沽源-紅山子鈾成礦帶核桃壩鈾礦床礦相學(xué)和成礦年代學(xué)研究*

薛偉 彭云彪 李小偉 剡鵬兵 蔣孝君 韓軍 劉小剛

1. 中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院, 武漢 4300742. 核工業(yè)二○八大隊, 包頭 0140103. 中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院, 北京 1000834. 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院, 北京 100029

核桃壩鈾礦床位于沽源-紅山子鈾成礦帶中西段，帶內(nèi)已發(fā)現(xiàn)初具規(guī)?；鹕綆r型鈾礦床3個(460鈾礦床、470鈾礦床和534鈾礦床)，顯示出良好的找礦前景。就目前掌握的鈾礦儲量，難以滿足礦山日益增長的需要，找礦需求日益迫切。為此中國核工業(yè)地質(zhì)局“十一·五”期間重啟了我國北方火山巖型鈾礦勘查工作。通過近十年的勘查，核工業(yè)二○八大隊先后在核桃壩、西干溝、單井胡同和羊盤溝四個地區(qū)取得突破，深部發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)價值的鈾礦體。筆者作為項目負(fù)責(zé)親身經(jīng)歷了核桃壩鈾礦床找礦突破過程，從2010年鉆探查證發(fā)現(xiàn)首個工業(yè)礦體到2016年提交普查報告，核桃壩鈾礦床成礦條件、控礦因素和成礦模式逐步被掌握和認(rèn)知(核工業(yè)二○八大隊,2009～2011[注]核工業(yè)二○八大隊. 2009～2011. 內(nèi)蒙古寶昌-多倫火山巖型鈾礦資源潛力評價報告. 內(nèi)部資料, 2012～2014[注]核工業(yè)二○八大隊. 2012～2014. 內(nèi)蒙古鑲黃旗-多倫火山巖型鈾礦資源調(diào)查評價報告. 內(nèi)部資料, 2013～2016[注]核工業(yè)二○八大隊. 2013～2016. 內(nèi)蒙古自治區(qū)多倫縣核桃壩地區(qū)鈾礦普查. 內(nèi)部資料)。迄今為止，有些學(xué)者對核桃壩鈾礦床的賦礦巖石地球化學(xué)特征(蔣孝君等，2017)、成礦特征及找礦標(biāo)志(韓軍等，2015)、成礦年代學(xué)(薛偉和韓軍，2013)等進行了初步研究，但對該礦床礦相學(xué)、成礦期次和形成時代等尚缺乏清楚的認(rèn)識，特別是微觀礦相學(xué)的系統(tǒng)研究缺乏，由此制約著該礦床成礦理論的深入和找礦前景的擴大。本文通過系統(tǒng)的礦相學(xué)研究，在此基礎(chǔ)上探討鈾礦物形成的準(zhǔn)確時代，以期為該區(qū)鈾礦勘查和帶內(nèi)的找礦突破提供理論基礎(chǔ)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于大興安嶺-太行山構(gòu)造巖漿活動帶與陰山-燕山構(gòu)造巖漿活動帶的復(fù)合交接部位，西拉木倫河斷裂以南(圖1)，屬于東亞陸緣增生、陸-陸碰撞形成的東北亞造山帶的一部分(Jahnetal., 2001；郭鋒等，2001；Fanetal., 2003)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，中生代經(jīng)歷了古亞洲洋構(gòu)造域向環(huán)太平洋構(gòu)造域轉(zhuǎn)換過程，表現(xiàn)出以伸展作用為主導(dǎo)的構(gòu)造活動，并發(fā)生了強烈的火山噴發(fā)活動及形成盆嶺構(gòu)造格局(李思田等，1987；葛文春等，1999；郭鋒等，2001)。

核桃壩鈾礦床處于多倫火山盆地北部，該盆地面積近4000km2，呈北東向橢圓狀展布(圖2a)。盆地基底主要發(fā)育太古界、元古界變質(zhì)巖和混合巖，古生界海相碳酸鹽巖、碎屑巖、粘土巖等。盆地內(nèi)部發(fā)育上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組(J3mk)、瑪尼吐組(J3mn)、白音高老組(J3b)等地層，局部地區(qū)發(fā)育下白堊統(tǒng)義縣組(K1y)和阜新組(J1f)，賦鈾層位主要為滿克頭鄂博組和白音高老期次火山巖體(核工業(yè)二○八大隊,2009～2011; 中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2000[注]中國地質(zhì)大學(xué)(北京). 2000. 多倫縣等5幅1:5萬區(qū)調(diào)報告)。滿克頭鄂博組巖性組合為流紋巖、流紋質(zhì)火山碎屑巖、石英粗面巖夾角礫熔結(jié)凝灰?guī)r；瑪尼吐組分布局限，巖性為灰紫色粗面巖、粗面英安巖；白音高老組主要巖性為石英粗面質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖、沸石化凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖、泥灰?guī)r。

