贛杭構(gòu)造火山巖帶鈾成礦地球化學(xué)特征

張笑天

(東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013)

火山巖型鈾礦與花崗巖型鈾礦同屬于熱液型鈾礦，但兩者的礦化特征明顯不同。火山巖型鈾礦是我國(guó)四大類型鈾礦之一，在鈾資源中占有極其重要的位置(方錫珩，2009)。贛杭構(gòu)造帶內(nèi)火山巖型鈾礦床分布密集，是我國(guó)火山巖型鈾礦最主要的成礦帶，對(duì)研究我國(guó)的火山巖型鈾礦具有重大意義。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在對(duì)該成礦帶長(zhǎng)達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的研究過(guò)程中取得了豐富的成果，將這些成果進(jìn)行歸納總結(jié)，可以對(duì)該成礦帶產(chǎn)生更深層次的認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

欽杭成礦帶起自廣西欽州灣，經(jīng)湘東、贛中延伸到浙江杭州灣，全長(zhǎng)近2 000 km，位于揚(yáng)子與華夏兩大古陸塊碰撞拼貼形成的巨型板塊結(jié)合帶及兩側(cè)，是我國(guó)一條重要的鈾多金屬成礦帶(邵飛，2011)。贛杭火山巖鈾成礦帶位于欽杭成礦帶北東段，長(zhǎng)約600 余km，寬50 ～80 km(邵飛，2010)，總體呈北東向展布，地跨浙、贛兩省，贛東北浙西北地區(qū)屬于揚(yáng)子古陸區(qū)域，贛中南浙東南地區(qū)屬于華夏古陸區(qū)域(楊建明，2003)。其主要構(gòu)造為贛杭斷裂帶，為江山紹興深斷裂發(fā)展形成。

圖1 深、大斷裂與火山盆地及鈾礦分布示意圖(據(jù)邵飛，2011)Fig.1 Distribution of deep faults ，volcanic basin and uranium deposits

表1相山火山侵入雜巖主量元素分析數(shù)據(jù)Table 1 Analytical data about major elements of the volcanic-intrusive complex at Xiangshan %

表1相山火山侵入雜巖主量元素分析數(shù)據(jù)Table 1 Analytical data about major elements of the volcanic-intrusive complex at Xiangshan %

注:表1 中相山數(shù)據(jù)源于范洪海(2001)和夏林圻(1992)，Caverage 為樣品89-32 ～89-19 的平均值;大洲盆地樣品數(shù)據(jù)源于毛孟才(2002)，大橋塢671 礦床樣品數(shù)據(jù)源于毛孟才(1994)。

地區(qū) 巖性 樣號(hào)/樣品數(shù)SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO K2O Na2O TiO2 P2O5 MnO 燒失 總量δ相山碎斑熔巖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英安斑巖 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花崗斑巖 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大洲盆地頂板相流狀流紋巖 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過(guò)渡相球粒流紋巖 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中間相斑流紋巖 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流紋巖 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綠色層 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大橋塢671 礦床 石英斑巖 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 地球化學(xué)特征

2.1 賦礦圍巖主量元素特征

由表1 可知，贛杭火山巖鈾成礦帶賦礦圍巖普遍ω(SiO2)較高;ω(K2O)+ω(Na2O)為6.14% ～8.20%，且ω(K2O)＞ω(Na2O);ω(MgO)+ ω(FeO*)為1.37% ～3.35%;里特曼指數(shù)為1.18 ～4.16，屬鈣性～鈣堿性巖;A/NKC 為1.33 ～1.81，屬?gòu)?qiáng)過(guò)鋁巖石。由圖2 可知，贛杭火山巖鈾成礦帶賦礦圍巖落入堿性～鈣堿性區(qū)域，其中大洲礦田與大橋塢671 礦床樣品均在堿性區(qū)域內(nèi)。

圖2 巖石系列SiO2 -AR(堿度率)圖解Fig.2 The alkalinity rate diagram of rock series

2.2 稀土元素特征

廖宇華(2000)對(duì)相山鈾礦田火山巖、次火山巖及基底片巖研究后認(rèn)為，巖石的∑REE 均高于地殼的∑REE 值(163. 5 ×10-6)，其中基底片巖的∑REE 最低，火山巖及近礦圍巖∑REE 偏高，越遠(yuǎn)離礦床值越低;火山巖、次火山巖以及基底片巖均為富LREE 型、右傾型，說(shuō)明巖石成巖過(guò)程中LREE發(fā)生了較強(qiáng)烈的分餾，HREE 分餾微弱;蓋層火山巖以及次火山巖與基底片巖的稀土元素配分曲線走勢(shì)相近，可能是同一來(lái)源;Eu 的負(fù)異常反映了造巖過(guò)程中巖漿母體經(jīng)歷過(guò)分異作用;相山火山巖(賦礦主巖)巖漿噴出地表之前，輕重稀土元素特別是輕稀土，發(fā)生了一定程度的分餾作用，或原巖中就存在輕稀土富集和Eu 虧損的現(xiàn)象，只有陸殼硅鋁層物質(zhì)經(jīng)過(guò)重熔改造才能形成這種特征的巖石;相山礦田各鈾礦床的鈾礦石和瀝青鈾礦的稀土總含量明顯高于非礦化圍巖，表明成礦熱液富含稀土元素，在成礦過(guò)程中稀土元素與鈾共沉淀。鈾礦石和瀝青鈾礦的REE 配分模式與其對(duì)應(yīng)的圍巖具有相似性，也呈現(xiàn)分異演化的特點(diǎn)，反映含鈾熱液既與火山巖漿有一定的親緣關(guān)系，又表現(xiàn)出與圍巖物質(zhì)成份的繼承性。范洪海等(2001)測(cè)得蓋層火山巖87Sr/86Sr 初始比值為0.713，并認(rèn)為其巖石成因應(yīng)該為地殼重熔型。成巖物質(zhì)來(lái)源于硅鋁殼(王劍鋒，1989)。

