粤北棉花坑铀矿床萤石矿物标型特征及其地质意义

粤北棉花坑铀矿床铀成矿与萤石关系密切,为探讨该矿床成矿流体演化特征,采用X射线粉末衍射分析、化学分析等方法对该矿床不同深度及不同成矿阶段矿石中的萤石开展标型特征研究。结果显示:成矿期紫黑色萤石相较于矿前期绿色及成矿晚期紫色萤石的Eu亏损更明显,紫色萤石Eu亏损则稍强于绿色萤石;各阶段萤石的Ce多数表现出微弱负异常,少部分表现出弱正异常;Y/Ho-La/Ho图解中各阶段萤石样品投点大致呈水平直线分布,Y/Ho较为均一;相同阶段萤石a0值随深度增加表现出先增大,后减小再增大现象,相同中段早期形成的萤石a0值比晚期的大。综合研究认为形成萤石的成矿流体具有从相对还原过渡至氧化、相对封闭的热液系统转换至开放系统的环境演化;成矿流体具有同源性,可能为同一成矿流体不同阶段形成的产物,紫色萤石阶段可能来源于前两个阶段萤石的再迁移重结晶;REE含量与a0值指示本区成矿流体具有酸碱溶液交替的特征。深部萤石晶胞参数仍较大,推测矿体剥蚀不深,深部具有较好的成矿前景。

粤北棉花坑铀矿床热液蚀变与物质迁移研究

本文以粤北长江铀矿区棉花坑铀矿床的横向矿化蚀变剖面为研究对象,系统研究了代表性新鲜花岗岩、蚀变岩和矿石的主量、微量以及稀土元素地球化学特征,运用质量平衡计算方法探讨了各蚀变带组分的迁移规律,以期解决成矿物质来源、成矿流体来源及其性质等问题。结果表明,该矿化蚀变剖面具有明显的水平分带特征,可分为新鲜花岗岩带(Ⅴ带)、远矿碱交代蚀变带(Ⅳ带)、近矿绿泥石化蚀变带(Ⅲ带)、矿旁水云母化蚀变带(Ⅱ带)和矿化中心赤铁矿化蚀变带(Ⅰ带)。从侧缘碱交代带→矿化中心带,Si O2的带入率(0. 27%→0. 21%→0. 50%→0. 70%)整体上与U的带入率(4. 73%→8. 07%→39. 26%→98. 29%)呈正比,K^+与Na^+相互排斥呈现"钾钠不相容"现象,MgO与MnO呈现出"此消彼长"的迁移特征,是对流平衡迁移方式的表现。Th、Pb、Cs、Mo、As元素在矿化中心带的带入率最大,Ba、Sr、Co、V元素在矿化中心带迁出率最小,这对铀成矿(铀矿化)具有很好的指示作用。根据各蚀变带元素的含量、比值及迁移特征,结合前人的研究成果,认为矿床的成矿物质主要来源于赋矿围岩长江岩体,成矿流体在成分上富含挥发分和矿化剂(CO2、F、H2O等)、碱金属元素(K、Cs、Rb)和重稀土元素,性质上具相对高的氧逸度,其来源是地幔流体与经历了深循环大气降水的混合成因流体。挥发分和矿化剂(CO2、F、H2O等)的带入是矿床重要的矿质迁移机制,CO2的逸出伴随着氧化向还原过渡的环境是矿床重要的矿质沉淀机制。

粤北仁化棉花坑铀矿床成矿热液演化及其对成矿过程的约束

本文以棉花坑(302)铀矿床成矿期紫黑色萤石、浅粉红色方解石及赤红色微晶石英等含铀脉石矿物及与之共生的黄铁矿为研究对象,采用流体包裹体热力学、群体成分分析及黄铁矿微量元素分析等方法,对成矿流体演化特性及对成矿过程的指示与约束开展了研究。研究表明,成矿期的萤石、方解石、微晶石英中流体包裹体类型以富液相两相Na Cl-H2O型为主,平均均一温度分别为185. 8℃、177. 0℃、140. 4℃,平均盐度分别为2. 24%Na Cleqv、1. 36%Na Cleqv、1. 75%Na Cleqv,矿床流体具有中低温低盐度特征;计算出平均成矿压力分别为39. 5MPa、38. 0MPa、30. 1MPa,平均成矿深度分别为1. 5km、1. 3km、1. 1km。流体包裹体群体成分显示成矿流体中富含K^+、Na^+、Ca^2+等阳离子和HCO3^-、F^-、SO4^2-等阴离子及CO2、H2O等气相成分。这些脉石矿物为成矿期不同阶段沉淀的产物,随着成矿流体温度、压力逐渐降低,流体存在演化分异和不混溶现象,流体内的∑M^+/∑M^-逐渐升高,矿物沉淀按先析出萤石、其次方解石、最后微晶石英的顺序进行。成矿期黄铁矿Y/Ho平均比值变化显示,矿物沉淀过程逐渐改变了成矿流体性质,使得Zr/Hf、Nb/La、Co/Ni等稀土、高场强元素平均比值逐渐变小,还原性的成矿环境也会发生轻微波动;铀元素在流体演化的最晚阶段才大量与微晶石英一同沉淀,沉淀出的黄铁矿U/Th平均比值逐渐升高。

