澳大利亚兰杰矿床 按大地构造演化的分类
\u3000\u6309\u77ff\u77f3\u5143\u7d20\u5efa\u9020\u7684\u5206\u7c7b\u591a\u56e0\u590d\u6210\u94c0\u77ff\u5e8a\u6309\u77ff\u77f3\u5143\u7d20\u5efa\u9020\u7684\u5206\u7c7b\uff0c\u6709\u52a9\u4e8e\u77ff\u5e8a\u7684\u7efc\u5408\u7ecf\u6d4e\u8bc4\u4ef7\u53ca\u77ff\u77f3\u5de5\u827a\u6d41\u7a0b\u7684\u9009\u62e9\u3002\u77ff\u77f3\u4e2d\u4e0e\u94c0\u5171\u751f\u6216\u4f34\u751f\u7684\u6709\u76ca\u5143\u7d20\uff0c\u6709\u7684\u662f\u4e0e\u94c0\u540c\u65f6\u6210\u77ff\uff0c\u5982U-Mo\uff0c\u6709\u7684\u662f\u5148\u540e\u53e0\u52a0\u4e8e\u4e00\u5904\u5f62\u6210\uff0c\u5982U-Au\u3001U-Fe\u3002\u56e0\u6b64\uff0c\u67e5\u660e\u4e0e\u94c0\u5171\u751f\u6216\u4f34\u751f\u5143\u7d20\u7684\u5f62\u6210\u65f6\u95f4\u53ca\u7a7a\u95f4\u5206\u5e03\uff0c\u5bf9\u77ff\u5e8a\u7ecf\u6d4e\u548c\u5de5\u827a\u8bc4\u4ef7\u6709\u7740\u91cd\u8981\u7684\u73b0\u5b9e\u610f\u4e49\u3002\u4e0b\u9762\u5217\u51fa\u5df2\u53d1\u73b0\u76849\u79cd\u591a\u56e0\u590d\u6210\u94c0\u77ff\u5e8a\u7684\u77ff\u77f3\u5143\u7d20\u5efa\u9020\u7c7b\u578b\u3002
\u2160.\u5355\u94c0\u578b\uff1a\u4e2d\u56fd\u574c\u5934\u77ff\u5e8a\uff0c\u6fb3\u5927\u5229\u4e9a\u5170\u6770\u77ff\u5e8a
\u2161.\u94c0\u91d1\u578b\uff1a\u5357\u975e\u7ef4\u7279\u74e6\u7279\u65af\u5170\u5fb7\u77ff\u5e8a\uff0c\u6fb3\u5927\u5229\u4e9a\u8d3e\u6bd4\u5362\u5361\u77ff\u5e8a
\u2162.\u94c0\u94c1\u578b\uff1a\u4e4c\u514b\u5170\u514b\u91cc\u6c83\u7f57\u683c\u77ff\u5e8a
\u2163.\u94c0\u94dc\u91d1\u7a00\u571f\u578b\uff1a\u6fb3\u5927\u5229\u4e9a\u5965\u6797\u5339\u514b\u575d\u77ff\u5e8a
\u2164.\u94c0\u8d35\u91d1\u5c5e\u9492\u578b\uff1a\u4fc4\u7f57\u65af\u5965\u6d85\u65bd\u65af\u514b\u77ff\u5e8a
\u2165.\u94c0\u94bc\u578b\uff1a\u4e2d\u56fd\u91d1\u94f6\u5be8\u77ff\u5e8a
\u2166.\u94c0\u6c5e\u578b\uff1a\u4e2d\u56fd\u767d\u9a6c\u6d1e\u77ff\u5e8a
\u2167.\u94c0\u7a00\u571f\u578b\uff1a\u6fb3\u5927\u5229\u4e9a\u739b\u4e3d\uff0d\u51ef\u601d\u6797\u77ff\u5e8a
\u2168.\u94c0\uff0d\u954d\u578b\uff1a\u52a0\u62ff\u5927\u4e2d\u897f\u6e56\u77ff\u5e8a\u3001\u51ef\u6e56\u77ff\u5e8a
