MODELING OF THE PALEOGEOTHERMAL FIELD AND ANALYSIS OF THE HEAT SOURCE FOR THE XIANGSHAN URANIUM ORE-FORMING HYDROTHERMALSYSTEM, EAST CHINA

Through the finite-element modeling. a quantitative analysis of paleogeothermal evolution after the main volcanic eruption at Cretaceous period for the Xiangshan uranium ore-field. East China. has been presented. Researches reveal that the energy from the volcanic lava could affect the geothermal field for only three million years after their eruption. and could not provide heat for the Xiangshan uranium ore-foming hydrothermal system because the time gap between the volcanic activities and the uranium mineralizations is longer than 40 million years. The evidences show that the heat energy for the ore-forming system came from anomalously high paleogeothermal gradient in the study area during the mineralization period.

锆石氧逸度对相山地区火山岩型铀矿床成矿母岩判别的指示意义

我国华南广泛分布火山-侵入杂岩体,其中个别岩体中伴有火山岩型铀矿床的产出,因此如何区分含铀矿与不含铀矿岩体成为矿床学界关注的重要课题。本文以相山地区含铀火山-侵入岩以及周边不含铀矿侵入岩为例,开展锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄和微量元素研究。结果显示含矿花岗斑岩的形成年龄为133.7±1.6 Ma(云际),含矿碎斑熔岩的形成年龄为132.8±1.5 Ma(邹家山),不含矿花岗斑岩的年龄为134.9±1.3 Ma(七琴)和133.3±1.3 Ma(桃溪),其在误差范围内基本一致。含矿与不含矿岩体的锆石Ce^(4+)/Ce^(3+)比值由高到低依次为:邹家山22.12~68.75(平均值为45.61),云际19.02~43.48(平均值为27.64),七琴7.99~22.03(平均值为15.63),桃溪9.70~22.40(平均值为16.19)。锆石Ti含量温度计结果显示含矿岩体锆石的结晶温度比不含矿岩体的锆石结晶温度相对更高。结合晶格应变模型和锆石Ti温度计,获得前者的绝对氧逸度亦高于后者。本研究发现相山地区含矿火山-侵入岩体中锆石的Ce^(4+)/Ce^(3+)比值普遍大于22,笔者提出锆石氧逸度可以作为判别火山-侵入岩体是否含矿的一个可能指标。此外,含矿与不含矿岩体中全岩铀含量的高低与氧逸度呈明显的正相关,我们推断含矿岩体具有较高的氧逸度可能指示了其岩体母岩浆相应地具有更高的铀含量。综合前人的研究资料,笔者发现含铀岩体的氧逸度明显低于斑岩型铜-钼矿,但与花岗岩型钨矿以及火山岩型银-铅-锌矿类似。因此,氧逸度的相对高低对铜-钼、钨-钼、铀及银-铅-锌赋矿岩体的差异性成矿有明显制约作用,可能还间接反映了地幔物质贡献比例的多少。

相山铀矿及其伴生稀土资源生物浸出研究

为了对相山铀矿伴生稀土资源进行有效的经济开发,研究了利用一株全新的具有特异性铀识别能力的微杆菌Microbacterium sp.6-1对相山富稀土铀矿石进行浸出。结果表明:该株微杆菌可定向附着在含铀矿物表面,高效浸出铀元素及伴生稀土元素。在30 d内可浸出原岩约81%铀元素和约62%稀土元素,且能进一步富集浸出液中重稀土元素。研究结果对综合开发铀-稀土伴生矿资源具有重要参考意义。

江西相山矿田铀成矿的特征、演化及启示

寻找富大硬岩型铀矿一直以来面临挑战。据深大断裂-临界水耦合成矿机制等新认识,重新梳理相山矿田火山杂岩铀成矿的主要特征,结合其他富大热液矿床的研究,探索富大热液矿床的共同规律。富大热液矿床多具有以下特征:首先,常有深大断裂与岩浆杂岩隆起组合的“一刀加一饼”的外形,深大断裂这“一刀”具多期次活动特点,因降压、升温、聚水,改变了周边区域的物理化学环境,驱动成岩成矿相关的物质运移、相变等,从而控制着与成矿密切相关的赋矿岩浆杂岩的形成、热液蚀变和铀成矿期次。其次,有3个主要构造层及与其相对应的三阶段式演化。再次,有2个主成矿期,早期高温成矿期(在相山铀矿田是115±0.5 Ma)与岩浆杂岩形成相关,而晚期低温成矿期(在相山铀矿田是98±8 Ma)与控盆断裂活动、盆地脱水相关,2期成矿叠加是富大矿体形成的必要条件。上述富大热液矿床的特征主要体现为具有“一刀加一饼”外形的、由深大断裂与岩浆杂岩隆起组成的构造岩性组合,其形成机制实质上仍是深大断裂多期活动成岩成矿。这些认识可能给中国富大热液铀矿成矿和找矿研究带来一些启示。

