粵東北仁差盆地南部某礦床地球化學(xué)特征及成因分析

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)，廣東 河源 517001）

1 地質(zhì)背景

仁差盆地地層分為二套?；子珊湎?、泥盆系、石炭系淺變質(zhì)巖地層組成，主要出露在盆地的南部和東部，構(gòu)成南北向黃田復(fù)背斜。蓋層主要由上白堊統(tǒng)火山巖組成，其次為古近系沉積巖。地層產(chǎn)狀平緩，傾角10～15°，為開闊的箕狀向斜盆地（圖1）。

中生代以來，巖漿活動(dòng)頻繁，早期大規(guī)?；◢弾r侵入，形成盆地東部的武平花崗巖巖體（γ52）及盆地西部的桂坑花崗巖巖體（γ53-γ52）。晚期火山活動(dòng)強(qiáng)烈，形成厚達(dá)二千余米的火山熔巖、火山碎屑巖，晚白堊紀(jì)末期火山活動(dòng)已進(jìn)入尾聲，主要表現(xiàn)為次流紋斑巖、花崗斑巖、輝綠巖及閃長巖的侵入。

斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，以NNE向斷裂為主，其次為EW向和NWW向構(gòu)造。盆地西邊為Ⅰ級(jí)構(gòu)造NNE向鷓鴣隆斷裂（河源深斷裂），東邊為Ⅱ級(jí)構(gòu)造NE向豬麻壩斷裂,南邊為Ⅱ級(jí)構(gòu)造EW向麻樓斷裂,盆內(nèi)為Ⅲ、Ⅳ級(jí)構(gòu)造NNE向正斷層及Ⅴ級(jí)構(gòu)造NWW向、NW向正斷層和中基性巖脈。

圖1 仁差盆地地質(zhì)略圖

2 礦床地質(zhì)特征

仁差盆地南部礦床位于仁差火山斷陷盆地的南緣，黃田復(fù)背斜北端，麻樓斷裂的東段，次流紋斑巖體的中段[1]。次流紋斑巖體呈狹長的帶狀、巖墻狀產(chǎn)出，延伸長5.5km，寬度一般80m～100m，最寬270m，最窄36m，走向變化較大。近東西向的次流紋巖脈，普遍受到隱爆作用形成隱爆角礫巖或隱爆凝灰?guī)r。當(dāng)離爆炸中心較遠(yuǎn)時(shí)，可形成震碎角礫巖或震碎集塊巖，再遠(yuǎn)時(shí)僅巖石裂紋發(fā)育與原巖無大的差別。

礦床工業(yè)礦化范圍長460m～800m，寬約300～600m，于麻樓斷裂構(gòu)造上盤近東西向展布。從剖面上工業(yè)礦體基本沿F1斷裂構(gòu)造及次流紋斑巖上界內(nèi)帶斜裂產(chǎn)出。沿外帶F1斷裂構(gòu)造產(chǎn)出的礦體小而薄、規(guī)模不大，一般呈脈狀[2,3]。沿內(nèi)帶產(chǎn)出的礦體多，有的礦體規(guī)模大、厚而富，多呈不規(guī)則透鏡狀、透鏡狀。主要礦體位于內(nèi)接觸帶細(xì)斑狀次流紋斑巖（邊緣相）0～25m內(nèi)，中斑狀次流紋斑巖（過渡相）次之，粗斑狀次流紋斑巖（中間相）較差。礦體走向一般285～305°，傾向南西[4]。

研究區(qū)內(nèi)的礦石的分布狀態(tài)可分為細(xì)脈型、細(xì)脈浸染型、浸染型和混合型四種。研究區(qū)礦石礦物主要為瀝青鈾礦、鈾石和鈾釷石等，伴生礦物為赤鐵礦、軟錳礦、硬錳礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、銳鈦礦、金紅石、輝鉬礦等。脈石礦物主要為石英、玉髓、方解石、水云母、螢石等。研究區(qū)內(nèi)鈾的賦礦主巖為次流紋巖，加之后期隱爆作用對(duì)原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造的強(qiáng)烈改造，使礦區(qū)隱爆角礫巖、隱爆凝灰?guī)r中也賦存鈾礦物[5]。礦石構(gòu)造：由于鈾礦物在礦石中成微粒浸染狀分布，極個(gè)別為脈狀分布，因此礦石構(gòu)造應(yīng)屬于浸染狀構(gòu)造。礦石結(jié)構(gòu)：鈾礦物交代圍巖或硫化物成浸染狀分布，因此礦石結(jié)構(gòu)應(yīng)有浸（溶）蝕結(jié)構(gòu)，少數(shù)交代港灣或交代殘余結(jié)構(gòu)，極個(gè)別交代網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[6]。

