Mar. 2021
第38卷第1期
2021 年 3 月
World Nuclear Geoscience
DOI ： 10・3969/j ・ issn. 1672-0636・2021 ・01・004
太阳能黑光灯
徐翅翔，林子瑜，聂逢君，余倩
（东华理工大学，南昌330000）
［摘要］奥林匹克坝多金属铁氧化物角砾杂岩型（IOCG 型）矿床是目前世界上已知最大的铀矿和世
界前三大铜矿之一，探明铀资源储量2 171 359 t，品位为0. 020% ，目前正在开发中。铀矿化产于一个大
型、复杂漏斗状热液角砾岩体一奥林匹克坝角砾杂岩（ODBC ）中，后者受构造控制，形成于中元古代早期 侵入的罗克斯比A 型花岗岩中，形成环境类似于玛珥湖高位潜水岩浆火山机构。铀矿化与富含赤铁矿、 氧化的热液蚀变组合空间相关，主要铀矿物为沥青铀矿，成矿年龄可能晚于1 590〜1 580 Ma 。伸展运动
导致的陷落地块有利于保存在近地表形成的富赤铁矿-富铀IOCG 型矿床；而周围上升区域将表现出更 深的富磁铁矿-贫铀IOCG 型矿床类型特点。
［关键词］奥林匹克坝矿床；IOCG ；成矿地质特征mcg
［中图分类号］P619. 14 ［文献标志码］A ［文章编号］1672 0636（2021）01 0038 09
Geological characteristics of uranium metallogeny in
Olympic Dam deposit , Australia
XU Chixiang , LIN Ziyu , NIE Fengjun, YU Qian
(East China University of Technology , Nanchang 330000, China)
Abstract : The Olympic Dam polymetallic iron oxide breccia complex ( referred to as IOCG type) deposit is currently the largest known uranium deposit in the world and one of the top three copper deposits in the world. The uranium resource is 2 171 359 t with a grade of
0. 02% ， which are under mining. The uranium mineralization occurs in a large ， complex funnel-shaped hydrothermal breccia body , which is called “ Olympic Dam Breccia Complex (ODBC ) 冶. ODBC is controlled by the structure and formed in the Roxby downs granite , A-
type granite ， intruded in the early Mesoproterozoic. The formation environment of the breccia
complex is a high-level phreatic magmatic volcanic mechanism similar to the Maar lake. Uranium mineralization is spatially related to hydrothermal alteration assemblages rich in
hematite and oxidation. The main uranium mineral is uraninite ， with a mineralization age maybe later than 1 590 to 1 580 Ma. The rift block caused by extensional movement is favorable to preserve the hematite rich-uranium rich IOCG type deposit formed near the surface ， while
大头蚁属
［基金项目］中国核工业地质局项目《铀资源大数据分析与矿战略研究》（编号：201928-3）资助。［收稿日期］2020 03 24
［作者简介］徐翅翔（1996—），男，江西九江人，东华理工大学硕士研究生，主要从事铀矿地质学研究。南中国海问题
E-mail ： 939767374@ qq. com
［通信作者］林子瑜（1962—），男，浙江永康人，教授，主要从事铀矿地质与地学信息研究。
E-mail ：519754018@ qq. com
第1期徐翅翔，等：澳大利亚奥林匹克坝矿床铀成矿地质特征39
the rising area around it shows the characteristics of deeper，magnetite rich and uranium poor IOCG type deposits.
