纳米比亚白岗岩型铀矿成矿地质特征及控矿因素

1、纳米比亚白岗岩型铀矿成矿地质特征及控矿因素湖南省核工业地质局三0二大队 夏腊生2012年建材发展导向10月合同号：YY1117328摘要：通过对搜集到的纳米比亚达马拉造山带相关地质资料综合分析，结合野外实地工作情况及纳米比亚已发现的典型白岗岩型铀矿床（罗辛和瓦伦西亚）对纳米比亚白岗岩型铀矿成矿特征、规律进行初步探讨，并得出白岗岩成因、成矿特征及规律的初步结论。关键词：纳米比亚 白岗岩 罗辛 成矿特征 规律纳米比亚地处非洲西南部，境内铀资源丰富，白岗岩型和钙结岩型铀矿为纳米比亚最主要的两种铀矿床类型。其中，已查明的白岗岩型铀矿占纳国铀资源量的80%左右。纳米比亚最重要的产铀地质构造单元为中部的D

2、amara造山带，白岗岩型铀矿就主要产出于该造山带内。一、区域地质背景达马拉造山带为泛非造山带的一部分，为晚元古代造山带，可分为四个主要构造亚带（从西北向东南）：北带、过渡带、中央带及南带。呈东北方向横穿非洲西南部，北部与时代相近的赞比亚扎伊尔的Lufilian带相接。达马拉造山带的沉积作用、构造作用和岩浆作用发生在约900Ma至460Ma之间。沉积作用开始于裂谷构造中，伴有碎屑沉积作用和局部的长英质火山活动，接着是细碎屑岩、碳酸盐岩、陆棚沉积岩和浊积岩的沉积。岩石的变质作用达中高变质的角闪岩相。在沉积作用之后的主要火成活动包括花岗岩的侵入，自早期约650Ma的同构造、片麻状花岗岩类型到500

3、Ma左右时的构造期后如白岗岩类型。达马拉造山作用后，该区基本处于较稳定的构造环境，造山期后富铀的岩浆和热液在有利的部位叠加富集成矿。达马拉期后侵入活动较弱，见有一些粗玄岩和细晶岩沿断裂分布。区域地层和侵入岩见表1表1 纳米比亚中部地区综合地层岩性表地层时代（Ma）主要地层及岩性侵入岩QE70第四系第三系沉积物K14070Pomona组（泥灰岩、砾岩、灰岩）JC310170Etendeka群/Kalkrand组，（玄武岩、安粗岩及少量砂岩）；Karoo层（砂岩、页岩、灰岩、泥岩、冰渍岩）。后Karoo杂岩（花岗岩、正长岩、流霞正长岩、流纹岩、闪长岩、苦橄岩、凝灰岩、辉长岩、花斑岩、角砾岩、辉石岩

4、）；粒玄岩岩席与岩墙。晚期米比亚期600500DAMARA岩层（中部地区）未叶理化的Dunkerhoek和Dunkerhoek和Dachshery花岗岩；Domaran花岗岩/花岗闪长岩未分纳米比亚期（Namibian）1000545Mmlden群（千枚岩、石英岩、片岩）；Kuiseb组（片岩、少量石英岩、花岗岩）；GemsbokRiver组（大理岩）；Karibib/Ausa组（大理岩、少量片岩）；Blaubeker组（混杂岩）Duruchaus-Kamtsas组（石英岩、砾岩、片岩）。角闪岩岩系；Richtersveld（花岗岩、正长岩）。莫可期（Mokolian）20001800SINC

