桂北376铀矿床烃气地球化学研究

莫 连，方贵聪，2，叶 武，杨 航，谭江东，刘奕志，吴家旭，陆显盛

（1.桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004；2.桂林理工大学有色金属矿产勘查与资源高效利用省部共建协同创新中心，广西桂林 541004；3.广西305核地质大队，广西柳州 545005）

0 引言

铀矿作为我国重要的能源矿产和战略资源，在国家安全、经济及社会发展中具有极其重要的地位（周永恒等，2018）。我国铀矿床类型主要包括砂岩型、火山岩型、花岗岩型和碳硅泥型等4大类。华南是重要的铀成矿省，分布着雪峰山-九万大山、桃山-诸广、郴州-钦州等多条重要的铀成矿带（黄净白和黄世杰，2005；张龙等，2021），产出诸如桂北地区376 铀矿床（赖伏良，1982；徐争启等，2019）、苗（猫）儿山铀矿田（王珂等，2021），粤北地区诸广南、桃山及下庄铀矿田（邓平等，2003；张龙等，2021）等一大批花岗岩型铀矿田（床）。许多学者探讨了花岗岩型铀矿的成因及成矿模式（胡瑞忠，1994；张雪峰等，2011；陈振宇等，2014；徐争启等，2019；王珂等，2021），主要包括铀源层、铀的预富集及多次活化迁移直至最终沉淀富集成矿等。显然，铀成矿过程中，铀源层中吸附聚积铀的有机质，岩浆期中促使铀预富集的挥发分（CO2、CO、H2S、CH4等），热液期有利铀活化迁移矿化剂（CO2、CH4）、还原剂（黄铁矿、CH4等还原性气体）及表生期再次活化迁移后沉淀的吸附剂（铁氧化物、粘土矿物和有机质）大多包含有碳氢化合物，而CH4是烃气的重要组成部分，有机质也可裂解生烃。由此可见，烃气可能贯通了铀成矿的全过程。那么，在花岗岩型铀矿中烃气可否示踪铀矿体？目前尚缺乏相关应用研究。同时，烃气测量技术作为勘查地球化学的一项重要勘查方法，由于烃气具有挥发性、穿透性强，垂向迁移距离远等特点（陈远荣，2001a；白宇航等，2019），被广泛应用于锡、金、铜、铅锌等矿床勘查并取得了良好的找矿效果（陈远荣等，2002、2003；徐庆鸿等，2005；谢桃园等，2010；刘奕志等，2014；吴二等，2014；曾旭等，2016；陈海龙等，2021，2022；李博等，2023）。因此，对花岗岩型铀矿床开展烃气测量应用研究，既可丰富铀成矿理论，又可为铀矿床勘查提供新的找矿思路。

桂北376花岗岩型铀矿床处于江南造山带西段（图1a），产出于雪峰山-九万大山铀成矿带内的摩天岭岩体西南缘（图1b）。前人对376铀矿床的地质特征（刘正义等，2018；徐争启等，2019；陈峰等，2019）、产铀花岗岩的成因（葛文春等，2001；王孝磊等，2006；邹明亮等，2011；宋昊等，2015；徐争启等，2019）、成岩成矿时代（李献华，1999；Li et al.，2003；Wang et al.，2006；徐争启等，2014；宋昊等，2015）、成矿物质来源（徐争启等，2012，2019）以及成矿模式（郑大瑜和郑憋公，1981；徐争启等，2011；陈峰等，2019；徐争启等，2019）等进行了研究。新近，蒋鑫（2019）对桂北地区包括摩天岭岩体在内的多个花岗岩体的研究均显示出区内花岗岩具有较高的烃气含量，具备开展烃气测量基础。因此，桂北376矿床是应用烃气测量技术寻找花岗岩型铀矿的理想试验区。本文以该矿床1 号矿带TC101 探槽剖面的不同地质体为研究对象，分析其内的铀与烃气含量特征及联系，总结铀矿化的烃气指标，构建铀矿烃类组分异常模式，为评价烃气测量技术在铀矿床找矿勘查中的可行性研究提供依据。

