赣杭构造火山岩带铀成矿地球化学特征

2013-11-21张笑天

东华理工大学学报(自然科学版) 2013年1期

张笑天

(东华理工大学，江西南昌 330013)

火山岩型铀矿与花岗岩型铀矿同属于热液型铀矿，但两者的矿化特征明显不同。火山岩型铀矿是我国四大类型铀矿之一，在铀资源中占有极其重要的位置(方锡珩，2009)。赣杭构造带内火山岩型铀矿床分布密集，是我国火山岩型铀矿最主要的成矿带，对研究我国的火山岩型铀矿具有重大意义。国内外学者在对该成矿带长达半个多世纪的研究过程中取得了丰富的成果，将这些成果进行归纳总结，可以对该成矿带产生更深层次的认识。

1 区域地质背景

钦杭成矿带起自广西钦州湾，经湘东、赣中延伸到浙江杭州湾，全长近2 000 km，位于扬子与华夏两大古陆块碰撞拼贴形成的巨型板块结合带及两侧，是我国一条重要的铀多金属成矿带(邵飞，2011)。赣杭火山岩铀成矿带位于钦杭成矿带北东段，长约600 余km，宽50 ～80 km(邵飞，2010)，总体呈北东向展布，地跨浙、赣两省，赣东北浙西北地区属于扬子古陆区域，赣中南浙东南地区属于华夏古陆区域(杨建明，2003)。其主要构造为赣杭断裂带，为江山绍兴深断裂发展形成。

图1 深、大断裂与火山盆地及铀矿分布示意图(据邵飞，2011)Fig.1 Distribution of deep faults ，volcanic basin and uranium deposits

表1相山火山侵入杂岩主量元素分析数据Table 1 Analytical data about major elements of the volcanic-intrusive complex at Xiangshan %

注:表1 中相山数据源于范洪海(2001)和夏林圻(1992)，Caverage 为样品89-32 ～89-19 的平均值;大洲盆地样品数据源于毛孟才(2002)，大桥坞671 矿床样品数据源于毛孟才(1994)。

地区岩性样号/样品数SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO K2O Na2O TiO2 P2O5 MnO 烧失总量δ相山碎斑熔岩89-32 75.68 12.71 0.24 1.01 0.90 0.20 4.84 2.73 0.07 0.05 0.04 0.06 99.07 1.75 X9-21 76.89 11.92 0.47 0.63 0.79 0.27 4.59 2.88 0.08 0.03 0.04 0.95 98.49 1.65 89-38 72.87 13.92 0.62 1.12 1.30 0.30 5.24 2.96 0.15 0.07 0.04 0.52 99.11 2.25 X9-22 76.06 12.35 0.60 0.80 0.84 0.27 4.77 2.88 0.10 0.04 0.06 0.53 98.77 1.77 X9-24 76.05 12.48 0.41 0.98 0.56 0.21 5.07 2.82 0.09 0.06 0.04 0.71 98.77 1.88 89-19 73.60 13.92 0.31 1.12 1.10 0.20 5.17 2.94 0.11 0.05 0.04 0.46 99.02 2.15 Caverage 75.17 12.88 0.44 0.94 0.92 0.24 4.95 2.87 0.10 0.05 0.04 0.63 1.91英安斑岩 89-36 66.90 15.96 2.23 1.76 1.50 0.80 5.08 3.33 0.07 0.17 0.02 0.83 99.07 2.96花岗斑岩 89-37 67.33 16.09 0.51 1.85 1.50 0.50 7.27 2.79 0.31 0.09 0.04 0.87 99.15 4.16大洲盆地顶板相流状流纹岩 3 77.26 10.91 2.4 0.54 0.19 0.14 4.65 2.32 0.23 0.02 0.03 1.72 100.41 1.42过渡相球粒流纹岩 2 76.17 11.07 2.14 0.85 0.13 0.21 5.44 2.29 0.25 0.04 0.03 1.27 99.89 1.8中间相斑流纹岩 7 73.94 12.43 2.56 0.56 0.15 0.23 5.76 2.3 0.33 0.04 0.04 1.67 100.01 2.1流纹岩 14 74.87 11.27 1.69 1.47 0.35 0.18 6.4 1.75 0.26 0.03 0.04 1.36 99.67 2.08绿色层 8 74.88 11.68 1.77 1.11 0.31 0.36 5.39 0.75 0.3 0.03 0.03 2.87 99.48 1.18大桥坞671 矿床石英斑岩 11 74.8 11.94 0.78 1.39 0.88 0.39 5.74 1.36 0.09 0.03 0.18 2.42 100 1.59

2 地球化学特征

2.1 赋矿围岩主量元素特征

由表1 可知，赣杭火山岩铀成矿带赋矿围岩普遍ω(SiO2)较高;ω(K2O)+ω(Na2O)为6.14% ～8.20%，且ω(K2O)＞ω(Na2O);ω(MgO)+ ω(FeO*)为1.37% ～3.35%;里特曼指数为1.18 ～4.16，属钙性～钙碱性岩;A/NKC 为1.33 ～1.81，属强过铝岩石。由图2 可知，赣杭火山岩铀成矿带赋矿围岩落入碱性～钙碱性区域，其中大洲矿田与大桥坞671 矿床样品均在碱性区域内。

