粤北302铀矿床围岩蚀变的地球化学特征和成因研究

以粤北302铀矿床ZK23-2钻孔为研究对象,通过显微镜下薄片鉴定、岩石地球化学和流体包裹体分析等对该矿床的围岩蚀变进行研究。结果表明,302矿床蚀变种类繁多,蚀变类型主要有:碱性长石化、硅化、绢云母化、红化、绿泥石化、绿(褐)帘石化、碳酸盐化、高岭石化等。矿床表现出明显的垂直分带和水平分带特征。从上至下,将ZK23-2划分为4个蚀变带:红化、绢云母化带→硅化、红化、强绢云母化带(铀富集带)→绿泥石化、绢云母化带→弱蚀变或正常花岗岩带。岩石的主量元素、微量元素和稀土元素均规律变化,微量元素分布模式和稀土元素配分模式均与赋矿围岩长江岩体的趋势一致,说明蚀变作用对它们的影响小,致使蚀变岩石基本保持原岩的地球化学特征。各蚀变带包裹体的均一温度均低于220℃,属于中低温热液,惰性气体N2在各蚀变带包裹体中普遍存在,强蚀变带的包裹体气相成分中均含CO2,表明在铀矿的形成过程中,铀的溶解、迁移以及富集成矿作用与CO2气体密切相关并发生在N2环境中。此外,成矿期脉石矿物包裹体的均一温度和压力为正相关的平滑曲线,表明围岩蚀变的分带特征主要是由成矿热液流体的混合作用引起的。

幔源挥发性组分参与302铀矿床成矿作用的氦同位素证据

对取自302铀矿床井下与沥青铀矿矿石共生的9件紫黑色萤石、肉红色方解石样品进行了流体包裹体的He同位素测定,3He/4He测定值为0.03～0.57 Ra(绝大部分在0.11～0.25 Ra之间),位于地幔与地壳的氦同位素值范围之间,显示成矿流体中的氦同位素具有壳、幔两个端元混合的特点,表明有大量幔源挥发性组分参与铀成矿作用。该矿床碳同位素值与流体包裹体证据均表明,地幔挥发性组分确实大规模参与了铀成矿作用。研究显示,几乎华南所有的热液铀矿床都形成于白垩纪—古近纪,且这些矿床的碳同位素组成均显示成矿流体中的矿化剂CO2来自地幔,暗示它们成矿时具有相似的成矿动力学背景:可能均与华南中-新生代岩石圈伸展作用所控制的幔源挥发性组分具有密切的关系。

302铀矿床围岩蚀变分带性及地球化学特征

文章阐述了302铀矿床的围岩蚀变特征,重点分析了围岩蚀变分带及其地球化学特征,认为该矿床近矿围岩蚀变具有明显的水平分带性,垂向上也有一定的变化规律。根据蚀变带U、Co、Cr等元素含量的增加,指出铀成矿热液具有深源性;根据不同标高蚀变带元素组合特征,认为该矿床目前的开采部位还处于矿床中部,推测深部有较大的找矿前景。

粤北302铀矿床成矿流体与成矿物质来源研究:H、O、Sr、Nd同位素证据

粤北地区是中国花岗岩型铀矿最为重要的大型矿集区。位于粤北诸广复式岩体东部的302铀矿床是一个规模大,埋藏较深,矿化垂幅较大的花岗岩型铀矿床。矿体呈似脉状、扁豆状或透镜状产于印支期油洞岩体和燕山早期长江岩体的断裂蚀变带内,矿石矿物以沥青铀矿为主。近年来,研究者们对该矿床的成矿流体与成矿物质来源一直存在争议。文中对该矿床进行的氢、氧同位素研究表明,成矿流体的δ18O_(H_2O)值为-7.09‰~3.24‰,δD_(H_2O)值为-105‰^-63‰,反映成矿流体主要由深循环的大气降水通过水-岩相互作用演化形成,δD_(H_2O)值的偏低可能主要由成矿流体的热液沸腾作用和/或大气降水在深循环过程中与少量有机水(δD_(H_2O)=-90‰^-250‰)的混合引起。成矿期萤石的εNd(t)值(-11.9^-11.4)和稀土元素分布模式与赋矿围岩长江岩体十分相似而与油洞岩体区别明显,萤石落在Gd/Yb-Nb/Ta图解中的长江岩体及其邻近范围内,表明302矿床的成矿物质主要来源于赋矿围岩长江岩体。

