桂北沙子江铀矿床成矿年代学研究:沥青铀矿U-Pb同位素年龄及其地质意义

苗儿山矿田为中南地区五大铀矿田之一,其内分布有我国最大规模碳硅泥岩型的铲子坪铀矿床及诸多花岗岩型铀矿床,沙子江矿床为矿田内重要的花岗岩型铀矿床之一。沥青铀矿是理想的铀矿床直接定年样品,同时,也是U-Pb同位素研究的理想矿物。本次研究以沥青铀矿为对象进行U-Pb同位素分析,获得了沙子江矿床早、晚两期铀成矿作用的年代分别为104.4Ma和53.0±6.4Ma,结合铲子坪矿床主成矿期年代74.1±9.9Ma,它们可能分别代表了苗儿山矿田3期主要铀成矿作用的时代。沙子江矿床等时线拟合所得高的初始Pb值反映了该期成矿作用之前存在铀的预富集作用。3期成矿作用与华南地区基性脉岩年代数据统计反映的岩石圈伸展期次相对应,暗示了铀成矿受控于华南岩石圈伸展这一大的动力学环境。

桂北沙子江铀矿床流体包裹体初步研究

对沙子江矿床内与成矿关系密切的各成矿阶段石英中流体包裹体进行了研究,显示成矿早阶段部分高温流体对铀的迁移可能发挥了一定作用,而整个成矿过程中主要成矿流体为中-低温、低盐度及中等密度热液。含子矿物包裹体可能捕获于流体沸腾作用过程中。沸腾作用降低了成矿流体中碳酸铀酰络离子的浓度,有利于铀的沉淀。成矿晚阶段,源自赋矿的富烃花岗岩体中烃类组分的加入为营造铀沉淀的还原环境贡献了力量,同时,这类富烃的花岗岩体对铀矿体形成以后的保存也到起了很大的作用。

桂北沙子江花岗岩型铀矿床碳、氧、硫同位素特征及其成因意义

测定了沙子江矿床及邻区矿床中与矿化密切有关的脉石矿物的稳定同位素,测知沙子江矿床方解石的δ13CPDB值为-2.8‰^-11.0‰,集中于-5‰^-9‰;表明矿化剂CO2主要来自地幔,混有少量有机质和沉积碳酸盐物质。δ13CPDB与δ18OSMOW呈显著的负相关关系,暗示流体去气(CO2)是方解石沉淀的主控因素。铀沉淀为多因素耦合作用的结果;去气作用导致成矿流体中碳酸铀酰络离子的解体,有利于铀的沉淀。S2-作为还原剂对铀沉淀也起了很大的作用。沙子江矿床黄铁矿的δ34SCDT值为-18.36‰^-8.92‰,可能主要来源于赋矿的花岗岩,而邻区孟公界和白毛冲矿床的δ34SCDT值为-30.51‰^-27.64‰,更多地继承了赋矿花岗岩源岩中沉积硫的特征。

桂北沙子江铀矿床沥青铀矿原位微区年代学和元素分析:对铀成矿作用的启示

微区原位分析是地球科学研究的重要手段,但这些分析技术在华南热液铀矿床中的应用相对较少,限制了对铀矿床成矿机理的深入认识。沙子江铀矿床是华南著名的花岗岩型热液铀矿床。本文利用电子探针(EMPA)、激光电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS)以及二次离子探针(SIMS)等微区原位分析技术,对沙子江铀矿床中的沥青铀矿开展了U-Pb同位素年代学及元素组成研究,确定了沥青铀矿的形成时代及成分特征,并探讨了蚀变作用对沥青铀矿成分及其表面年龄或化学年龄的影响。电子探针分析结果显示,该沥青铀矿以富铀和钙、极低含量的ThO2和稀土元素为特征,揭示其为低温热液成因,成矿热液富含Ca。LA-ICP-MS分析结果显示,沥青铀矿的稀土元素总量较低,其配分模式呈轻稀土富集型,具有明显的负Eu异常,与赋矿围岩豆乍山花岗岩的稀土元素组成相似,暗示其铀源可能与豆乍山岩体有密切的关系。蚀变和未蚀变沥青铀矿成分的对比研究显示,蚀变作用会导致硅元素大量进入沥青铀矿晶格,造成铀和铅的丢失,从而影响沥青铀矿的表观年龄或化学年龄,但沥青铀矿的稀土元素配分模式不会受到蚀变的影响。未蚀变沥青铀矿的SIMS微区原位分析获得的U-Pb年龄为101. 3±4. 5Ma,表明沙子江铀矿床存在100Ma左右的铀成矿事件。受岩石圈伸展控制形成的富CO流体与富铀花岗岩相互作用浸取出花岗岩中的铀,并在合适的构造部位沉淀形成了沙子江铀矿床。