相山矿田碱交代和酸交代铀矿石中钛铀矿的地球化学差异研究

相山铀矿田是我国最大的火山岩型铀矿田,发育碱交代型、酸交代型两种类型铀矿化。前人主要侧重于酸交代型铀矿化的研究,将两种矿化类型进行对比研究较少,致使对相山矿田铀成矿作用整体认识不全面。两种类型铀矿化的成矿流体、成矿环境的对比研究对揭示相山矿田铀成矿作用全貌具有重要意义。本文以碱交代型、酸交代型铀矿石中的钛铀矿为研究对象,采用显微镜、电子探针、微区原位LA-ICP-MS分析等手段,对比研究了两种类型铀矿石中钛铀矿的地球化学成分特征,研究了两种类型成矿流体成分差异,探讨了两种类型铀矿成因。结果表明:(1)两种类型矿石中钛铀矿都具有较稳定的U、Ti含量和Ti/U比值,且其主要元素U、Ti、K、Na、Mg、Fe、Al、Ca、P等的含量相近;两种类型矿石中钛铀矿都富含U、Th、Pb、Nb、Y、REE等元素,具有综合利用意义;(2)两种类型矿石中钛铀矿的成矿流体性质不同,碱性成矿流体中相对富含Si、Pb、Zr、Ta、Nd等元素和CO_(2)、Cl等挥发份,REE、U等元素可能主要以碳酸盐、氯化物型络合物形式迁移;酸性成矿流体中更加富集F、Th、Y、重稀土元素和Cl、F、CO_(2)等挥发份,REE、U、Th、Y等元素可能主要以碳酸盐、氯化物和氟化物型络合物形式迁移;(3)碱性、酸性成矿流体(铀)都为还原性的中高温流体,其中碱交代型钛铀矿形成环境相对稳定,酸交代型钛铀矿形成的物理化学条件变化剧烈。

江西相山矿田典型铀矿床流体包裹体特征及意义

对江西相山铀矿田3个典型铀矿床邹家山、横涧和沙洲矿床铀矿石中的萤石矿物进行了系统流体包裹体研究。结果表明,邹家山矿床-130 m标高和206 m标高流体包裹体的均一温度平均值为266.1℃和159.9℃,盐度w（NaCleq）为11.61%和13.16%,密度为0.88 g/cm3和1.00 g/cm3;均一温度与盐度之间呈抛物线型关系,密度与均一温度为负相关,而密度与盐度正相关。横涧矿床-3 m标高和92 m标高流体包裹体的均一温度平均值为259.9℃和291.7℃,盐度w（NaCleq）为13.45%和7.95%,密度为0.91 g/cm3和0.79 g/cm3;均一温度与盐度正相关,密度与均一温度负相关、与盐度关系不明显。沙洲矿床-138 m标高和-98 m标高流体包裹体的均一温度平均值为297.3℃和272.9℃,盐度w（NaCleq）为13.73%和11.62%,密度为0.86 g/cm3和0.87 g/cm3;均一温度与盐度之间规律性不明显,密度与均一温度负相关、与盐度之间关系不明显。计算获得邹家山矿床-130 m标高和206 m标高铀成矿平均深度是860 m和550 m,横涧矿床-3 m标高和92 m标高平均深度是930 m和950 m,沙洲矿床-138 m标高和-98 m标高平均深度为578 m和537 m。与地表标高对比获得,邹家山、沙洲和横涧铀矿床形成后的剥蚀程度分别在320~416 m、190~240 m、727~902 m之间。相山北西部地区的抬升剥蚀程度强于南东部地区,显示东部和南部地区在深部有较好的找矿前景。