Key words:Olympic Dam deposit;IOCG;metallogenic geological characteristics
澳大利亚是世界上著名的三大产铀国之一，其探明铀资源量位据世界首位；元古宙不整合面型、多金
属铁氧化物角砾杂岩型(IOCG)、砂岩型、表生型(钙结岩型)铀矿是其四大主要铀矿类型。通过IAEA世界铀矿床分布数据库(UDEPO)系统、澳大利亚政府统计局矿产资源储量数据库(OZMIN)、澳大利亚各州政府矿产资源数据库、美国地调局矿产资源数据系统(MRDS)，以及一些重要的上市矿业公司年报，检索统计到澳大利亚铀资源量为321.7万tU，其中IOCG型铀矿资源量242.0万tU，占75.22%，主要分布于南澳州①。奥林匹克坝(Olympic Dam)是世界上最重要的铜、金、银和铀矿床之一，属于IOCG矿床类型。该矿床不仅是世界前三大铜矿之一，也是世界上已知最大的铀矿床。根据BHP公司(BHP Billiton Plc)2019财年年报②，其主要金属资源储量:Cu 79448000t，品位为1.433%；U3O82560560t，品位为0.024%(折合2171359t,U品位为0.020%)；Au3414t，品位为0.543g/t；Ag 12916t，品位为2.391g/t。
本文基于一系列相关地质研究报告与论文文献综合研究而成，以期为国内矿业企业及地勘单位合理部署澳洲铀矿勘查与开发提供参考。
1区域地质背景
奥林匹克坝和后来发现的卡拉帕蒂娜(Carrapateena)IOCG型铀多金属矿床位于南澳州髙勒地盾北一东部边缘奥林匹克坝铜金成矿省，这里拥有著名的普罗明特丘(Prominent Hill)矿山、奥林匹克坝矿山和莫塔•瓦拉罗(Moonta-Wallaroo)历史矿区。髙勒地盾由中太古代至中元古代变形变质的沉积岩、火山
岩和深成岩组成，并被细分为一系列地质域，奥林匹 克坝和卡拉帕蒂娜矿床产于奥林匹克地质域。髙勒地盾IOCG型矿化与中元古代赫尔塔巴(Hiltaba)岩套和髙勒区(Gawler Range)火山岩岩浆作用有关，矿化赋存于多宁顿(Donington)花岗岩套中，上部覆盖着数百米厚的斯图尔特陆架(Stuart Shelf)新元古代沉积物(图1)。D. L.Huston等［1］(2011)对髙勒地质省区域地质背景与演化做了详细综述。
1)南澳大利亚已知最古老的岩石是中太古代(3150Ma)花岗质片麻岩，仅在靠近高勒地质省东部边缘的斯宾塞域(Spencer Domain)北部约1500km2的相对局限区内被发现［3］。
2)克拉通北部和南部在2550-2480Ma 沉积了表壳岩组合，包括碎屑和化学沉积岩以及火山岩。它们在约2470~2410Ma之间的斯莱福德造山(Sleafordian Orogeny)作用中发生了不同程度的变质作用，许多已达到麻粒岩相。髙勒地质省北部的这些新太古代至古元古代早期的岩石被称为穆尔加辛杂岩(Mulgathing Complex)，而南部的类似老岩石被称为斯莱福德杂岩(Sleaford Complex)。这两个杂岩在地表被广泛分布的、基本平坦的髙勒区火山岩(约1590Ma)和古元古代晚期圣彼得岩套(St Peter Suite，约1620Ma)火成岩分开，但两者在深部可能是连续的并形成了一个弧形基底，在其上则沉积了古元古代沉积物。
3)2000-1700Ma之间的晚古元古代是髙勒地质省大部分地区广泛沉积时期，不时出现岩浆活动、变形和变质作用。在克拉通东部边缘，哈奇森(Hutchison)岩被解释为在2000~1850Ma之间沉积，其环境
可能为被动大陆边缘环境⑷。然而，最近对哈奇森岩进行了广泛的修订［5］，细分为晚太古代米德巴克(Middleback)岩和1865Ma的达克皮克(Darke Peak)岩、1780〜1730Ma克里夫(Cleve)两个古元古代岩。沿髙勒地质省东部边缘，达克皮克和克利夫的沉积岩被广
①聂逢君、林子瑜、黄美化、徐翅翔、余倩、占莎莎.澳洲南-东南亚铀资源时空分布及典型矿床特征研究(内部资料)，2019。
②BHP公司年报2019(https：椅www.bhp,/ investor-centre/annual-report-2018)。
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世界核地质科学第38卷