图1 （a）华南铀成矿带划分图（据黄净白和黄世杰，2005；张龙等，2021修改）；（b～c）摩天岭岩体和376铀矿床地质简图（据徐争启等，2014）；（d）376铀矿床TC101探槽剖面图（据陈峰等，2019）Fig.1 （a）Division of the South China uranium metallogeic belt（modified from Huang and Huang，2005；Zhang et al.，2021）；（b～c）simplified geological map of the Motianling granite and 376 uranium deposit（after Xu et al.，2014）；（d）sectional view of the exploratory trench TC101 in the 376 uranium deposit（after Chen et al.，2019）1-丹洲群；2-四堡群；3-新元古代花岗岩；4-新元古代花岗混合岩；5-晚中元古代花岗闪长岩；6-中元古代基性-超基性岩；7-云英岩；8-蚀变带；9-绿泥石化；10-断层；11-铀矿体；12-剖面线；13-探槽；14-钻孔；15-铀矿带；16-花岗岩型铀矿点；17-前人样品位置；18-花岗岩采样点；19-土壤采样点1-Danzhou Group；2-Sibao Group；3-Neoproterozoic granite；4-Neoproterozoic granite migmatite；5-Late Mesoproterozoic granodiorite；6-Mesoproterozoic basic-ultrabasic rocks；7-greisen；8-alteration zone；9-chloritization；10-fracture；11-uranium ore body；12-section line；13-exploratory trench；14-bore hole；15-uranium ore belt；16-granite-type uranium ore spot；17-previous sampling location；18-sampling points of granite；19-soil sampling points

1 矿床地质特征

桂北376铀矿床出露地层主要为四堡群和丹洲群（图1c），其中四堡群岩性为灰绿色至深灰色低级变质粉砂岩、泥质粉砂岩和夹黑云质火山岩的粉砂质泥岩（Li et al.，2020），丹洲群岩性为含砾片岩、含砾千枚岩，变质砂砾岩与下伏四堡群呈角度不整合接触关系（徐争启等，2019）。区内断裂构造普遍发育，具有多期活动特点，可分为容矿构造与控矿构造。其中控矿构造以北东向断裂为主，北西向断裂次之；容矿构造为一系列北东向及北西向的次级断裂（徐争启等，2011，2012）。区内出露岩浆岩主要为新元古代摩天岭花岗岩和元宝山花岗岩，成岩时限介于742～830 Ma（李献华，1999；Li et al.，2003；Wang et al.，2006；徐争启等，2014；宋昊等，2015）；另有小规模的基性-超基性岩脉顺层侵入四堡群（Wang et al.，2006）。

376 铀矿床是摩天岭铀矿区重要的花岗岩型铀矿之一，成矿年龄介于360～401 Ma（徐争启等，2019）。铀矿体产于断层下盘的断裂蚀变带内，其产状与断层产状一致。矿区岩体与围岩的内外接触带均有矿体发育，并以内带为主。矿体多呈长条状、脉状或扁平状透镜体等形态产出，赋存标高分别为743～212 m 和667～195 m，垂深约500 m（刘正义等，2018）。沥青铀矿-蠕绿泥石型是376 铀矿床的典型矿化类型，矿石矿物为沥青铀矿及部分次生铀矿物（如铀黑、硅钙铀矿、脂铅铀矿以及钙（铜）铀云母等），常发育在地表氧化带。脉石矿物常见长石、石英、方解石、萤石、辉沸石以及绿泥石、白云母、绢云母等蚀变矿物（徐争启等，2011；陈峰等，2019）。金属矿物多见黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、磁黄铁矿等硫化物以及赤铁矿等氧化物（刘正义等，2018）。通常，沥青铀矿主要以细脉状、胶状、球粒状等形态与绿泥石、胶状黄铁矿共生或是黄铁矿交代残留，显示胶状结构和交代残留结构特征，矿石构造主要有（网）脉状构造、浸染状构造以及角砾状构造等（徐争启等，2011；刘正义等，2018；陈峰等，2019）。376 铀矿床蚀变以内接触带强、外接触带弱为特征，其中内外带均发育硅化、碳酸盐化、绿泥石化、黄铁矿化、萤石化等蚀变；内接触带还伴有钾长石化、绢云母化、云英岩化、高岭土化、沸石化以及赤铁矿化等蚀变（刘正义等，2018；陈峰等，2019；徐争启等，2011，2019）。