江西相山邹家山-石洞断裂带及其控矿作用

邹家山-石洞断裂构造带（又称邹-石构造带）由几组大致平行的断裂组成，总体走向为30°～40°．倾向Nw或SE，倾角65°～85°，深切基底达10km，属区域性NE向走滑断层。根据断裂构造的发育程度、构造联合控矿作用等特点，自北向南将邹-石构造带分为石马山段、邹家山段、书塘段和石洞段。研究构造带的铀矿化蚀变特征及构造控矿规律发现，邹-石构造带在不同地段控矿形式不同，按容矿位置可分为两类，即主断裂容矿和旁侧次级断裂容矿。邹-石构造带的铀矿化作用明显分为两期，邹-石构造带附近的铀矿床均存在铀-赤铁矿型矿化蚀变，表明邹-石构造带对成矿的重要作用。相山矿田各矿床内矿带的展布表明，主要矿带走向的法线方向总是指向相山盆地的特定区域。在总结已知矿床规律的基础上，笔者认为邹-石构造带仍然是相山盆地最具找矿潜力的地区之一，书塘地区是邹-石构造带的首选找矿靶区。

江西相山铀矿田中断裂与水相变耦合成矿——以邹家山矿床铀成矿作用分析为例

在已知成矿带和矿床中,随着找矿和开采的进行,已有的和新发现的资料积累越来越多。一个好的成矿理论,可以给这些资料较为统一的、合理的解释,还可能为老矿区(带)的深部和外围找矿指出一些新思路和新标志。据热液矿床水相变控矿理论,水相变可导致水的物理化学性质突变,使成矿物质被释放而成矿,在热液成矿作用中断裂降压引发水相变,是热液成矿作用的必要条件,断裂与水相变耦合是认识热液成矿作用的关键。基于上述目的和思路,本文以邹家山热液铀矿床为例,在综合前人研究成果的基础上,重点介绍了该矿床物质组成及含矿断裂特征方面近期研究成果,用热液矿床水相变控矿理论,分析了邹家山铀成矿作用过程,并初步探讨了相山矿田及华南铀热液成矿作用。指出在相山等华东南的铀矿田中,常见先形成X节理,后在力偶作用下沿X节理的一枝发生一组平行滑动,形成间断、侧列、菱形的张性小断块,从而出现总体挤压、局部拉张降压的环境,压力降低引发水相变而使成矿物质沉淀成矿。

江西相山铀矿田沙洲矿床流体包裹体研究

对江西相山铀矿田沙洲矿床方解石、石英和萤石流体包裹体的研究发现,流体包裹体均一温度主要在200~210℃和230~260℃两个区间内,盐度w(NaCl)分别为11.00%~12.00%和18.00%~20.00%,平均密度为0.94g/cm3,成矿压力为168.4×105~433.0×105Pa,平均值为283.8×105Pa。由压力与深度的关系估算成矿深度值为0.561~1.443km,平均值为0.946km;结合流体包裹体成分和稳定同位素等分析,得出成矿流体主要来自大气水,并且有岩浆水以及地幔热液的参与。

江西相山铀矿田邹家山铀矿床蚀变特征及热液来源

对江西相山铀矿田邹家山矿床不同标高的赋矿围岩及矿石样品进行了主量元素、微量元素和稀土元素地球化学分析。结果表明,邹家山矿床不同中段的矿石经历了碱性—酸性—碱性的蚀变过程,在-85 m中段酸性蚀变达到最强,随深度增加碱性蚀变呈增强的趋势;微量元素的Q型聚类分析、不同中段U含量分析和稀土元素的配分模式表明,成矿物质可能并不来源于赋矿围岩,而是来源于流纹英安岩岩浆。进一步根据与成矿关系密切的13种元素的R型聚类分析,将邹家山矿床成矿热液系统划分为高温成矿热液系统和中低温成矿热液系统。

邹家山铀矿床流体包裹体研究

对相山铀矿田西部的邹家山矿床矿石中的萤石进行了系统的流体包裹体研究，结果表明取自邹家山矿床-130m和206m标高样品流体包裹体的均-温度平均值分别为266．1℃和159．9℃，盐度平均值分别为11．61wt％和13．16wt％，密度平均值分别为0．88g／cm^3和1．00g／cm^3。流体包裹体均-温度与盐度之间的关系呈抛物线型，密度与均-温度呈明显的负相关关系，而密度与盐度成正相关关系。计算获得邹家山矿床-130m和206m标高铀的平均成矿深度分别是553m和65m，表明矿床形成后遭受一定程度的剥蚀，其剥蚀深度大约在65～150m。