2 礦床地質(zhì)特征

沽源-紅山子鈾成礦帶位于華北克拉通北緣、大興安嶺巖漿構(gòu)造帶南端，屬于濱太平洋成礦域的重要組成部分(馬國祥等，2009；張金帶等，2011)。該成礦帶西起河北省沽源縣，東至內(nèi)蒙古克什克騰旗，北東向長條狀展布，面積近40000km2(圖2a)，帶內(nèi)構(gòu)造作用十分強烈，中酸性火山活動頻繁。成礦帶經(jīng)歷了前中生代盆地基底演化期、中生代中期大陸中酸性火山巖蓋層演化期和中生代晚期-新生代裂陷構(gòu)造演化期，形成了“三層樓”的基本構(gòu)架(祝洪濤等，2014；紀(jì)宏偉，2015)。已有研究和勘查成果表明，鈾礦化不僅與晚侏羅世早期中酸性火山巖有關(guān)(巫建華等，2013；蔡煜琦等，2015；紀(jì)宏偉，2015；解開瑞等，2016)，而且與晚侏羅世-早白堊世次火山巖流紋斑巖、花崗斑巖關(guān)系更為密切(江小均等，2011；丁輝等，2016；巫建華等，2017)。核桃壩鈾礦床處于沽源-紅山子鈾成礦帶中西部(圖2a)，已認(rèn)知控礦因素與區(qū)域成礦地質(zhì)條件息息相關(guān)。

核桃壩鈾礦床處于多倫火山盆地北西緣，產(chǎn)出地層、構(gòu)造受榛子山火山機構(gòu)控制(核工業(yè)二○八大隊, 2012～2014, 2013～2016)。礦區(qū)內(nèi)地層簡單，出露滿克頭鄂博組(J3mk)、白音高老組(J3b)和第四系(Q)(圖2b)。礦區(qū)內(nèi)侵入巖分布廣泛，主要為晚侏羅世滿克頭鄂博期花崗斑巖(J3γπ)和白音高老期次火山巖體-流紋斑巖(J3λ)。礦區(qū)斷裂構(gòu)造系統(tǒng)較為復(fù)雜，發(fā)育NE向、NW向、EW向、近SN向四組斷裂，其中近SN向構(gòu)造是主要的控礦、容礦構(gòu)造(編號F2、F8、F9、F10和F11，圖2b)。據(jù)普查報告(核工業(yè)二○八大隊,2013～2016)，當(dāng)前圈定鈾礦體23個，礦體產(chǎn)狀存在2種類型：一類為淺部礦體，產(chǎn)狀較陡，受SN向斷裂構(gòu)造控制；另一類為深部礦體，產(chǎn)狀較緩，受礦區(qū)斷裂和次火山巖體聯(lián)合控制，鈾礦體產(chǎn)在次火山巖體(流紋斑巖)與滿克頭鄂博組火山碎屑巖的層間破碎蝕變帶中，呈透鏡狀、扁豆?fàn)?、斜脈狀產(chǎn)出，上下魚群狀分布，礦化垂幅大于400m。核桃壩鈾礦床工業(yè)礦體以中、小礦體為主，延伸不遠(yuǎn)，個別礦體可達200m×200m，且局部發(fā)育超高品位鈾礦體(圖3a)。

圖1 研究區(qū)所處位置的地質(zhì)-構(gòu)造簡圖Fig.1 Sketch geological and tectonic map of the study area

根據(jù)肉眼和鏡下鑒定，礦區(qū)礦石成分較為簡單，礦石礦物以黑色鈾礦物為主(圖3b)，伴生黃鐵礦、赤鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦等金屬礦物；脈石礦物以長石、螢石、石英、綠泥石、粘土礦物等為主。圍巖蝕變類型主要以赤鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥石化、螢石化、粘土化等為主，其中豬肝色赤鐵礦化和黑色螢石化與鈾成礦關(guān)系最為密切。但是由于缺乏系統(tǒng)的微觀礦相學(xué)研究，鈾礦物定名、成礦期次、蝕變類型等存在爭議，間接制約著對礦床成因認(rèn)識。

