粤北长江铀矿田隆升剥露历史和矿床保存——来自磷灰石裂变径迹热年代学的启示

粤北长江铀矿田是中国南方最重要和最具代表性的花岗岩型铀矿田之一。前人关于长江铀矿田的研究工作主要涉及铀矿成因、成岩成矿时代和铀矿化机制等方面,关于控矿构造研究也集中在矿床形成过程方面(如导矿、运矿和储矿构造),对成矿后矿床的剥露历史和保存研究甚少。本文通过磷灰石裂变径迹测试,恢复了长江铀矿田热演化历史,结果显示晚白垩世末以来表现为单向隆升剥露降温过程,在约63~55 Ma和44~34 Ma存在两次快速隆升过程,约34~5 Ma冷却速率较慢,为构造平静期,5 Ma以来又发生了快速隆升。自75 Ma至今长江铀矿田的隆升剥蚀量为3 km左右。矿田内被NEE向棉花坑断裂和NWW向油洞断裂分割的书楼丘、棉花坑和长排三个矿区隆升剥蚀量差异非常微小,说明棉花坑断裂两侧和油洞断裂两侧在新生代时期没有明显的差异升降,也进一步佐证了棉花坑断裂和油洞断裂的活动性不大。结合控矿构造的发育特点、3.2~5.6 km的成矿深度以及相关的成矿温压条件,表明长江铀矿田深部资源保存良好,深部具有很大的找矿潜力。

粤北长江铀矿田成矿条件及找矿方向探讨

粤北长江铀矿田是我国花岗岩型铀矿重要的聚集区和产出地,区内具有铀矿成矿条件优越、成矿作用复杂等特征。近年来,随着南方硬岩型铀矿资源的逐渐枯竭,寻找新类型、新地区的铀矿床显得尤为重要。本文在归纳总结区内岩浆活动与铀成矿作用关系、断裂构造特征的基础上,结合铀成矿时代、围岩蚀变、成矿流体及成矿物质来源,提出长江铀矿田下步找矿方向即寻找构造交汇部位及多期次岩浆和热液活动叠加部位,为该地区铀矿研究及下步勘查工作提供理论依据。

粤北长江铀矿田基性岩脉年代学、地球化学特征及其地质意义

粤北长江铀矿田位于诸广山复式岩体中南部,发育不同类型和期次基性岩脉。文章通过开展系统的岩石学、Ar-Ar年代学和地球化学分析,探究了基性岩脉类型、成岩年龄、构造背景、岩浆来源以及与铀成矿的关系。岩石学和年代学研究表明,该地区基性岩脉类型主要为辉绿岩、辉绿玢岩、闪斜煌岩及辉石煌斑岩等,基性岩脉至少分为三期:136.8 Ma、120.7 Ma、113.8~110.1 Ma,与华南中生代主要的地壳拉张活动时间相一致。地球化学研究结果表明,基性岩脉中大离子亲石元素Rb、Ba、K、Sr富集,高场元素Nb、Ta、Zr、Hf、Ti相对亏损,各类元素参数特征显示其具有拉张裂谷带玄武岩地球化学特征,可能为俯冲交代作用形成的富集地幔部分熔融形成。综合分析认为,该地区铀成矿作用是基性岩脉侵位后的地质事件,基性岩脉与铀成矿时空关系密切,受控于华南岩石圈伸展的动力学背景。

诸广南长江铀矿田油洞断裂性质及其找矿意义研究

油洞断裂是长江铀矿田NW向主断裂之一,研究和勘查程度相对较低。通过对该断裂的构造变形特征、演化特征以及含矿特征的详细评价和研究工作,认为:油洞断裂是一条多期活动的构造带,在110~70Ma之间发生了右行韧性剪切作用,断裂内花岗岩和辉绿岩均发生糜棱岩化,韧性变形自NW向SE逐渐增强,韧性变形的温度为280~350℃,形成差压力为62.6~118.1MPa,平均值为81.4MPa,水或流体对岩石的弱化和蚀变作用可能促进了岩石韧性变形的发生。韧性剪切作用破坏岩石的结构完整性而形成构造薄弱面,从而使其张裂、破碎,成为含铀热液迁移的通道和铀矿赋存的空间,形成较大规模的工业矿体;同时,韧性剪切带空间上产状稳定,向深部延深较大,对于深部找矿具有重大意义。长江矿田油洞断裂南东段韧性剪切作用最强的地段是进一步深部找矿的重要方向。