图2 岩石系列SiO2 -AR(碱度率)图解Fig.2 The alkalinity rate diagram of rock series

2.2 稀土元素特征

廖宇华(2000)对相山铀矿田火山岩、次火山岩及基底片岩研究后认为，岩石的∑REE 均高于地壳的∑REE 值(163. 5 ×10-6)，其中基底片岩的∑REE 最低，火山岩及近矿围岩∑REE 偏高，越远离矿床值越低;火山岩、次火山岩以及基底片岩均为富LREE 型、右倾型，说明岩石成岩过程中LREE发生了较强烈的分馏，HREE 分馏微弱;盖层火山岩以及次火山岩与基底片岩的稀土元素配分曲线走势相近，可能是同一来源;Eu 的负异常反映了造岩过程中岩浆母体经历过分异作用;相山火山岩(赋矿主岩)岩浆喷出地表之前，轻重稀土元素特别是轻稀土，发生了一定程度的分馏作用，或原岩中就存在轻稀土富集和Eu 亏损的现象，只有陆壳硅铝层物质经过重熔改造才能形成这种特征的岩石;相山矿田各铀矿床的铀矿石和沥青铀矿的稀土总含量明显高于非矿化围岩，表明成矿热液富含稀土元素，在成矿过程中稀土元素与铀共沉淀。铀矿石和沥青铀矿的REE 配分模式与其对应的围岩具有相似性，也呈现分异演化的特点，反映含铀热液既与火山岩浆有一定的亲缘关系，又表现出与围岩物质成份的继承性。范洪海等(2001)测得盖层火山岩87Sr/86Sr 初始比值为0.713，并认为其岩石成因应该为地壳重熔型。成岩物质来源于硅铝壳(王剑锋，1989)。

由上述可知，相山铀矿田赋矿主岩——晚侏罗纪的流纹英安岩、碎斑熔岩、次花岗斑岩为深部基底硅铝壳物质重熔的产物，与震旦纪的基底变质岩有亲缘关系;由于稀土元素性质和成矿物质来源的差异，铀矿化与REE 强烈富集呈正比例关系，早期碱性热液形成的钠长石型铀矿床更加富集轻稀土，晚期弱酸性热液形成的水云母型铀矿床更加富集重稀土，水云母型铀矿床的铀及重稀土元素可能主要来自深部的原生流体，钠长石型铀矿床的成矿作用可能有幔汁参与，赋矿围岩提供了较多的铀及轻稀土元素。

大洲铀矿田赋矿流纹岩属富LREE 型;δEu 为弱正值异常;火山盖层的铅同位素组成与基底地层一致，火山岩中(w(87Sr)/w(86Sr))0=0. 7087 ～0.7190，为壳幔混源的产物(毛孟才，2002)。王剑锋(1989)对浙赣部分火山岩研究后认为浙赣部分地区酸性和中酸性火山岩的成岩物质来源于硅铝壳，可能是由基底长英质变质岩在升温升压条件下所形成的岩浆喷发固结而成，因而其中的∑REE 含量较高，δEu 值低;铀矿化火山岩的稀土元素分布型式与正常的无矿火山岩的稀土元素分布型式有明显区别，前者的∑REE 含量较高，LREE/HREE值降低，重稀土元素强烈富集，是稀土元素在岩浆和热液活动过程中发生分馏并有重稀土元素带入的结果。

2.3 氢氧同位素特征

从图3 中可以看出，大桥坞矿床投影点落在大气降水线旁，产生上述现象的原因可能是大桥坞矿床铀成矿流体中的水主要来自大气降水或地表水;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(陈健，2012)。相山矿田成矿热水溶液属大气降水范围，且已发生明显的氧漂移，经李学礼等人的研究表明，相山矿田成矿热液的δD 值与当时该区大气降水的δD 值相一致，蚀变体系反映了成矿期岩石遭受了低δ18O 值热水溶液的强烈作用，降水——岩石平衡交换后所形成的热水溶液的δ18O 值与成矿热液的δ18O 值有良好一致性，说明相山矿田成矿热液的水源主要为大气降水(李学礼等，1992)。

由此可以推断赣杭带成矿热液的水源主要为大气降水。

图3 相山矿田、大桥坞矿床δD-δ18O 图解Fig.3 δD-δ18O diagram of Xiangshan orefield and Daqiaowu orefield

3 结论

(1)晋宁、加里东期形成的深大断裂在燕山期活动强烈且频繁，燕山晚期区内构造环境由挤压转变为拉张，是赣杭火山岩铀成矿带铀成矿作用的重要阶段。(2)赣杭火山岩铀成矿带赋矿围岩普遍ω(SiO2)较高;属钙性岩钙碱性岩、强过铝岩石、碱性钙碱性系列。(3)带内铀矿化与稀土元素富集呈强烈的正相关，普遍认为赋矿主岩是壳幔混源的产物，但也有人认为成岩物质来源于硅铝壳。(4)赣杭火山岩铀成矿带成矿热液的水源主要是大气降水。

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