Peake&Denison
J 穆尔加辛杂岩
|高勒克拉通南部，——1变质沉积岩和变质岩浆岩,
约2 000-1 740 Ma
斯莱福德杂岩
图1
髙勒克拉通及其邻近地质域地质简图［2］
Fig. 1 Simplified geological map of the Gawler craton and adjacent geological domains [2]
"I Ninnerie 超岩套;」约1 580 Ma
花冈石■和花冈片麻石'； 约3 250-3 150 Ma
高勒克拉通北部，
变质沉积岩和变质岩浆岩 约 1 790-1 740 Ma
阿德莱德 综合缆车
-------1高勒区火山岩；_____约 1 590 Ma
■ Hiltaba 岩套；约 1 590 Ma
I St Peter 岩套；-----约 1 620 Ma
O
Tunkillia 岩套;
1 690-1 670 Ma
~I Willyama 超；----约 1 720-1 650 Ma
■
Wallaro o 组；
约 1 750 Ma
------- Fowler 域；约 1 790~_____ 1 720 Ma，变质沉积
岩和变质岩浆岩
Donington 岩套
-
----剪切带
Pandurrail.氾围 Stuart 陆架范围
奥林匹克域
Torrens 枢
泛的花岗质深成岩体侵入（约1 850 Ma ）而分 离，统称为多宁顿（Donington ）岩套［6］。
4）髙勒地质省1 780〜1 730 Ma 的沉积作
用似乎已被金邦（Kimban ）造山运动终止，金邦
造山运动在时间上跨越1 730〜1 690 Ma，是克
拉通大部分地区高级变质作用的原因。在髙勒 地质省南部，斯莱福德杂岩在金邦造山运动期
间被广泛改造［7］，米塔利（Miltalie ）片麻岩和和
哈奇森（Hutchison ）岩被紧密褶皱和变质。 在高勒地质省北部穆尔加辛杂岩相对有限的热
变形改造与金邦造山作用有关，但高级变质作 用和变形发生在卡拉利（Karari ）剪切带北部的
纳瓦（Nawa ）域［8］和福勒（Fowler ）域［9］。在卡
林加拉（Kalinjara ）糜棱岩带以西的髙勒地质省
布吉成校南部和克拉通中、北部（包括约1 690 Ma 的
Tunkillia 岩套），显著的岩浆作用也与金邦造山
作用有关［10］。
5） 金邦造山运动之后，约1 660 Ma 的塔尔
库拉（Tarcoola ）组沉积发生在克拉通中部［11］。
6） 古元古代晚期到中元古代早期是高勒
第1期徐翅翔，等：澳大利亚奥林匹克坝矿床铀成矿地质特征41
地质省岩浆活动非常广泛的时期。该阶段的岩浆作用始于约1630〜1610Ma，克拉通西南部圣彼得花
岗岩岩套侵入，并伴随着同期火山作用。广泛的髙勒火山岩(1595〜1590Ma)和1595~1575Ma持续侵入的希尔塔巴(Hiltaba)花岗岩套紧随其后。高勒地质省所有已知矿床和远景区似乎都形成于1590-1580Ma之后(或准同步)，与希尔塔巴岩套和髙勒火山岩的岩浆作用以及相关的热液蚀变作用同步［12］o
在希尔塔巴岩套花岗岩侵入大致同时，高勒地质省北部，包括伍兹山(Mt Woods)域、库伯佩迪(Coober Pedy)山岭和梅贝尔溪(Mabel Creek)山岭地区，在中到深地壳层次上也经历了高级变质作用［4，13］。约1595-1570Ma的
岩浆作用和/或变质作用反映了髙勒地质省大部分地区的最后一次构造热事件。
7)在克拉通东部，相对平坦的潘杜拉组砂岩(Pandurra Formation)覆盖着髙勒区火山岩，阿德莱德裂谷杂岩(Adelaide Rift)构成新元古代沉积物基底。Fanning(1983)等［14］曾报告了潘杜拉组最小沉积年龄(Rb-Sr)为(1424±51) Ma。
2铀成矿地质特征
Tania Wilson［15］(2012)在《Uranium and uranium mineral systems in South Australia》中对奥林匹克坝矿床铀成矿地质特征做了详细综述。