2 样品采集与测试方法

桂北376铀矿床1号矿带TC101探槽呈北西向，近垂直于铀矿体（图1c），剖面A-B 长约140 m，以10～30 m 为间隔，分别采集了9 件B 层土壤样品（T1～T9）和5件花岗岩样品（G1～G5），采样位置见图1d。野外采用手持式数字伽马辐射仪（型号为FD-3013）测定样品的视铀含量（eU）。将所采样品阴干，碎至200 目。烃类气体测定在中国有色桂林矿产地质研究院有限公司分析测试中心完成，采用氢火焰离子化检测器（FID）气相色谱仪（型号为Agilent 6820 GC），测定烃类组分包括甲烷（C1）、乙烷（C2）、丙烷（C3）、异丁烷（iC4）、正丁烷（nC4）、异戊烷（iC5）、正戊烷（nC5）、乙烯（C2-）和丙烯（C3-）。其中，轻烃为C1，重烃为C2+=C2+C3+iC4+nC4+iC5+nC5+，烷烃为C1～C5=C1+C2+C3+iC4+nC4+iC5+nC5。气相色谱仪检测下限为：甲烷0.1 μL/kg，其它烃类组分为0.01 μL/kg，相关操作步骤见徐庆鸿等（2007）。

3 测试结果

3.1 桂北376铀矿床烃气含量特征

烃气测试结果显示（表1）：花岗岩和土壤的轻烃（C1）含量分别为11.0～15.3 μL/kg（平均12.9 μL/kg）和1.0～5.8 μL/kg（平均2.3 μL/kg）；重烃（C2+）含量分别为4.65～9.84 μL/kg（平均6.52 μL/kg）和1.01～6.63 μL/kg（平均4.06 μL/kg）；总烃（∑C）含量分别为17.02～23.28 μL/kg（平均19.42 μL/kg）和2.16～12.44 μL/kg（平均6.32 μL/kg）。总体上，靠近矿体烃气含量高（近矿花岗岩总烃含量20.84 μL/kg，近矿土壤总烃含量12.44 μL/kg），远离矿体烃气含量降低（远离矿体花岗岩总烃含量17.02 μL/kg，远离矿体土壤总烃含量2.16 μL/kg）。

表1 376铀矿床中花岗岩、土壤烃气含量及铀值Table 1 Content of hydrocarbon gas and uranium of granite and soil in the 376 uranium deposit

3.2 376铀矿床视铀含量特征

在野外矿勘查工作中，通常使用数字伽马辐射仪测量岩（矿）石的视铀含量（eU）以快速识别铀矿化（曹云等，2020）。依据《广西融水县376矿床铀矿详查报告》①，矿区伽马总量测量结果显示花岗岩地区视铀含量背景值介于35×10-6～40×10-6；铀矿化值大于45×10-6，异常下限值为133×10-6。本文采用上述参数对试验区样品的铀矿化进行评价。测试结果显示（表1），除2件样品的视铀含量低于背景值，其余12件样品均呈不同程度铀矿化。花岗岩样品的视铀含量介于76×10-6～838×10-6（平均351×10-6），其中G2 和G4 测点的视铀含量为4～6 倍铀异常下限，G1 测点靠近异常下限，而G3 和G5 测点介于背景与铀异常下限。土壤样品视铀含量介于36×10-6～522×10-6（平均163×10-6），其中T1、T2、T3 和T4 等测点的视铀含量高于铀异常下限（T3 测点最高），T5、T6 和T9 视铀含量介于背景值和铀异常下限，T7、T8 测点低于背景值，为无铀矿化土壤。此外，通过对比显示，具有高视铀含量的花岗岩和土壤采样位置（G2、G4和T1、T2、T3、T4等测点）与试验区钻孔揭示的1、2、3号铀矿体位置相吻合（图1d）。

