯兰德群或 太古宙岩层之上，岩性以基性火山岩和凝灰岩为主，夹有 石英岩和砾岩，底部有含金砾岩，铀金品位低；
矿床早在1887年发现，到1975年年产金高达 700t和总产金35000t。铀矿化只是在1923年从选 矿车间发现，1945年开始回收。
矿区地层及含矿主岩 矿区内出露最老地层为
太古宙的结晶片岩、片麻岩和花岗岩。组成矿区太古宇结 晶基底。其上发育巨厚的古元古代浅变质岩层，其中包括 广泛发育的含金铀砾岩层。
第十四章 变质铀矿床
一、概述
变质铀矿床系指成因上与变质作用有关的铀 矿床。
铀的变质成矿主要与区域变质作用和超变质 作用关系密切。
变质铀矿床，根据矿床的形成特点，可具体 分为两类：
1、受变质铀矿床： 2、变成铀矿床：
1、受变质铀矿床：矿床中铀的富集主要是在
变质作用之前形成的，其中大多数是在沉积或 成岩阶段形成的。但在变质作用过程中，岩石 发生了重结晶作用，铀发生了局部的再分配， 并形成某些新的铀矿物和其他共生或伴生矿物。 最为明显的特点是，在变质作用过程中，基本 上没有铀的带出或带入。属于这一类型的铀矿 床有沉积变质型的石英卵石砾岩型铀矿床。
表1 挪威兰居岛不同变质相岩石中铀含量的变化 （据K.S.海尔，J.A.S.亚
样品数
铀含量（×10 －6)
5
～2.5
片麻岩（深变质角闪岩相）
3
1.22
片麻岩（浅变质麻粒岩相）
5
0.88
二长岩（深变质麻粒岩相）
3
0.61
带状片麻岩（深变质麻粒岩相） 4
2、变成铀矿床：主要是指在区域变质（包
括超变质）作用过程中，特别是在变质作用晚 期的变质热液作用下所形成的铀矿床。实际上 目前由变质作用直接形成的铀矿床不很典型。 过去习惯上将不整合面型铀矿床列入此类，但 没有足够的依据。因为澳、加两地区产出的不 整合面型铀矿床的形成明显在变质作用之后， 而在变质作用过程中矿化并没有达到大规模的 富集。属于这一类型的铀矿床有混合岩化钠交 代型铀矿床。
1)区域构造位置：分布于太古代克拉通
盆地内或克拉通边缘坳陷区，基底强烈褶皱变 质，矿化层位为轻微变质的底砾岩层。南非石 英卵石砾岩型铀矿床位于南非地盾南部卡普尔 地块的内部坳陷盆地中，加拿大石英卵石砾岩 型铀矿床位于加拿大地盾苏必利尔太古代造山 区南缘。
2)含矿层的地质时代早：为古元古代（
22－27亿年），矿化赋存于元古界构造层的底 部。
②该地区的变质岩随变质程度加深，即从片岩经片 麻岩到榴辉岩，铀含量有逐渐降低的趋势，钍含量变化 不太明显，钍铀比值明显升高。这说明在变质作用过程 中铀的活动性比钍强，容易发生活化并向温度、压力较 低的方向转移。
③无论是云台组的混合岩，还是朐山组的混合花岗 岩，其铀含量都较一般的岩浆花岗岩为低，但与该区 片麻岩中的铀、钍含量十分接近。由此可见，由超变 质作用形成的混合岩和混合花岗岩基本上继承了原始 变质岩中铀、钍的分布特点。
二、变质作用中的铀地球化学
变质作用系指地壳形成和发展过程中（包括 地壳和上地幔的相互作用），已经形成的岩石， 由于地质环境的改变，物理化学条件发生了变化， 促使固态岩石发生矿物成分及结构构造的变化， 有时伴有化学成分的变化，在特殊条件下，可以 产生重熔（溶），形成部分流体相（“岩浆”） 的各种作用的总和。
区域变质作用引起铀的活化转移。它是使铀 在地壳上部初步富集的重要作用，为以后形成 铀矿床准备了丰富的铀源，因此可将区域变质 作用引起的铀活化转移看作是铀成矿作用的序 幕。
三、石英卵石砾岩型铀矿床的主要特点
石英卵石砾岩型铀矿床发现和开采利用均较 早。该类矿床铀品位低，储量大，达数十万吨， 且含金、钍和稀有元素，有的矿床金为矿石主 要工业组分。在二十世纪50年代和60年代期间， 该类型铀矿床是世界最主要工业类型之一。典 型的代表矿床为南非维特瓦特斯兰德金－铀矿 床和加拿大埃利奥特湖铀矿床。