奥林匹克坝矿床位于髙勒地盾东缘奥林匹克地质域内，不整合覆盖着厚约300m的新元古代-寒武纪斯图尔特陆架(Stuart shelf)产状平缓的沉积岩(图1)。该地质省基底岩石与古元古代哈奇森岩变质沉积物和林肯(Lincoln)杂岩的变形花岗岩有关，随后出现中元古代希尔塔巴花岗岩岩套类侵入，基底单元被同时代髙勒双峰式火山岩单元覆盖［16］。
矿床赋存在一个大型热液角砾岩体中，称为奥林匹克坝角砾杂岩(ODBC)"〕，该角砾杂岩产于罗克斯比丘陵(Roxby Downs)花岗岩中。该花岗岩是希尔塔巴岩套岩基的一部分，后者非正式地称为勃艮第(Burgoyne)岩基，面积约50kmx35km。岩基成分为正长花岗岩到石英二长闪长岩不等，大致分为两个子岩套，东部为白坝(White Dam)子岩套，西部为维尔达(Wirrda)子岩套［18］o罗克斯比花岗岩是维尔达子岩套的一员［19］o罗克斯比花岗岩和勃艮第岩基内其他深成岩体的侵入年龄受U-Pb错石年龄(1598±2至1588±4Ma)约束口0-21］。
罗克斯比花岗岩为粉红到红、未经受变形、未变质、粗中粒、石英含量低的正长花岗岩，具有A型花岗岩特征［18］o
奥林匹克坝矿床位于主体N-NW走向的G2和W-NW走向的G9C重力线性构造交汇处，与斯图尔特陆架上众多磁-重复合异常之一有关［22］O对这些复合异常的钻探，在基底中发现大量热液铁氧化物蚀变，在空间上与希尔塔巴岩套花岗岩类有关［23］O
2.1奥林匹克坝角砾杂岩(ODBC)
ODBC组成主要包括漏斗状、贫赤铁矿的石英角砾岩“核心”，周围环绕着一系列不规则的变化复杂的矿化带和宽阔的赤铁矿-花岗岩角砾带。这些角砾岩的岩性从系统外围的花岗岩到强烈赤铁矿化的杂岩，显示出多旋回蚀变和角砾岩化的结构特征［22］。
在平面图(图2)中，ODBC形状不规则，赤铁矿-花岗岩角砾岩环绕赤铁矿-石英角砾岩核心。弱蚀变角砾状花岗岩向周围延伸5-7 km，与周围Roxby Downs花岗岩呈不明显的渐变边界。杂岩中较强赤铁矿蚀变角砾岩走向NW-SE，长度＞5km，宽度达3km。ODBC局部延伸深度＞1.4km［22］o ODBC中的赤铁矿-花岗岩角砾岩以不规则形状大小出现，但总体上有一定的方向性，倾角陡至直立(图3)。角砾岩体的厚度随深度而变化，并可能在短距离内收缩和膨胀；其矿化程度不同，成分也有很大的差异，这取决于角砾岩化和蚀变的程度。
里夫等［17］认为角砾岩是由水力压裂、构造断裂、化学溶蚀、潜水岩浆作用和重力崩塌等多种作用组合而形成的［22］。
2.2热液蚀变
热液蚀变矿物包括绢云母-赤铁矿，含有较少的绿泥石、二氧化硅、碳酸盐(菱铁矿)和磁铁矿。蚀变组
电力线上网合变化大，矿物分布模式复杂，但在整个矿床和单个角砾岩带规模上可识别出系统蚀变模式。一般来说，蚀变强度与角砾化
42世界核地质科学第38卷
图2ODBC地质平面简图[17]
Fig・2Simplified geological plan of the ODBC[17]
程度直接相关［22］。磁铁矿是角砾杂岩中氧化铁蚀变的最早阶段，随后被广泛分布的赤铁矿化蚀变所覆盖。磁铁矿仅在深处和ODBC外围演化较低的角砾岩系统内存在。赤铁矿蚀变通常更丰富和强烈地朝向矿床中心出现，局部可达到岩石的95%，并且主要取代先前存在的矿物，包括原生花岗岩、岩墙和次生热液或脉状矿物［17］。氧化铁，主要是赤铁矿，普遍与铜矿化密切相关［22］。一些研究表明，铜、铀和稀土与铁同时引入，矿化角砾岩中的结构关系也表明，硫化物与密切相关或共生的赤铁矿同时代或其后［17,22］。
绢云母是Roxby Downs花岗岩中长石热液蚀变的主要产物，除赤铁矿-石英岩核外，广泛分布于所有角砾岩中。长石的假像绿泥石蚀变呈斑片状，广泛存在于角砾杂岩中，强度一般为低到中等。菱铁矿蚀变在矿化角砾岩中通常较弱，绿泥石和菱铁矿蚀变在角砾岩带的深处和边缘更为丰富。轻微的石英蚀
变发生在整个角砾岩杂岩中，然而，更强烈的硅化作用围绕核心边缘发育，并且具有更高品位的金矿化［22］。2.3矿化与分带
2.3.1矿化
黄铜矿、斑铜矿和辉铜矿是矿床的主要含铜矿物，局部赋存少量原生铜和其他含铜矿物。铜矿石矿物以浸染状、细脉状和碎片状的形式出现在角砾岩带中，主要出现在基质中。萤石或重晶石矿化通常与硫化物矿化同生，萤石在矿化角砾岩以浸染、碎屑和细脉的形式出现，局部富集［17］。
重晶石在大多数赤铁矿-花岗岩角
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