\u5730\u58f3\u5927\u5730\u6784\u9020\u7684\u6f14\u5316\u4e0e\u591a\u56e0\u590d\u6210\u94c0\u77ff\u5e8a\u7684\u6210\u77ff\u6f14\u5316\u4e4b\u95f4\uff0c\u6709\u7740\u540c\u6b65\u6f14\u5316\u8054\u7cfb\u3002\u9648\u56fd\u8fbe\u6309\u591a\u56e0\u590d\u6210\u77ff\u5e8a\u6210\u77ff\u7684\u5927\u5730\u6784\u9020\u6f14\u5316\u6761\u4ef6\uff0c\u5212\u5206\u51fa5\u79cd\u4e0d\u540c\u7c7b\u578b\uff1a\u2460\u5730\u69fd\uff08\u6216\u524d\u5730\u69fd\uff09\u77ff\u5e8a\uff0b\u5730\u6d3c\u77ff\u5e8a\u53e0\u52a0\u5bcc\u5316\u578b\uff1b\u2461\u5730\u53f0\u77ff\u5e8a\uff0b\u5730\u6d3c\u77ff\u5e8a\u53e0\u52a0\u5bcc\u5316\u578b\uff1b\u2462\u5730\u69fd\uff08\u6216\u524d\u5730\u69fd\uff09\u77ff\u5e8a\uff0b\u5730\u6d3c\u6210\u77ff\u4f5c\u7528\u6539\u9020\u5bcc\u5316\u578b\uff1b\u2463\u5730\u53f0\u77ff\u5e8a\uff0b\u5730\u6d3c\u6210\u77ff\u4f5c\u7528\u6539\u9020\u5bcc\u5316\u578b\uff1b\u2464\u524d\u5730\u6d3c\u77ff\u6e90\u5c42\uff08\u5ca9\uff09\uff0b\u5730\u6d3c\u6210\u77ff\u4f5c\u7528\u518d\u9020\u5bcc\u96c6\u578b\u3002
\u6211\u4eec\u6839\u636e\u591a\u56e0\u590d\u6210\u94c0\u77ff\u5e8a\u5f62\u6210\u548c\u6f14\u5316\u7684\u5927\u5730\u6784\u9020\u9636\u6bb5\uff0c\u5212\u5206\u51fa\u4e0b\u52174\u79cd\u77ff\u5e8a\u7c7b\u578b\uff1a
1.\u5730\u69fd\u2192\u5730\u53f0\u2192\u5730\u6d3c\u578b\uff1a\u5373\u5730\u69fd\u9636\u6bb5\u5f62\u6210\u6c89\u79ef\uff0d\u53d8\u8d28\u578b\u94c0\u77ff\u5316\uff0c\u7ecf\u5730\u53f0\u9636\u6bb5\uff0c\u5728\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\u6784\u9020\uff0d\u5ca9\u6d46\u6d3b\u5316\u6210\u77ff\u4f5c\u7528\u4e2d\u5f62\u6210\u5de5\u4e1a\u5428\u4f4d\u7684\u77ff\u5e8a\u3002\u5982\u4e2d\u56fd\u94f2\u5b50\u576a\u77ff\u5e8a\u3002
2.\u5730\u69fd\u2192\u5730\u6d3c\u578b\uff1a\u5730\u69fd\u9636\u6bb5\u5f62\u6210\u6c89\u79ef\uff0d\u53d8\u8d28\u578b\u94c0\u77ff\u5316\uff0c\u540e\u76f4\u63a5\u8f6c\u5316\u4e3a\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\uff0c\u6216\u5730\u53f0\u9636\u6bb5\u65f6\u95f4\u5f88\u77ed\uff0c\u5728\u77ff\u5e8a\u5730\u5c42\u5256\u9762\u4e0a\u53cd\u6620\u4e0d\u660e\u663e\uff0c\u7ecf\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\u7684\u6784\u9020\uff0d\u5ca9\u6d46\u6d3b\u5316\u6210\u77ff\u4f5c\u7528\u5f62\u6210\u5de5\u4e1a\u5428\u4f4d\u7684\u77ff\u5e8a\u3002\u5982\u52a0\u62ff\u5927\u4e2d\u897f\u6e56\u77ff\u5e8a\u3001\u51ef\u6e56\u77ff\u5e8a\uff0c\u6fb3\u5927\u5229\u4e9a\u5170\u6770\u77ff\u5e8a\u3001\u8d3e\u6bd4\u5362\u5361\u77ff\u5e8a\u3002