5、CAIR层序KleinAub组（石英岩、砾岩、泥岩）Aubures,Doormpoor和Eskadrow组（石英岩、砾岩、页岩）；Grauwater组（石英岩、砾岩、页岩）；Gupersa,Nuckopf和Nagatis组（长英质火山岩、碎屑岩）；Barby组（铁镁质火山岩、碎屑岩）；Kunjas,Urasib组（碎屑岩、少量火山岩）。REHOBOTH层序Gaub Valley/Billstein组（石英岩、片岩、砾岩）；Marienhof组（石英岩、千枚岩、玄武岩、流纹岩、砾岩）；Khoabendus群及其相关组（流纹岩、玄武岩、安山岩、角闪岩、石英岩、千枚岩、灰岩、片麻岩）。花岗岩（Gam

6、sbery岩系，Sonntay,Nubib和其它花岗岩；Honmoed花岗闪长岩及其组合岩石。NAMAQUA变质杂岩片麻状花岗岩、花岗岩、伟晶岩；富黑云母眼球状片麻岩；紫苏花岗岩、辉长苏长岩、超铁镁片岩、片麻岩、正角闪岩；Piksteel花岗闪长岩、混杂有Weener石英闪长岩；Alberta杂岩及相关侵入岩（正角闪岩、斜长岩、蛇纹岩）；Franstonein花岗岩系。莫可期瓦阿期(MokolianVaalian）18002000变质杂岩（副及正片麻岩、沉积变质岩）；Haib群（安山岩、英安岩、流纹岩）；Epupa杂岩（副及正片麻岩、沉积变质岩，其次为花岗岩）。Vaoolsdrif岩系（花岗闪

7、长岩、淡色花岗岩、辉长岩、角闪岩）；Grooffontein铁镁质体；Kunene杂岩（斜长岩、纯橄榄岩、辉长岩、苏长岩，其次为正长岩、流纹霞正长岩）。二、铀矿床地质（一）地层地层主要包括达马拉层序、第三纪钙结岩和第四系，地层基本特征见表2。表2 铀成矿区地层简表群亚群组厚度（m）岩 性NamibGawib1-10砂石层GobabedLenger HeinrichTsondab1-40钙质胶结砂岩、砂砾岩和砾岩SwakopKhomasKuiseb>3000泥质和半泥质片岩和片麻岩、混合岩、钙硅质岩、石英岩。Tinkas段另含大理岩和付角闪岩Karibib1000大理岩、钙硅质岩、泥质和半

8、泥质片岩和片麻岩、云母角闪片岩、石英片岩、混合岩Chuos700混积岩、钙硅质岩、含砾片岩、石英岩、含铁石英岩、混合岩UgabRössing200大理岩、泥质片岩和片麻岩、云母角闪片岩、混合岩、钙硅质岩、石英岩、变质砾岩NosibKhan1100混合条带斑点石英长石辉石角闪片麻岩、角闪云母片岩、云母片岩和片麻岩、混合岩、辉石石榴片麻岩、角闪岩、石英岩、变质砾岩Etusis3000石英岩、变质砾岩、泥质和半泥质片岩和片麻岩、混合岩、石英长石辉石角闪片麻岩、钙硅质岩、变流纹岩ABBABIS 杂岩体片麻状花岗岩、眼球状片麻岩、石英长石片麻岩、泥质片岩和片麻岩、混合岩、石英岩、大理岩、钙硅质

9、岩、角闪岩（二）岩浆岩白岗岩型铀矿区侵入岩发育。侵入达马拉带的变沉积岩中的花岗岩可划分为5个世代(表3)。含铀与非含铀花岗岩的含铀性显现出显著的差异性。表3 Damara 造山带主要花岗岩的类型、年代和U、Th，K平均含量及Th/U比值(n=样品数)岩石类型nU×10-6最小-最大Th×10-6最小-最大K(%)最小-最大Th/U最小-最大年代（Ma）Salem型花岗岩(侵位于Karibib组之下(甚多)的花岗闪长岩、花岗岩、二长花岗岩)785.811436.8121045.1377.5221601±79(2)红色花岗岩(侵位于Karibib组之下的穹窿、岩脉、层