3 元素地球化學(xué)特征

3.1 常量元素地球化學(xué)特征

（1）采用國際地科聯(lián)推薦的巖石分類圖解（TAS）劃分的堿性系列和亞堿性系列分界線，在TAS圖解上（圖2），礦床火成巖樣品全部數(shù)落入亞堿性系列范圍，次火山巖與火山熔巖、火山碎屑巖緊聚于一定位置，表明來自同一巖漿源。

圖2 礦床火成巖TAS圖解

（2）SiO2含量范圍為72.36%～77.98%，位于酸性巖的范圍內(nèi)；全堿（Na2O+K2O）的含量高，變化范圍為6.39%～9.11%，均大于6%，表現(xiàn)出富堿的特征；高K2O/Na2O比 值，K2O/Na2O的 變 化 范 圍 為0.91～19.58，均大于0.9，明顯富鉀；鐵含量較低，TFeO含量范圍為0.4%～4.11%，但是具有高的Fe2O3/FeO比值，變化范圍為0.62～29.37；CaO含量范圍為0.13%～2.78%。堿金屬總值偏高，其中鉀比鈉高，表明巖漿源少鈉富鉀。K2O與Na2O總量變化小，表明從成巖期到成礦期巖漿酸堿度十分穩(wěn)定。Fe2O3分布不均勻，是蝕變多次迭加的結(jié)果，一般含礦巖石高于正常巖石。礦石中SiO2的標(biāo)準(zhǔn)差及變化系數(shù)甚大，但總量減少，表明成礦時(shí)硅化作用極弱。

（3）Mg*特征值常作為巖漿結(jié)晶分異的粗略指標(biāo)，因?yàn)樵诮Y(jié)晶作用的早期，鎂-鐵比值變化十分顯著，隨著結(jié)晶分異作用的進(jìn)行而減小，Mg*值變化于28.62～87.94，平均68.63，也表明礦區(qū)巖漿存在結(jié)晶分異作用。

綜合可得，研究區(qū)火成巖在地球化學(xué)判別圖解中顯示出硅、鋁過飽和的鉀玄巖系列或高鉀鈣堿性系列的花崗巖特征。

3.2 同位素地球化學(xué)特征

對(duì)礦床礦區(qū)出露的變質(zhì)細(xì)砂巖、流紋巖、次流紋斑巖、礦石樣品中的全巖、長石、硫化物礦物（主要是黃鐵礦、方鉛礦）進(jìn)行了硫、鉛同位素組成測(cè)定。

（1）硫同位素特征

①硫同位素同位素組成。礦床鈾礦石中黃鐵礦的δ34S（CDT）值為13.17‰～13.88‰，平均值為13.55‰，次流紋斑巖全巖δ34S（CDT）值為12.77‰～13.10‰，平均值為13.00‰，與鈾礦石中的δ34S（CDT）值十分接近。流紋巖全巖δ34S（CDT）值為10.92‰～11.43‰，平均值為11.18‰，變質(zhì)細(xì)砂巖全巖δ34S（CDT）值為7.87‰～9.15‰，平均值為8.52‰。

②硫同位素來源。礦床鈾礦石中黃鐵礦的δ34S（CDT）值與次流紋斑巖全巖δ34S（CDT）值十分接近，而該區(qū)基地變質(zhì)細(xì)砂巖δ34S（CDT）值有較大差異，表明鈾礦石中的硫源自賦礦主巖—次流紋斑巖，進(jìn)而推測(cè)礦床成礦物質(zhì)的來源與次流紋斑巖密切相關(guān)。

（2）鉛同位素特征

①鉛同位素同位素組成。礦床賦礦主巖為次流紋斑巖，其鉛同位素組成為208Pb/204Pb變化范圍為38.42～38.60，207Pb/204Pb變化范圍為15.39～15.69，206Pb/204Pb變化范圍為18.31～18.50；鈾礦石鉛同位素組成為208Pb/204Pb變化范圍為38.31～38.52，207Pb/204Pb變化范圍為15.49～15.57，206Pb/204Pb變化范圍為18.29～18.52。