粤北长江铀矿田棉花坑断裂、油洞断裂特征及其与铀成矿关系

长江铀矿田位于广东仁化县,是中国华南地区最重要的硬岩型铀矿田。铀矿田内发育北北西(近南北)向含矿构造和北东东向棉花坑断裂及北西西向油洞断裂。棉花坑断裂、油洞断裂与铀成矿的关系涉及到矿田控矿构造格局构建和进一步找矿预测等关键问题。通过精细野外地质调查,重点研究棉花坑断裂、油洞断裂与北北西(近南北)向含矿断裂的相互关系,特别是断裂构造发育的特点和相互配套关系,取得如下认识:棉花坑断裂为脆性断裂破碎带,以未胶结的含有磨圆的花岗岩角砾的构造角砾岩和断层泥为特征,线性构造和负地貌特征明显,属于成矿后压扭性断裂,断错铀矿体和铀矿化带,但位移不大;油洞断裂为脆性破碎带,具有线性构造和负地貌特征,为北北西(近南北)向控矿构造的伴生张扭性断裂,并局部被其后的基性岩脉充填,它不是高级序控矿断裂,仅仅起局部含矿构造作用;油洞断裂带附近的韧性变形不是油洞断裂的连续韧性变形带,而是油洞岩体内小规模、零星不规则、多方向韧性变形的一部分;基于含矿构造呈北北西(近南北)向的展布特征,矿田内进一步的找矿方向不是沿着棉花坑断裂或油洞断裂的方向,而是沿着北北西(近南北)向含矿构造及现有矿化带的走向和倾向深部,在现有矿带间空白区的深部也很可能存在隐伏矿带。

广东省长江铀矿田水石矿床矿化特征与成矿模式

长江铀矿田是我国花岗岩型铀矿重要产地,水石地区位于长江矿田南部,受北西向油洞断裂及北东向黄溪水断裂带夹持控制。铀矿化(体)严格受北北西向蚀变带的控制,铀成矿具有多阶段性,含矿岩性主要有赤铁矿化硅化碎裂岩(微晶石英岩)、硅化碎裂岩、硅化碎裂花岗岩及硅化赤铁矿化细粒二云母花岗岩等。文章在系统总结水石地区地质特征、铀矿化特征基础上,按照热液型铀矿“构造-岩浆-蚀变”成矿思路,探讨了水石地区铀成矿模式。

粤北长江铀矿田花岗岩独居石U-Pb同位素定年及其地质意义

长江铀矿田位于诸广山复式岩体中南部,是典型的花岗岩型铀矿田。前人采用锆石U-Pb定年方法对赋矿花岗岩进行了年代学研究,但由于全岩和锆石铀含量较高,锆石往往发生了蜕晶化,可能导致锆石U-Pb定年数据散乱,影响锆石U-Pb年龄的可靠性。独居石是花岗岩中广泛存在的含铀副矿物,铀和钍含量均较高,可达10000×10^(-6),普通铅含量低,约100×10^(-6)~1000×10^(-6),是开展U-Pb定年的理想矿物。本文对长江铀矿田赋矿花岗岩中的独居石开展了激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)U-Pb定年,分别选用独居石标准物质USGS44069和Trebilcock作为外部标样和监控标样,结果显示油洞岩体的独居石U-Pb年龄为228.0±1.5Ma(MSWD=0.82,n=23),长江岩体的独居石U-Pb年龄为156.8±1.7Ma(MSWD=0.76,n=14),与SHRIMP锆石年龄在误差范围内一致(分别为232±4Ma和160±2Ma),进一步证实了油洞岩体为印支晚期岩浆活动的产物,长江岩体为燕山早期岩浆活动的产物。因此,本研究认为高铀花岗岩中独居石U-Pb年龄可以有效地约束其成岩时代。