诸广棉花坑铀矿床花岗岩中黑云母成分特征及其成岩成矿意义

诸广棉花坑铀矿床围岩是中粒斑状二云母花岗岩和中粗粒斑状黑云母花岗岩,本文通过对其中的黑云母进行了岩相学观察和详细的矿物化学分析以探讨黑云母的形成条件及其成岩成矿意义。电子探针分析结果表明,本区黑云母富铁贫镁,属于铁叶黑云母,指示诸广花岗岩体为过铝质岩系,起源于地壳。黑云母结晶的温度为650~700℃,logfO2为-15^-16,压力为159~247MPa,对应的侵位深度为5.2~7.2km。与非产铀花岗岩对比,本区岩浆具有相对较低的温度和氧逸度。

粤北棉花坑铀矿床原生晕地球化学特征与深部找矿预测标志

本文以原生晕垂向分带理论为指导,运用多元统计方法对棉花坑铀矿床9号脉垂向上原生晕特征进行研究,查明成矿及伴生元素组合特征,建立元素垂向分带序列。结果表明,U、W、HREE、Pb为棉花坑铀矿床主要成矿元素,矿头晕以Cu、Zn、Ni为主,矿尾晕以Sr、Ba、Bi为主。通过对棉花坑铀矿床原生晕特征的综合分析,指出了该矿床-480m以下仍具有很大找矿潜力,并总结了热液型铀矿深部成矿预测标志。

Pb同位素特征值示踪法在棉花坑铀矿床及其外围应用

在棉花坑矿床进行Pb同位素组成特征值V_1指示隐伏铀矿体有效性试验,结果表明该参数能够在区域上有效地识别出含矿花岗岩蚀变破碎带,可应用于隐伏铀矿体找矿定位预测。在棉花坑矿床外围油洞地区,利用地表土壤Pb同位素组成特征值V_1圈定出了重点成矿预测区。

棉花坑铀矿床红色硅化蚀变岩地球化学特征及对铀成矿的指示

棉花坑铀矿床是我国重要的花岗岩型铀矿床,其铀成矿与硅化蚀变作用关系密切,但硅化蚀变与铀成矿之间的成因联系研究相对薄弱,尤其对早期红色硅化蚀变流体特征研究较少。文章选取棉花坑铀矿床早期红色硅化蚀变岩、微晶石英进行了主量、微量及稀土元素分析,结果表明:棉花坑铀矿床红色硅化蚀变岩亏损Zr、Nb、Ta等高场强元素,富集U等元素;w(∑REE)值较低,为(10.3~109.2)×10^(-6),且稀土元素配分模式与赋矿围岩基本类似,暗示红色硅化蚀变流体贫稀土元素,矿化物质主要来自赋矿围岩;同时其Sm/Nd、Pb/Ce和La/Ba值分别为0.27~0.39、0.97~8.11、1.76~16.81,指示了红色硅化蚀变流体为浅源和深源的混合。棉花坑铀矿床红色微晶石英中w(Al)值介于(45~157)×10^(-6)之间,含量相对较低且变化范围较小,暗示流体的pH值变化较小;结合红色微晶石英型铀矿化品位相对较低的特征,推测红色微晶石英中w(Al)值变化特征可作为红色微晶石英型铀矿化铀品位相对高低的重要判据。

粤北棉花坑铀矿床三维可视化模型及找矿意义

通过对棉花坑铀矿床剖面图、平面图及地形资料的综合研究,利用Surpac软件建立矿区的地表模型、钻孔模型、侵入岩接触面模型、蚀变带模型及矿体模型,全面清晰地展示矿区地形、岩浆岩、蚀变带和矿体的三维空间分布特征。通过对模型综合分析,指出下一步找矿方向,为棉花坑铀矿床深部成矿预测提供科学依据。

