浙江大桥坞铀矿床铅、氢、氧同位素研究

陈 健， 王正其

(东华理工大学地球科学学院，江西抚州 344000)

浙江大桥坞铀矿床铅、氢、氧同位素研究

陈 健， 王正其

(东华理工大学地球科学学院，江西抚州 344000)

大桥坞矿床是是赣杭火山岩铀成矿带重要的铀矿床之一。通过对大桥坞铀矿床铅、氢和氧同位素及前人资料的综合研究，探讨了矿床成矿流体来源。研究表明，花岗斑岩、凝灰岩、辉绿岩、铀矿石中黄铁矿、蚀变围岩中黄铁矿的Pb同位素组成变化较小，可能指示它们具有具有相似的源区。在铅构造模式图中，铅同位素投影点分布范围较广，但多数集中于地幔和造山带演化线附近，反映了铅的来源与岩浆活动有关。氢、氧同位素组成显示，成矿流体具有大气降水的性质。研究认为，大桥坞铀矿床成矿物质来源具有壳幔源混合特点。

同位素;成矿物质来源;大桥坞铀矿床;火山岩型

大桥坞矿床是典型的火山岩型铀矿床，前人对其成矿物质来源认识，主要是通过碳、氧、硫等研究手段获得与认知，但在成矿物质来源示踪方面相对单一。研究者多认为大桥坞铀矿床成矿物质来源于富铀基底及其围岩，成矿溶液以大气降水为主(林祥铿，1990;陈爱群，1997;周家志，1992;丘志力，1991)。邱林飞等(2009)研究认为大桥坞铀矿床成矿流体具有幔源特征。本文通过铅、氢、氧同位素地球化学特征，对大桥坞矿床成矿物质来源进行了讨论。旨在为火山岩型铀矿成矿机理探讨丰富必要的基础地球化学数据，深化火山岩型铀成矿作用的研究工作。

1 矿床地质概况

大桥坞铀矿床发育于浙西北地区的新路盆地中。新路盆地位于赣杭构造-火山岩型铀成矿带东段的北部，是一个中生代中晚期发育形成的火山断陷盆地。其基底为前震旦系-下古生界的浅海、滨海相碎屑岩建造、含碳硅质岩建造和碳酸盐建造;盆地盖层包括劳村组(K1l)、黄尖组(K1h)和寿昌组(K1sh)，主要由一套巨厚的火山岩、火山碎屑岩组成(杜乐天，2001)①黄净白，黄世杰，张金带，等.2005.中国铀成矿带概论［R］.中国核工业地质局.65-110.;此外，尚发育较多形态不规则的花岗斑岩和少量的辉绿岩脉等(图1)。矿区断裂构造发育，以北东向展布的双桥断裂和白鹤岩断裂为主，纵贯全区，规模大，活动历史长，对区内次火山活动及热流体活动起着重要控制作用;其次是北西向断裂，规模相对较小，控制了大桥坞矿床铀矿体的空间产出与分布。

铀矿体以脉状或透镜状充填于北西向断裂构造中。依据宏观颜色和矿物共生组合特征，可划分为红化型和紫黑色萤石型两种矿石类型。矿石通常具有角砾状、碎裂状或网脉状构造，铀矿物主要为沥青铀矿、铀石和钛铀矿，与黄铁矿、钛铁矿、方铅矿、金红石等密切共生，或以浸染状散布于赋矿岩石微裂隙中，或以铀矿物+萤石+黄铁矿为主要矿物成分的独立脉体形式存在。赋矿围岩为黄尖组(K1h)流纹质晶屑熔结凝灰岩和花岗斑岩。围岩蚀变主要为水云母化、红化(赤铁矿化)、萤石化、黄铁矿化和碳酸盐化等。

图1 大桥坞铀矿床地质简略图Fig.1 Geological sketch map of Daqiaowu uranium deposit

大桥坞铀矿床两期成矿年龄分别为118～106 Ma和75 Ma左右(林祥铿，1990;周家志，1996)，其铀矿化在空间和时间上与燕山期主要构造运动及基性脉岩侵入有着密切的联系，表明该矿床铀成矿作用与区域性断裂及基性脉岩侵入密切相关，暗示深部流体参与了大桥坞铀矿床的成矿作用。

2 样品采集和分析方法

采集的样品主要为花岗斑岩、凝灰岩、辉绿岩、萤石型铀矿石、蚀变围岩等。采集方法为拣块法。并对铀矿石、蚀变围岩碎样，在双目镜下分离挑选出单矿物黄铁矿和萤石。

Pb同位素分析测试在核工业北京地质研究院同位素室进行，Pb同位素比值测定采用 ISOPROBE-T热电离质谱仪，测定误差小于0.05%，误差以2 σ计，检测方法依据GB/T17672-1999《岩石中铅锶钕同位素测定方法》;H，O同位素通过测定萤石矿物流体包裹体的δ18O，δD同位素获得，在中国地质科学研究院分析测试中心完成。

