北秦岭光石沟铀矿区花岗岩、伟晶岩锆石U-Pb年代学、地球化学及成因意义

光石沟铀矿床是中国重要的伟晶岩型铀矿,铀矿体产在黑云母花岗伟晶岩和黑云斜长片麻岩的接触带上。本文对矿区出露的花岗岩、花岗伟晶岩开展了详细的年代学和岩石地球化学研究以约束花岗质岩石的成因和形成环境。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得了黑云母花岗闪长岩、黑云母正长花岗岩、产铀黑云母花岗伟晶岩、非矿黑云母花岗伟晶岩的加权平均年龄,分别为(440.3±2.6)Ma、(420.4±2.7)Ma、(415.1±2.6)Ma和(413.6±2.4)Ma。地球化学数据显示,从矿区花岗岩到花岗伟晶岩分异程度逐渐升高,富集LILE(Rb、Ba、Sr),亏损HFSE(Nb、Ta、Ti),并且具有I型花岗岩的特征。花岗伟晶岩为具有稀土元素四分组效应(TE1,3=1.06~1.14)的NYF型(Nb>Ta、Y、F)伟晶岩,指示了熔体与出溶的富挥发分流体间强烈的相互作用。黑云母花岗闪长岩、黑云母正长花岗岩、黑云母花岗伟晶岩的锆饱和温度TZr分别为730~765℃、700~723℃和518~640℃。花岗质岩浆在深成中等还原(ΔO_x=-0.54^-0.25)的环境上升侵位,源区为石榴石和斜长石稳定区。黑云母花岗闪长岩的岩石成因与混入幔源物质的加厚下地壳部分熔融有关。伴随汇聚挤压作用的减弱,同源母岩浆的缓慢分离结晶形成了黑云母正长花岗岩-花岗伟晶岩组合。产铀黑云母花岗伟晶岩中较高含量的FeO^T、MgO、TiO_2、MnO、LILE(Rb、Ba、K)和较低的HFSE(Nb、Ta)是伟晶岩浆和黑云斜长片麻岩发生化学交换的结果。伟晶岩浆的同化分离结晶(AFC)导致了U在接触带的饱和,在中等还原的环境下富集成矿。光石沟花岗岩和花岗伟晶岩形成于北秦岭同造山-造山晚期。

光石沟铀矿床晶质铀矿电子探针化学定年研究

铀成矿年龄是铀矿床研究的重要内容,如何准确有效的测定铀矿床的成矿年龄一直是铀矿地质工作者不断探索的课题。应用电子探针化学定年方法对陕西丹凤光石沟伟晶岩型铀矿床中晶质铀矿进行了微区定年工作,光石沟铀矿床中晶质铀矿的微区特征及成分信息显示,晶质铀矿形成后一直处在封闭体系之中,后期没有经历热液流体的蚀变改造。本次获得两颗晶质铀矿的成矿年龄分别为(407.6±8)Ma和(416.9±10)Ma,与该矿床的U-Pb同位素稀释法测定的晶质铀矿年龄一致。

光石沟含铀花岗伟晶岩成因探讨

本文研究了光石沟含铀花岗伟晶岩的构造环境、成岩物质来源和形成方式，并运用微量元素定量模型模拟了其形成过程。研究表明，花岗伟晶岩是在大陆火山弧环境，由８９．７％的秦岭群和１０．３％的上地幔物质，经３５％左右部分熔融形成的重熔岩浆结晶分异而成。

陕南光石沟伟晶岩型铀矿床黑云母矿物化学研究及其对铀成矿的启示

伟晶岩型铀矿床是指与花岗伟晶岩有关的一类铀矿床,与其它类型铀矿床不同,伟晶岩型铀矿床是典型的原生铀矿床,其主要铀矿物为原生晶质铀矿,含矿与否及富集程度均是由晶质铀矿的多少决定的。我国是伟晶岩型铀矿床较为发育的少数国家之一,其中以秦岭造山带北部的光石沟铀矿床赋存量最大,品位最高,矿体形态相对简单,是该类铀矿找矿勘探的重点矿床。自上世纪60年代发现光石沟地区铀异常点以来,许多学者在该区做了大量的工作。