4 讨论

4.1 铀与烃气的关系

4.1.1 铀与烃气的相关分析

试验区花岗岩中U 与烃气相关散点图显示（图2）：U与多数烷烃多呈负相关，而与异戊烷和正戊烷等相关性不明显（图2a～j），可能是烃类组分的化学性质差异及成矿时期的成矿热液与围岩之间的温差效应，使伴生烃气从高温热液向低温围岩扩散，并富集于矿体周缘有限区域，导致矿体（矿化区）烃类相对贫化，矿化区外缘则相对富集。此外，U与乙烯、重烃及总烃呈正相关（图2h、k～l），主要表现在G1 测点可能是靠近作为有利气体运移通道的断裂附近（图1d），虽然矿化程度不及G2、G4 测点，但气体总量较高。显然，重烃与U呈较好的正相关，显示了重烃与铀成矿关系密切。

图2 376铀矿床花岗岩中U与烃气的相关散点图Fig.2 Scatter plots showing correlation between U and hydrocarbon gas of granite in the 376 uranium deposit

土壤中U 与烃气相关散点图显示（图3），各烃类组分呈现出较好的协变关系（图3a～l），均与U 具有明显正相关性。其中，U 与甲烷和异戊烷相关程度较高，与乙烷、丙烷、异丁烷和丙烯相关性次之，显示在表生环境下U与烃气的富集具有相似成因。

本次对花岗岩、土壤中U 与烃类组分相关研究结果暗示了两者烃气组分可能属于不同成因。

4.1.2 岩石中铀迁移与烃气的关系

通常，岩浆活动和成矿作用过程中可携带大量挥发性气体（包括CO2、CH4等），有利成矿物质的运移和预富集。实验证明，岩石中铀矿的存在可促进碳链的断裂，使重烃向轻烃转化进而增大甲烷的生成量（李斌等，2008）。前人研究发现，铀矿床具有气态的衰变产物或再生产物时能在矿床上方形成气晕，CO2和烃气的浓度异常可见于不同地区不同类型的铀矿床（刘庆余，1987；欧光习等，2000）。另外，华南众多铀矿床流体包裹体成分多以CO2为主，CH4、CO 和H2次之（张龙等，2021），表明烃气参与了铀成矿作用。蒋鑫（2019）和钟玉龙（2021）对比桂北-桂东北地区多个花岗岩体及围岩中烃气含量结果显示（图4a）：这些花岗岩体均富含烃气（平均25118 μL/kg），而且多数岩体烃气含量大于围岩（平均11215 μL/kg），具有开展烃气测量技术的基础。本文实测的376 铀矿床中的矿化花岗岩总烃含量（平均19.42 μL/kg）远低于邻区摩天岭未矿化花岗岩（平均26642 μL/kg，蒋鑫，2019），而且稍低于鹿井和下庄地区铀矿岩石及矿石的烃气含量（平均42 μL/kg），但与铀矿床中不同地质体的烃气分布趋势相似，即烃气含量在围岩和蚀变带较高，在矿体部位最低（图4b）（欧光习等，2000）。此外，通过对比不同区域不同类型矿床含烃量结果发现（图4c），尽管不同类型矿床或同类矿床中烃气含量存在差异（达1～3个数量级），但铀矿床中烃含量最低，指示低含烃量可能是铀矿床特征。

图4 不同类型矿床烃气含量对比柱状图Fig.4 Bar charts showing comparison of hydrocarbon gas content in different depositsa-桂北-桂东北地区花岗岩体及围岩烃气含量（烃气数据引自蒋鑫（2019））；b-376铀矿床与下庄铀矿床中不同地质体烃气含量（烃气数据引自欧光习等（2000）及本文）；c-不同类型矿石烃气含量（烃气数据引自陈远荣等（2001b）、钟玉龙（2021）、欧光习等（2000）及本文）a-hydrocarbon gas content of granite and country rock in northern-northeastern Guangxi（hydrocarbon gas data from Jiang（2019））；b-hydrocarbon gas content of different geological bodies in the 376 and Xiazhuang uranium deposits（hydrocarbon gas data from Ou et al.（2000）and this study）；c-hydrocarbon gas content of different minerals（hydrocarbon gas data from Chen et al.（2001b），Zhong（2021），Ou et al.（2000）and this study）