3 同位素组成特征

3.1 铅同位素

表1为Pb同位素测试结果。花岗斑岩的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分别为39.303～38.950，15.542～15.575，18.125～18.950;黄尖组凝灰岩的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分别为38.537～39.845，15.564 ～15.579，18.243 ～18.536;辉绿岩的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分别为 38.330～38.740，15.543～15.594，18.377～18.555;铀矿石中黄铁矿的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分别为 38.067～38.424，15.527～16.048，18.739～28.377;蚀变围岩黄铁矿的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分别 为38.125～38.393，15.524～15.582，18.065～18.147。

大桥坞矿床发育的花岗斑岩的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb平均 值分别 为 38.627，15.559，18.538;与之相对应，黄尖组凝灰岩Pb同位素组成平均值分别为38.691，15.572，18.390;辉绿岩的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb平均值分别为38.535，15.569，18.466。显然，来自铀矿石和蚀变围岩的黄铁矿Pb同位素组成(除DQW-14外)，与上述三个岩石单元的Pb同位素组成基本一致，不同样品Pb同位素组成数值柱状图重合性较好(图2)，暗示成矿物质来源可能与黄尖组凝灰岩、或花岗斑岩、或辉绿岩有相似的源区特征。由于具有壳源特征的黄尖组凝灰岩与花岗斑岩，与具有幔源特征的辉绿岩存在相似的Pb同位素组成，仅根据Pb同位素组成特征，无法直接作出铀成矿物质来源于酸性系列岩石(壳源区)，或来源于辉绿岩(幔源区)的判断，必须结合其它研究手段予以佐证。

表1 大桥坞矿床Pb同位素组成Table 1 Lead isotopic composition of Daqiaowuuranium deposit

图2 Pb同位素组成平均值柱状图Fig.2 Mean lead isotopic composition with a histogram

3.2 H，O同位素

萤石单矿物流体包裹体δ18O，δD同位素测定结果列于表2。

萤石(CaF2)为名义上的无水矿物，在矿物结晶形成之后，基本不存在H，O同位素的分馏作用，它的流体包裹体同位素组成可以很好的反映成矿流体的H，O同位素组成特征。结果显示，来自铀矿石的2个萤石单矿物流体包裹体的δ18O，δD组成非常接近，δ18O，δD平均值分别为 －10.5‰，－85‰。在δD-δ18O图解中(图3)，数据投影点远离岩浆水和变质水，而落在大气降水线旁侧。产生上述现象的原因可能有两个，其一是大桥坞矿床铀成矿流体中的H2O主要来自大气降水或地表水;其二也可能是成矿流体结晶过程使得流体相中重氧亏损的结果(刘丛强等，2004)。

表2 大桥坞矿床成矿流体氢、氧同位素测定结果Table 2 H and O isotope of Daqiaowu uranium deposit

图3 大桥坞矿床成矿期流体δD-δ18O图解Fig.3 Diagram of δD-δ18O in fluid of Daqiao wu uranium deposit

4 讨论

在Zartman等(1988)铅构造模式图上(图4)，花岗斑岩岩石铅同位素投点位于地幔和造山带演化线之间，这与通过岩石化学特征研究得出的花岗斑岩形成的构造环境为强烈褶皱带的结果一致(周家志，1992)。凝灰岩、辉绿岩和蚀变围岩黄铁矿的铅同位素组成非常接近，在铅构造模式图上(图4a)，它们的铅同位素投影点均位于地幔和造山带演化线之间，暗示三者可能由同一原始岩浆演化而成，并与花岗斑岩形成于相似的构造背景。在图4a中，显示各铅同位素值投影点均集中在造山带铅演化曲线附近，有向下地壳过渡的趋势。上述现象可能说明，铅源属地壳源铅，且有深源组分的参与。

在图4b中，各铅同位素值投影点构成较好的线性关系，这可能有以下几个方面的原因:① 成矿过程中U体系发生了较大变化，而Th体系变化相对较小(江思宏等，2001);② 个别点紧靠花岗斑岩，可能说明部分铅直接来自岩体，而大部分铅可能来源于壳源铅。

为进一步示踪成矿物质来源，笔者根据矿床中207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值相对于地幔同类比值的相对偏差和进行示踪:

式(1)和式(2)中β为所测样品的207Pb/204Pb的分析值;γ为样品的208Pb/204Pb的分析值;βm为地幔的207Pb/204Pb值(15.33);γm为地幔的208Pb/204Pb值(37.47)。从计算后投点于－关系图中，所测样品的数值主要落于上地壳与上地幔的混合铅区域，少部分位于上地幔铅区、上地壳与中下地壳混合铅区(图5)。这表明矿床的铅源较复杂，极大可能为壳源区与幔源区均予提供的混合铅。