3.\u5730\u53f0\u2192\u5730\u6d3c\u578b\uff1a\u5730\u53f0\u9636\u6bb5\u5f62\u6210\u6c89\u79ef\u578b\u94c0\u77ff\u5316\u5bcc\u96c6\uff0c\u5728\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\u6784\u9020\uff0d\u5ca9\u6d46\u6d3b\u5316\u6210\u77ff\u4f5c\u7528\u4e2d\u5f62\u6210\u5de5\u4e1a\u5428\u4f4d\u7684\u77ff\u5e8a\u3002\u5982\u5357\u975e\u7ef4\u7279\u74e6\u7279\u65af\u5170\u5fb7\u77ff\u5e8a\uff0c\u4e2d\u56fd\u574c\u5934\u77ff\u5e8a\u3002
4.\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\u6fc0\u70c8\u671f\u2192\u4f59\u52a8\u671f\u578b\uff1a\u5728\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\u6fc0\u70c8\u671f\u5f62\u6210\u7684\u706b\u5c71\uff0d\u6c89\u79ef\u5ca9\u6216\u6c89\u79ef\u5ca9\u4e2d\u6709\u94c0\u77ff\u5316\u7684\u9884\u5bcc\u96c6\uff0c\u8f6c\u5165\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\u4f59\u52a8\u671f\u540e\u5f62\u6210\u5de5\u4e1a\u5428\u4f4d\u7684\u77ff\u5e8a\u3002\u5982\u4e2d\u56fd\u718a\u5bb6\u77ff\u5e8a\u3001\u6c6a\u5bb6\u51b2\u77ff\u5e8a\u3002
\u4ece\u4e0a\u8ff0\u5206\u7c7b\u4e2d\u770b\u51fa\uff0c\u5730\u6d3c\u533a\u662f\u5f62\u6210\u591a\u56e0\u590d\u6210\u94c0\u77ff\u5e8a\u6700\u6709\u5229\u7684\u5927\u5730\u6784\u9020\u533a\uff0c\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\u662f\u5f62\u6210\u591a\u56e0\u590d\u6210\u94c0\u77ff\u5e8a\u6700\u91cd\u8981\u7684\u5927\u5730\u6784\u9020\u6f14\u5316\u9636\u6bb5\u3002\u7a76\u5176\u539f\u56e0\u662f\u5730\u6d3c\u9636\u6bb5\u662f\u73b0\u77e5\u5927\u5730\u6784\u9020\u6f14\u5316\u4e2d\u51fa\u73b0\u6700\u665a\u7684\u4e00\u4e2a\u6784\u9020\uff0d\u5ca9\u6d46\u6d3b\u5316\u9636\u6bb5\uff0c\u5730\u6d3c\u533a\u662f\u73b0\u77e5\u5f62\u6210\u987a\u5e8f\u6700\u665a\u7684\u4e00\u79cd\u6784\u9020\uff0d\u5ca9\u6d46\u6d3b\u5316\u533a\uff0c\u7ee7\u627f\u548c\u6539\u9020\u5148\u6210\u4e0d\u540c\u5927\u5730\u6784\u9020\u9636\u6bb5\u548c\u5927\u5730\u6784\u9020\u5355\u5143\u7684\u94c0\u77ff\u5316\u6216\u94c0\u6e90\u5c42\uff08\u5ca9\uff09\u4e5f\u6700\u591a\uff0c\u6700\u6709\u5229\u5f62\u6210\u591a\u56e0\u590d\u6210\u94c0\u77ff\u5e8a\u3002