烃类组分中的CH4是一种强还原性气体，与CO2都是花岗岩型铀矿床普遍存在的矿化剂（胡瑞忠，1994；凌洪飞，2011；李延河等，2016；张龙等，2021），但在铀成矿过程中，其因被大量氧化成CO2导致还原作用有限（欧光习等，2000）。前人研究认为，376 铀矿床是通过早期富铀化花岗岩再次活化富集而成，属于后生脉型铀矿床（Ruzicka，1993），岩浆期U4+因其大离子半径和高电价，常以类质同象替代形式进入常见造岩矿物晶格，分散于含铀副矿物（锆石、独居石、钍铀矿、晶质铀矿、黑云母等）中；在热液过程中，原来含铀矿物稳定性被打破，铀以U6+的铀酰离子形式被释放出来，与CO32-、HPO42-、OH-、Cl-和F-等离子形成各类型铀酰络合物并发生迁移（Langmuir，1978；王大钊等，2022）。在中低温条件下，UO2可在较还原的环境下氧化成UO2（CO3）22-，而相对于前者氧化还原电位（Eh），UO22+可以在较氧化的环境还原成UO2（胡瑞忠和金景福，1990；王大钊等，2022）。随着热液的不断演化，深部流体和浅部大气降水的混合使流体的温度（T）、压力（P）、酸碱度（pH）和氧化还原电位（Eh）等物化条件产生变化，减压沸腾及CO2去气作用，因原平衡打破导致碳酸铀酰络离子由UO2（CO3）22-（或UO2（CO3）34-）分解成UO22+（或UF42+等），继而在适宜的构造有利部位（如不同岩性的接触部位）富集沉淀，或吸附在矿物、有机物表面卸载成矿（胡瑞忠，1990，Hu et al.，1993；张国全等，2007；许健俊和邵飞，2015；Chi et al，2020；张笑天等，2022）。本文研究显示，试验区花岗岩中U与轻烃呈负相关（图2），与欧光习等（2000）在研究铀矿化与碳氢化合物的关系结果相吻合，即：根据CH4和CO2的热稳定性差异，在较高氧逸度环境中以CO2为主，而较低氧逸度环境中以CH4为主；深部CH4向上运移过程中由于氧的增加有部分甲烷被氧化成CO2，导致CO2与CH4呈负相关；同时在氧化条件下重烃不仅可以受热氧化分解CO2与CH4参与了成矿作用，而且在铀矿化贡献较大。因此，试验区铀矿具有低值烃气异常与烃气在矿化过程中部分转换成矿化剂有关。

此外，烃气的赋存与地层、岩性及矿物密切相关。试验区已知铀矿体产于花岗岩内，未接触富含有机质的地层，热液浸取铀的过程中萃取围岩有机烃气量较其他金属矿床少，烃气的叠加作用有限。铀矿形成于还原环境，伴生大量黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等金属硫化物（徐争启等，2011；刘正义等，2018）。试验区矿体周围绿泥石化、赤铁矿化发育，蚀变岩石抗压强度降低，孔隙度增高（章邦桐等，1990；赵如意等，2020），当矿床长期受风化剥蚀，其伴生的硫化物在出露地表时容易发生氧化作用产生硫酸，使矿体周围的围岩（花岗岩）处于偏酸性环境，碳酸盐类矿物在酸解作用下破坏了岩石中吸附态的烃类组分的保存条件，最终导致烃气含量降低（陈远荣等，2001a）。另外，试验区矿体多为己出露地表或埋藏较浅的矿床，烃气在成矿期及成矿后期的内外因素共同影响下，形成了低值异常。

4.1.3 土壤中U迁移与烃气的关系

成矿作用晚期可富集大量包含烃气在内的挥发分，而成岩与成矿作用后，花岗岩也可析出烃类气体（邓平等，2003）。烃类气体具有垂向运移的特点（陈远荣等，2001a），以扩散或渗透的方式从深部自下而上沿着构造裂隙向上运移，穿过上覆几百米甚至上千米的盖层，运移到达地面，部分被土壤吸附固留。因此，烃类气体的异常可以反映深部矿体信息。土壤作为岩石的风化产物，其所含烃气不仅继承其母岩特征，还叠加了不同来源的烃，导致局部发生了改变。