由上述可知，相山鈾礦田賦礦主巖——晚侏羅紀(jì)的流紋英安巖、碎斑熔巖、次花崗斑巖為深部基底硅鋁殼物質(zhì)重熔的產(chǎn)物，與震旦紀(jì)的基底變質(zhì)巖有親緣關(guān)系;由于稀土元素性質(zhì)和成礦物質(zhì)來(lái)源的差異，鈾礦化與REE 強(qiáng)烈富集呈正比例關(guān)系，早期堿性熱液形成的鈉長(zhǎng)石型鈾礦床更加富集輕稀土，晚期弱酸性熱液形成的水云母型鈾礦床更加富集重稀土，水云母型鈾礦床的鈾及重稀土元素可能主要來(lái)自深部的原生流體，鈉長(zhǎng)石型鈾礦床的成礦作用可能有幔汁參與，賦礦圍巖提供了較多的鈾及輕稀土元素。

大洲鈾礦田賦礦流紋巖屬富LREE 型;δEu 為弱正值異常;火山蓋層的鉛同位素組成與基底地層一致，火山巖中(w(87Sr)/w(86Sr))0=0. 7087 ～0.7190，為殼幔混源的產(chǎn)物(毛孟才，2002)。王劍鋒(1989)對(duì)浙贛部分火山巖研究后認(rèn)為浙贛部分地區(qū)酸性和中酸性火山巖的成巖物質(zhì)來(lái)源于硅鋁殼，可能是由基底長(zhǎng)英質(zhì)變質(zhì)巖在升溫升壓條件下所形成的巖漿噴發(fā)固結(jié)而成，因而其中的∑REE 含量較高，δEu 值低;鈾礦化火山巖的稀土元素分布型式與正常的無(wú)礦火山巖的稀土元素分布型式有明顯區(qū)別，前者的∑REE 含量較高，LREE/HREE值降低，重稀土元素強(qiáng)烈富集，是稀土元素在巖漿和熱液活動(dòng)過(guò)程中發(fā)生分餾并有重稀土元素帶入的結(jié)果。

2.3 氫氧同位素特征

從圖3 中可以看出，大橋塢礦床投影點(diǎn)落在大氣降水線旁，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因可能是大橋塢礦床鈾成礦流體中的水主要來(lái)自大氣降水或地表水;也可能是成礦流體結(jié)晶過(guò)程使得流體相中重氧虧損的結(jié)果(陳健，2012)。相山礦田成礦熱水溶液屬大氣降水范圍，且已發(fā)生明顯的氧漂移，經(jīng)李學(xué)禮等人的研究表明，相山礦田成礦熱液的δD 值與當(dāng)時(shí)該區(qū)大氣降水的δD 值相一致，蝕變體系反映了成礦期巖石遭受了低δ18O 值熱水溶液的強(qiáng)烈作用，降水——巖石平衡交換后所形成的熱水溶液的δ18O 值與成礦熱液的δ18O 值有良好一致性，說(shuō)明相山礦田成礦熱液的水源主要為大氣降水(李學(xué)禮等，1992)。

由此可以推斷贛杭帶成礦熱液的水源主要為大氣降水。

圖3 相山礦田、大橋塢礦床δD-δ18O 圖解Fig.3 δD-δ18O diagram of Xiangshan orefield and Daqiaowu orefield

3 結(jié)論

(1)晉寧、加里東期形成的深大斷裂在燕山期活動(dòng)強(qiáng)烈且頻繁，燕山晚期區(qū)內(nèi)構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘?，是贛杭火山巖鈾成礦帶鈾成礦作用的重要階段。(2)贛杭火山巖鈾成礦帶賦礦圍巖普遍ω(SiO2)較高;屬鈣性巖鈣堿性巖、強(qiáng)過(guò)鋁巖石、堿性鈣堿性系列。(3)帶內(nèi)鈾礦化與稀土元素富集呈強(qiáng)烈的正相關(guān)，普遍認(rèn)為賦礦主巖是殼?；煸吹漠a(chǎn)物，但也有人認(rèn)為成巖物質(zhì)來(lái)源于硅鋁殼。(4)贛杭火山巖鈾成礦帶成礦熱液的水源主要是大氣降水。

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