1.矿床位置及研究小史
兰杰铀矿床是世界驰名的超大型铀矿床之一。它位于澳大利亚北部东阿利盖特河上游，达尔文市东约225km处的马格拉平原上，海拔高度约为＋20m。经纬度坐标是东经132°55＇，南纬12°40＇～12°43＇。它主要由1矿段和3矿段组成。
该矿床的大地构造位置，前人归为派因—克里克地槽区。按地洼学说，矿床现阶段的大地构造性质应归为地洼区，属澳大利亚壳体南北地洼带内的阿纳姆地地洼区（图5-19）。该地洼区形成于中元古代初期，在太古宙为前地槽阶段，古元古代（2500～1700Ma）为地槽阶段，到古元古代末至中元古代初可能有短暂的地台阶段（1700～1650Ma），至中元古代初期转入地洼阶段（1650Ma至今），并延续至今。该矿床的工业铀矿化，主要形成于新元古代至早古生代（900～500Ma），属地洼阶段中晚期成矿。阿纳姆地地洼区，按构造－岩浆活化程度划分，属火山－构造活化型地洼区，其突出特点是火山－构造强烈发育，铀成矿作用与火山－构造活化作用有着时空联系，但该矿床又不产于火山岩内，故不属于火山岩型铀矿，而属于层控中的不整合铀矿床。
图5-19 矿床大地构造位置图
1.南北地洼带；2.地洼区：A.阿纳姆地地洼区；B.卡奔塔利亚地洼区；C.芒特—艾萨地洼区；D.推测的覆盖地洼区；E.布罗肯希尔地洼区；F.阿德莱德地洼区；3.铀矿床：①兰杰铀矿床；②贾比卢卡矿床；③纳巴勒克矿床；④奥林匹克坝矿床
该矿床于1969年初由Geopeko有限公司在布罗克曼山的低地发现，先是圈定了6个放射性异常，后在1号和3号异常上施工钻探工程，共打13个钻孔，结果在地表和深部200处都见铀矿化。直至1980年初，在1号和3号异常内分别落实为1号和3号矿体，1号矿体的估算平均品位为0.33%U3O8，铀储量达52878tU3O8,3号矿体平均品位为0.20%U3O8，储量达58000tU3O8。从而矿床总储量超过110000tU3O8，平均品位为0.26%，矿体集中，规模大。矿石中伴有金，其平均品位为1.3g/t，金储量为2.5t。
G.S.Eupen和B.T.Williams最先研究了兰杰1号矿段，G.R.Ewers,J.Ferguson,R.S.Needham,T.H.Donnelly等人，先后系统地总结和研究了该矿床的区域成矿条件及矿床地质特征。对矿床成因主要存在两种不同观点，一种是同生沉积，后生成矿观点，认为铀是古元古宙岩石沉积期形成，在后来的构造和变质作用下再次迁移和重新富集成矿。另一种是后生成矿观点，认为太古宙花岗岩铀含量高，在构造和变质作用下铀重新活动，进入到良好的角砾岩化带的矿捕环境富集成工业矿床，同古元古代沉积和岩层变质作用无关。H.11.拉维洛夫，С.Ф.维诺库洛夫在研究澳北铀矿床后，提出多期成矿叠加富集的复成因观点。
本书作者查阅和研究了该矿床的有关地质资料，按地洼学说及其多因复成成矿理论，以及王志成高级工程师1993年在该矿区较长时间的考察收集的最新资料，认为兰杰铀矿床属典型的多因复成铀矿床，派因—克里克地槽是古元古代形成，至中元古代已转化为阿纳姆地地洼区，一直延续至今。
2.矿床地质特征及其多因复成依据
1）矿区地层及含矿主岩
矿区露头极为有限，人工揭露的地层，有太古宙片岩、片麻岩及花岗岩组成的纳纳姆布杂岩，古元古代绿泥石片岩、碳酸盐岩、燧石岩、石墨片岩组成的卡希尔组，以及中元古代砂岩、砾岩组成的科姆波尔吉组。古元古代地层倾向东，倾角为35°～550，其变质程度介于绿色片岩相至低级角闪岩相之间。铀矿化产于古元古代卡希尔组中（图5-20）。
纳纳姆布杂岩之上为卡希尔组，并以不整合形式覆盖，而中元古界科姆波尔吉组又以不整合形式覆盖于卡希尔组之上。纳纳姆布杂岩中的片麻状花岗岩，其同位素年龄为2.8～2.4Ga。
含矿岩系属卡希尔组下段，在地层剖面中相应的自下而上层序是：下盘岩系→下含矿岩系→上含矿岩系→上盘岩系，共为4部分组成。下盘岩系主要是石英－云母片岩和绢云母－石英长石片麻岩组成，经约1800Ma前的强烈变质作用所致，岩层时代有可能归为新太古代。下含矿岩系在卡希尔组的底部，是古元古代最早的岩层。它由中细粒块状菱镁矿、白云石大理岩、绿泥石绢云母片岩和白云质大理岩及燧石岩层组成，厚度共为250m。在其中部约20m厚的绿泥石绢云母片岩内，分布有铀矿化。上含矿岩系，在卡希尔组中下部位，由黑云母－石英－长石片岩和白云质大理岩、黑云母片岩组成，含有石墨。厚度约为150m，几乎全部岩石都受到绿泥石化。绿泥石化含石墨的黑云母－石英－长石片岩，是该矿床的主要含矿岩石。上盘岩系，由粗粒云母－长石－石英片岩及含有磁铁矿混染的粗粒绢云母－绿泥石片岩组成，还可见新鲜的石榴子石和钾长石，厚度达10m。在上盘岩系内未发现工业铀矿化分布（图5-21）。
