地幔流體與鈾成礦作用研究——以諸廣山南部鈾礦田為例.pdf

1、南嶺成礦帶位于歐亞大陸東南緣，東南鄰太平洋板塊，北西接江南造山帶。古生代以來，先后經(jīng)歷了加里東、海西—印支、燕山期等多期次的構(gòu)造巖漿活動，形成了三條近東西向展布的巖漿巖帶，自北向南分別為越城嶺—諸廣山、花山—大東山—貴東、懷集—蓮花山，它們均受控于區(qū)域性深大斷裂控制。南嶺成礦帶內(nèi)還發(fā)現(xiàn)有大量的稀有和有色金屬礦產(chǎn)，是我國稀有和有色金屬礦產(chǎn)最集中的產(chǎn)地之一，也是花崗巖型鈾礦的聚集區(qū)。諸廣山南部礦田位于南嶺東西向構(gòu)造帶和萬洋山－諸廣山南北向構(gòu)

2、造帶的復(fù)合部位，礦田內(nèi)的產(chǎn)鈾巖體的形狀可看作由兩部分組成：西部巖體呈東西向展布，主要由燕山早期巖體組成；東部呈南北向展布，主要由印支期巖體組成，其間有少量燕山期巖體分布。諸廣山巖體內(nèi)部，各類脈巖十分發(fā)育，包括細(xì)晶巖、石英斑巖、花崗斑巖、偉晶巖、石英脈、輝綠巖、輝綠玢巖、閃長玢巖、拉輝煌斑巖和閃斜煌斑巖等，其中尤以白堊紀(jì)基性巖脈與巖體內(nèi)廣泛分布的鈾礦化的關(guān)系十分密切。由此可知，諸廣山南部礦田內(nèi)是構(gòu)造巖漿和熱液活動中心，尤其是晚白堊到第三紀(jì)

3、時(shí)期，區(qū)域伸展活動，深部地幔流體對巖體的改造作用進(jìn)一步加強(qiáng)，為區(qū)內(nèi)大規(guī)模鈾成礦提供了有利條件。
　　 本文以諸廣南部礦田為研究對象，在系統(tǒng)收集、歸納、整理現(xiàn)有地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)資料基礎(chǔ)上，采用地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)、流體地球化學(xué)等方法，對區(qū)內(nèi)產(chǎn)鈾花崗巖及中基性脈巖的巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征、同位素地球化學(xué)特征，并在此基礎(chǔ)上，研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造、成礦流體活動性質(zhì)及其演化特征、成礦物質(zhì)來源、成礦定位機(jī)制以及基性巖脈的源區(qū)特征、成因

4、機(jī)制及其與鈾礦化的成因聯(lián)系，查明地幔流體成礦作用的表現(xiàn)形式、地球化學(xué)標(biāo)志及定位標(biāo)志。通過研究，得出以下幾點(diǎn)成果認(rèn)識：
　　 （1）開展了精細(xì)的鋯石SHRIMP U-Pb年代學(xué)研究。初步獲得的結(jié)果表明，印支期巖體的年齡為239～231Ma，屬于印支早期巖漿活動產(chǎn)物；燕山期巖體的年齡為160～154Ma，屬于燕山早期巖漿活動產(chǎn)物；不同方向的基性巖脈是燕山晚期巖漿活動產(chǎn)物。
　　 （2）對印支期花崗巖進(jìn)行巖石學(xué)、地球化學(xué)和同位

5、素地球化學(xué)研究，表明印支期巖體是后碰撞作用產(chǎn)物。具有富硅、富鋁、堿含量較高、鉀大于鈉和過鋁質(zhì)等主量元素特征；在微量元素蛛網(wǎng)圖上，富集Rb、Th，虧損Ba、Sr、P、Ti、Nb、Ta，鈾富集明顯；在稀土元素方面，稀土總量較高，輕稀土富集明顯和Eu 虧損強(qiáng)烈；在同位素方面，εNd(t)值較低（平均為-11.5）、(87 Sr/86 Sr)I值較高（平均為0.72295）和Nd 模式年齡古老（平均為1941Ma）。上述特征清楚顯示，印支期花崗

6、巖應(yīng)屬于殼源型或S 型花崗巖范疇。
　　 印支期花崗巖的CaO/Na2O比值變化明顯，為0.11～0.50，反映其源區(qū)由砂質(zhì)巖和泥質(zhì)巖混合組成。但由于它們具有高的Rb/Sr和Rb/Ba 比值，因而在Rb/Sr-Rb/Ba 圖解上，大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)都投影于泥質(zhì)巖區(qū)域內(nèi)，表明它們的源區(qū)主要由泥質(zhì)巖或泥質(zhì)巖與砂質(zhì)巖按一定比例混合組成。在構(gòu)造環(huán)境判別圖解上，反映出在后碰撞作用的環(huán)境下，位于中-下地殼部位的古老變質(zhì)沉積巖由于在地殼縮短之后的伸

7、展、減薄環(huán)境下產(chǎn)生的減壓、導(dǎo)水和地幔上涌等因素的綜合影響下，分別由泥質(zhì)巖或由泥質(zhì)巖和砂質(zhì)巖組成的混合源區(qū)發(fā)生部分熔融而形成本區(qū)的印支期花崗巖。
　　 （3）燕山期花崗巖的SiO2 含量（69.47～77.50％）、堿總量（6.46％～10.07％）、K2O/Na2O比值（0.91～1.23）和ACNK 值（0.94～1.31）變化較為明顯；在微量元素蛛網(wǎng)圖上，富集Rb、Th，虧損Ba、Sr、P、Ti和Nb、Ta 虧損輕微，鈾富集

