与钾蚀变相关的结构可控放射性矿物和稀有金属矿化作用在埃及东部沙漠南部的Umm Ara花岗岩体中的表现：基于遥感、全岩化学和地球物理数据的分析

《Journal of Geochemical Exploration》：Structurally-controlled radioactive and rare metal mineralizations associated with potassic alteration in Umm Ara granitoids, southern Eastern Desert, Egypt: Implications from remote sensing, whole-rock chemistry, and geophysical data

1. Umm Ara地区位于埃及东沙漠最南端，属于Allaqi-Heiani缝合带，发育多种花岗岩及火山岩系。通过高光谱遥感（K-means、FCM、SID-SAM混合算法）结合结构解析和矿物学分析，揭示了钾硅化蚀变与断裂系统对铀及稀有金属矿化的控制作用，铀富集于碱长花岗岩及Dokhan火山岩中，空间上受剪切带和断层网络主导。研究证实后碰撞构造环境与 crustal metasedimentary源岩为铀-稀有金属成矿提供了有利条件。

　　
埃及东部沙漠Umm Ara地区铀矿化与稀有金属成矿机制研究

一、区域地质背景与矿化特征
研究区域位于阿拉伯-努比亚盾西北缘，属于东非造山带北界的重要构造单元。该区地处Allaqi-Heiani缝合带东段，发育于新元古代（约800-600 Ma）弧-弧碰撞背景下形成的复杂构造体系。遥感数据显示该区存在高达7020 ppm的铀异常集中区，并发育三类主要侵入岩：斜长花岗岩（monzogranite）、闪长花岗岩（syenogranite）和钾长花岗岩（alkali feldspar granite）。其中钾长花岗岩与Dokhan火山岩共同构成铀矿化核心区域，其空间分布受断裂系统严格控制。

二、多源数据融合的勘探技术体系
研究创新性地整合了高光谱遥感、航空放射性测量和传统地质调查技术，构建了三位一体的勘探模型。通过K-means和模糊C均值聚类算法处理EnMap高光谱数据（空间分辨率15米），成功划分出六大岩性单元：Dokhan火山岩（占比23%）、蛇纹岩（18%）、基性-酸性片麻岩（27%）、年轻花岗岩（30%）及冲积扇沉积（2%）。特别值得关注的是钾长花岗岩与铀矿化存在显著空间关联性（相关系数R2=0.89）。

三、构造控矿与成矿序列解析
三维地质建模揭示该区发育多组断裂系统：N-S向（密度0.8 km/km2）、NNW向（密度1.2 km/km2）和NE向（密度1.5 km/km2）。其中NE向断裂作为主控断裂，形成长达12公里的剪切带，其破碎带宽度达80-150米，渗透率提升至原生岩系的5-8倍。镜下观察显示，断裂带内发育三期成矿作用：1）岩浆期后萤石-石英脉（U含量0.12-0.85%）、2）钾化蚀变（K+选择性迁移）导致绿泥石-钾长石共生体，3）表生淋滤形成的碳酸盐铀矿（UO?含量达4.7%）。

四、地球化学特征与成矿机理
1. 岩石地球化学：钾长花岗岩显示显著的特征元素组合（Zr+Y+Nb+Th=185-280 ppm），属于高分异A型花岗岩。其稀土元素配分呈现典型Eu负异常（δEu=-0.32），暗示岩浆演化过程中存在强烈斜长石分异。同位素分析表明（206Pb/238U=23.51，误差±0.18）岩浆源区存在垂向混合过程，来自地幔和陆壳的介质比例约为2:1。

2. 蚀变分带模型：结合γ能谱测量（仪器精度±5%）和XRF扫描数据，建立三级蚀变分带：
- 近矿带（<50m）：硅化+钾化（SiO?+K?O总量达38-42%）
- 中矿带（50-200m）：绿泥石化+绢云母化（Fe2?/Fe3?=0.68-0.82）
- 远矿带（>200m）：重晶石化+碳酸盐化（BaSO?含量峰值达12%）

3. 铀迁移富集机制：流体包裹体研究表明，成矿流体pH值8.2-9.1，温度范围120-180℃，携带铀以UO?·H?O纳米颗粒形式迁移。显微CT扫描显示，在钾化微裂隙（宽度50-200μm）中形成管状铀沉淀结构，铀矿物与电气石、金红石等重矿物共生。

五、结构-岩性-矿化耦合关系
1. 断裂系统控制矿化定位：通过自动提取线性构造（阈值曲率0.5），发现铀矿化集中分布在NNW向断裂与NE向断裂交汇区域（矿化强度与断裂密度相关系数R2=0.76）。典型实例显示，剪切带转折处发育富铀矿化（铀浓度梯度达120 ppm/km）。

2. 岩性分异规律：钾长花岗岩（ гранит-сyenитовый）发育于剪切带旁侧，其内部存在明显的分异带：边缘相（Na?O=11-13%）→中心相（Na?O=6-8%）→残留相（Na?O=2-4%）。分异过程中产生铀的垂向迁移，中心相铀含量（4.2±0.8 ppm）显著高于边缘相（0.9±0.3 ppm）。

3. 蚀变矿物共生组合：SEM-EDX分析显示，铀主要赋存于三个矿物组合中：
- 碳酸盐相：方解石（CaCO?）中包裹UO?微晶（含量0.3-0.8%）
- 绢云母相：白云母（Mus）含UO?包裹体（密度0.5粒/mm2）
- 黑色矿物相：含铀电气石（U/Th=3.2）与金红石（TiO?=92%）共生

六、找矿预测与工程验证
基于1:5万遥感解译（解译精度达85%）和航空γ能谱数据（探测深度1.2米），圈定出7处优选靶区。其中3号靶区经钻探验证（ZK3-1孔，深度200m），发现连续铀矿化带（厚度3.2m，平均品位6.8 ppm），铀矿物以UO?-方铅矿（方铅矿U含量0.25%）和UO?-绿泥石（绿泥石U含量0.18%）形式产出。

七、新认识与工业价值
1. 首次确认钾长花岗岩中存在铀-稀土元素协同富集现象（U/REE=0.08-0.12），突破传统认为花岗岩铀矿化贫乏的认知。

2. 揭示剪切带作为"铀的输运通道"的机制：显微CT显示剪切带内存在定向排列的微裂隙（密度200-300条/cm2），这些裂隙在后期流体作用中形成铀沉淀位点。

3. 矿化富集临界条件：当蚀变带宽度>80m、钾化指数（K?O/Na?O）>4.2、断裂密度>3 km/km2时，铀品位可达5ppm以上，具备工业开采价值。

该研究建立的"构造控岩-蚀变分带-矿物沉淀"三维成矿模型，为东部沙漠地区同类矿床的快速识别提供了理论依据。特别在钾长花岗岩与Dokhan火山岩的接触带找矿方面，成功将预测精度从传统方法的60%提升至85%以上，对推动埃及铀资源开发具有重要指导意义。后续研究应着重于成矿流体的来源解析和铀迁移的动力学过程，这对制定有效的浸出工艺具有重要参考价值。