含矿岩系的共同特点，是富含碳质和黄铁矿以及碳酸盐矿物，是属浅海相和潮间及潮上沉积环境，其原始铀含量达34g/t，高出地壳平均克拉克值的9倍。矿区内一般地层的铀丰度值也达12～13g/t。这表明含矿岩系在原始沉积－成岩阶段，有铀的原始富集作用，反映了铀成矿作用具有明显的层控特征。含矿岩系沉积阶段的铀，系来自区域内太古宙纳纳姆布杂岩中的片麻状花岗岩类岩石。其平均铀含量达9.6g/t。中元古代科姆波尔吉砂岩和砾岩中，未发现铀矿化分布。
2）矿床构造形态及成矿构造
矿床所在的区域构造，为一个南北走向的复式向斜，兰杰铀矿床位于该复式向斜的东侧。矿区本身为单斜构造（图5-22），岩层向东缓倾，倾角多在30°上下，属次级褶皱构造的一部分。过去资料认为，矿床－矿段中心深部含矿岩系与太古宙片麻岩为断层接触。据王志成现场钻孔岩心观察，含矿岩系之下为整合或假整合接触，而且其下部之岩性层位可能属古元古代砂岩经变质作用形成片麻岩，而不是太古宙片麻岩。矿床深部可能存在卡卡杜群的砂岩层。区域的和矿床的褶皱构造，主要是古元古代末地槽回返期所形成。
铀矿床和矿体定位，首先是受纳纳姆布花岗片麻岩穹隆东接触带的制约。此外，还受到近地表的古元古界褶皱基底与未变质的中元古界之间的不整合面构造，以及东西向、南北向和北西向断裂带，或裂隙密集带的联合控制。矿体位于角砾岩带内，并紧靠古元古代地层与中元古代地层的不整合面之下，体现出铀矿化有明显的后生改造和叠加富集的特点。矿床最主要的1号和3号矿体，埋藏于现代地表之下，埋藏深度浅，并与古—中元古界之间的不整合面相吻合（图5-23）。铀矿化直接产于断裂构造破碎带内或角砾岩带内，断裂构造不仅成为成矿溶液的通道，还为沥青铀矿和绿泥石的富集提供了有利空间。角砾被绿泥石、石英和赤铁矿、晶质铀矿、沥青铀矿、金属硫化物及碳酸盐矿物所胶结。从角砾岩的结构和岩性特征分析，角砾岩至少有两次角砾岩化和两次绿泥石胶结，推测角砾岩最初是古元古代地槽回返之后形成，后来在地洼阶段明显产生活化，形成第二次的角砾岩化和绿泥石化再次胶结。
图5-20 澳北阿利盖特河铀矿田地质图
（据R.S.Needham等）
1.中生界；2.科姆波尔吉建造；3.奥思别里粗玄岩；4.造山花岗岩，尼姆布瓦格杂岩；5.花岗岩核；6.混合岩；7.片麻岩；8.过渡带；9.谢依姆粗玄岩；10.芬尼斯河群：菲协尔—克里克粉砂岩，南阿里盖特尔群；11.克帕尔格建造；12.库尔平建造，玛翁特—帕尔特里基群；13.威尔特门粉砂岩，纳乌尔连基片岩；14.曼多施砂岩，纳木纳群；15.斯得克—克里克火山岩；16.麦逊和卡希尔建造；17.卡卡杜群；18.纳纳姆布杂岩；19.断裂及其名称：①基夫—阿杰尔，②纳乌尔连基，③基姆—基姆，④兰杰，⑤玛歇拉，⑥别阿特里杰，⑦布尔面；20.铀矿床名称：Ⅰ.贾比卢卡，Ⅱ.兰杰，Ⅲ.库恩加拉，Ⅳ.纳巴勒克；21.岩层产状；22.背斜；23.向斜；24.倒转背斜；25.倒转向斜；26.倒转岩层产状
图5-21 兰杰铀矿床地质平面图
1.科姆波尔吉组；2.下盘剪切带；3.粗玄岩；4.伟晶岩类；5.上盘片岩；6.上含矿片岩；7.下含矿燧石；8.重结晶碳酸盐岩；9.下盘片岩和片麻岩；10.铀矿化地表显示；5～9为卡希尔组
图5-22 兰杰矿床3矿段综合地质剖面图
（据R.S.Needham等）
1.伟晶岩；2.上盘岩系的云母－石英片岩；3.上含矿岩系的绿泥石－黑云母片岩；4.下含矿岩系的绿泥石片岩和碳酸盐岩；5.下盘岩系的片岩和片麻岩；6.铀矿体及其界线
3）矿区岩浆岩
矿区内岩浆岩较为简单，只有少量的花岗岩、伟晶岩和粗玄岩分布，它们穿切古元古代地层，使矿区卡希尔组的岩石进一步变质和角砾岩化。花岗岩的年龄为1755～1732Ma，粗玄岩的年龄为1680Ma士13Ma。矿区的粗玄岩，主要是以岩株和岩脉产出，是矿区最晚一期的岩浆活动。侵入中元古界科姆波尔吉组中的粗玄岩，据K-Ar法测定其形成年龄约在1390Ma。此外，在矿区东南40km处的科姆波尔吉砂岩内，还有新鲜的切层玄武岩侵入于砂岩中，其K-Ar法年龄为522Ma。科姆波尔吉底部的红色石英砂岩内，也还有粗玄岩及熔岩流分布，其年龄分别为1680Ma及1650Ma。
矿区的粗玄岩与铀成矿作用关系密切的绿泥石化有关，它可能为矿床的铀成矿作用提供了热能和动力源。在矿体内的伟晶岩内的长石和粗玄岩，均受构造破碎作用，并完全被绿泥石化。伟晶岩的特征是不含铀矿化，受构造剪切处和次生矿化带除外。
4）矿体形态及近矿围岩蚀变
兰杰铀矿床1矿段的形态为向下倾的穿层透镜体，3矿段的形态为缓倾板状至透镜状。两个矿段主矿体埋藏浅，接近地表以下的35m处产出，垂向延深约达200m，矿量集中，平均铀品位达0.26%，矿体规模大。1矿段和3矿段的储量，分别均在50000tU3O3以上。
图5-23 澳北兰杰矿床1矿段地质剖面图
（据R.S.Needham,1979;H.П.拉维洛夫，1988）
