方庆银 韩靖龙

(河南省核工业地质局)

豫南地区位于大别山北麓，属于华北板块南缘，受燕山运动的影响在中生代盆地内形成了一套陆相碎屑岩和大面积分布的陆相火山岩，为铀矿成矿提供了有利环境。近年来，河南省核工业地质局的相关技术人员通过钻探工程揭露，控制深度达100～300 m，在豫南柳林和任山地区发现了资源量在百吨以上的小型铀矿床和数个铀矿点及矿化点，在陈棚组见到了多层铀工业矿化。豫南地区火山盆地与江西省相山铀矿田和俄罗斯斯特列里措夫铀矿田火山岩盆地具有类似的大地构造环境。为进一步指导豫南地区铀矿找矿勘探工作，本研究结合近年来该区相关地质工作成果，重点对区内铀矿控矿因素进行梳理和总结。

1 区域成矿地质特征

豫南地区位于华北地台与扬子准地台交接带部位，属秦岭复杂褶皱带东段南支延伸部分[1]，地层主要为元古界中深变质岩系(图1)。以桐柏—商城断裂南侧的中元古不整合面为界，南半部出露下元古界桐柏—大别群片麻岩、混合片麻岩等；北半部分布有中元古界苏家河群及信阳群片岩、变粒岩及片麻岩；东部及北部边缘零星出露有石炭系海陆交替相的泥质碎屑含煤建造及中生界陆相酸性火山碎屑沉积建造。区域构造以断裂为主，主要有桐柏—商城断裂带、龟山—梅山断裂带及NE向断裂带共同控制着豫南地区各期岩浆岩的展布，次级NE向断裂近似等间距分布排列。区域以NW向为主的深大断裂以及与之配套的次级NE向断裂组成了豫南地区大别山构造的基本格架(图1)。区内岩浆岩分布较广，燕山期前超基性、基性、中酸性岩体均有产出，主要分布于龟梅断裂以北、桐商断裂带以南，燕山晚期岩浆活动最强烈。区域以桐商断裂带为界，其北部主要为喷出岩及浅成、超浅成侵入岩；在其南部主要由灵山、新县、商城三大花岗岩基及派生岩株组成[2]。区域岩体的分布整体与构造格架相吻合。

图1 大别山北麓地质构造特征

豫南地区分布有丰富的矿产资源，铀矿化主要密集分布于灵山岩体、新县岩体、商城岩体等一带。受构造、裂隙控制，在岩体中构造带与脉岩相交叠加部位可见热液蚀变。铀矿(化)受多种控矿因素控制，主要控矿因素有地层、构造、岩浆岩、风化作用、热液活动等因素。

2 控矿因素

2.1 地 层

豫南地区铀矿(化)主要分布于下白垩统陈棚组和中侏罗统朱集组中，主要表现在对砂岩型铀矿和火山碎屑岩型铀矿的控制作用。研究区(图1)铀矿化明显受地层岩性控制，铀矿(化)产于火山喷发沉积相中，主要的含矿层为沸石化流纹质玻屑凝灰岩，其次为粗面流纹质凝灰岩和凝灰质粉砂岩。凝灰岩呈灰色，沉晶屑凝灰结构，层状构造，主要成分为火山碎屑和胶结物，火山碎屑成分为晶屑(含量为15%～20%)和少量黑云母、零星褐铁矿等，胶结物的主要成分为火山灰和黏土矿物。该层厚度变化较大，一般为0.2～1 m，上部、下部均为黏土岩，U品位最高可达117×10-6，且沿产状向深部有增高趋势。地层因素是铀矿(化)重要的控矿因素之一，豫南地区沉积体系格架如图2所示[3]。

层控砂岩型铀矿(化)位于王楼地区，矿化主要产于侏罗系朱集组下部浅色含砾不等粒长石石英砂岩中，矿化呈多层产出，砂状结构，层状构造，碎屑主要成分为石英、长石和岩屑，碎屑主要为花岗岩屑、石英岩屑、石英片岩屑等，胶结物主要有铁质、泥质和钙质，胶结类型以接触式和孔隙式为主，其形态多呈透镜体状或不规则状。矿化与氧化还原交替层位关系密切，主要产于氧化还原过渡层的氧化还原界面之下，且矿化强度与氧化层厚度有关，多呈正相关关系。

图2 豫南地区沉积体系格架[3]

火山碎屑岩型铀矿(化)主要位于冯楼地区，铀矿(化)明显受地层岩性控制，主要产出于火山喷发沉积相中，主要的含矿层为沸石化流纹质玻屑凝灰岩，通过对各种火山岩化学成分的研究，可知豫南地区火山岩w(SiO2)为64.14%～80.50%(图3)，酸度较高，属于酸性和中酸性岩类；其次豫南地区铀矿(化)产出于粗面流纹质凝灰质粉砂岩中。