试验区土壤中U 与烃气的相关性与母岩（花岗岩）的差异可能与铀的次生富集作用有关。铀化学性质活泼，具易聚易散以及变价特性；U4+形成的铀矿物极易被氧化溶液淋滤，以U6+铀酰离子化合物溶于水体或以硫酸盐、碳酸盐、钒酸盐、磷酸盐等溶液形式活化迁移（胡瑞忠等，2019；王鲲等，2020）。在自然界中U 有多种存在方式，其中之一就是以离子（UO22+、络离子）的形式通过毛细管作用和静电、氢键等吸附作用，吸附于矿物及有机质的表面、裂隙面及解理面上（Payne et al.，2004；Krepelova et al.，2006；Wang et al.，2022）。376 铀矿床受断裂控矿，矿体赋存于次级断裂及破碎带中，且蚀变强烈，矿体周围绿泥石化发育。绿泥石族与高岭石族、埃洛石族、蒙脱石族、水云母族、海泡石族等粘土矿物类可作为负胶体是强吸附剂（王大钊等，2022），如2号矿体地表出露程度高，部分矿体已被剥蚀，在土壤吸附及地表水的作用下发生迁移，其中G3 和T3 测点分别为相同区域花岗岩和土壤样品，前者视铀含量（113×10-6）显示花岗岩未达异常，而土壤中视铀含量（522×10-6）则高异常，因此，剥蚀区富含有机质及粘土矿物的土壤可能同时吸附铀和烃类气体。此外，烃气作为砂岩型铀矿的还原剂已被广泛认可（刘广庆等，2008；刘池洋等，2013；焦养泉等，2018；王鲲等，2020），如美国得克萨斯地区，我国鄂尔多斯盆地、松辽盆地、伊犁盆地、吐哈盆地、二连盆地等产铀盆地砂岩型铀矿与烃类气体存在密切时空分布及成因关系（郑欣和汪永宏，2019；刘池洋等，2006；刘武生等，2017）。有机质及还原性气体（CH4）有利于形成地球化学障，含铀较高的水溶液遇到一定浓度的烃气时，水中的六价铀可直接被还原（岳淑娟，2011）。摩天岭地区林木茂盛植被丰富，但土壤烃气并没有普遍增高，仅在富矿土壤中呈现高异常值。由此可见，腐殖质没有对试验区烃气测量产生干扰，土壤中烃气与铀的次生富集具有成因关系，烃气在次生改造过程中也可能作为还原性气体促进了铀沉淀。

综合研究认为，376 铀矿区具有极低烃气含量，花岗岩（U与多数气体呈负相关，与重烃和总烃呈正相关）与土壤（U 与烃气均呈正相关）的相关性特征可为寻找铀矿提供参考。