粤北棉花坑铀矿床萤石地球化学特征及其地质意义

为探讨粤北棉花坑铀矿床形成萤石的成矿物质来源及成矿流体性质,指导该区找矿工作,在系统总结研究区矿床地质特征的基础上,开展了矿前期、成矿期、矿后期萤石的微量、稀土元素地球化学特征研究。结果显示,从矿前期到矿后期,微量元素配分模式接近一致,表现为亏损Rb、Th、Zr和Zn,富集Pb、U、Y和Cu,反映萤石的成矿物质具有相似的源区特征。对不同期次呈现出不同颜色的萤石进行稀土元素对比分析,结果表明萤石颜色可能与其稀土元素含量有关。根据La/Ho-Y/Ho图,不同期次萤石样品基本沿水平分布,上下浮动范围小,指示形成本区萤石的流体存在同源且多期次的特征,结合研究区萤石Y/Ho比值及Y含量的变化情况,推断棉花坑铀矿床中形成萤石的流体存在相似来源且多期次的特征。

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。

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。

粤北棉花坑铀矿床深部矿体矿化剂CO_2来源探讨

棉花坑铀矿床是我国华南重要的大型花岗岩型铀矿床,该矿床碳酸盐化与铀矿化关系密切,本研究对棉花坑铀矿床深部矿体不同期次的方解石进行碳、氧同位素分析。该矿床矿前期、成矿期、矿后期都发育方解石,从早到晚,方解石的δ^(13)C_(PDB)值有明显降低的趋势,而δ^(18)O_(SMOW)值矿前期最低,成矿期与矿后期方解石的δ^(18)O_(SMOW)值变化范围与平均值相似。棉花坑矿床矿前期方解石δ^(13)C_(PDB)为-4.9‰^-6.0‰,平均值为-5.5‰,与幔源的CO_2的碳同位素变化范围和平均值相似,而成矿期与矿后期由于CO_2发生脱气作用引起同位素分馏而降低,表明该矿床成矿流体中的碳来自地幔去气作用,方解石的δ^(13)C_(PDB)-δ^(18)O_(SMOW)组成呈负相关关系,进一步证实棉花坑铀矿床成矿流体中CO_2矿化剂由地幔去气作用形成。

粤北棉花坑铀矿床矿物共生组合特征及其意义

基于棉花坑矿床不同类型铀矿石中矿物共生组合关系研究,讨论了棉花坑矿床成矿作用过程中铀的沉淀富集机制。研究结果显示,棉花坑矿床铀矿体主要呈脉状充填或细脉浸染状产出;铀矿石类型包括萤石型、碳酸盐型、硅质脉型和红化型。虽然不同矿石类型中成矿期形成的脉石矿物种类存在差异,但均表现出以下共性特点:铀矿物赋存于脉状充填矿石的中心部位或两壁,或与成矿期脉石矿物相间排列;或呈细脉状、浸染状赋存于碎裂蚀变花岗岩内;与成矿期脉石矿物(主要包括方解石、萤石、微晶石英)镶嵌生长;铀矿物与黄铁矿以集合态或相对独立态密切共生,两者之间及其与成矿期脉石矿物晶体之间界线平直,晶形完好,镶嵌生长。认为棉花坑矿床铀矿石中黄铁矿与铀矿物之间不存在先后的成生关系,均为成矿流体共结晶产物;铀沉淀成矿与氧化还原作用无关,减压、温度下降以及成矿流体pH值、溶解度(饱和度)变化,是制约铀矿物以及相关脉石矿物结晶沉淀的主要因素。

棉花坑铀矿床绿泥石矿物学特征及其地质意义

绿泥石作为棉花坑铀矿床重要的蚀变矿物,且主要以4种形态产出。运用电子探针技术分析了绿泥石的化学成分,研究结果显示,绿泥石主要为富铁蠕绿泥石、铁镁绿泥石,形成于还原环境;不同成因和产状的绿泥石绝大部分来源于泥质岩,少数绿泥石来源于铁镁质岩;绿泥石的形成温度介于187~297℃之间,形成机制主要为溶蚀-沉淀结晶及溶蚀-迁移-沉淀结晶两类。赋矿花岗岩在发生绿泥石化时,将岩体中的铀进一步活化形成活性铀,促进后期铀的迁移,此外,绿泥石作为富Fe的层状硅酸盐矿物,为流体中铀的沉淀、富集提供了良好的还原性环境。