长江铀矿田花岗岩与铀成矿年代学研究进展

长江铀矿田位于粤北诸广山岩体中南部,因产有棉花坑(302)、书楼丘(305)和长排等众多铀矿床而著名。空间上,这些铀矿床主要沿着长江岩体和油洞岩体接触部位分布,铀成矿与长江岩体和油洞岩体及其侵入其中的岩脉关系密切。前人对长江铀矿田岩体、岩脉与矿床等的形成年龄开展了大量测试工作,获得了丰富的年龄数据。本文总结了长江铀矿田花岗岩、铀成矿及岩脉年代学研究进展,结果表明:长江黑云母花岗岩岩体形成时间为166~157 Ma(加权平均年龄为160.9 Ma),为中—晚侏罗世;油洞二云母花岗岩岩体形成于245.6~219.6 Ma(加权平均年龄为232.1 Ma),为三叠纪。区内发育辉长闪长岩、角闪辉绿岩、细粒花岗质岩和煌斑岩等多种岩脉,岩脉活动至少可以划分为3期,即晚侏罗世基性脉岩(150~145.1 Ma)、早白垩世酸性脉岩(138.6~123.9 Ma)和早白垩世基性脉岩(110 Ma)。长江铀矿田的铀成矿作用从早白垩世已经开始,一直持续到古新世,年龄数据127~60 Ma,时间跨度较大,可划分为早白垩世成矿期(127~119 Ma)、晚白垩世成矿期(75~67 Ma)和古新世成矿期(61~54 Ma),其中以70~60 Ma(晚白垩世—古新世)年龄数据比较集中,可能是该区铀成矿高峰期。从时间来看,长江铀矿田成岩与铀成矿演化顺序为:油洞岩体→长江岩体→早期基性岩脉→细粒花岗质岩脉→早期铀成矿阶段→细粒黑云母花岗岩脉→晚期基性岩脉→第二期铀成矿阶段→晚期铀成矿阶段。长江铀矿田成岩与铀成矿作用可以划分为6期:三叠纪花岗岩浆作用(油洞岩体)、中—晚侏罗世花岗岩浆作用(长江岩体)、晚侏罗世基性脉岩作用(辉长闪长岩脉,150 Ma;角闪辉绿岩脉,145 Ma)、早白垩世脉岩与铀成矿作用(138.6~110 Ma)、晚白垩世铀成矿作用(75~67 Ma)、古新世铀成矿作用(61~54 Ma)。后续建议进一步加强除棉花坑铀矿床(302)、书楼丘铀矿床(305)和长排铀矿床以外的铀矿床成矿年代学、煌斑岩等其他岩脉年代学以及铀成矿机理研究,为该区下一步找矿提供科学依据。

粤北长江铀矿田控矿构造解析

控矿构造研究是长江铀矿田的薄弱环节,制约了成矿规律的深入探讨和进一步找矿方向.通过对矿田内控矿构造的详细解析,厘定了控矿构造形式,构建了构造控矿模型,探讨了控矿构造的演化,指出了找矿方向.铀矿田内的矿体和矿化带受北北西(近南北)向展布的小型断裂构造控制,具有走向延伸长、倾向延深大、产状比较稳定、局部弧形形态、呈带状成群出现等特点,显示含矿构造是形成于近东西向挤压条件的压性、压扭性断裂构造(密集节理带或劈理带).铀矿田的控矿构造是北北西(近南北)向的较大规模断裂构造(主断裂)系统,这个主断裂与深部成矿流体连通,起到导矿-配(运)矿作用,浅部连接作为含矿构造的北北西(近南北)向的次级断裂和密集劈理带,后者构成了铀矿体的赋存空间,控制了铀矿体产出.控矿构造经历了含矿构造形成期、基性岩脉侵位期、成矿期、成矿后小位移断错和隆升剥露共5个阶段的演化,最终形成目前的状态.油洞断裂不是控矿构造,仅局部含矿,棉花坑断裂为成矿后断裂.依据对控矿构造系统的认识,矿田内进一步的找矿方向是近南北(北北西)向铀矿化蚀变带沿走向延伸部位和倾向深部,同时现有地表或浅部矿带之间的空白区存在隐伏矿带的可能性也非常大.

