铀资源地质学：06火山岩型铀矿床

1、火山岩型铀矿床是指在成因上、时间上和空间上与火山岩密切相关的铀矿床。矿床既产于火山岩体内，也产于火山岩体附近的下古生界浅变质岩和中生界陆相砂砾岩中。 该类铀矿床在世界范围内较为广泛，主要分布在俄罗斯、哈萨克斯坦、中国、加拿大、美国、澳大利亚、意大利、南斯拉夫等地。目前至少有17个国家已发现火山岩型铀矿床和矿点，矿化集中产在环太平洋构造带，部分分布于西伯利亚地台南部和阿尔卑斯一带。,第六章 火山岩型铀矿床,一、火山岩型铀矿床概况,火山岩型铀矿床是我国重要铀矿床类型之一，占已有资源总量的20%，主要分布在东南沿海一带，部分分布在华北地区和西北地区，其中赣-杭火山岩铀成矿带是我国的主要火山岩型铀成矿

2、带。,本类型铀矿床的规模多为中小型，但在塌陷式火山盆地能形成万吨级以上大矿。矿石品位一般为0.07%-0.3%U，属中等品级，个别最高可达1%-3%，共生或伴生元素通常有Mo、Ag、Au、Cu、P等，有时可作为综合利用。,火山岩型铀矿床在我国首次发现是准噶尔天山铀矿省的白杨河矿床（1956）。华南铀矿省的相山矿田是据航空伽玛普查时发现的（1957）；随后的六十年代及七十年代，该类铀矿床在我国被大量的发现和突破。八十年代初，在华北地区阴山-辽河铀矿省的沽源矿床（460矿床）又取得了突破，由于该矿床的发现，展示了在华北我国一个新的铀成矿区的存在。,二、火山岩型铀矿床的成矿地质条件,1) 产铀火山岩

3、的岩性条件 火山岩型铀矿床在空间上与冒地槽活动带或地台活化区内最晚期钙碱性陆相火山岩有关，矿化岩性都属于钙碱性系列。 含铀主岩主要为酸性火山岩，其次为中性或碱性火山岩。碱性火山岩中铀矿化通常与发育最晚期的粗面岩有关；酸性火山岩中铀矿化通常与发育最晚期的流纹质斑岩体及拉张环境的双峰式岩浆系列有关。,1、产铀火山岩的岩性岩相条件,产铀火山岩的演化序列通常为：安山岩-英安岩-英安流纹岩-流纹岩-石英粗面岩-粗面岩，岩性上由中性-酸性-碱性演化。 产铀火山岩的岩性特点是：富硅、富碱，SiO2为69-75%，K2O+Na2O为7-10%，且K2ONa2O，贫钙、铝过饱和，铀为（5-40）10-6，Mo为

4、（2-60）10-6，Ag为（1-10）10-6，最高时铀可达14010-6，Mo为18010-6，Ag为3010-6。 产铀火山岩中的U、Mo、Ag三种元素的含量比正常火山岩平均含量要高出几倍甚至几十倍，这为后来铀矿床的形成及伴生元素的富集提供了物质基础。这三种元素可作为含铀火山岩的指示性元素。,火山岩型铀矿床常与特定的火山岩相有关，矿化产于某些特定的岩相或其组合中，如： 塌陷式火山盆地 铀成矿最有利的火山盆地，浅部（58km）岩浆房存在岩浆溢出，岩浆腔失空引起火山盆地塌陷，而多斑、碎斑熔岩存在是深部岩浆房存在标志。 酸性岩 铀矿化一般是酸性熔岩和火山碎屑岩频繁互层时最为有利（如660矿床）