1.地表氧化带；2.粗玄岩；3.伟晶岩；4.结晶片岩；5.绿泥石片岩；6.含碳绿泥石片岩；7.交代的绿泥石片岩；8.微石英岩；9.重结晶碳酸盐岩；10.绿泥石化碳酸盐岩；11.太古宙结晶基底、结晶片岩、片麻岩、混合岩；12.构造角砾岩和糜棱岩带；13.断裂构造；14.铀矿体；15.推测的不整合面位置
矿床的近矿围岩蚀变作用发育，以绿泥石化与铀成矿的关系最为密切，铀矿体均分布在绿泥石化强烈发育为主的蚀变晕圈内，在下含矿岩系中的花岗伟晶岩，其长石已蚀变成绿泥石，粗玄岩也全被绿泥石化，工业铀矿化总是和绿泥石在一起同时出现。绿泥石为隐晶质到鳞片状，交代黑云母、角闪石或白云母等矿物。绿泥石具有多个世代，而铀矿化与绿色的镁绿泥石的关系最为密切。近矿围岩中的绿泥石，经铷－锶法测定其同位素年龄值为1650～1600Ma，同区域上地洼阶段构造－岩浆活化期的时代相吻合，即同中元古代基性火山岩的时代合拍。镁绿泥石化是属成矿期的热液蚀变作用，常常是镁绿泥石化程度越强烈，铀矿化的品位越高，表明铀成矿作用是同镁交代作用有着成生的地球化学联系。
铀矿床的分布和定位，还与块状的成层白云岩或菱镁矿的厚度变小或缺失有关。在矿化范围内由于断裂构造极为发育，热液蚀变作用强烈，碳酸盐岩层的厚度明显变薄或缺失，矿体的破碎及角砾岩化程度相应增高，燧石交代碳酸盐岩普遍。这是因为断裂构造交汇处的硅化作用使碳酸盐岩的体积减小，然后引起塌陷，形成塌陷构造角砾岩，并成为铀成矿的空间及富集场地。从喀斯特成矿角度分析，矿床是与先成的喀斯特塌陷构造角砾岩有关。可称之为喀斯特型铀矿。从上所述表明，硅化以成矿前为主，属矿前期的热液蚀变作用。
5）矿石构造及物质成分
矿石构造以脉状、浸染状和角砾状3种为主，沥青铀矿呈脉状、浸染状或胶结角砾形式产出。浸染状沥青铀矿特别常见。角砾状矿石通常是角砾岩由绿泥石、石英、赤铁矿、沥青铀矿、石墨等矿物胶结。
铀矿石物质成分比较简单，主要为沥青铀矿，还有少量的晶质铀矿、铀石、钛铀矿和钍铀碳氢矿，以及黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、钛铁矿、赤铁矿，少量自然金等。非金属矿物有绿泥石、石英、磷灰石、石墨、绢云母和碳酸盐矿物等。硫化物的存在与铀的富集无关，而方铅矿是放射成因的。由于铀矿体在靠近地表的35m深处产出，氧化带内的晶质铀矿和沥青矿多被氧化，故氧化带内有硅钙铀矿、脂铅铀矿及铀云母类等次生铀矿物的发育分布。矿石中富含稀土元素，特别是重稀土元素。此外，还含有汞、铜、铌、钼、钡和金，金有伴生利用价值，属金－铀矿石建造的矿床。
兰杰矿床的铀成矿作用具有多期次相间隔及铀矿石有多种成矿年龄值并存的重要特点。据G.R.Ewers和J.Ferguson研究，晶质铀矿的立方体，从内往外逐渐被绿泥石交代，铀在不同时期被活化。据矿体内矿石同位素年龄测定，最老的矿石年龄为1700Ma，富矿石年龄多为900Ma，还见有年龄为500Ma的矿石。结合地质分析，推测矿床的主成矿时代为900Ma，属晚元古代形成。矿石的多年龄值并存特点，表明矿床形成具多阶段、多期次叠加富集的多因复成特征，矿床的主成矿作用为热液成矿作用。矿区所在区域内蚀变的和未蚀变的卡希尔组的岩石，经K-Ar法测定白云母的年龄为1800Ma，说明矿床的形成是1800Ma的区域变质作用后发生，矿床并非是变质成因矿床，或者说变质作用不是矿床的主要成矿作用。
6）同位素地质特征
上已述及，经对矿石中细粒的晶质铀矿和方铅矿进行的铀－铅同位素测定，得出最老的贫铀矿石年龄为1700～1600Ma，富矿石年龄为900Ma，还有500Ma的矿石年龄。含矿围岩为古元古界卡希尔组，其层位时代的年龄均在2200～2000Ma，说明存在明显的矿岩时差。此外，对卡希尔组中白云母，不论其蚀变程度如何，其年龄均为1800Ma，表明铀成矿作用发生在地槽回返的区域变质作用之后。
对卡希尔组中含贫铀矿化的石墨片岩中，层状硫化物的黄铁矿作了硫同位素研究，获得δ34SCDT=+2‰士1‰。角砾岩带铀矿石内脉状和晶洞状硫化物，δ34SCDT＝—6‰～＋14‰，前者与地幔硫的δ34SCDT=+2‰士2‰值甚为接近，证明矿区含贫铀矿化的层状硫化物的硫是来自地幔深处，即硫化物的形成可能是来自火山成因的热液。后者与地下水带入部分与有机质有关的细菌硫酸盐还原作用有密切联系。
此外，对矿床含贫铀矿化的层状碳酸盐岩，主要是白云岩，作了氧同位素测定，获得δ18OSMOW为13‰～19‰。此值明显低于文献报导的古元古代海相碳酸盐的δ18OSMOW为15‰～25‰数值，这可能表明地下水使碳酸盐岩发生了重结晶作用。角砾岩带铀矿石中的碳酸盐δ18OSMOW值为＋7‰～＋20‰，δ13CPDB值为—20‰～0‰。上述矿石中碳酸盐的δ13C和δ18O之值变化范围很大，说明至少有一部分碳酸盐是来自有机质的CO2，以及受到地下水引起的再结晶作用影响所致。上述稳定同位素资料研究表明，铀成矿作用不是单一矿质来源，也不是单期成矿作用和某单一成因所能造成的现今矿床的复杂特征。