桂北沙子江铀矿床稀土元素地球化学特征

针对沙子江矿床的区域地层、赋矿围岩、成矿各阶段方解石及铀矿石进行稀土元素地球化学研究发现：各类样品具大体类似的LREE富集及Eu负异常的稀土配分模式,表明它们之间稀土元素特征具有继承性,赋矿花岗岩与区域地层稀土元素特征指示两者具有共同的陆壳沉积物源区;方解石及矿石中稀土元素主要继承了赋矿花岗岩的特征。成矿各阶段方解石Y/Ho值范围狭窄,在28.86~38.22之间,显示它们具共同的源区,且从成矿早阶段经主成矿阶段到成矿晚阶段,Eu负异常趋于强烈,δEu均值由0.34→0.26→0.25,表明成矿流体向相对还原环境演化。铀矿石具最高的稀土元素总量（ΣREE=259.88×10-6~869.31×10-6）,且与铀矿石的品位存在正相关关系,暗示稀土元素与铀的迁移具同步性。铀矿石（以原生铀矿物为主）中Ce负异常的形成可能与铀源岩中分散的U（Ⅳ）被活化为在成矿流体中易迁移的U（Ⅵ）的氧化过程相伴;而铀黑的Ce正异常则是由表生作用过程所导致。

沙子江铀矿外围地化特征、元素迁移及铀成矿机理

沙子江矿床外围某钻孔不同矿化蚀变位置具有U含量与SiO_2、CaO、Fe_2O_3、LOI、HREE含量正相关、Na均消失殆尽、稀土和微量元素配分型式相似、LREE呈较富集的右倾特征。与新鲜围岩相比,蚀变围岩Sb、U明显增高,Ni、W略有增加;与新鲜围岩和蚀变围岩二者相比,碎裂花岗岩(矿石)中Cd、Sb明显增高,W、Ni、Pb略有增加,Be、Bi明显减少;相对于新鲜围岩,碎裂花岗岩(矿石)和蚀变围岩分别表现出Sb、U和Sb、Cd、U明显增高,共同表现出W、Ni略有增加的特征。矿化蚀变带元素迁移研究表明,矿化蚀变带样品Sb、LOI、CaO、Ni、Cu、In、Sr均迁入,Na2O、FeO、Be、Cs、Th、Nb均迁出,迁入率最大的组分均为Sb,迁出率最大的组分均为Na_2O。地球化学特征及元素迁移规律指示花岗质围岩是重要的U源及组分来源,成矿流体呈碱性,氧逸度较高。

基于GOCAD软件的沙子江铀矿床三维定量预测

文章采用GOCAD软件构建了沙子江铀矿床的三维地质模型,包括岩体模型、构造模型以及矿体模型等,利用其强大的空间分析模块进行地质体、构造、不同岩性接触界面、地球物理场等三维空间属性的统计分析及成矿信息提取,并通过序贯高斯模拟的插值方法建立了沙子江铀矿床矿体品位的三维属性模型,进而揭示铀矿化的空间分布规律。通过对成矿地质条件、控矿要素以及地球物理异常特征识别标志等铀成矿有利信息的提取,建立了沙子江铀矿床的定量预测模型。基于三维信息量法成矿预测方法,计算各预测要素的成矿有利区间,圈定7片找矿有利靶区,为将来的钻探工程部署及深部铀矿找矿突破提供依据。

沙子江铀矿床走滑构造控矿规律及控矿机制

赋存于豆乍山岩体的沙子江铀矿床,是苗儿山矿田重要的铀矿床之一。矿区内发育一系列NE、NNE向走滑构造,控制着铀矿体和矿化的产出。矿体在空间上具有分段富集、似等间距分布现象,矿体大小、形状受构造规模及产状控制,成矿期构造扭动作用使追踪构造的张裂部位及主走滑带与次级构造的交汇部位成为有利的成矿部位。

广西沙子江矿床深部及外围铀矿普查钻探施工技术

总结了广西资源县沙子江矿床深部及外围铀矿普查钻探施工技术。在花岗岩地层钻进中,解决了孔内漏水、掉块、垮孔及金刚石钻头寿命短、钻杆和钻杆接头磨损、钻孔弯曲等一系列问题。为在花岗岩地层钻进中积累了宝贵的钻探施工经验。

碳酸氢钠介质铀溶解温压条件制约模拟实验研究

成矿流体的温度、压力等物理条件变化影响铀溶解、沉淀能力,在热液型铀矿研究中对揭示铀富集沉淀机制具有重要意义。以沙子江铀矿床为主要研究对象,进行微量元素化学分析和物理化学条件模拟实验。变温实验和恒压变温实验结果表明在饱和蒸气压及6.89 MPa条件下,铀在0.5%NaHCO3介质中的优势溶解温度为80℃;在20 MPa条件下,相当于地下埋深约702~800 m,150℃为铀的优势溶解温度;200℃恒温条件下,随压力的增加,铀在0.5%NaHCO3介质中的溶解能力逐渐降低。研究表明来自地壳深部的含铀成矿流体随多期次的岩浆活动引起的温度波动有利于铀富集沉淀,减压作用中压力变化并非铀富集沉淀的直接因素。