4.2 不同地质体烃气配分特征

不同物质来源、成因和地质背景所形成的矿床具有不同的烃类气体特征，包括烃气含量、组分间相关性及配分系数都有明显改变；而相同的地质背景，在烃类组分配比具有相似性，变化趋势保持一致性。徐庆鸿等（2007）对烃气研究认为，烷烃异构化程度的比值（iC4/nC4）、甲烷化程度比值（C1/∑C）、两个演化端元的比值（C1/C2-）等特征比值是反映烃类组分演化成熟度以及所处流体环境的温度和氧化-还原条件的重要指标，并以云南昭通峨眉山第四岩性段玄武岩建立代表原始地球内部流体性质烃类气体标准化背景，通过气体标准化可将各组分间相关特征和配分规律更显著、直观体现，探究烃类组分在成岩、成矿过程中的演化规律，并归纳了花岗岩烃类配分和比值曲线特征（C2和nC4具有较高正异常）；iC4/nC4、C1/∑C、C1/C2-等特征比值较低，反映花岗岩岩浆热液烃类组分甲烷占比较小，重烃、烯烃占比较大，成熟度较低的特征。蒋鑫（2019）对桂北-桂东北地区不同岩体中未矿化花岗岩研究显示其烃气在含量上存在差异，但它们各组分配分标准化曲线的气体形态相似（图5a）。值得注意的是，376 铀矿床矿化花岗岩相较距离其南东侧约5 km 处的摩天岭未矿化花岗岩已发生了极大改变（图5b），表现为烷烃异构化程度提高，矿化花岗岩iC4/nC4比值明显高于无矿化花岗岩（表2；图5c）；从未矿化花岗岩中C2和nC4的正异常转变为矿化花岗岩中C1、iC4和C2-的正异常；无矿花岗岩（M1～M9）→矿化花岗岩（G1、G2、G3和G5）→富矿花岗岩（G4），烃类组分累加比值（C1+iC4+C2-）（/C2+C3+nC4）呈上升趋势（图5d），说明摩天岭花岗岩烃气中C1、iC4和C2-的配分比例逐渐升高，而C2、C3和nC4的配分比例逐渐降低；矿化花岗岩烯烃比值C2-/C3-均在3以上；相较无矿花岗岩，矿化花岗岩的重烃占比C2+/∑C更低。

表2 376铀矿床花岗岩烃气标准化值及特征比值Table 2 Standardized values and characteristic ratios of hydrocarbon gas in granite of the 376 uranium deposit

图5 烃气峨眉山玄武岩标准化曲线Fig.5 Standardization curves of hydrocarbon gas from the Emeishan basalta-桂北-桂东北地区无矿化花岗岩；b-摩天岭地区矿化和无矿花岗岩；c～d-摩天岭不同类型花岗岩烃气异构化比值和累加比值柱状图a-non-mineralized granites in northern-northeastern Guangxi；b-mineralized and non-mineralized granites in the Motianling area；c～d-bar charts of isomerization index and accumulated ratio of hydrocarbon gas in the Motianling area

376铀矿床烃类气体配分特征表明，矿化花岗岩随烷烃异构化程度提高，花岗岩烃气标准化配分模式以C1、iC4和C2-正异常为特征；铀矿化程度与iC4/nC4、（C1+iC4+C2-）/（C2+C3+nC4）及C2-/C3-比值呈正相关，与C2+/∑C比值呈负相关等特征可为寻找铀矿提供依据。

4.3 铀矿中烃类组分异常模式及找矿指示

试验区植被发育且土壤覆盖层较厚，基岩有限出露，岩石样品采集数量相对较少，所绘制铀矿体上方花岗岩烃气异常曲线较短（图6a），但随铀矿化异常具有较明显的变化趋势。烷烃（C1+C2+C3+iC4+nC4+iC5+nC5）曲线形态呈中间低、两端高，且两侧高值存在差异。这些异常特征与典型金属矿床烃类组分在矿床上方的异常分布模式中的不对称对偶双峰模式相吻合，该烃气异常模式表现为以矿体为中心的低值异常，即成矿热液就位→矿质沉淀→冷却的过程中，参与成矿的烃类气体在热力作用和内压作用驱动下，不断向上和向围岩运移而形成的烃气浓度在矿体中心低、边缘高；两异常峰所夹的低值区在剖面投影为矿体的主要赋存部位，可指示矿体产出位置；两异常峰的对称差异及间距可指示矿体产状；矿体倾向与两异常峰的高值异常峰所处方向一致，两异常峰的对称性差异越大、间距越小，矿体倾角越大，产状越陡；两异常峰的对称性差异小、间距越大，矿体倾角越小，产状越平缓（陈远荣等，2001b）。试验区花岗岩烷烃曲线低值区对应1～3号矿体赋存区域；根据两高值差异，推测矿体倾向东南，与实际矿体倾向相符。相较于重烃，轻烃因有效分子直径小（甲烷（3.8×10-10m）<乙烷（4.4×10-10m）<丙烷（5.1×10-10m）<丁烷（5.3×10-10m）<戊烷（5.8×10-10m）），分子质量小以及比重小等特点表现更为活跃，运移距离更远（陈远荣等，2001a），趋于矿体边部富集；反之，重烃活跃程度不如轻烃，常在矿体中保持较高的重烃含量，如图6a 显示，G1、G4 测点分别位于1、2 号矿体，重烃曲线形态在矿体上方呈现高值异常。