秦岭光石沟花岗伟晶岩脉地球化学特征及其成因

北秦岭光石沟地区含矿伟晶岩的成因问题,对于认识该区域铀成矿规律具有重要的指示作用。过去人们根据铀矿体的产出地质特征和与灰池子岩体的空间展布关系,普遍认为赋矿的花岗伟晶岩脉源自于灰池子岩体残余岩浆的分异作用。随着研究方法和测试技术的日渐成熟,专家学者们发现该区的花岗伟晶岩脉地球化学特征脱离了灰池子岩体的演化序列,暗示其物质来源另有途径。因此,笔者将区内的花岗伟晶岩脉以铀含量为标准分为含矿和非含矿两类,分别与秦岭群片麻岩和灰池子岩体进行对比分析研究,结果清晰表明,非含矿岩脉为灰池子岩体残余岩浆分异结晶所产生,而含矿岩脉则倾向于秦岭群片麻岩的部分重熔成因。这说明该地区伟晶岩脉具有多成因性,表现出复杂的多源特征。

丹凤地区光石沟铀矿床大毛沟岩株锆石U-Pb同位素定年及其地质意义

丹凤地区是我国伟晶岩型铀矿床的重要产区,光石沟铀矿床是该区最大的铀矿床之一,大毛沟岩株与光石沟铀矿床有密切的空间关系与成因联系。本文采用锆石LA-ICP-MS定年方法测定了大毛沟岩株的U-Pb同位素年龄,获得了代表大毛沟岩株形成年龄的锆石谐和曲线加权平均值年龄为418.3±8.8 Ma,与光石沟铀矿床的成矿年龄相当,说明光石沟铀矿床的成矿作用在时间上与该岩株的形成时间相当。同时,残留锆石中1980.5±19.47 Ma年龄的发现,说明大毛沟岩株白岗质花岗岩的物源可能与中下地壳秦岭群有关;E颗粒内核465Ma的年龄则可能代表灰池子岩体片麻状二长花岗岩的形成年龄,表明大毛沟岩株与灰池子岩体的形成年龄之间存在约30 Ma的时差。

陕西秦岭光石沟铀矿床含矿与非含矿伟晶岩差异性及其研究意义

光石沟铀矿床是我国花岗伟晶岩型铀矿的代表性矿床,矿体产于花岗岩体外接触带中的伟晶岩密集带内。在矿床外围扩大找矿中,常遇到含矿与非含矿伟晶岩难以区分的实际问题,直接影响找矿效果。在野外观察和综合分析前人资料的基础上,运用岩相学、岩石地球化学及同位素地球化学等手段,对光石沟铀矿床含矿与非含矿伟晶岩的岩石学、地球物理、地球化学以及稳定同位素特征等进行了对比研究,指出了二者在宏观和微观两方面存在的差异性,总结了含矿伟晶岩的主要特征,初步建立了光石沟铀矿床含矿伟晶岩的宏观和微观标志;同时还初步探讨了二者的成因差异,该成果对我国该类型矿床的外围扩大找矿和科研工作均具有借鉴意义。

陕南光石沟伟晶岩型铀矿床中长石矿物化学初步研究

以光石沟伟晶岩型铀矿床中相关伟晶岩中的长石为研究对象,开展系统的矿物化学电子探针研究,结果显示其中的斜长石都属于更长石、钠长石,碱性长石均为透长石,运用二长石温度计计算出了四种类型伟晶岩的结晶温度。通过研究,认为4种类型伟晶岩具有岩浆演化关系,从不含矿黑云母伟晶岩-含矿黑云母伟晶岩-二云母伟晶岩-白云母伟晶岩,随着伟晶岩岩浆演化程度的增高,成岩结晶温度不断降低,岩浆逐渐向酸性演化,同时由于黑云母等富氟矿物的产出,导致晶质铀矿的沉淀而富集成矿。