变质作用主要有热力变质作用，动力变质作 用，区域变质作用和超变质作用。
1、区域变质作用中的铀地球化学 1）不同变质相带的铀含量变化
研究表明，浅变质带中铀含量较高，随着变 质程度加深，铀含量逐渐降低。
随着区域变质程度的加深，岩石中铀、钍 含量逐渐降低，这与放射性元素活化并从绿帘 －角闪岩相、角闪岩相和麻粒岩相发育区向变 质程度较浅部位转移有关。在原生陆源沉积的 砂岩－粘土质岩石发生区域变质过程中，这一 规律性表现得尤为明显。
3)含矿层位的岩相古地理属陆相河流 相，矿化赋存的地形有洼地、河槽、侵蚀沟等，
或后来背斜隆起（或高地）之间的向斜坳陷中。
4)矿化岩性为陆源碎屑构成，含矿岩
系厚度巨大，变质程度不一。岩性主要有砂岩（ 部分为石英岩）夹部分页岩，含矿砾岩常常产于 不整合面或沉积间断面上。
5)含矿砾岩的物质成分简单，砾岩主
在低级变质过程中铀的活动性比钍强，铀首先发生 迁移，造成低级变质岩石的钍铀比值高达7.7；在高级变 质作用过程中，钍发生强烈转移，导致岩石的钍铀比值 降低。
表3 朗基地区不同变质相岩石中的铀、钍含量 （据Н.Л.叶尔莫拉也夫等，1966）
变质相
U（×10 Th(×10－
－6）
6)
Th/U
绿帘－角闪岩相 3.45
铀矿物呈砾岩的碎屑填隙物产出，绝大多数 产在砾岩透镜体中，矿化局限在砾岩中及部分 石英岩中。
四、混合岩化型铀矿床产出条件及矿床特征
1)本类矿床主要赋存于古老地盾或地台内的 沉降带中，与混合岩化作用密切相关。
2)有利的围岩为含铁石英岩、石英岩、云母 石英片岩、角闪石片岩，以及白云岩和石墨片岩 等，围岩以铁质、镁质和炭质较多为特征。
铀在超变质作用的不同阶段表现出不同的地球化学 特点。
在混合岩化阶段，由于大部分活动铀已在原岩浅变 质过程中带出，岩石中铀含量没有显著变化。混合岩中， 副矿物是铀的主要载体。
在深熔（再生）花岗岩浆产生阶段，铀的地球化学 特征与岩浆作用中的相似，即铀在晚期酸性分异产物浅色花岗岩和伟晶岩中趋向富集。如果有深源的碱质流 体参与超变质作用，当碱质流体在围岩中进行渗透和交 代时，碱质流体可以直接从围岩中汲取部分铀，从而造 成铀在超变质作用形成的碱交代岩中的相对富集。
变质作用中矿物的重结晶作用也是促使铀带 出的重要因素之一，矿物的自净清除了吸咐在 矿物表面和矿物颗粒间隙之间的铀，使铀活化 转移。
我国庐枞火山盆地黄梅尖石英正长岩体侵入于侏罗系 中，铀含量为13.8×10-6。围岩为紫红色泥质粉砂岩，铀 平均含量为5.47×10-6。粉砂岩经接触变质成角岩后，平 均含量由5.47降为4.3×10-6。泥质粉砂岩角岩化后，铀亏 损21.4%。某地37号花岗岩体侵入于寒武系八村群中， 岩体内接触带花岗岩的平均铀含量为12.53×10-6。八村 群为泥质粉砂岩、页岩等，平均铀含量为4.8 ×10-6，围 岩经接触变质后形成角岩，其铀含量降为2×10-6。砂岩、 页岩角岩化后，铀亏损约58.3%。
超变质岩石按其形成方式可分为原地型混合花岗岩 （包括混合岩）和异地型深熔（或再生）花岗岩。原地 型混合花岗岩的铀含量较低，接近或低于残留的片麻岩 （基体）的铀含量，异地型再生花岗岩的铀含量比相应 的片麻岩-混合岩的铀含量高1-2倍。例如我国某地前震 旦纪朐山组混合花岗岩属原地型混合花岗岩，它们的U （3.7 ×10-6）和Th（22.4 ×10-6）含量相似于朐山组 片麻岩中的U（3.9 ×10-6）和Th（22.7 ×10-6）含量。 据别列夫采夫（1980）研究，前苏联乌克兰地盾的麻粒 岩相花岗岩的平均铀含量为1.4 ×10-6，与相应片麻岩 的平均铀含量大致相同，而角闪岩相再生花岗岩类岩石 的铀含量比麻粒岩相花岗岩的高，平均为3.4 ×10-6， 比相应变质岩的高1.5倍。