5、。 碱性岩 铀矿化一般在粗面岩顶底板气孔、杏仁体发育部位，在玻璃质成分多，岩石脆的界面有层间断层通过时，成矿十分有利（如470矿床）。,2) 产铀火山岩的岩相条件,火山管道相或爆发岩筒 铀矿化常与岩石破碎程度、岩筒形态有关（相山矿田617矿床）。 火山喷发相 铀矿化常与各种裂隙构造及层间破碎带的发育有关。 火山沉积相 铀矿化常具有同生沉积和后生作用的叠加。 次火山岩相 铀矿化受次火山岩体变异部位控制（如611矿床、460矿床）。,1）大地构造背景 火山岩型铀矿床大多数集中分布于古老地盾的边缘带、地台活化带、中间地块以及冒地槽褶皱带，在空间上与一定时期的火山活动有关，如中、新生代环太平洋构造-岩

6、浆活动带，显生宙近东西向跨欧亚大陆古生代褶皱带内。,2、火山岩型铀矿床的构造条件,古老地盾的边缘带：铀矿床大部分产在安山质火山碎屑岩和沉积岩的互层中，受构造破碎带和挤压片理化带控制。矿石中与铀相伴生的元素有Co、Ni、Ag、Bi。 矿床实例以加拿大地盾西部火山岩铀矿床为代表，如埃尔多拉多（Eldorado）矿床。,地台活化带：是指早期固结的坚硬地块，由于后期构造变动的影响，发生强烈的活化。火山岩型铀矿床上常见有U-Mo组合、U-F组合、U-Fe组合。 典型矿床如我国的660矿田、俄罗斯斯特列措夫（Streltsovskoye）矿床（红石矿床）。,中间地块带：是地槽褶皱带中的一种相对稳定的地块。

7、铀矿床一般分布于中间地块内的活动带及其边缘带，矿床直接受断裂构造和破碎带控制。 典型矿床如俄罗斯、北哈萨克斯坦和意大利的某些火山岩型铀矿床。,火山岩型铀矿床的构造多级控矿十分明显，如环太平洋构造带的东、西构造域中的大陆构造-岩浆“活化”带控制了大的巨型铀成矿带；而岩浆“活化带”与古构造带的重叠则形成次一级成矿带或成矿省、或成矿区，各区域构造及火山构造则控制火山型铀矿的矿田及矿床。,2）构造级别对铀矿化的控制,级火山构造：区域一级褶皱和一级断裂构造是控制火山岩活动带及火山岩铀成矿带的构造。受深大断裂控制的火山活动带是一级构造，它是在火山活动的方式和强度、火山组合特征和成矿作用等方面相似的构造区。

8、如叠合在扬子地块与华夏地块碰撞对接线古构造上的赣-杭火山活动带受抚州-江山-绍兴深大断裂带组控制，属于一级构造。火山活动带控制火山岩型铀成矿带，该成矿带产有许多铀矿床和铀矿化点。,级火山构造：它是在火山活动带内受区域断裂控制的火山喷发构造区。亚带之间以火山活动强度、火山地层剖面类型和岩石组合特点不同相区别。上述的抚州江山绍兴火山活动带从西南至东北可分为三个亚带： 西南段（新干-抚州-东乡）火山活动受NE向万安大断裂和与其配套的NE向断裂控制，火山岩地层中沉积岩不发育，火山岩以熔岩为主，均属于钙碱性岩石；,中段（鹰潭-广丰）火山活动受北东向和东西向断裂联合控制，火山岩层中沉积岩发育，火山岩以钙碱

9、性碎屑岩为主，其东部发育酸性熔岩； 北东段（诸暨-蒲江）火山活动受江山-绍兴断裂控制，发育基性至酸性火山岩，以中酸性和酸性火山岩为主，该火山活动带控制铀成矿亚带。,级火山构造：包括火山穹隆、破火山口洼地、火山构造洼地和各种火山盆地。如火山沉积盆地、火山断陷盆地、火山沉陷盆地等负向火山构造，它们多是在火山活动过程中产生，并受断裂构造或断块构造控制的、规模不太大的火山构造。这种构造是控制铀矿田的主要构造。 V级火山构造：火山通道、火山口、隐爆角砾岩筒、环状-半环状和放射状断裂构造、推覆体构造等是控制铀矿床的重要火山构造。,区域性深大断裂带：是控岩、控盆、控矿断裂，早期控制火山岩喷发带，晚期控制火山