图5 铅同位素图解(据郑明华等，2002修改)Fig.5 Diagrams of-in the Daqiaowu uranium deposit(after Zhen Minghua et al.，2002)

目前已知，地幔来源岩石的 δ13C值为－5±2‰;沉积碳酸盐碳的 δ13C值为0‰ ±;有机碳的δ13C值为 －25‰ ±(Faure，1986)。杨建明等(2003)测定了大桥坞铀矿床邻区670矿床成矿期脉石矿物方解石，其碳同位素δ13C=－4.08‰～－0.66‰;丘志力等(1990)测定了大桥坞铀矿床成矿期的方解石δ13C=－4.075‰。两者的碳同位素特征与深部岩浆来源碳类似，反映大桥坞矿床成矿物质具有幔源特征。成矿物质来源有壳源、幔源双重性;亦分析了大桥坞铀矿床流体包裹体的液相成分，结果表明该区成矿流体为富含卤素、硫及碱金属的C-H-O流体，与杜乐天(1988)所描述的幔汁HACONS流体成分特征相一致，同样说明该矿床成矿流具有幔源流体的属性;据研究资料认为:大桥坞矿床成矿流体的总δ34S值为0.33‰，接近于0，与幔源硫δ34S=0±3‰相似(陈骏等，2004)。认为大桥坞矿床成矿流体中的硫具有幔源属性，暗示大桥坞铀矿床成矿物质来源于幔源岩浆。进一步证实了成矿物质既有

图4 206Pb/204Pb-207Pb/204Pb和206Pb/204Pb-208Pb/204Pb构造模式图(据Zartman等，1988)Fig.4 Tectonic patterns of206Pb/204Pb-207Pb/204and206Pb/204Pb-208Pb/204 in the Daqiaowu uranium deposit(after Zartman et al.1988)

周家志(1996)测定了670矿床成矿期黄铁矿硫同位素δ34S为1.94‰ ～5.97‰，变化范围相对较宽，硫同位素组成与幔源硫(δ34S=0±3‰)和地壳硫(δ34S为5‰～15‰)较接近，暗示670矿床壳源作用，也有深部岩浆来源(幔源物质)影响的推测。

杨建明等(2003)研究表明，大桥坞铀矿床邻区670矿床氧同位素 δ18OH2O=－6.38‰ ～+6.99‰，变化范围宽，其氧同位素组成与岩浆水和大气降水混合氧同位素 δ18OH2O=－20‰ ～0‰(陈骏，2004)、岩浆水的氧同位素δ18OH2O=6‰～10‰(陈骏，2004)组成类似，暗示成矿流体来源具有岩浆水和大气降水混合特点。进一步证实了本文由萤石样品的δ18O，δD特征表明铀成矿流体中的H2O也主要来自大气降水或地表水的可能性。不同矿床不同成矿阶段成矿热液的来源都有差异，只不过是矿床成矿流体的混合比例不同。

5 结论

综合上述讨论，本文认为大桥坞铀矿床成矿热液主要由大气降水和岩浆水组成，成矿物质来源具有壳源及幔源的双重性。同时，成矿物质来源的研究需要通过各种实验手段综合验证来获得，而单一方面研究取得的结论具有片面性。

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Lead，Hydrogen and Oxygen Isotopic of Daqiaowu Uranium Ore-deposit，Zhejiang Province

CHEN Jian， WANG Zheng-qi
(Department of Geological Sciences，East China Institute of Technology，Fuzhou，JX 344000，China)

Daqiaowu uranium deposit is one of important uranium deposits in the Gan-Hang volcanic-type uranium metallogenic belt.Based on the Lead，Hydrogen and Oxygen Isotopic and previous studies，the sources of oreforming fluid are discussed.Results show that Pb isotopic compositions of granite porphyry，tuff，diabase，Pyrite in ore and altered rock have a small variation，which indicate their source is similar.The distribution range of lead projection point is wide from the tectonic mode，while most of them are concentrated in mantle and orogenic belt.This indicates that source of lead has some relationship with magmatism.The composition of hydrogen and oxygen isotopic shows that ore-forming fluid has the property of atmospheric precipitation.The results further support that the material source of Daqiaowu uranium deposit has the mixed crust-mantle.

isotope;ore-forming material;Daqiaowu uranium deposit;volcanic-type

P597

A

1674-3504(2012)01-038-05

陈健，王正其.2012.浙江大桥坞铀矿床铅、氢、氧同位素研究［J］.东华理工大学学报:自然科学版，35(1):38-42.

Chen Jian，Wang Zhengqi.2012.Lead，hydrogen and oxygen isotopic of daqiaowu uranium ore-deposit，Zhejiang province［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science Edition)，35(1):38-42.

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.01.006

2011-09-01 责任编辑:张国庆

国家自然科学基金(41040019)

陈 健(1984—)，硕士生，研究方向:矿床地球化学。E-Mail:cjkeer0506dream@163.com *

王正其，E-mail:zhqwang@ecit.cn.