②鉛同位素來源。將上述鉛同位素組成數(shù)值投影至在鉛構(gòu)造模式圖（Zartman，1981）中，可見次流紋斑巖、礦石的鉛同位素組成有大致相同的鉛同位素分布區(qū)，均沿造山帶鉛演化線分布，從鉛構(gòu)造演化圖解中可見次流紋斑巖、礦石的鉛同位素組成主要分布在造山帶演化線和上地殼演化線之間。據(jù)此，認(rèn)為次流紋斑巖、礦石的鉛同位素組成具有同源性，礦床成礦物質(zhì)的來源與次流紋斑巖有關(guān)。

4 成礦機(jī)制

（1）鈾的來源

根據(jù)礦區(qū)巖體巖石地球化學(xué)特征、稀土元素和微量元素地球化學(xué)特征，圍巖和礦石之間無顯著差異，暗示成礦物質(zhì)來源的親緣性，說明鈾礦床金屬元素的主要來源圍巖，又有少量深部巖漿來源。

（2）成礦溶液的來源

含礦流體主要來自大氣降水，即地下水。地下冷水變成熱水主要是深循環(huán)的大氣降水經(jīng)熱源即巖層埋深增溫、輝綠巖浸入，構(gòu)造增溫，火山噴氣作用加溫而成，特別是火山噴氣作用，因?yàn)榛鹕交顒?dòng)的特點(diǎn)是又噴又冒，又悶又泡，加上長期火山噴氣活動(dòng)，足以使地下水變?yōu)闊崴?，使之成為具有成礦溶液性質(zhì)的復(fù)雜溶液，從火山噴氣本身來說，一部分氣體到達(dá)地表開始液化，形成熱液，另一方面氣體溶解于地下水，這樣就改變地下水的性質(zhì)，使之成為能溶解更多金屬元素的復(fù)雜溶液，這種混合液就是該礦床成礦溶液來源之實(shí)質(zhì)所在[2]。

（3）礦石的運(yùn)移與沉淀

礦液搬運(yùn)——熱液（水）階段：從噴氣階段轉(zhuǎn)為熱液（水）階段，在火山熱液、火山熱水和地下水的長期地質(zhì)作用過程中，逐漸淋蝕出巖石中的鈾和金屬陽離子。U+6通過靜止流動(dòng)，沿?cái)嗔选严稑?gòu)造、巖層巖性界面、顆粒界面、裂縫、裂紋等遷移而來，鈾再在有利部位。如裂隙構(gòu)造、層間破碎帶等部位進(jìn)行強(qiáng)烈的聚合，形成礦體。

礦質(zhì)沉淀階段：不同方向的各種礦液相遇，因化學(xué)平衡破壞和地球化學(xué)條件（Eh、PH）改變，引起礦質(zhì)沉淀；外界壓力的降低，促使礦液的過飽和或去氣作用，使其絡(luò)合物迅速分解沉淀；長期噴氣活動(dòng)，不斷補(bǔ)充H2S。H2S和早期黃鐵礦中的中的Fe++都可使其U+6還原U+4而沉淀；褐鐵礦、鐵質(zhì)、粘土、有機(jī)炭等吸附作用。

（4）成礦溫度

研究區(qū)內(nèi)的螢石脈包裹體總體上均一溫度變化范圍為117.0℃～317.9℃，平均208.0℃。螢石脈中包裹體均一溫度變化規(guī)律直方圖表現(xiàn)出塔式形態(tài)，分布區(qū)間較大。均一溫度范圍為111℃～317.9℃，由圖可以看出成礦流體可以劃分為三個(gè)階段：中低溫（170℃～210℃），中溫（230℃～250℃），接近高溫（270℃～290℃）。由此可以推斷，成礦流體屬于中低溫?zé)嵋悍懂牎?/p>

（5）鈾的疊加再造富集作用及富礦體特征

在含礦層內(nèi)，經(jīng)后期火山噴氣，輝綠巖浸入，地下水作用，氧化——還原作用，吸附作用，構(gòu)造蝕變，脫玻化，酸性淋濾，表生等作用，使原含礦層中的鈾活化轉(zhuǎn)移。在層界面附近，層間破碎帶、裂隙構(gòu)造中重新富集，使其礦石品位增高，礦體形態(tài)改變。富礦體多沿層界面分布，規(guī)模較大，呈似層狀，透鏡狀，貧礦體多離開層界面，規(guī)模較小，呈似脈狀，巢狀。疊加再造的富礦體主要受層界面、不整合面、層間裂隙等控制，當(dāng)斷列構(gòu)造通過含礦層的層間構(gòu)造、不整合面世，往往形成較好的鈾礦化，富礦體主要由鈾鉬黑（黑色物質(zhì)）組成，它是由硫鉬礦、蘭鉬礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、瀝青鈾礦、鈾黑以及石英、長石、水云母、石膏、四水白鐵釩等共同組成黑色含鉬膠結(jié)集合體，這種復(fù)成分的極細(xì)混合物，與火山噴氣、火山熱水、火山熱液混合有關(guān)。