8、明顯；在稀土元素方面，稀土總量稍低且變化較為明顯，Eu 虧損明顯，輕稀土輕微富集，配分模式呈特征的海鷗型；在同位素方面，εNd(t)值較低（-12.6～-10.0）、(87 Sr/86 Sr)I 值變化較大（0.70761～0.77651）和Nd 模式年齡古老（1763～1964Ma）。上述特征清楚顯示，燕山期花崗巖總體上可歸屬于殼源型或S型花崗巖范疇。（7）燕山期花崗巖的CaO/Na2O（0.10～0.84）、Rb/Sr （1.8～3

9、0.0）和Rb/Ba （0.53～232.0）比值變化明顯。在Rb/Sr-Rb/Ba圖解上，數(shù)據(jù)點(diǎn)基本上都投影于泥質(zhì)巖區(qū)域內(nèi)。在構(gòu)造環(huán)境判別圖解上，燕山期花崗巖都投影于后碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)，表明它們應(yīng)是在伸展的構(gòu)造環(huán)境中形成的板內(nèi)巖漿活動產(chǎn)物。（4）白堊紀(jì)中基性脈巖的主量元素組成如SiO2、TiO2、Al2O3和堿總量變化明顯；
　　 在微量元素蛛網(wǎng)圖上，分布形式明顯呈現(xiàn)左側(cè)“隆起”和右側(cè)相對平緩的特征，Nb、Ta顯示虧損；在稀土

10、分布模式圖解上，LREE/HREE 比值和 (La/Yb)N 值較高，Eu 基本沒有虧損，配分模式呈右傾型。早白堊紀(jì)輝綠巖εNd(t)值（-8.2～4.3）和(87 Sr/86 Sr)I 值（0.70828～0.72338）變化明顯，它們的鉛同位素組成又具有Dupal 異常鉛特征，反映它們源自相對富集的不均一地幔源區(qū)；晚白堊紀(jì)輝綠玢巖εNd(t)值（-2.2～-0.9）、(87 Sr/86 Sr)I 值（0.71276～0.71312）

11、、206 Pb/204 Pb （18.500～18.574）和207 Pb/204 Pb （15.718～15.790）比值變化小。在Nd-Sr、Nd-Pb和Pb-Pb 相關(guān)圖解上，早白堊世數(shù)據(jù)點(diǎn)基本上都位于MORB和EM Ⅱ端員之間和太平洋深海濁積巖區(qū)域內(nèi)，反映輝綠巖的地幔源區(qū)因受到俯沖太平洋板塊及其沉積物脫水所分泌的流體交代作用的影響而發(fā)生富集；晚白堊世輝綠玢巖數(shù)據(jù)點(diǎn)都位于MORB和EM Ⅱ端員之間，反映它們源自具有MORB和EM

12、Ⅱ端員按一定比例混合特征的富集地幔源區(qū)。反映源區(qū)的富集作用主要?dú)w因于俯沖帶流體對上覆地幔楔的交代改造。
　　 （5）通過對302 礦床脈石礦物的氫、氧同位素組成的研究，確定的成礦期成礦流體的δ DH2O＝-65～-82 ‰，δ 18 OH2O＝6.8～0.6 ‰，礦后期成礦流體的δ DH2O＝-50～-65‰，δ 18 OH2O＝-0.8～-7.1 ‰，在δ DH2O-δ 18 OH2O圖解上，成礦期數(shù)據(jù)點(diǎn)都位于地幔流體演化區(qū)域

13、邊緣，反映成礦期成礦流體主要由地幔流體和部分大氣降水混合而成，而礦后期成礦流體則可能主要由大氣降水演化形成。在包裹體均一溫度－鹽度圖解上，數(shù)據(jù)點(diǎn)呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)分布，反映高溫高鹽度的地幔流體與低溫低鹽度的大氣降水之間不同程度的混合，進(jìn)一步證實(shí)成礦流體由地幔流體和大氣降水混合組成。
　　 （6）成礦組分具有多來源特征：方解石的δ 13 C 值（-8.4～-5.3 ‰）反映碳主要來自地幔；螢石的(87 Sr/86 Sr)I 值（0.

14、71474～0.71697）介于礦區(qū)內(nèi)輝綠巖（0.70861～
　　 0.72473）和賦礦花崗巖（0.73519～0.77152）之間，反映鍶主要來源于基性巖脈（富集地幔），或基性巖脈（幔源）與賦礦巖體（殼源）之間不同程度的混合。瀝青鈾礦的ε
　　 Nd(t)值（平均為-11.5）和Nd 模式年齡（平均為1787Ma）相似于賦礦花崗巖（油洞巖體分別為-13.2和1945Ma，長江巖體分別為-11.0和1770 Ma）而

15、與輝綠巖（分別為-1.4和809 Ma）區(qū)別明顯。
　　 （7）主成礦組分鈾來自地殼而不是地幔，這是因?yàn)槟蠋X地區(qū)的基底變質(zhì)巖具有高的鈾含量（一般為4～6×10-6）、賦礦花崗巖不僅鈾含量高（長江巖體平均為19.5×10-6，油洞巖體平均為11.1×10-6），而且堿交代作用明顯。當(dāng)富含CO2的地幔流體與其相互作用時(shí)，很容易與其中活化的鈾形成穩(wěn)定的鈾酰碳酸絡(luò)離子UO2(CO3)2 2-和UO2(CO3)3 4-而被轉(zhuǎn)移進(jìn)入成礦流體