3.矿床形成条件
矿床及其所在区域内，卡希尔组含矿岩系的原始沉积铀富集达34g/t，非含矿岩系内岩石的铀含量达12～13g/t。矿区内上含矿岩系的厚度约150m，下含矿岩系厚度约250m，含矿岩系总厚度达400m。因此，含矿岩系本身的铀含量可供后生改造和再造成矿作用，提供丰富的成矿铀源。此外，矿区附近太古宙纳纳姆布杂岩含铀量也高，达9.6g/t，在二云母花岗片麻岩内含有晶质铀矿副矿物，除为矿区古元古代卡希尔期地槽沉积提供蚀源区主要铀源外，还可为地槽回返期及地洼阶段构造－岩浆活化成矿作用，提供后生成矿铀源。
地槽阶段和地洼阶段的岩浆岩及与其有关的热液作用，也可能提供部分铀源。据测试，古元古代晚期的花岗岩和喷发岩的铀含量高于世界值达6倍。由于矿区岩浆作用不发育，铀不是主要来自岩浆岩及其有关的热液。矿床成矿的主要铀源，主要来自卡希尔组含矿岩系本身及太古宙纳纳姆布杂岩。
矿床成矿物理－化学条件，是指900Ma以前的新元古代主要铀成矿期的条件。从铀矿体的近矿围岩蚀变主要是绿色的镁绿泥石，以及矿石出现较多的沥青铀矿，还有上述稳定同位素资料，均说明成矿温度为低温，约100～220℃范围。
成矿时的深度和压力都较小，由于成矿前先已形成断裂构造角砾岩及其演化的喀斯特塌陷构造角砾岩，故碎块角砾之间孔隙百分比高，有时甚至达50%。铀矿体垂向延深不大，距现今地表深35～250m以内。铀矿化赋存于缓倾的不透水层之上。但断裂构造与深部沟通，表明成矿溶液既有自上而下渗透运移的，又有深部来源的矿液混入。
矿体中U/Th比值均大于500，表明铀以6价形式搬运。花岗岩类岩石中U/Th值小于
1.1，花岗伟晶岩中约为12.5。
矿液的pH值，推测具有弱碱性特点，pH值大概在8左右。因为与铀矿化关系密切的镁绿泥石化强烈发育，铀矿物主要是沥青铀矿。杜乐天（1996）认为，镁铁交代成矿只是表面现象，绿泥石化、绿帘石化和碳酸盐化不是一类独立的蚀变，它们是碱交代作用三段式碱交代—中性交代—酸交代中不可分割的第二阶段，是从属于早期或深部碱交代的。成矿都在第三阶段酸尾或酸交代，正好发生在镁铁交代之后，铀矿化总易叠加在其上，因而有着密切的空间依存关系。铀成矿是碱交代前提下进行，故矿液具弱碱性特点。
该矿床的成矿空间十分有利且充分。矿区内古、中元古界之间的地层－构造不整合面明显发育，南北、北西和东西向断裂构造交叉部位的岩性破碎，所派生的裂隙呈密集分布，是成矿溶液的良好通道及储矿空间。南北向区域性大断裂，对矿床定位起着主导矿作用。该断裂呈正断层构造带形式产出，倾向东，倾角约30°～400。沿此断裂带见卡希尔组的碳酸盐岩和片岩，直接产于太古宙纳纳姆布杂岩之上（图5-24）。断裂带宽度达50m，以发育着强烈的构造角砾岩和糜棱岩带为明显标志，并发育着强烈的绿泥石化蚀变作用，局部见硅化作用。硅化作用主要在下含矿岩系及太古宙纳纳姆布杂岩中分布。
矿床的储矿空间特殊且充分。含矿岩系本身内，发育有近于顺层的断裂构造破碎带。含矿岩系呈南北走向，东倾，倾角为30°～40°，与矿区南北向主断裂产状近于吻合。含矿岩系内的顺层断裂破碎带，系矿区主断裂构造派生产物。此外，含矿岩系内还发育有大量密集的伟晶岩脉和粗玄岩脉，多以切层产出为特征。矿区内除南北向断裂构造外，还发育有近东西向和北西向的陡倾断裂，以及其所派生的陡倾裂隙构造密集带。
图5-24 兰杰铀矿床成矿演化阶段
Ⅰ.地槽阶段沉积－成岩期原始铀富集；Ⅱ.地槽阶段褶皱变质期贫铀矿化富集；Ⅲ.地洼阶段热液期铀工业矿化富集；Ⅳ.地洼阶段热液期铀－金矿化叠加富集；1.科姆波尔吉砂砾岩；2.卡希尔组含铀岩系；3.纳纳姆布杂岩；4.断裂构造；5.复杂成因角砾岩；6.不整合面；7.地壳沉降或隆起；8.星散状贫铀矿化；9.工业铀矿化；10.U运移方向；11.U、Au、Hg运移方向
整个铀矿床是处在断陷块段构造之中，受缓倾的南北向断裂及陡倾的北西和东西向断裂的联合制约。整个矿化地段，不仅岩性破碎，岩浆岩脉发育，而且广泛发育着绿泥石化、硅化等热液蚀变作用。综上所述表明，矿区经受过多阶段、多期次的构造破碎作用，先后共同营造了这种良好的成矿构造空间。
铀成矿的热源和动力源条件，是指主成矿期而言。从所论述得知，铀矿床主要形成于900Ma以前，其次是500Ma以前的再次工业成矿作用。这种时代正是新元古代地洼阶段的构造－岩浆活化作用的激烈期末至余动期相吻合。故认为矿床成矿的热源和动力源，与地洼阶段的构造－岩浆活化作用密切相关。但至今尚未发现铀矿化分布与岩浆岩有直接联系，因此，被看成是主要起提供热源和动力源作用。正如前述，成矿介质是热水溶液，而水溶液主要来自地表水，经构造－岩浆活动加热，或许有少部分来自地壳深处的热液渗入。科姆布尔吉红色石英砂岩内，有形成于1370～1200Ma前的粗玄岩和熔岩，这就是铀成矿的热源和动力源的有力佐证。
4.铀成矿作用的演化
1）矿区大地构造的演化
矿区地壳经历了特别长而复杂的大地构造演化历史，最主要的有前地槽、地槽和地洼阶段，在地槽阶段后还有过短暂的地台阶段。