图3 大别山北麓冯楼地区陈棚组

2.2 构 造

构造活动特别是断层对该区铀矿(化)的形成具有较高的关联性，区内多种类型的铀矿(化)与构造活动有关。豫南地区杨家湾、熊家楼、打石窝、黑马石等铀矿化点可能是由于火山中心塌陷，在其边缘产生断裂活动，增强了地下水及热液铀活化迁移的效果，使得地下水及热液中U含量增高，并为铀成矿提供了沉淀场所所致。北向店铀矿化的形成受构造裂隙控制，构造活动使得热液沿断裂构造向上迁移，在上部较为有利的部位形成铀富集，地下水的迁移活动进一步使得铀发生次生富集作用。打石窝铀矿化点基底为海西期花岗岩，熊家楼、黑马石铀矿化点基底均为寒武系张家大组变质岩，该类岩石经历了多期次构造-岩浆活动，使得地壳混熔至重熔，产生了大量酸性岩浆流体，在酸性岩中产生了较高水平的铀富集。该类富铀火山岩或喷出地表或隐伏地下，当地下预富集体再经历深成的含矿化剂的热流体改造后，铀元素活化，便会产生含铀热流体。在热动力驱动下，含铀热液流体上升，至近地表温压下降，便可能在开放性裂隙中交代围岩，沉淀矿质，形成各种形态的矿体。在火山口富集时，可以利用火口熔浆喷发时产生的破碎带或裂隙网作为有利容矿场所形成矿体。

黑马石、打石窝、熊家楼铀矿(化)均位于火山塌陷洼地南缘，他们的形成受环形断裂及后期断裂控制，含矿岩体为陈棚组中段下部的弱熔结—未熔结的角砾凝灰岩(图4)。该类岩石透水性较好，普遍发育黏土化、沸石化及碳酸盐化，沿断裂构造带蚀变强烈，多形成蚀变褪色带，主要有黏土矿化、水云母化、硅化及黄铁矿化。断裂带内充填有铁锰质脉石，铀矿(化)主要产于断裂带内或旁侧裂隙中，矿化不连续，品位低(0.01%～0.04%)，厚度薄(0.2～ 2.0 m)。在冯楼杨家湾地区沿NE向断裂方向上，铀矿(化)点广泛出现，含矿岩石为沉凝灰岩和凝灰岩，野外测量发现该断裂内及两侧地表U品位一般在100×10-6以上，最高可达220×10-6。北向店铀矿(化)点严格受控于2组近于垂直的裂隙，岩体裂隙发育，岩石破碎(图5)。

图4 熊家楼铀矿(化)点内构造角砾岩

图5 北向店铀矿(化)点内断层

构造活动对砂岩型铀矿化的控制作用主要表现在区内NE向断裂使得层间裂隙较发育，使矿化沿构造和层理裂隙两侧具有较明显的增强趋势。此外，断裂活动使得含矿热液沿着上述裂隙向透水层迁移，在常温常压条件下，迁移至硫化氢、硫化物、碳酸钙等还原介质附近，从而引起铀元素沉淀。研究区中生代地层以发育盆地砂岩型及火山岩型铀矿化为主，与区域构造活动、古地形、古环境等密切相关，砂岩型铀矿化主要为后生富集作用形成的，火山岩型铀矿化属于同生沉积、后生富集的复合成因型铀矿化。

2.3 岩浆岩

岩浆活动对该区铀矿(化)的形成具有明显的控制作用，冯楼、杨家湾、熊家楼、黑马石、北向店铀矿(化)点等都与岩浆活动关系密切。冯楼铀矿(化)点即为酸性、中性岩浆活动铀矿化，该矿(化)点既位于火山塌陷洼地的边缘地带，又位于晚期杨家湾酸性熔岩盆地旁侧，NEE向和近EW向2组断裂控制熔岩盆地，对铀矿化富集具有一定的控制作用。铀矿(化)产于火山喷发沉积相中，主要的赋矿岩层为沸石化流纹质玻屑凝灰岩、粗面凝灰岩和凝灰质粉砂岩。熊家楼、黑马石、打石窝等铀矿(化)点均位于火山塌陷洼地南缘，含矿岩石为陈棚组中段下部的弱熔结—未熔结角砾凝灰岩，该类岩石透水性好，普遍发育黏土化、沸石化及碳酸盐化。杨家湾铀矿(化)点的赋矿岩石为沉凝灰岩、黏土岩和凝灰岩，岩石裂隙发育，黏土化明显。该铀矿(化)的形成与岩浆热液活动和后期雨水淋漓及黏土吸附作用均有关系。北向店铀矿(化)点的含矿岩石为晶屑凝灰岩和凝灰质角砾岩。

区内岩浆活动十分频繁，尤以燕山期最为强烈，主要表现为大量中酸性花岗岩、陆相火山岩和少量基性—超基性岩密切共生，构成喷发—侵入系列。岩浆岩对砂岩型铀矿的控制作用主要表现在：盆地熔岩为砂岩型铀矿提供空间场所和物质来源，岩浆热液在提供铀源的同时为铀的沉淀提供还原物质。该现象可以从含矿岩石中存在的硅化、绿帘石化得到佐证(图6)。