光石沟花岗伟晶岩型铀矿床地质及流体包裹体特征

光石沟铀矿床大地构造位置处于秦岭造山系东部的北秦岭加里东褶皱带,丹凤三角铀成矿区的东南部,矿床赋铀主岩为黑云母花岗伟晶岩。铀矿体严格受伟晶岩脉控制,矿石矿物主要为晶质铀矿,硅钙铀矿及铀黑等次生铀矿物仅见于地表以下20 m范围内的氧化带中。光石沟矿床石英中发育大量流体包裹体和少量熔融包裹体。流体包裹体可划分为富液相水溶液包裹体(Ⅰ型)、CO2包裹体(Ⅱ型)、含CO2的三相水溶液包裹体(Ⅲ型)和含子晶包裹体(Ⅳ型)四类。包裹体测试结果表明,光石沟铀矿床形成于融体-流体过渡阶段,流体包裹体以富气盐水包裹体为主,含少量CO2包裹体和含子晶包裹体,矿床均一温度范围为152~308℃,平均为233℃,盐度范围为7.2%~26.5%NaCleqv,平均10.0%NaCleqv,指示光石沟铀矿床成矿流体为中-高温、中-低盐度的NaCl-H2O(-CO2)流体体系。岩矿石的结构构造表明光石沟花岗伟晶岩型铀矿是典型的岩浆型同生矿床,即岩浆结晶分异形成的。在岩浆冷凝结晶晚期形成高挥发分、富流体的伟晶岩浆流体,侵位形成黑云母花岗伟晶岩脉。伴随着流体中的黑云母和磷灰石等富氟矿物的大量结晶,导致熔浆中氟大量减少,引起氟铀酰络合物遭到破坏,最终铀以晶质铀矿的形式结晶成矿。

光石沟铀矿床含矿主岩及铀矿化特征

光石沟铀矿床是我国典型的花岗伟晶岩型铀矿床,矿体呈透镜状及脉状断续产于壳幔混源黑云母花岗伟品名÷脉中,铀矿物以品质铀矿为主。通过该矿床矿化黑云母花岗伟晶岩及铀矿化特征研究,提出了该矿床形成于加里东期拉张动力环境,成矿岩浆属于温度≥700℃、富铀、含F及CO_2、低氧逸度的岩浆-热液过渡性流体体系,铀以氟羟基络合物形式迁移富集,岩浆-热液体系沸腾、去气作用是晶质铀矿沉淀成矿的主要成矿作用,形成品质铀矿环边的黄铁矿、方解石、铀石等矿物是热液成矿阶段产物的新认识。

陕西光石沟铀矿床铀赋存状态和铀成矿期次研究

采用矿石薄片鉴定、矿物参数自动分析系统检测、电子探针分析对光石沟铀矿床铀的赋存状态进行研究。结果表明,光石沟铀矿床铀矿物主要为晶质铀矿,铀石、钍石、钍铀矿、含铀独居石含量很低。晶质铀矿主要呈稀疏浸染状分布在脉石矿物粒间,与钾长石连生密切,其次与黑云母连生,常见锆石和石英包体。铀石主要与方解石、黄铁矿(白铁矿)连生,组成细小环边断续分布于部分晶质铀矿周边。钍铀矿、钍石呈包裹体赋存于独居石中,独居石呈星散状分布于脉石矿物中。根据铀矿物的赋存状态,光石沟铀矿床成矿期可划分为岩浆期和热液期两个成矿期次,其中岩浆期的矿物组合为晶质铀矿、钾长石和黑云母,热液期的矿物组合为铀石、方解石和黄铁矿(白铁矿)。

商南光石沟铀矿床花岗岩、伟晶岩同位素年龄及其地质内涵

光石沟铀矿床是北秦岭东段具较大规模的伟晶岩铀矿床,铀成矿与加里东期花岗岩、伟晶岩密切相关。同位素年龄资料表明,矿区内灰池子岩体与外接触带小岩株存在40 Ma的时差,小岩株与黑云母伟晶岩脉有30Ma的时差,这些花岗质岩石是加里东期一次熔融事件的系列岩石组合。伟晶岩型铀矿是富铀残余岩浆半原地侵位的同生铀矿床,铀矿化、铀矿体受黑云母伟晶岩脉控制。在大毛沟岩株白岗质花岗岩(419 Ma)新生锆石内核(残留锆石),第一次获取了与下元古界秦岭群同位素年龄一致的年龄信息(1 980.5 Ma),为研究该区加里东期花岗岩与秦岭群的关系,岩浆演化与铀成矿的关系提供了重要证据。