10、状侵入岩267.624279.0132735.71912.8226516±23(2)浅色花岗岩(底辟、岩基)363.711512.40.1344.7273.70.113484±25(2)矿化白岗岩(侵位于Khan和罗辛组的穹窿、岩脉、交织岩脉)12319.038112039.02985.1280.30.022468±25(3)(罗辛)未矿化的白岗岩1061173011015.2174.3120542±33(2)(Swakop河)（三）构造纳米比亚白岗岩型铀矿主要位于达马拉带次级构造单元中央带南部区和奥卡汉贾线形带( Okahandja Lineament

11、 ）内, 位于北东向Omaruru断裂和Okahandja断裂所夹持的区域（图4）。该区主要区域构造线方向为北东向，一系列的北东向褶被和断层发育。含铀花岗岩（白岗岩）也主要为北东向分布。许多花岗岩的定位与穹隆相伴，并见环形构造。岩石中各种片理、片麻理和节理发育。多期褶皱在该区可识别，最早期褶皱为北西向，后期的褶皱方向为北东向。（四）典型矿床1.罗辛铀矿罗辛铀矿地区主要存在三处异常区带（图1）。目前已投产的采矿区SJ,矿带呈NW-SE展布，宽度约500600m，长约4km，钻探控制的矿化埋深超过1000m。图1 罗辛矿区地质简化图矿带由北带和中带组成，其间被一较宽的无矿Khan组的辉石普通角闪石

12、片麻岩楔形体分开。在东部，该片麻岩楔形体尖灭，两条矿化带尽管变薄却连为一体。变沉积岩均大致为NESW走向，向SE陡倾（图2）。在矿带的西端矿化埋深较浅，接近地表，深部矿化较差，向东部铀矿化富集逐渐向深部倾伏，并呈盲矿体产出。图2 罗辛矿床，铀矿化带的NWSE剖面，显示含铀白岗岩的形态呈不规则状2.瓦伦西亚铀矿目前，瓦伦西亚铀矿已确认的铀矿化区，南北长约1100米，东西宽约500米，钻探控制深度为地表以下380米。其中铀主要以沥青铀矿及次生钙硅铀矿、铜铀矿为主。瓦伦西亚铀矿白岗岩矿化以大的岩株式、厚度变化不一的岩墙式状、细脉状、网脉状为主，在区域构造位置上处于一呈北东走向的白岗岩侵入背斜穹窿（图

13、3）。该背斜穹窿周边受构造活动影响明显，岩层产状变化较大，其分翼多见有等斜褶皱或平卧褶皱。瓦伦西亚铀矿的铀矿化白岗岩即侵入到一平卧褶皱的西北翼，而其侵位明显受到后期一北北西-南-南西背斜构造控制，且该后期构造以近直角切穿早期构造。图3 瓦伦西亚铀矿地质简图图4 白岗岩型铀矿分布图三 铀成矿特征1）白岗岩型铀矿床均产在基底隆起周边已发现的白岗岩型铀矿均分布在由前达马拉期阿巴比斯组混合花岗岩或达马拉期艾比西斯组变质岩组成的基底穹窿周边（图4）。2）白岗岩铀矿床分布在基底隆起周边地层产状变异部位，地层拐弯地段的内侧是矿体就位的最佳部位；3）白岗岩铀矿床分布与大理岩地层密切相关，以含大理岩的罗辛组最为

14、有利，其次有卡里比比组； 4）与矿化有关的白岗岩可划分为A、B、C、D、E和F六个类型（表4），形成铀矿床的主要是D型白岗岩，少数与E型有关，铀矿化与含矿白岗岩脉几乎呈一一对应关系，近极少量铀矿化产在白岗岩脉旁侧变质岩中。表4 六类矿化白岗岩类型类型特征FEDCBA粉红色，扁平，粗粒-伟晶岩，乳白色石英粉红色，颜色、粒度变化较大，见有氧化晕，香肠构造白色，不规则，中粗粒结构，烟晶浅粉红色，中等-伟晶结构，两种长石，石英见有裂隙白色，细粒-伟晶结构，香肠构造，偶见褶皱，石榴石，黑云母，电气石淡粉红色，不规则，褶皱，中细粒结构，均匀38.174.6204.14.84.936 .340997. 63

