論湘南“南北帶”鈾礦化規(guī)模與其成因期次及物質(zhì)來(lái)源的關(guān)系

劉 旭,熊作勝,周 倩,王賓海,劉紅兵,梅水泉

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三○六大隊(duì),湖南衡陽(yáng) 421008)

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論湘南“南北帶”鈾礦化規(guī)模與其成因期次及物質(zhì)來(lái)源的關(guān)系

劉 旭,熊作勝,周 倩,王賓海,劉紅兵,梅水泉

(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三○六大隊(duì),湖南衡陽(yáng) 421008)

鈾礦石(或?yàn)r青鈾礦)及其地層圍巖,相關(guān)巖體(脈巖)相對(duì)應(yīng)的微量元素對(duì)比值的相關(guān)分析,可追蹤研究鈾元素的物質(zhì)來(lái)源。湘南“南北帶”鈾礦化規(guī)模與其礦化成因類(lèi)型、成礦期次、物質(zhì)來(lái)源之多少密切相關(guān),成因類(lèi)型、成礦階段、物質(zhì)來(lái)源越多,越有利于形成大型鈾礦床。

鈾礦化規(guī)模;成因類(lèi)型;成礦期次;物質(zhì)來(lái)源;南北帶;湘南

湘南“南北帶”即湘南地區(qū)印支-燕山期褶皺斷裂帶。由于所處的大地構(gòu)造部位特殊(為揚(yáng)子地塊與華南古陸塊的碰撞接合過(guò)渡帶部位,現(xiàn)基本屬于華南活動(dòng)帶范圍),而成為湖南省重要的鈾及多金屬礦產(chǎn)地。此區(qū)內(nèi)有大型鈾礦床和中小型鈾礦床多處,還有若干鈾礦點(diǎn)和礦化點(diǎn)。之所以有如此不同級(jí)別的大、中、小型礦床及大小不同的礦點(diǎn),除決定于它們基本的成礦地質(zhì)條件外,還與其成因類(lèi)型、成礦期次及物質(zhì)來(lái)源的多少關(guān)系密切。本文僅以此探討其相互關(guān)系。

1 成因類(lèi)型與鈾礦化規(guī)模

湖南省大地構(gòu)造分區(qū)略圖如圖1所示,湘南“南北帶”鈾礦化按成因類(lèi)型主要可劃分為“熱液型”,“淋積型”和“疊加型”。其中“疊加型”即在本區(qū)同一礦床中既有熱液成礦作用,又有淋積成礦作用(不排除其它成礦作用的影響或疊加)。區(qū)內(nèi)鈾礦化規(guī)模與成因類(lèi)型關(guān)系列于表1。

從表1中可以看出,帶內(nèi)單一的成礦作用類(lèi)型主要有兩個(gè)特點(diǎn):(1)一般只能形成礦點(diǎn)或礦化點(diǎn),且數(shù)量較多;(2)即使形成礦床,也最多只形成中小型礦床。從目前本區(qū)勘探情況來(lái)看,其中單一淋積型的2個(gè)礦床為園山、東城兩小型礦床(由于工作程度不夠,其成因類(lèi)型還有待進(jìn)一步研究)。而“疊加型”鈾礦化一般可形成中小型礦床(水口山礦床,柏坊礦床)甚至大型礦床(金銀寨礦床和坌頭礦床),只不過(guò)礦床數(shù)量相對(duì)較少。

表1 不同成因類(lèi)型的鈾礦化規(guī)模

2 成礦期次與鈾礦化規(guī)模

對(duì)于熱液型和疊加型鈾礦化而言,其鈾礦化規(guī)模與其成礦期次、成礦階段的多少密切相關(guān)。本區(qū)成礦期次單一的,且成因類(lèi)型又單一的熱液鈾礦化(包括花崗巖內(nèi)帶和外帶)只構(gòu)成礦點(diǎn)或礦化點(diǎn);而成礦期成礦階段較多的(二次或二次以上)鈾礦化則一般可形成中、小型鈾礦床或大型鈾礦床。表2、表3、表4分別為包金山、茶山鈾礦點(diǎn)、柏坊銅鈾礦床及水口山多金屬鈾礦床礦物共生組合及生成階段劃分表。從表中可知,成礦期次單一的僅為礦點(diǎn)(包金山-茶山礦點(diǎn)),而成礦期次、成礦階段為二次或二次以上疊加成礦的則為礦床。表中未列出的金銀寨、坌頭大型鈾礦床,其鈾的成礦期就有兩期(或稱世代),各成礦期還有不同的成礦階段。