江西相山铀矿田构造-岩浆演化及其成矿规律

文中研究了相山铀矿田的构造、火山沉积及岩浆岩期后热液成矿作用,提出了矿田地质演化及其铀成矿规律等方面的一些新认识。从145 Ma以来,相山铀矿田的地质演化可划分为3个阶段和与之相对应的3套构造(主要为断裂)体系及2期成矿作用:(1)火山盆地和火山机构形成阶段,是铀成矿的奠基阶段;(2)东、西两部分差异抬升剥蚀阶段,形成的断裂走向总体为SN向,相对应的是早期铀成矿阶段;(3)红盆形成阶段,主要形成NE向断裂带,相对应是晚期铀成矿阶段。第2阶段的构造体系叠加改造第1阶段的构造体系而形成早期铀成矿作用。第3阶段的红盆构造体系对前2阶段构造体系的叠加改造而形成晚期铀成矿作用,晚期成矿作用的强度和规模都要超过早期成矿作用。这3套构造体系相交的降压空间,是找矿的有利部位。

相山居隆庵矿床铀成矿流体特征及其来源探讨

通过居隆庵矿床流体包裹体岩相学、显微测温学、单个流体包裹体激光拉曼成分及群体包裹体成分的对比研究,查明了成矿流体的基本性质(温度、盐度及成分等);根据成矿流体的碳、氢、氧等稳定同位素特征,并结合矿床的地质-构造特征,探讨了成矿流体的来源。研究表明,居隆庵矿床铀成矿流体为富含成矿物质及挥发分(CO2、H2、CH4等)的中-高温、中-高盐度流体,其成分以C、H、O、N等为主,并溶有多种碱金属、P及卤素(F、Cl)等微量组分的C-H-O流体,成矿流体具有深源(幔源)性的特点。

邹家山铀矿床含矿裂隙系统研究

邹家山铀矿床位于相山铀矿田西部,是相山铀矿田最重要的矿床,该矿床属于受断裂裂隙构造控制的脉状中-低温热液矿床,以规模大、品位高而著称。对邹家山铀矿床露天采场含矿构造的详细调查显示,含矿裂隙系统由许多弧形小断层及其所夹持的透镜状岩块构成;含矿裂隙主要为北北东向和北北西向,次为其他方向;含矿裂隙是由"X"剪节理基础上发展起来的,经过持续变形而形成;矿液充填交代时NNE向断裂具有一定的左行特点,近南北向裂隙往往是矿脉膨胀部位;成矿流体压力比较大,具有明显的水压致裂作用,形成同一露头上多个方向弧形和不规则铀矿脉,并且有从高一级裂隙向低级别裂隙、微裂隙边矿化边扩展的特点。邹家山铀矿床矿带(矿体群)呈斜列状分布,平面上呈左列式,单体北东走向,轴线北东东走向;剖面上单体中-陡倾角,轴线中-低倾角倾向西。矿带(矿体群)的空间分布与邹家山-石洞断裂带明显不一致,反映出矿带可能受一组走向北东东(50°~65°)、中-缓倾角(30°~45°)倾向北西的隐性构造控制,而不是受陡倾角的北东向邹家山-石洞断裂带控制。就邹家山铀矿区而言,进一步找矿方向在现有矿带的南西西方向深部。

相山铀矿田三维地质新认识

相山火山盆地是我国火山岩型铀矿的重要产地,在GIS和三维地质建模等新技术的支持下,笔者对相山地区地表、组间界面、重磁反演界面进行实体模型构建和地学分析,得到了关于相山地区基础地质和铀矿化赋存规律的几点新认识:(1)相山地区存在东、西双岩浆活动中心;(2)相山火山盆地是塌陷盆地-侵入穹隆复合体;(3)相山火山岩盖层底界面呈现北东向隆坳相间的断块构造格局;(4)提出了"GM线"(重、磁反演界面交线)这一概念,并认为该线可以作为该地区找矿的一个重要标志。这些新认识将对相山地区基础地质研究产生促进作用,同时也将为相山地区铀矿地质勘查新空间的开辟提供新的决策依据。