图6 376铀矿床中花岗岩和土壤烃气异常剖面图Fig.6 Sectional view of hydrocarbon gas anomalies of granite and soil in the 376 uranium deposit1-花岗岩；2-云英岩；3-绿泥石化；4-探槽；5-断层；6-铀矿体；7-钻孔；8-花岗岩采样点；9-土壤采样点1-granite；2-greisen；3-chloritization；4-exploratory trench；5-fracture；6-uranium ore body；7-bore hole；8-sampling point of granite；9-sampling points of soil

铀矿体上方土壤中总烃、重烃和轻烃的分布曲线呈一致变化趋势（图6b），其中，总烃＞重烃＞轻烃；重烃异常显著于轻烃异常。总体上，曲线左侧较为平缓，右侧出现多个异常高峰。铀矿的赋矿空间可作为良好的烃类气体运移通道，烃气受通道（断层F1-1、F1-2）、气体在土壤中的二次分配及叠加矿体（1 号、2 号、3 号等矿体）等多重因素影响，矿体上方烃类气体整体呈现高值，根据重烃因其自身特点，常指示矿头高值位置，且相邻位置出现两高峰，可能是叠加矿体共同作用的结果，可见烃气位置发生微小偏移。如2号矿体（T4测点）的烃气异常峰值出现在T5 测点处；1 号矿体（T1、G2 测点）的烃气异常峰出现在T3 测点处。土壤为花岗岩体风化剥蚀堆积物，负胶体粘土矿物含量较多，吸附作用强，同时吸附铀和大量有机气体。受试验区地形影响，2号矿体位于坡上较高处，出露程度大，剥蚀物易在坡下不远的范围沉积，铀矿因其自身易聚易散的活泼化学性质，外加地形、土壤、水流等共同作用发生迁移并在T3 样品位置富集。T3 点因叠加了2 号矿体及隐伏较深3号矿体，呈现异常的最高峰；受采样限制未能完整揭露，根据测点T1 的烃气变化趋势，推测应还有异常高峰。试验区土壤烃气异常模式与陈远荣等（2001b）所总结的多矿体断续分布或多期多阶段叠加成矿的矿床常出现的多峰式烃气异常模式相吻合，顶端多个异常峰在剖面的投影指示矿体主要赋存位置。

上述特征表明，376 铀矿床中花岗岩呈现不对称对偶双峰烃气异常模式，其低值区域及重烃的高值异常可指示矿体位置；而土壤具有顶端多峰烃气异常模式，顶部的多个异常峰与实际存在的多个矿体相吻合，其峰位高值指示矿体位置。因此，应用烃气测量技术寻找铀矿具有可行性。

5 结论

（1）376 铀矿床中花岗岩和土壤的烃气含量极低，该低值异常可能与烃气在矿化过程中部分转换成矿化剂以及埋藏较浅有关；总体上呈现靠近矿体烃气含量高，远离矿体烃气含量降低特点。

（2）376铀矿床中U与花岗岩中多数烃气组分呈负相关，而与花岗岩中重烃和总烃以及土壤中各烃气组分均呈正相关；矿化花岗岩烃气标准化配分模式以明显的C1、iC4和C2-正异常为特征不同于未矿化花岗岩，这些相关特征及比值可为寻找铀矿提供依据。

（3）376 铀矿床中花岗岩和土壤烃气分别具有不对称对偶双峰和顶端多峰异常模式；花岗岩烃气低值区域及重烃的高值异常与矿体位置相吻合；土壤烃气峰位高值区域指示矿体位置。

致谢：野外工作得到广西305核地质大队项目组的大力支持，桂林理工大学陈远荣教授、徐庆鸿教授对论文撰写给予极大帮助，匿名审稿专家认真审阅并提出了宝贵的意见，在此一并表示诚挚的感谢！

［注 释］

①广西305 核地质大队.1994.广西融水县376 矿床铀矿详查报告［R］.