圖1 湖南省大地構(gòu)造分區(qū)略圖

坌頭礦床主要為兩個(gè)成礦世代,即燕山中期中-低溫?zé)嵋撼傻V世代和燕山晚期中-低溫?zé)嵋撼傻V世代。前者為主要的成礦世代年齡在135～119Ma間,形成以瀝青鈾礦-黃鐵礦-鎳硫化物為主的礦物組合(鎳硫化物有硫鐵鎳礦、硫銻鎳礦、紅砷鎳礦等[1];礦石呈微細(xì)脈狀或浸染狀。后者成礦年齡為65Ma,是次要成礦世代,形成以瀝青鈾礦-多金屬硫化物-硒銻礦為主的礦物組合(多金屬硫化物有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、輝鉬礦等)。礦石呈微細(xì)脈浸染狀產(chǎn)出;此外還有近地表分布的無(wú)瀝青鈾礦的工業(yè)礦石年齡為30Ma。表明還有新生代巖溶淋積型鈾礦化的疊加。金銀寨礦床有明顯的燕山期浸染狀鈾礦化和喜瑪拉雅期角礫狀熱液成礦期以及近代淋積疊加成礦期,前二者的成礦年齡為106Ma、65～61Ma,近代淋積疊加成礦作用發(fā)生于第三紀(jì)以后干旱炎熱氣候條件下的氧化淋濾、淋積作用;形成表生作用的湘江鈾礦、鈣鈾云母、矽鈣鈾礦、蘭鉬礦及磷鋁石、銀星石、水綠礬等次生鈾礦和含鈾礦物組合;有的磷鉛石的UO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω(UO3)達(dá)4.7%[2]。另?yè)?jù)報(bào)導(dǎo)1990年在被熱泉淹沒(méi)的礦井半年間前后地下熱水的鈾量檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),其鈾含量由最初的10-7g/L增至10-5g/L;最后在清理的淤泥中測(cè)得鈾含量達(dá)0.03%,表明至今仍有從礦石和圍巖中活化出鈾或繼續(xù)從地殼深部噴流出少量鈾參與近代鈾成礦作用。無(wú)容置疑,成礦期次、成礦階段越多,越有利于鈾礦床及大型鈾礦床的形成,而單一的成礦期成礦階段,在本區(qū)只見(jiàn)有礦點(diǎn)和礦化點(diǎn)。

表2 茶山、包金山鈾礦化點(diǎn)礦物生成順序表

表3 柏坊銅鈾礦床礦物生成順序表

表4 水口山鈾礦床礦物生成順序表

3 深部鈾源與鈾礦化規(guī)模

本區(qū)鈾源分深部與淺部?jī)煞N。前者指與深源鈾有關(guān)的巖漿活動(dòng)(深源淺成巖脈,巖枝和MC型花崗巖-幔殼混合型)或直接來(lái)自深部的含鈾氣液;后者指上殼地層經(jīng)大氣降水或地下水的淋濾、淋蝕或活化遷移而來(lái)的成礦元素(即主要來(lái)自地層和圍巖)。前者與深斷裂及巖漿巖關(guān)系密切、后者與深斷裂及巖漿巖關(guān)系不密切,而與地層(圍巖)關(guān)系密切。

據(jù)不同礦床、礦點(diǎn)與深大斷裂的空間關(guān)系,礦石礦物的共生組合特征,瀝青鈾礦(或礦石)的微量元素、稀土元素及其礦物的同位素組成、配分特征,可追蹤研究鈾礦床、礦點(diǎn)的物質(zhì)來(lái)源;其中簡(jiǎn)捷的方法就是根據(jù)地球化學(xué)熱力學(xué)原理的“稀溶液定律”和“能斯特定律[3]對(duì)瀝青鈾礦或鈾礦石微量元素對(duì)比值與其有關(guān)地層(圍巖)、巖體(脈巖),相對(duì)應(yīng)的微量元素對(duì)比值進(jìn)行相關(guān)分析。其相關(guān)系數(shù)值(正相關(guān)值)能反映它們之間的親緣關(guān)系和同源程度,進(jìn)而確定成礦元素是“深源”還是“淺源”。若與地層圍巖的相關(guān)系數(shù)值高與巖體(巖脈)的相關(guān)系數(shù)值低則表明礦源來(lái)自淺部上地殼地層圍巖,反之表明礦源以深部鈾源為主(不可能絕對(duì)沒(méi)有淺部鈾源的參與),若與地層圍巖及巖體(脈巖)的相關(guān)系數(shù)值相近(如水口山),則表明既有淺源又有深源的“雙重來(lái)源”。對(duì)區(qū)內(nèi)兩個(gè)鈾礦點(diǎn),兩個(gè)中小型礦床及兩個(gè)大型鈾礦床鈾礦石(或?yàn)r青鈾礦)與其相關(guān)的地層圍巖及巖體