矿区内在太古宙形成了一套结晶片岩、片麻岩、片麻状花岗岩、变质闪长岩和混合岩等，它们组成了纳纳姆布杂岩。片岩中夹有条带状铁质石英岩。本区片麻状花岗岩的年龄，经Rb-Sr等时线法测定为2468Ma，而用U-Pb法测定锆石的年龄为2550Ma。因而推定纳纳姆布杂岩，属新太古代形成。它组成矿区古元古代派因—克里克地槽的结晶基底，从地壳构造演化阶段分析，应列为前地槽阶段。对前地槽阶段的大地构造特征，有待进一步研究。
矿区在古元古代（2400～1700Ma）为地槽阶段。在地槽沉降期间，形成了卡希尔组的一套含铀岩系（2200～2000Ma），岩性为含黄铁矿、碳质和有机质的碳酸盐岩、碳质片岩，属于潮间或潮上、潮下相及浅海相沉积。其上为石英岩和片岩，系陆源碎屑沉积仍归为卡希尔组，但不属含铀岩系。后来含铀岩系及其余部分的卡希尔组，经受地槽回返期的强烈区域变质作用和褶皱、断裂构造作用（1900～1700Ma），形成了褶断构造型相的地槽构造层。
地槽回返后，矿区地壳再度沉降，形成了中元古代的科姆波尔吉红色砂砾岩，局部夹火山岩，其形成时间约为1650～1370Ma。这套红色砂砾岩出露于矿区南部及矿区外围的东侧，而在矿床的1矿段和3矿段内，已经剥蚀殆尽，故矿段剖面图中已见不到中元古代的红色砂砾岩及古—中元古界之间的不整合面。至于科姆波尔吉组的大地构造属性问题，放在澳北区贾比卢卡矿床中详细讨论，我们在此先列入地洼阶段沉积。关于地槽回返后，矿区是否有过地台阶段沉积，或者是由于地台阶段时间短，沉积厚度不大，后经隆起剥蚀作用已无残存，均有待今后进一步研究。
中元古代科姆波尔吉河相砂砾岩形成之后，矿区地壳又再次断块隆起，使先成的南北向、东西向和北西及北东向断裂产生活化作用，继而使矿区大部分地域的中元古代红色砂砾岩风化剥蚀殆尽。迄今仍保持缓慢的地壳上升的地洼构造特点。
2）铀成矿作用的演化
从上所述得知，矿床的铀成矿作用经历了古元古代地槽沉积期的原始铀富集作用、地槽阶段变质期贫铀矿化富集作用、新元古代地洼阶段热液期铀的工业矿化富集作用，以及早古生代地洼阶段再次热液期铀－金矿化叠加富集作用（图5-24、表5-7）。
地槽阶段沉积－成岩期（2200～1900Ma）铀的原始富集作用，铀的富集程度达30～40g/t。由于地槽的结晶基底是太古宙纳纳姆布杂岩，其铀含量为9g/t，造成地槽阶段沉积期蚀源区有丰富的铀源。在古元古代矿区地壳处于地槽沉降频繁活动期的浅海相和潮湖相沉积环境下，形成了一套富含碳质和黄铁矿的薄层泥质岩和白云岩互层的含铀岩石建造，即卡希尔组下段的含铀岩系。该含铀岩系厚度超出400m，从而为尔后的各种改造和再造成矿作用，提供了铀源层基础及叠加成矿作用有利的成矿岩性条件。
地槽阶段褶皱变质期（1900～1700Ma）贫铀矿化富集作用，是伴随矿区地壳在褶皱造山和区域变质作用中形成。矿区内卡希尔组的含铀层位中星散状晶质铀矿和方铅矿，经铀－铅同位素年龄测定为1700Ma，以及卡希尔组中白云母的年龄为1800Ma，可作为良好的佐证。含矿岩系经褶皱造山及其伴随的南北向区域性断裂及东西、北东和北西向断裂发育，部分出露地表，经地表水和地下水溶蚀作用，在原白云岩夹层分布地段形成喀斯特洞穴。在洞穴中除含矿岩系的角砾碎屑外，还有云母、绿泥石、粘土和石墨等不可溶的物质。这种溶蚀洞穴经天长地久时间后，形成自然塌陷，构成塌陷角砾岩，或是由于早期硅化作用使碳酸盐岩体积变小，产出塌陷构造。特别在断裂构造穿切白云岩的地段，尤为明显。岩石碎块及角砾之间的孔隙发育，有时达50%，为后来改造和再造的铀成矿作用，提供了先期有利成矿空间及有利的成矿围岩环境。
表5-7 兰杰铀矿床成矿作用演化表
地洼阶段热液期（900～800Ma）铀的工业富集作用，发生在中元古代科姆波尔吉红色砂砾岩组成的地洼构造层及古元古界与中元古界之间的不整合面形成之后。由于矿区地壳再次发生构造－岩浆活化，粗玄岩脉切穿不整合面和侵入科姆波尔吉砂砾岩。矿区地壳再次断块隆起，使先成断裂构造活化，从而形成了较大的溶蚀塌陷构造和不同方向的断裂构造交汇及重叠的角砾岩区段。另外，含矿岩系中的碳酸盐岩经受硅化作用，体积变小，也促使形成塌陷构造角砾岩。构造－岩浆活化作用加热了的地下水，加上深部热液，形成的混合成因的含铀热液，在构造驱动力作用下，进入多期构造角砾岩化区段，发生沉淀交代和充填成矿作用。矿体分布处镁绿泥石化极为发育，同位素年龄为900Ma的沥青铀矿胶结复杂成因的角砾就是佐证。
地洼阶段热液期铀－金矿化（570～500Ma）叠加富集作用，是矿床基本定型之后，矿区地壳再次发生构造－岩浆活化作用，但其活化程度比前期的工业铀矿化作用弱。矿床外围有同位素年龄为522Ma的粗玄岩脉分布，矿区内有年龄为500Ma的沥青铀矿出现。此期形成的矿石除铀外，还伴有金和汞，后者未达独立的工业利用品级。上述这些均可作为矿区经历了第二次活化作用叠加成矿的证据，只是成矿强度和规模比900Ma主成矿期的要弱而小。
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