302铀矿床绿泥石特征及其与铀成矿的关系

通过对302铀矿床的蚀变矿物绿泥石进行电子探针成分分析和矿物学研究,提出该矿床的绿泥石分属4种成因类型,具有4种产出形态;探讨了绿泥石的形成环境和温度,并以此对铀成矿环境进行推断。302铀矿床的成矿过程可表述为矿前期在相对较高温度的热液流体作用下,黑云母发生绿泥石化蚀变,随后热液继续交代长石,形成长石蚀变型、裂隙充填型绿泥石,进而在成矿期热液温度相对较低的条件下形成浸染型绿泥石。

粤北302铀矿床同位素地球化学研究

位于粤北诸广山岩体东南部的302铀矿床是我国规模较大、埋藏较深的花岗岩型铀矿床之一。该矿床产于印支期油洞岩体和燕山早期长江岩体的断裂蚀变带内,矿区内NWW向基性岩脉十分发育,矿体呈似脉状、扁豆状或透镜状。同位素研究表明,矿石的沥青铀矿Sm-Nd和U-Pb等时线年龄(70 Ma)与油洞岩体(232 Ma)、长江岩体(160 Ma)的年龄相差巨大;主成矿期成矿流体的δDH2O值为-65‰～-82‰(平均为-75‰),δ18OH2O值为6.8‰～0.6‰(平均为3.9‰),反映出成矿流体主要由地幔流体组成;方解石的δ13C值为-8.4‰～-5.3‰,表明矿化剂ΣCO2也来自地幔;矿区内辉绿岩的(87Sr/86Sr)i值为0.70861～0.70882,花岗岩的(87Sr/86Sr)i值为0.73519～0.77152,萤石的(87Sr/86Sr)i值为0.71474～0.71697,表明成矿组分Sr可能来源于基性脉岩(幔源)与赋矿花岗岩体(壳源),并呈不同程度的混合,而主成矿组分铀主要来源于赋矿花岗岩体。

粤北302铀矿床成矿机制探讨——来自流体包裹体的证据

在对粤北302铀矿床岩相学研究的基础上,划分矿物生成世代,并对成矿期流体包裹体进行岩相学观察,得出成矿期流体包裹体主要有三种类型,按其成分划分为盐水包裹体、含CO2三相包裹体、纯CO2包裹体。盐水包裹体冰点温度为-0.8^-3.4℃,均一温度为106~254℃,盐度为2.39%~5.55%wtNa Cl equiv;含CO2三相包裹体充填度为20%~90%,均一温度为198~354℃,盐度为3.76%~9.24%wtNa Cl equiv;纯CO2包裹体均一温度为17.8~22.1℃。流体包裹体岩相学观察结合显微测温数据说明成矿流体经历过沸腾作用,其成矿温度大约在250℃,压力约为(1.0~1.1)×108Pa,流体沸腾作用可能是导致302铀矿床成矿的重要机制。

302铀矿床矿石中铀的存在形式及矿物组合特征

电子探针分析显示,302铀矿床矿石中铀的存在形式以独立铀矿物为主,少量呈类质同像赋存于钍石、锆石及金红石等副矿物之中。独立铀矿物以沥青铀矿为主,其次有铀石、铀钍石、钛铀矿等原生铀矿物和硅钙铀矿、钙铀云母、铜铀云母等次生铀矿物。铀矿石具有5种不同的矿物组合,这种矿物组合的多样性,反映了该矿床热液流体活动的长期性和复杂性,即成矿热液流体作用具有多阶段性,以及热液流体组成和成矿环境的多变性。与铀矿化相关的蚀变有硅化、赤铁矿化、紫黑色萤石化、黄铁矿化、方解石化、绢云母化及绿泥石化等。

粤北仁化棉花坑铀矿床地下热水地球化学特征及补给来源研究

通过对粤北仁化棉花坑铀矿床地下热水的水文地球化学及地热地质条件分析,探讨了地下热水的形成环境及补给源特征。棉花坑矿床地下热水为HCO_3^--Ca^(2+)-Na^+型水,其δD_(V-SMOW)值为-44.5‰～-40.7‰,δ^(18)O_(V-SMOW)值为-6.8‰～-6.4‰,分布于本地雨水线附近,为大气降水成因;热储温度为67.8℃,补给源高程为650～1150 m,循环深度为标高-1250～-660 m,d-excess值7.5‰～10.5‰,表明地下热水可更新能力较强,热水径流距离短,水—岩作用较弱;结合粤北花岗岩区地质地貌特征,认为补给源来自矿床东南向的南山一带;地下水深循环是形成矿区地热主因,同时岩体铀矿物放射性蜕变产热可增强地温梯度;地下热水铀含量为40～120μg/L,呈氧化环境,现今地下热水活动一定程度上继承了成矿期古热水活动特征,对铀矿床的形成具有促进作用;热水循环深度指示矿床深部仍具有非常好的找矿前景。