(脈巖)對(duì)應(yīng)的微量元素對(duì)比值分別進(jìn)行相關(guān)分析,求其相關(guān)系數(shù)值分別列于表5、表6、表7、表8、表9、表10(n為樣品(對(duì))數(shù);α為置信度;F為最低相關(guān)系數(shù))。

表5 茶山礦點(diǎn)礦石、圍巖、花崗巖元素對(duì)比值相關(guān)表

表6 包金山礦點(diǎn)礦石、圍巖、花崗巖元素對(duì)比值相關(guān)表

表7 柏坊鈾礦床礦石、圍巖、流紋斑巖元素對(duì)比值相關(guān)表

表8 茶山礦點(diǎn)礦石、圍巖花崗巖元素對(duì)比值相關(guān)表

從表5、表6中可以看出茶山、包金山兩礦點(diǎn)鈾礦石與其地層圍巖相對(duì)應(yīng)的元素對(duì)比值的相關(guān)系數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其與鄰近的尖峰嶺花崗巖體的相關(guān)系數(shù)值,呈明顯的正相關(guān),而與其鄰近的尖峰嶺巖體的相關(guān)系數(shù)值還不及地層圍巖與巖體的相關(guān)系數(shù)值高,表明茶山、包金山兩礦點(diǎn)的鈾源主要來(lái)自淺部地層圍巖,深部鈾的參與不明顯,鈾源單一。而柏坊、水口山鈾礦床及坌頭、金銀寨兩大型鈾礦床鈾礦石(或?yàn)r青鈾礦)微量元素對(duì)比值與其相鄰或礦床外圍花崗巖(脈巖)及地層圍巖對(duì)應(yīng)的元素對(duì)比值的相關(guān)系數(shù)值均顯明顯的正相關(guān),尤其是水口山礦床瀝青鈾礦與地層及閃長(zhǎng)巖的相關(guān)系數(shù)均在0.98以上(表8),表明深部鈾源和淺部鈾源均參與了成礦作用,是所謂的“雙重鈾源”或“復(fù)合鈾源”。

表9 坌頭礦床礦石、圍巖、閃長(zhǎng)巖體元素對(duì)比值相關(guān)表

表10 金銀寨礦床礦石、圍巖、正長(zhǎng)巖元素對(duì)比值相關(guān)表

4 結(jié) 論

上述討論表明,本區(qū)鈾礦化的規(guī)模、強(qiáng)度與其成因類(lèi)型、成礦期次、成礦物質(zhì)來(lái)源密切相關(guān)。

1.單一的成因類(lèi)型只能形成礦點(diǎn)或礦化點(diǎn),最多只能形成小型礦床。而疊加型鈾礦化一般可形成中小型礦床,甚至中大型礦床。

2.成礦期次或成礦階段較多的一般可形成鈾礦床或大型鈾礦床。

3.具有深部和淺部“雙重鈾來(lái)源”的鈾礦化一般可形成鈾礦床或大型鈾礦床,若無(wú)深部鈾源的參與則難以形成礦床,更難以形成大型礦床。

[1] 閔茂中.坌頭礦床成因新識(shí)[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),1995,19 (2):155.

[2] 姚振凱.多因復(fù)成鈾礦床及其成礦演化[M].北京:地質(zhì)出版社,1998.

[3] 韓嶺文.地球化學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,2007.

Primary Analysis of the Relationship of the Scale of the South-North-Belt Uranium Mineralization in Southern Hunan with Its Genesis and Material Sourses

LIU Xu,XIONG Zuo-sheng,ZHOU Qian, WANGBin-hai,LIU Hong-bin,MEI Shui-quan
(Group306Hunan Bureau Geological of N uclear Industry,Hengyang421008,China)

The related analysis of the correspoding ratio of the trace element in the uranium ore(or bitumen uranium ore)and its wall-rock strata and related plutons(dykes)is available for tracking and studying the material origin of the uranium element.The scale of the uranium mineralization in the district is closely related to the genetic types of mineralization,the metallogenic episodes(stages),and the material origin.The more the genetic types,the metallogenic episodes(stages),and the material origin of the ore-forming,the easier for the forming of large uranium ore deposits.

the scale of uranium mineralization;genetic types;metallogenic episodes;material origin;south-north belt;the southern area of Hunan

TD167

A

1003-5540(2010)02-0001-05

劉 旭(1968-),男,工程師,主要從事地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查技術(shù)工作。

2010-01-23