北秦岭光石沟地区伟晶岩型铀矿床特征及控制因素

花岗伟晶岩型铀矿是主要铀矿类型之一,我国北秦岭地区的光石沟铀矿床就是该类型矿床。为了探究光石沟伟晶岩型铀矿床的成因及找矿方向,对野外含铀伟晶岩型铀矿的地质特征、矿物成分及铀的品位及控矿因素进行分析,结果表明:伟晶花岗岩含铀品位较高,能够独立圈定矿体,而富黑云母伟晶花岗岩和富更长石伟晶花岗岩虽然铀含量较高,但是无法圈定矿体;元古界秦岭群第三岩性段,沉积岩铀含量为5.21×10-6,是大毛沟和灰池子岩体的主要铀源,是早泥盆世北秦岭地区的商丹洋壳北向俯冲致使秦岭微陆块发生变质、深熔、岩浆作用,进而发生铀成矿作用,形成了花岗伟晶岩型铀矿矿床,其控制铀矿的因素与地层、构造额岩浆事件有关,认为光石沟岩体侵位时间发生在(403.5±3.6)、(400.2±4.3)、(399.6±0.78)、(400.8±2.4)Ma(大毛沟岩体)和450 Ma(灰池子岩体)。综合上述,表明光石沟伟晶岩黄岗岩的铀源来自沉积岩,商丹洋壳北向俯冲使含铀岩石熔融、上侵、结晶,沿着构造裂隙带充填成矿。

陕西商丹地区光石沟铀矿矿床成因探讨

光石沟铀矿床位于北秦岭东段的商丹地区,该矿床的主要赋矿岩石为黑云母花岗伟晶岩。通过对该区资料的整理综合研究发现:光石沟伟晶岩属于壳源深源岩浆分异伟晶岩;按岩浆源区性质划分,属于S型花岗岩范畴。伟晶岩脉与大毛沟岩株是同期岩浆活动的产物,而灰池子岩体与它们属于两期岩浆事件。形成大毛沟岩株与伟晶岩脉的岩浆上侵过程中不能同化黑云斜长片麻岩,所以由同化混染形成的铀矿数量是很有限的,铀源主要来自岩浆。同时,伟晶岩中黑云母团块既不是同化混染作用形成的,也不是次生加大形成的,而是由于岩浆富铁、富氟,以及结晶分异过程中黑云母的结晶习性综合作用而形成的。光石沟伟晶岩型铀矿为典型的岩浆型同生矿床,矿床成矿机制为晚期含挥发分的岩浆沿地层薄弱面上侵,在容易形成地球化学障的部位沉淀成矿。

陕南光石沟伟晶岩型铀矿床黑云母矿物化学研究及其对铀成矿的启示

黑云母是伟晶岩型铀矿床中重要的矿物,它广泛地存在于产铀相关的花岗岩及伟晶岩之中,同时与伟晶岩矿床中主要铀矿物-晶质铀矿的产出有着十分密切的关系。选择与我国光石沟伟晶岩型铀矿床密切相关的灰池子二长花岗岩、大毛沟白岗岩、伟晶岩类中黑云母作为研究对象,系统的电子探针矿物化学分析结果显示:花岗岩、白岗岩和伟晶岩中黑云母均具有富集铁、钛,亏损挥发性组分氟、氯等特征。产铀黑云母伟晶岩中黑云母相对于非产铀黑云母伟晶岩具有富Mg,Mn,贫Al,低ACNK以及氧逸度等特点。研究结果不仅表明白岗岩和伟晶岩并不是由灰池子二长花岗岩分离结晶而来,而且证明了同化混染作用不仅控制了产铀伟晶岩中黑云母的特殊结构构造以及物质组成,更是伟晶岩型铀矿产出的关键因素。