江西相山铀矿田古火山口探讨

江西相山火山盆地发育我国第一大、世界第三大火山岩型铀矿田,盆地盖层主要为早白垩世流纹英安岩和碎斑熔岩,这两套火山岩亦是研究区内主要的赋矿岩石,与铀多金属矿化有关的垂向蚀变幅度达千米。近年来,相山铀矿田地质勘查取得了令人瞩目的进展,然而对于矿床的成因及产状等方面仍存在争论,部分原因在于,对流纹英安岩和碎斑熔岩的火山机构研究不够深入。通过对相山矿田的遥感地质解译、碎斑熔岩流动构造测量、磁化率各向异性(AMS)及大地电磁测量(MT)等研究,获得火山通道位置。相山火山盆地流动构造不发育,根据火山集块岩、熔岩中出露的变质岩捕掳体及其长轴统计,结合AMS数据,指示鹅湖岭期碎斑熔岩主火山口位于相山顶,河元背、严坑、柏昌和如意亭为4个次级火山口,而书塘地区可能是打鼓顶期流纹英安岩的火山通道所在。这些推测的火山口在遥感影像上得到环形、放射状构造的印证。相山火山盆地19条MT剖面显示:盆地基底变质岩系与上覆火山岩盖层之间呈连续的水平低阻异常带,不整合界面清晰;打鼓顶组火山岩呈似层状产出,主要分布于盆地西部,并在河元背-船坑-杏树下一带识别出近东西走向的厚层流纹英安岩凹槽;鹅湖岭组火山岩总体呈蘑菇状,中心位置(相山主峰)发育自下而上贯通式的低阻异常,推测为鹅湖岭组碎斑熔岩喷发的通道相(火山颈相)。综合研究表明,相山地区打鼓顶期主要火山通道位于相山顶或其西侧书塘地区,可能存在河元背次级岩浆通道;鹅湖岭期火山活动主岩浆通道位于相山顶,次岩浆通道位于河元背、阳家山、严坑和柏昌,岩浆通道具有继承性和发展性。

邹家山铀矿床伴生重稀土元素的赋存特征

初步研究发现,相山矿田邹家山矿床中伴生有较高的重稀土元素,回收这些珍稀的资源和探索其成因具有重要的意义,而查明这些伴生稀土在铀矿床中的赋存特征是前期基础性工作。为此本文采用电子探针和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析了邹家山铀矿床中稀土元素的赋存状态。结果显示:该矿床稀土矿物主要为独居石、氟碳钙铈矿和磷钇矿;独居石、氟碳钙铈矿的LREE/HREE>1,为轻稀土富集型;而磷钇矿的LREE/HREE<1,为重稀土富集型。沥青铀矿、钛铀矿、铀钍石、铀石、钍石、锆石等铀钍矿物的稀土特征为重稀土富集型;铀钍矿物稀土总量(∑REE+Y)较高,为(3 805.78~65 307.00)×10^(-6),LREE/HREE<1,为0.01~0.80,平均为0.29。其他伴生矿物磷灰石、钾长石为轻稀土富集型,萤石为轻、重稀土富集型两类都有,而伊利石、黄铁矿的轻重稀土无明显相对富集。重稀土在磷钇矿和铀钍矿物中以类质同象形式存在,少量赋存于伴生矿物。

江西相山地区中、新生代构造演化对富大铀矿形成的制约

江西相山铀矿田是我国目前最大的火山岩型铀矿田 ,一直是铀矿地质学界的研究热点之一。大量的新资料支持以下的构造演化模式 :成矿前的走滑剪切 ;成矿期的伸展拉张 ;成矿后的挤压逆冲。这一构造演化体系是形成相山富大铀矿田的有利地质构造背景。

622铀矿床岩矿石的REE地球化学特征

根据野外观测和样品的硅酸盐、U、Th与REE的测试结果，认为围岩（碎斑熔岩）的REE分布模式反映了钙碱性火山岩的共同特征，也具有世界某些含铀火山岩系常见的LREE／HREE比值中等、Eu呈负异常等特征；铀矿石ΣREE和HREE含量随铀矿化变富而大大增高。认为成矿热液处于低温、低压、酸性、还原环境，REE和U以碳酸盐络合物形式迁移以及酸性热液蚀变发育等地球化学条件是形成上述REE特征的重要原因，REE含量的规律性变化可作为一种矿床评价标志。

相山铀矿田云际矿床绿泥石特征及其地质意义

云际铀矿床是相山矿田典型的碱交代型矿床,其围岩和矿石中的绿泥石与铀矿化关系密切。笔者在详细的岩矿鉴定基础上,利用电子探针分析了绿泥石的化学成分特征,探讨绿泥石的形成环境及其地质意义。研究表明,该矿床的绿泥石可以分为黑云母假象型和填隙型两种产出形态,均属于相对富铁的铁镁绿泥石和密绿泥石,指示其形成于相对的还原环境中;绿泥石的形成温度为188~244℃,均值为213℃,属于中低温热液作用范围;从矿前期到成矿期,绿泥石表现出逐渐由Mg取代Fe的特征,暗示热液流体有向碱性方向的演化趋势;绿泥石主要有溶蚀-结晶和溶蚀-迁移-结晶两种形成机制。