图6 正长石英斑岩脉

总体上，该区内铀矿(化)点的形成与岩浆活动密不可分，火山岩型铀矿化即为岩浆活动的产物，岩浆岩既为铀源的提供者又是铀矿的储存者；砂岩型铀矿的铀源主要来自岩浆岩，并且岩浆岩的热液作用也对铀在砂岩中富集发挥了十分重要的作用。

2.4 风化作用

风化作用作为铀迁移富集的1个重要途径，对该区的铀矿(化)形成具有重要的控制作用。风化作用一方面使得铀源区的铀活化形成富含铀的溶液；另一方面使得含矿溶液随地表水和地下水发生运移并在有利部位进行沉淀富集[4-5]。王楼铀矿(化)点的铀主要来自周围燕山晚期侵入花岗岩和火山岩，风化作用剥蚀、淋漓周围含铀岩石，使得其中的铀活化而随地表水和地下水进行迁移，在侏罗系朱集组砂岩中富集成矿。冯楼铀矿(化)点的形成与风化作用关系紧密。由于铀在火山碎屑岩中分布分散，浓集度低，无法达到工业品位或工业矿化程度，而风化作用使得分散的铀溶解于水介质中，随着水的运动迁移至低洼地段，在低洼地段的氧化还原界面附近被黏土吸附而富集或被还原形成四价铀而沉淀富集。此外，冯楼、杨家湾、北向店等地的铀矿化显示低标高的矿化强度高于高标高的矿化强度，也说明该类铀矿化与风化作用有关。

2.5 热液活动

热液活动一方面为铀矿形成提供铀源，另一方面热液中的还原剂(H2S，CH4等)能够对已形成的铀矿化进行萃取并在有利部位使得六价铀被还原，使其进一步富集沉淀。

受热液活动影响最明显的为柳林铀矿点，在多期次岩浆作用过程中产生了大量的岩浆热液，该类热液与变质热液、大气降水混合成含矿流体，使得先前生成的岩体和地层中的铀再次活化转移，形成富含挥发组分及成矿元素的成矿热液，在成矿热液沿柳林河断裂带运移的过程中，不断萃取构造围岩中的活性铀，大幅度提高了含矿热液的铀浓度。当其迁移至次级断裂构造产状变异、构造交汇等张引部位时，由于围压突变，溶解于热液中的大量气体和挥发组分溢出，从而造成成矿元素和共生元素及脉石矿物快速沉淀，形成早期的热液脉体型铀矿化[6-7]。由于构造运动进一步发展，由挤压到引张发生转换，导致含矿热液发生脉动性活动，热液流体进入更为开放的张扭性断裂构造中，含矿热液由于地化条件(温度、压力变化，层间水、大气降水混入等)改变而失去平衡状态，促使成矿元素不断沉淀，形成品位较高的热液型铀矿化，并经常叠加于早期热液脉型铀矿化之上，形成了品位较富的矿化，也为富铀矿化主要赋存于近EW向张扭性断裂构造带内的主要原因。品位较高的轴矿化稍晚便形成了含铀的玉髓脉等，铀矿化多具有多阶段性、围岩多样性、含矿脉体复杂等特点。由于岩浆多期次侵入，使得岩体外接触带的一套变质岩地层中的铀被活化，并在其前锋地段广泛发育气热变质带，在岩浆热液变质作用过程中，以铀为主的成矿元素被转移至热液中富集，富铀的含矿热液沿区域性桐商断裂带迁移至其次级构造有利的容矿部位沉淀富集，形成了在研究区广泛分布的以石英脉为主的各类含矿热液脉体。

热液活动对王楼砂岩型铀矿化也有一定的控制作用，燕山晚期随着岩浆活动加强，岩浆热液也逐步增多，含矿热液沿该区断裂上升。在上升过程中，不断萃取围岩中的铀，使得热液中的铀浓度增高，当较高浓度的含矿热液迁移进入砂岩中时，一方面增加了砂岩中的铀含量，另一方面其携带的还原剂还原砂岩中已有的六价铀，使其沉淀聚集并引起砂岩蚀变，从而形成了砂岩型铀矿(化)[8-11]。

3 结 语

豫南地区特别是大别山北坡为铀矿化密集区，该区铀矿化的形成受地层、构造、岩浆岩、风化作用和热液活动控制。垂向上，矿化出露标高一般为40～200 m，最低标高为-16 m，一般同类型的铀矿化中，地形标高越高矿化越弱，地形标高越低铀矿化越强。该区铀矿化与航空放射性伽玛场具有密切的关联性，异常点的性质为偏铀型。该区铀矿化主要产出于白垩系—侏罗系，冯楼火山岩型铀矿化部分以沉淀成因为主，加后期改造形成，并且与氧化还原界面有关；黑马石、熊楼、打石窝铀矿化与富铀酸性岩浆活动有关；王楼盆地砂岩型铀矿化与风化淋滤、热液活动富集作用及还原界面有关；侏罗系砂岩仅为铀矿化提供物质基础，柳林铀矿化的形成与构造活动作用、热液活动以及后期风化淋滤作用有关。