粤北长江花岗岩型铀矿田沥青铀矿原位U-Pb年代学研究及其地质意义

花岗岩型铀矿床是我国重要的工业铀矿床类型,广泛分布于南岭地区。粤北长江铀矿田位于南岭中段诸广山岩体中南部,是我国典型的花岗岩型铀矿田。由于铀矿物在化学组成和成因上的固有属性,前人通过传统的铀矿物U-Pb同位素定年获得的成矿年龄(157~52Ma)变化范围较大且分散,难以有效约束精确的铀成矿时代。本文在精细矿物学研究的基础上,对长江铀矿田棉花坑、书楼坵和长排三个铀矿床的沥青铀矿开展了LA-ICP-MS原位微区U-Pb同位素定年研究。结果表明,棉花坑矿床成矿年龄为60. 8±0. 6Ma和66. 8±1. 6Ma,书楼坵矿床成矿年龄为71. 4±1. 3Ma和74. 4±1. 7Ma,长排矿床成矿年龄为62. 4±2. 5Ma和70. 2±0. 5Ma,总体分为~75Ma、~70Ma和~60Ma三期成矿年龄,代表了华南花岗岩型铀矿的晚期铀矿化。长江铀矿田成矿时代与诸广地区北东向断裂带、断陷盆地的强烈拉张时期(80~60Ma)同步,指示区内铀矿化与南岭地区晚白垩世-古近纪地壳拉张作用有关,区内铀成矿的幔源矿化剂CO2来自区域性北东向断裂带的拉张作用。综合前人资料,认为诸广地区的铀成矿具同时性和多期性特征,成矿峰期为~140Ma、~125Ma、~105Ma、~90Ma和80~60Ma,成矿统一受制于华南岩石圈伸展的动力学背景,诸广山-南雄盆山体系白垩-古近纪的构造演化可能是促使区域铀矿化形成的主要因素。

粤北长江铀矿田成矿过程中稀土元素地球化学特征

对粤北长江铀矿田赋矿花岗岩、蚀变花岗岩、铀矿石、沥青铀矿、黄铁矿、方解石和萤石开展了系统的REE,U与Th的地球化学研究,结果显示各类样品表现出类似的LREE相对富集、HREE相对亏损和Eu负异常的地球化学特征,表明样品REE特征具有一定的继承性,继承了赋矿花岗岩的REE特征。成矿早期钠交代作用对花岗岩中REE迁移较小,但对U有预富集作用,成矿期热液蚀变对花岗岩中REE迁移较明显,尤其是HREE,而Th表现出相对稳定的特征。从成矿早期到晚期方解石ΣREE逐渐降低(ΣREE平均值由48.86×10^(-6)→43.52×10^(-6)→28.40×10^(-6)),Eu负异常趋于减弱(δEu均值由0.23→0.31→0.39),表明成矿流体向相对氧化环境演化。成矿热液中REE,U与Th活化、迁移具同步性和同时性。热液沸腾和去气作用是造成沥青铀矿、方解石和萤石相对富集HREE的原因。由成矿早期到成矿晚期,成矿热液向相对氧化的酸性流体演化。

粤北长江铀矿田辉长闪长岩的岩石成因及其与铀成矿的关系

长江铀矿田深部赋矿辉长闪长岩的岩石成因制约着对铀成矿作用认识的深入.通过对辉长闪长岩开展锆石U-Pb定年、Lu-Hf同位素、矿物学和地球化学分析,探讨其岩石成因、成岩构造背景及其与铀成矿的关系.辉长闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为150 Ma,形成于晚侏罗世,具板内玄武岩地球化学特征.环带斜长石与黑云母主量元素变化记录了岩浆由基性到中性的演化过程.锆石(~150 Ma)εHf(t)为-14.1^-8.6,tDM2为1.7~2.1 Ga.辉长闪长岩源区为遭受俯冲带流体交代改造的相对富集地幔,岩浆上升侵位过程与中元古代-古元古代壳源物质发生了不同程度的地壳混染,形成于地壳伸展拉张和岩石圈大规模减薄的构造背景.辉长闪长岩为铀成矿提供了更为有利的还原性环境,促使热液中U6+的还原沉淀.

本期文章导读

01粤北长江铀矿田花岗岩独居石U-Pb同位素定年及其地质意义陈妍1,潘家永1,钟福军1,万建军1,严杰1,刘文泉1,2,李海东1,2(1.东华理工大学核资源与环境国家重点实验室,江西南昌330013;2.核工业二九研究所,广东韶关512026)铀矿作为一种全球战略性资源,是国家安全的重要基石。粤北长江铀矿田作为中国重要的花岗岩型铀矿田,对其赋矿主岩花岗岩开展成岩年代学研究,不仅可以探讨中国东部岩浆活动的时空分布与铀成矿的关系,指导找矿勘查,还有助于推进该地区铀矿成矿规律和成矿理论的发展。