铀是影响当今世界和平与发展的重要战略、能源资源。本世纪前二十年是我国核电高速发展时期,为了确保国家能源安全保障的天然铀充足供应和储备,加强铀成矿作用研究,提升研究水平,建立成矿模式,不仅是当前核地质工作者面临的重大科学问题,而且对指导我国新一轮铀资源勘查的战略部署具重要的现实意义和实用价值。我国铀矿分类习惯于按赋矿围岩而划分,火山岩型铀矿是我国目前已探明的主要铀矿床工业类型之一。尽管赋矿围岩不同,但铀的地球化学性质决定了铀成矿作用在本质上具有共性。铀成矿作用是源—运—聚的动力学过程,流体是贯穿于矿床形成过程中的主要控制因素,水（流体）—岩石相互作用造就了成矿过程。铀成矿作用的研究,以往多是对所观察到的基本地质现象进行归纳和演绎,或是过于偏重分析测试数据的推断,在源—运—聚成矿过程的有机整体中常以“聚”为主要研究对象,缺乏系统性演化和动力学过程研究,在许多问题上得出了众说纷纭的、唯分析测试数据及唯空间定位等的唯象学层次的认识。本文选择中国目前最大、最富的火山岩型铀矿田—相山矿田开展立典性研究。论文以系统科学思想为指导,着重于成矿系统中相互作用和相互依赖的重要要素—源、运、聚的演化和动力学过程分析,提出了火山岩浆期后成矿热液系统概念,认为相山矿田铀成矿作用是火山岩浆期后成矿热液系统演化的产物,铀成矿作用过程与火山岩浆期后热液系统活动相伴随。文章论述了区域地质背景及矿田地质特征;探讨了成矿物质及成矿溶液来源;讨论了成矿期相山火山盆地地下水流动系统及流动形式;在对火山岩浆期后热液系统成矿物质富集、成矿流体运移、成矿物质聚集系统研究的基础上,就成矿流体系统形成和演化的动力学过程进行了分析;最后,建立了相山矿田铀成矿模式,并对矿田深入找矿方向进行了评述。1.相山矿田铀成矿是受制于区域构造环境演化的火山岩浆期后的产物相山矿田铀成矿是在区域地质背景与相山火山盆地特定地质构造环境条件下、火山岩浆期后热液系统中热液（流体）—岩石相互作用动力学过程中一个阶段（时期）的产物,受制于伸展或向伸展过渡的地球动力学背景之下的火山岩浆作用为成矿提供了物质—能量场。研究表明,大规模火山作用之后铀成矿开始发生,其时间跨度延续了50Ma,成矿作用在时间上是一个相对连续的过程。但矿田主成矿期可分为早、晚两期,早期形成碱性钠交代型铀矿化,矿岩时差小;晚期形成酸性萤石—水云母型铀矿化,矿岩时差较大。在空间上,早期铀矿化主要赋存于矿田北部花岗斑岩及其内、外接触带,晚期铀矿化主要赋存于矿田西部火山岩中各级构造及其复合部位。由此可见,相山矿田不同期的高强度成矿作用相应发生于某一时空域内,是与区域构造环境密切相关的、火山岩浆期后热液系统演化的客观产物。2.相山矿田成矿物质来源探讨相山矿田成矿物质来源始终是个有争论的问题。长期以来,在铀源分析的过程中人们往往把目光盯在“汇”区,缺少区域成矿物质迁移过程和历史演化的分析,并以“汇”区各种测试数据推断成矿物质来源。本文基于区域成矿物质时空分布特征,分析了其对铀源的指示意义,同时利用了同位素及微量元素地球化学研究成果探讨矿田成矿物质来源,得出如下结论:（1）区域地层铀含量分布特征及其在地球化学作用过程中的物质迁移变化特征表明,早寒武世地层构成区域铀源层。（2）岩浆岩含铀性具如下特征:相同构造运动期内华南地区重熔型花岗岩铀含量高于同熔型花岗岩铀含量;加里东期及以后的花岗岩体铀含量较高;中生代中酸性火山岩铀含量高于中基性火山岩铀含量。可见,岩浆岩铀含量与成岩物质来源密切相关,区域铀源层的熔融是导致岩浆岩含铀性差异的根本原因。（3）相山中酸性火山岩由深部陆壳物质深熔作用所形成,其铀含量高于区域陆壳平均铀丰度,也高于相山地区震旦纪及中寒武世以后沉积地层的铀含量,结合区域岩浆岩铀含量分布特征,认为区域富铀层位（∈₁）的混染导致了相山火山岩的高铀含量。据此,相山火山盆地是成矿物质的“汇”区,区域富铀层是最根本的成矿物质来源,火山岩浆活动过程是成矿物质的聚集过程,火山岩浆及期后热液是成矿物质迁移的载体。