15、.011.510.15）不同岩性分界面是白岗岩脉侵位的有利部位，往往厚大矿体产在不同岩性交界部位。6）白岗岩（矿体）主要呈层状、似层状、透镜状脉体顺层产出，在少数地段斜切围岩层理，或称反“S”产出。7）铀矿石中石英颗粒呈烟灰色，富矿岩石常常红色蚀变的长石与烟灰色石英各半。8）矿石成分多且复杂，铀主要以晶质铀矿形式存在，少量为铌钛铀矿和钍钛铀矿，它们呈微细颗粒产于造岩矿物石英和长石的间隙中。副矿物有锆石、磷灰石、独居石、黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿和辉钼矿等。9）矿化围岩蚀变主要为硅化、高岭土化、黄铁矿化、绢云母化、红化、碳酸盐化、碱交代、萤石化、绿泥石化。四 铀成矿成因讨论对含铀白岗岩的成因和演化曾

16、提出过不少成因模式。主要的成因模式有如下几种：（1）Smith (1965)根据含铀白岗岩的成份以及含铀白岗岩与Khan组和罗辛组之间不整合面上下侵位的密切空间关系，认为白岗岩是在角闪岩相变质作用时从原始含铀的沉积岩中形成的。白岗岩的侵入发生在变质作用减弱并有脆性变形的时期。（2）Backstrom和Jacobs (1979)，Toms (1980)，Winkler (1983)提出罗辛型铀矿化的产生与Abbabis杂岩含铀岩石及其上覆的Nosib群变沉积岩的部分熔融有关。结晶分异造成了深熔熔浆中铀的富集，最后侵入产物是一种富含流体的伟晶状花岗岩。（3）Cuney (1980)认为这种侵入白岗

17、岩岩浆与起着一个地球化学反应障的罗辛组大理岩发生反应。铀矿化可能发生在白岗岩的岩浆后期蚀变期间。部分晶质铀矿是在岩浆期结晶的，但另一部分是来自岩浆流体，形成在白岗岩的富黑云母边缘带或以晶质铀矿-萤石脉产出。（4）Brynard和Andreoli (1988)提出白岗岩来源于Damara造山运动初期侵入的高产热花岗岩（如红色花岗岩）的重熔。重熔作用可能发生在造山运动的高峰期间。由于白岗岩浆的密度比上部沉积变质岩低得多并伴随有高挥发性组分，它们可以在适当的温度范围，以底辟方式上升侵入到目前的部位。随着白岗岩浆向上迁移，挥发份发生分馏，形成残余的富钾岩相，并从中结晶出晶质铀矿。（5）Kinnaird

18、和Nex（2007）提出铀矿化主要与D3后期白岗岩侵入相关，其侵位构造为由塑性变形到脆性变形的过渡；同时，受控于特殊层位的控制：Khan-Rössing边界或Khan-Chuos边界，此边界罗新组消失或变薄；白岗岩在与该层位大理岩接触，导致液相中二氧化碳浓度增高，引起岩浆沸腾，促使次生铀矿物的局部层位富集成矿。五 初步结论结合野外观察，综合上述各种观点及铀矿物存在形式特征，认为原始富铀的沉积变质岩和多期次的花岗岩化作用是白岗岩型铀矿成矿的基础，造山作用后期岩浆重熔作用过程中结晶的晶质铀矿，以及岩浆流体在白岗岩的富黑云母边缘带形成的晶质铀矿或以晶质铀矿-萤石脉产出的铀矿化，形成了铀矿化预富集；岩浆期后的构造作用产生的热液改造形成了次生铀矿物的叠加富集。通过近两年的实地工