綜合上述，該區(qū)鈾源、熱源、水源豐富。成礦物質(zhì)和水體來源具有明顯的雙重性，其礦床成因應(yīng)屬于與火山作用有關(guān)的，有火山熱液、火山熱水和地下水聯(lián)合作用疊加再造富集而成的復(fù)成因（構(gòu)造+巖性+熱液蝕變）礦床，它具有內(nèi)生與外生的雙重性，經(jīng)歷了內(nèi)生——外生——表生作用的復(fù)雜過程 (圖 3)[3-6]。

圖3 仁差盆地南部鈾礦成礦模式

5 結(jié)論

仁差盆地位于華南加里東褶皺系，永安—梅縣晚古生代坳陷，河源深斷裂東北部，仁差斷陷火山巖盆地 ，處于東西向南嶺多金屬成礦帶東端與北東向武夷多金屬成礦帶南西端的交匯部位。仁差盆地鈾礦床主要分布在火山噴發(fā)頸構(gòu)造部位及其邊緣，礦床定位于不同方向斷裂構(gòu)造交匯部位（特別是NE向和NW向構(gòu)造交匯部位），火山構(gòu)造或次火山巖體與區(qū)域性斷裂構(gòu)造（導(dǎo)礦構(gòu)造）的交匯部位。

鈾礦體的產(chǎn)出具有多層位性和多部位性的規(guī)律。礦體賦存在巖性巖層的接觸界面、層間破碎帶、不整合面、裂隙構(gòu)造帶、斷裂構(gòu)造及構(gòu)造下降盤、基底凹陷部位，凹槽中洼地，礦體呈層狀、似層狀、層脈狀、脈狀。

南部礦床為次火山巖型鈾礦床，含礦巖性主要為次流紋斑巖，礦體呈脈狀、透鏡狀，礦床達(dá)中型規(guī)模。礦石物質(zhì)成分較簡(jiǎn)單，主要金屬礦物有瀝青鈾礦、鈾石、鈾釷石。圍巖蝕變主要有紅化、碳酸鹽化、水云母化、螢石化、黃鐵礦化、綠泥石化、絹云母化、硅化、多種金屬硫化物化和高嶺土化，屬于復(fù)成因礦床。

通過成礦機(jī)制分析，認(rèn)為仁差地區(qū)鈾成礦物質(zhì)和水體來源具有明顯的雙重性，其礦床成因應(yīng)屬于與火山作用有關(guān)的，有火山熱液、火山熱水和地下水聯(lián)合作用疊加再造富集而成的復(fù)成因（構(gòu)造+巖性+熱液蝕變）礦床，它具有內(nèi)生與外生的雙重性，經(jīng)歷了內(nèi)生——外生——表生作用的復(fù)雜過程。

[1]宋仕珠，趙巍，鄭明良，等.粵東北仁差盆地麻樓逆沖推覆構(gòu)造特征與成礦作用[J].鈾礦地質(zhì)，2010.26（5）：283～287.

[2]萬水云.碳酸水與鈾成礦關(guān)系的探討[R].河源:廣東省核工業(yè)地質(zhì)局292大隊(duì)，1985.

[3]余端珍.粵東北仁差盆地北部某礦床地質(zhì)特征及礦床成因分析[J].地球，2013(5):243～245.

[4]余端珍.粵東北仁差盆地南部鈾礦床地質(zhì)特征及成礦條件分析[J].中國科技博覽，2011(35):451～452.

[5]余達(dá)淦.華南花崗巖型、火山巖型、外接觸帶型鈾礦找礦思路(Ⅰ)[J].鈾礦地質(zhì),2001a,17(5):257～265.

[6]余達(dá)淦.華南花崗巖型、火山巖型、外接觸帶型鈾礦找礦思路(Ⅱ)[J].鈾礦地質(zhì),2001b,17(5):257～265.