（4）岩、矿石微量元素地球化学特征表明,在铀成矿作用过程中,基底片岩及流纹英安岩提供了部分成矿物质来源。3.相山矿田成矿溶液来源判断成矿溶液的氢、氧同位素组成是判断成矿溶液来源的重要依据。本文认识到流体包裹体是成矿溶液的“化石”,成矿溶液的同位素组成会受到其在演化过程中的水—岩交换、交换时的温度和压力状态、岩石的同位素组成等因素的影响。为此,在了解流体包裹体基本特点的基础上,结合成矿的地质和地球化学特征,对成矿溶液来源进行判断,而不是简单的采用数据对比。（1）相山矿田不同时空阶段成矿流体的化学组分及其盐度、温度及压力值也不相同,早期成矿流体是相对高温、高压、高盐度的流体,而晚期成矿流体的温度、压力和盐度值都相对较低。（2）相山矿田矿前期到矿后期溶液的δ¹⁸O _H2O呈现降低的趋势,这一现象可以解释为大气降水组分越来越多。成矿期溶液的氢、氧同位素组成可分为两组,一组δD约为-60‰,另一组δD约为-80‰,前者对应于萤石—水云母型矿化,后者与钠交代型矿化对应。（3）在雨水、海水和岩浆水三角图中,成矿溶液的氢、氧同位素组成位于岩浆水区域与雨水线之间,而且位于代表赋矿火成岩的岩浆水与雨水组分的连线上。早期成矿溶液的雨水端员的同位素组成是雨水的平均氢、氧同位素组成,而晚期成矿溶液的雨水端员为中生代雨水的氢、氧同位素组成。显然,早、晚期成矿溶液均是岩浆水和雨水的混合,但这并不意味着雨水成因的外生水循环直接进入成矿溶液,只是证明成矿溶液中存在雨水成分。（4）成矿流体的基本特点及成矿溶液的氢、氧同位素组成,表明矿田内不同阶段矿化类型的成矿流体来源不同,结合矿田成矿地质特征认为:早期成矿溶液来源主要是火山岩浆期后热液,其雨水组分源自火山岩浆作用过程中含有元古代、古生代和中生代降水的岩石熔融而进入岩浆,因而其雨水端员表现为雨水的平均同位素组成;晚期成矿溶液来源为原始岩浆发生带—高位岩浆房—火山成因建造结构系统的岩浆期后热液及由于温压降低、冷凝析出的水汽溶液和降水的混合,降水份额比例可能明显大于早期成矿溶液,为此其雨水端员为中生代雨水的同位素组成。4.成矿物质迁移过程分析通过稀土元素地球化学特征研究、蚀变岩中物质迁移的定量计算及水—岩作用地球化学模拟计算,结合成矿物质及成矿溶液来源,分析了前人研究相对薄弱的成矿物质迁移过程。（1）稀土元素地球化学特征表明,由深部古老陆壳物质深熔作用形成的岩浆,在上升途中不仅混染了富铀地层,而且受到高度分馏的结晶作用,由此导致经熔融作用汇集于岩浆中的铀向岩浆演化最晚期热液中迁移,岩浆及期后热液是铀的载体。相山火山岩原始岩浆的铀含量明显高于岩浆库晚期粒间熔浆铀含量,也说明在岩浆演化过程中铀从岩浆向气液转移。（2）蚀变岩中物质迁移的定量计算结果显示,其成矿元素带入及带出的质量变化均不大,这不仅支持了成矿物质来源的分析结论,同时也预示了火山岩浆及期后演化的热液是成矿物质的载体,即成矿物质是经岩浆熔融作用而迁移。（3）将相山火山盆地岩、矿石微量元素组合特征对比,认识到基底片岩及流纹英安岩与岩浆期后热液的相互作用,可能促使其为火山岩浆期后、富含CO₂气体的成矿热液提供了部分铀。成矿温度条件下的水—岩作用地球化学模拟计算结果也表明,富含CO₂气体的流体有利于火山岩及变质岩中铀的迁出。5.成矿期外生地下水以“湍流”运动形式进入成矿溶液自成矿期以来,相山地区构造—水文地质格局未发生根本性的变化。应用重力穿层地下水流动基本理论,刻画了相山地区成矿期古地形控制下的大气降水成因的地下水流场,并勾划了典型剖面成矿期地下水流网。重力势驱动的外生地下水以什么运动形式进入相对高温高压的成矿流体,前人并没有给予解释。本文据成矿流体压力值及汽液包裹体压力值对古地形势驱动的大气降水在对流运动形式下能否进入成矿期流体的古地形分异进行了估算,结果与成矿期古地形势相悖。