棉花坑铀矿床垂直分带性成因探讨

阐述了棉花坑铀矿床的概况,分析了棉花坑铀矿床垂直分带性的成因及特征。

应用锆石研究铀成矿流体的地球化学特征:以粤北棉花坑铀矿床为例

铀矿中锆石富集Li、P、Ti、Nb、Hf、U、Th、Ta、Y、Rare earth elements(REE)等微量元素,Th/U比值较低,在以大陆上地壳为标准化的模式图上呈现明显的重稀土富集、Ce、Y正异常和Eu负异常的特征。根据锆石/热液间微量元素的分配系数估算了成矿流体的微量元素质量分数。铀成矿流体具有富U,低Th/U比值,高稀土元素质量分数,轻、重稀土分异不明显,显著的Ce、Eu负异常和Y正异常,低Ce^4+/Ce^3+比值等特征。成矿流体主要来源于岩浆期后热液,并得到流体/岩石反应的改造,流体上升减压导致流体沸腾、气体溢出、碱性增高和还原环境,最终导致铀矿物的沉淀和铀矿床的形成。

粤北诸广岩体南部棉花坑矿床水文地质的探讨分析

棉花坑矿床位于长江矿田中部,处于诸广山复式花岗岩体南部的中心部位。区内无大的地表水体,地下水体主要有风化花岗岩裂隙潜水,花岗岩裂隙潜水,构造脉状裂隙水等三种。地表径流与地下水通过构造带或花岗岩裂隙中可能的运移通道相通。矿山开拓中充水水源主要包括直接充水水源和间接充水水源,其中构造脉状裂隙水是矿坑充水的主要因素,大气降水对矿坑井下排水有一定的影响。矿床充水水量对铀水文地球化学以及矿石品位均产生一定的影响。

棉花坑矿床细粒花岗岩黑云母微区地球化学特征及其地质意义

对粤北棉花坑铀矿床细粒黑云母花岗岩中的黑云母进行了系统的矿物化学分析,旨在探讨黑云母对成岩成矿作用的指示意义。电子探针(EMPA)测试结果显示,细粒花岗岩中黑云母富FeO_T、TiO_2,贫MgO、Al_2O_3,属铁叶云母。Fe~(2+)/(Mg+Fe~(2+))比值介于0.89~0.93,TiO_2/MnO比值介于2.89~4.59,并显示贫钙的特征,为典型的岩浆成因黑云母;其F含量较高(平均为0.69%),表明岩浆熔体富F。激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)原位微量分析表明黑云母稀土总量较低,∑REE含量为13.85×10~(-6)~25.18×10~(-6)。轻重稀土比值LREE/HREE为1.04~1.69,显示出轻重稀土分馏不明显。球粒陨石标准化的稀土元素配分模式呈典型的平缓V字形,且具明显的Eu(δEu为0.016~0.021)负异常。在原始地幔标准化蛛网图中,黑云母相对全岩富集Rb、Ta、Nb、Sc、V、Co,而相对亏损Th、U、Sr、Zr等元素。估算得出黑云母结晶温度为437~502℃,氧逸度lgf(O_2)为10~(-18.7)~10~(-20.8),表明其形成于低温、低氧逸度条件。上述特征指示寄主岩石为壳源成因的高分异S型花岗岩,与产铀岩体具相似特征,低温、低氧逸度和高挥发分氟含量等条件有利促使铀元素富集。

广东仁化棉花坑铀矿床萤石矿物学、地球化学特征及其地质意义

棉花坑铀矿床产有三类萤石,分别为形成于铀成矿期主成矿阶断的紫黑色萤石、形成于铀成矿期成矿晚阶段的紫色萤石以及形成于铀成矿后期的浅绿色萤石,这三类萤石均属于热液成因。紫黑色萤石和紫色萤石相似的稀土元素配分模式暗示了两者具有相同的物质来源,而浅绿色萤石的物质来源可能与紫黑色萤石、紫色萤石的物质来源不同。从铀成矿期至铀成矿期后,萤石弱的负Ce异常、明显的负Eu异常和U的含量以及这些参数的变化特征都指示了成矿环境由还原向氧化转化,成矿流体性质由还原向氧化演化。在研究棉花坑铀矿床萤石微量元素和稀土元素的基础上,结合长江铀矿区的成矿地质背景和类比邻近相似铀矿区成矿流体的研究成果,认为棉花坑铀矿床成矿流体存在多源性,该成矿流体是一种经历了深部循环的外来流体,并不源于富含Ba、U等元素的前寒武纪结晶基底,也并未与其发生较为充分的水-岩反应。