10、岩铀成矿带展布。如赣杭断裂带：其特点是区域性幔隆带，断裂切穿地壳或上地幔，活动历史长。早期形成以晚侏罗世为主体的火山岩带，晚期转为拉张伸展，形成早白垩世的热隆构造带裂陷盆地及双峰式火山岩，并形成铀矿化。,3) 断裂构造对铀矿化的控制作用,矿体受切割基底的陡倾断裂控制。这种断裂是由基底断裂经多次复活而发展起来的。火山期后又有多次继承活动，其活动历史长、结构复杂，在它两侧火山岩带中常产生数量众多的密集裂隙群，被矿液充填形成群脉型矿化。,几组断裂交切部位或两条断裂的夹持区控制着矿体展布。几组断裂交切部位常常是围岩应力降低部位，岩石脆弱。因此它是火山口定位部位，有利于铀矿化的产出；断裂夹持区常常是成矿

11、期构造应力集中区、多源溶液汇集区。它们对矿田的分布起着定位作用。,层间破碎带控制铀矿体。层间破碎带往往是由缓倾的大断裂切割刚柔相间的酸性火山岩时，挤压或剪切作用使刚性岩层在层面附近形成近于顺层的破碎带，在其中充填或交代形成透镜状、似层状矿体，如660矿田（图）。,推覆体构造：是由于区域挤压运动造成的局部基底被推覆到火山盆地沉积地层之上，有板状或带状次火山岩体侵入到其中。在次火山岩的内外带或火山盆地基底两侧裂隙带中形成工业铀矿化。推覆体构造是一种有利于铀成矿作用的圈闭构造。一般来说，推覆体构造上盘岩层变形微弱，裂隙构造不发育，因而对深部的含矿溶液起屏蔽作用。沿推覆体与基底之间所形成的破碎带，可以

12、为次火山岩体及其伴随的含矿溶液提供运移通道和储存场所。,火山期后断裂构造和火山构造复合控矿。这是火山岩型铀矿床的常见构造形式。,推覆体构造控矿 1、震旦系片岩；2、晚侏罗世花岗斑岩；3、断裂构造；4、铀矿体。,4)火山机构构造对铀矿化的控制作用,火山塌陷构造（破火山口构造）：包括环状断裂构造、环状次火山岩墙，以及由火山塌陷而形成的阶梯状断裂构造（地堑型断裂）、拉张带。如美国麦克德米特U-Hg矿田以及中国相山火山盆地的铀矿床都是典型实例。,中心式火山口构造控矿,火山通道（爆发岩筒）构造：矿化多半分布于火山通道顶部的冷缩节理带、次火山岩体的内外接触带、环状岩脉和震碎岩带之中。 火山穹隆构造：这是一

13、种较大型的穹状隆起，一般产在较大断裂的交切部位。各种溢出岩、喷发岩及次火山岩均有不同程度发育，岩层外倾，四周有环状、放射状断裂或岩墙，铀矿化就分布于其中。,复合火山岩构造：即后期火山活动构造重叠在早期火山活动构造之上，形成复杂的火山机体。铀矿化常赋存于晚期火山活动所形成的各种火山构造之中。 其他控矿构造：如喷发不整合面、沉积间断面、熔岩顶底板冷缩面、节理面、岩石的杏仁状构造、气孔状构造以及次火山岩体的内外接触带等。,火山管道中的矿化,火山管道旁侧的矿化,裂隙式火山口构造控矿,火山爆发岩筒构造控矿,根据不同的划分依据火山盆地有不同的类型组合。按陈肇博的划分，火山盆地有如下三种类型： 塌陷式火山盆