因而推论成矿期外生地下水进入成矿热液的运动形式是在地形势驱动及岩浆余热及高温高压流体温度、压力梯度驱动下的“湍流”运动。事实上,相山矿田居隆庵矿床深部狭窄空间内不同温、压值包裹体共存,也为外生地下水以“湍流”运动形式进入成矿溶液提供了证据。6.火山岩浆期后成矿热液系统演化促成了相山矿田铀成矿作用基于上述研究,本文提出了火山岩浆期后成矿热液系统概念,认为与区域构造环境演化密切相关的、火山岩浆期后热液系统活动及演化促成了相山矿田长达50Ma的铀成矿作用。（1）成矿物质的富集过程相山火山盆地成矿物质的富集过程包括三个阶段:第一阶段发生于深部陆壳物质形成原始岩浆之时;第二阶段主要发生于高位岩浆房及岩浆的充分演化释放;第三阶段主要是火山岩浆期后几—几十百万年时间内流体（水）—岩石相互作用所导致。第一阶段为相山铀矿田的形成奠定了成矿物质基础,第二阶段是成矿的前奏,岩浆充分演化释放的铀可以为相山早期铀成矿直接提供成矿物质;第三阶段岩浆期后热液系统演化过程中的水—岩作用,促使相山火盆基底地层及流纹英安岩中的铀也向成矿流体进一步富集。（2）成矿流体运移相山火山盆地火山岩浆期后热液活动的主要作用力是热驱动,它来自获得原始岩浆发生带能量补充的高位岩浆房。据相山矿田蚀变带及矿体的空间产出特征、矿体形态特征等综合分析,认为热驱动使得流体的流动为上升流,即成矿流体的运移方向是自下而上的,与火山基底构造相互贯通的火山塌陷构造、断裂构造是成矿流体运移的主要通道,温度梯度是成矿流体运移的主要驱动力,在流体活动中心（流体活动强烈地带）流体压力产生的水压破裂在构造旁侧形成裂隙密集带,为相山矿田矿质沉淀提供了空间。（3）成矿流体系统演化相山火山盆地大规律火山作用后,岩浆演化最晚期热液与岩石相互作用,形成矿前期的水云母化和钠长石化,岩石在发生化学变化的同时,溶液成分也发生了变化,溶液的碱性不断增强,促使Fe³⁺和OH^-化合并导致岩石变红,即发生红化,形成矿岩时差小的铀—赤铁矿型矿石。此后,受原始岩浆发生带—高位岩浆房—火山成因建造系统控制的、含幔源气体成分的火山岩浆期后热液活动性增强,其沿构造通道朝减压（向上）方向运移并发生水压破裂。火山岩浆期后热液与岩石相互作用过程中,由于酸—碱分离形成了上酸下碱蚀变分带,因而在矿田西部目前勘探深度内揭见了成矿时间相对较晚、成矿温度相对较低的富氟酸性成矿流体形成的矿石,即:铀—萤石型及铀—硫化物型矿石。可见,与相山火山岩浆活动有关的流体（水）—岩石相互作用促进了火山岩浆期后成矿流体演化,造就了铀成矿作用过程。7.相山矿田铀成矿模式的建立及深入找矿方向评述据矿田成矿地质特征,考虑成矿作用过程中成矿物质的来源及富集过程、成矿流体系统演化以及成矿流体运移、成矿物质迁移形式和沉淀机理等因素,建立了相山矿田成矿模式并对深入找矿方向进行了评述。成矿模式着重强调了:①相山火山岩成岩过程伴随着成矿物质的富集过程;②早期铀成矿流体由岩浆期后热液与岩石相互作用演化而成,成矿物质主要由岩浆期后热液提供:③晚期铀成矿流体含中生代大气降水成分,流体（水）—岩石作用促使了成矿流体演化,基底变质岩及流纹英安岩也为成矿提供了部分铀源;④陡倾断裂及其两侧裂隙密集带,既是成矿流体运移的通道,也是矿质淀积的场所:⑤相山矿田铀的沉淀主要是流体降温作用、浓缩作用及混合作用等成矿机理耦合的结果。通过对矿田铀成矿作用过程的深入剖析,认为北部和西部仍是今后勘查的重要靶区。北部以寻找花岗斑岩及其内、外接触带控制的早期矿化为主攻方向,加大勘查深度。西部以寻找赋存于火山岩中各级构造及其复合部位的晚期铀矿化为主攻方向,以蚀变场、构造、“湍流”空间域三位一体地段为重要勘查地段;此外,本文依据成矿流体渗透效应引起的酸碱分离,提出在矿田西部要加强探索赋存于花岗斑岩内、外接触带,类似于矿田北部的早期铀矿化,可以对已查明的赋存于火山岩中的酸性铀矿化部位开展攻深勘查。