14、地：或称火山洼地或破火山口，如相山盆地。这类构造平面上呈椭圆形或圆形，岩层内倾，盆内结构复杂，盆边有较完整的环形、半环形次火山岩墙或环状破碎带。许多铀矿床受此类构造控制。,3、火山盆地对铀矿化的控制作用,沉陷式火山盆地：是由于缓慢下陷作用而形成的负向盆地。火山作用呈脉动式爆发和喷溢，没有明显的环状断裂，很少见到次火山岩，盆内结构简单。铀矿化主要分布在基底断裂切穿刚柔性层时形成的层间破碎带中。 复活式火山盆地：是一种晚期作用形成的火山岩不整合叠加在早期火山岩之上的火山盆地。常有明显的火山机构，如火山口、环状次火山岩墙、环状放射状断裂。铀矿化主要赋存于新的火山机构中。,三、火山岩型铀矿床的矿化类型

15、 及矿化特征,按矿物共生组合的种类分为三种矿化类型，每一类型根据矿物的组合特点还可进一步细分为： 1)沥青铀矿钠长石型： 沥青铀矿-钠长石-磷灰石型； 沥青铀矿-钠长石-绿泥石型； 沥青铀矿-钠长石-碳酸盐型。,1、矿化类型,2) 沥青铀矿-水云母型： 沥青铀矿-水云母-萤石型； 沥青铀矿-水云母-硫化物型； 沥青铀矿-水云母-碳酸盐型。 3) 沥青铀矿-迪开石型： 沥青铀矿-迪开石-萤石型； 沥青铀矿-迪开石-明矾石型； 沥青铀矿-迪开石-硫化物型。,上述三种矿化类型反映了铀沉淀时溶液介质由碱性至弱碱性pH=8-10 （钠长石型）向弱酸性pH=3.5-5.5 （水云母型） ；再向强酸性pH=

16、2-4 （迪开石型）变化。 火山岩型铀矿床热液演化顺序为：钠长石型水云母型迪开石型。其中钠长石型和水云母型矿化靠近火山活动中心，受火山机构控制明显；迪开石型铀矿化则与火山机构关系不密切。,1)矿体的形态和产状 矿体形态复杂多样，常呈陡倾斜的脉状、凸透镜状、网脉状、柱状、似层状、群脉状。 2) 矿石物质成分 常见的工业铀矿物和含铀矿物有沥青铀矿、钛铀矿、铀石、铀钍石、铀方钍石、含铀氟磷灰石及含铀萤石。 伴生金属矿物种类和数量较多，常见有辉钼矿、胶硫钼矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、赤铁矿、黄铜矿等。有些矿床还见高温矿物，如水铝氟石CaAl2(FOH)8、黄玉Al2SiO4(FOH)、红砷镍矿。,2、

17、矿化特征,矿化常具多期多阶段作用，蚀变发育。矿前期：碱性长石化、黄铁绢英岩化；成矿期：赤铁矿化、水云母化、萤石化、硅化、绿泥石化、迪开石化等；矿后期：萤石化、碳酸盐化及高岭石化； 3) 成矿温度多为中低温型。 4) 矿化深度及垂幅 深度为03000m，垂幅大于300m，个别达1000m。,四、火山岩型铀矿床的成因讨论,火山岩型铀矿床成因类同花岗岩型铀矿，有多种不同的认识： 1. 强调含矿溶液的成因以表生为主，成矿溶液是大气降水通过火山盆地补给区进入热流值较高的火山活动区，在渗流过程中，温度升高，并从围岩中萃取矿质流向减压区，在温度、压力、介质条件均有利的情况下成矿。可采用“地热”式中、低温型矿床活化成矿模式。,2.“双混合成因”观点 该成因观点是陈肇博通过对相山铀矿田的研究之后，经过总结于1980年提出的。该观点认为成矿溶液和它们所含的铀两者都具有“混合”性质。 1）成矿溶液中的水主要是岩浆作用所发动起来的巨大的热水体系中的大气成因水，而决定成矿溶液地球化学性质的主要矿化剂（F、C