3 樣品采集與分析方法

由于淺部礦體受后期蝕變和改造嚴(yán)重，不能準(zhǔn)確反映蝕變類型、原生礦物和成礦環(huán)境，所以本次研究樣品均采自深部礦體。其中，微觀電子探針樣品來源ZKH7-0和ZKH13鉆孔(圖2b)，采自UI-4(埋深：691m±)和UIV(埋深：488m±)礦體，編號分別為3FD-09、3FD-13、T-1-1和T-1-2(表1)，樣品較新鮮，受后期蝕變改造影響較小，能客觀反映鈾成礦條件和環(huán)境；單個鈾礦物測年樣品來源ZKH7-0、ZKH3-2和ZKH3-3鉆孔(圖2b)，采自UI-4(埋深：691m±)、UIV(埋深：511m±)和UI-13(埋深：764m±)礦體，編號分別為KD-01、3FD-09、U-3和U-4(表2)，4個樣品均采自礦區(qū)超高品位富礦體，易于顯微鏡下挑選鈾單礦物，是鈾礦物U-Pb測年的理想樣品。

將所采集的電子探針樣品制成光薄片，先進行顯微鏡下觀察，圈定感興趣區(qū)，再噴碳后利用電子探針進行背散射觀察與元素定量分析。電子探針分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試中心完成，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《電子探針定量分析方法通則》(GB/T 15074—2008)，測試儀器型號為JXA-8100，測試條件：加速電壓20kV，束流1×10-8A，出射角40°，修正方法ZAF。測試結(jié)果見表1。

將所有測年樣品粉碎至小于300目，用去離子水反復(fù)淘洗，將大多數(shù)比重較小的雜質(zhì)除去，烘干后在雙目鏡下挑選99%以上鈾礦物。結(jié)合電子探針確定結(jié)果，挑選樣品新鮮、顆粒為黑色、黑褐色，具瀝青光澤或半金屬光澤的瀝青鈾礦。U-Pb同位素分析測試工作在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試中心完成，U、Pb含量采用同位素稀釋高分辨率等離子體質(zhì)譜法測定，Pb同位素比值測定使用英國GV公司生產(chǎn)的ISOPROBE-T熱表面電離質(zhì)譜儀完成，測量精度：1×10-6，鉛的208Pb/206Pb值誤差≤0.005%。測試結(jié)果見表2。

4 測試結(jié)果

4.1 蝕變礦物測定結(jié)果

為了對核桃壩鈾礦床開展礦相學(xué)研究，對成礦期蝕變礦物和賦礦次火山巖體(流紋斑巖，圖3c)進行了顯微光薄片鑒定和電子探針分析。巖礦鑒定和統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，含礦巖石(流紋斑巖)由斑晶和基質(zhì)組成，斑晶占全巖25%±，基質(zhì)占全巖75%±。斑晶以長石和黑云母為主，其中： 長石斑晶以長板狀卡斯巴雙晶、等軸板狀卡斯巴雙晶、水針鐵礦染自形晶、板狀聚晶、卡斯巴鈉長復(fù)合雙晶等多種形態(tài)呈現(xiàn)(圖3d)，占全巖20%±，通過光性測定和電子探針波譜法分析組成計算，長石斑晶均為鈉長石(圖3h和表1)；黑云母斑晶僅見其假像，電子探針波譜法分析顯示，黑云母均已蝕變，多形成綠泥石或粘土礦物(圖3h和表1)?；|(zhì)由殘留碎屑和基質(zhì)礦物組成，經(jīng)鏡下鑒定和電子探針分析主要為長石和綠泥石，含有少量石英，基質(zhì)粒徑為～0.0078mm，且多數(shù)基質(zhì)礦物邊界模糊。基質(zhì)中熱液蝕變礦物和生成物由結(jié)晶黃鐵礦、結(jié)晶毒砂、脈狀綠泥石、團塊狀綠泥石、星狀鈉長石、浸染狀黃鐵礦和赤鐵礦組成(圖3d-g和表1)。

表2核桃壩鈾礦床瀝青鈾礦U-Pb法年齡測定結(jié)果

Table 2 U-Pb dating result of pitchblende in the Hetaoba deposit

鉆孔號樣品號UPb同位素組成(%)表觀年齡(Ma)(%)204Pb206Pb207Pb208Pb206Pb/238U207Pb/235U207Pb/206PbZKH7-0KD-01?38.5001.1670.83951.37015.56132.22980.6113.8879.53FD-09?2.1400.3271.07039.30017.84741.783102.5122.8536.5ZKH3-2U-350.5001.1570.47269.47811.01019.040103.4127.5603.1ZKH3-3U-458.1001.0780.32777.9338.97512.76599.1110.5363.0

注：*表示樣品呈粉末狀，其他呈顆粒狀；3FD-09樣品太少，無法稱重，U、Pb值由微量測量值代替

圖2 核桃壩鈾礦床成礦帶位置圖(a)和礦區(qū)地質(zhì)簡圖(b)Fig.2 Location map of metallogenic belt in Hetaoba deposit (a) and geological map of the mining area (b)

圖3 核桃壩鈾礦床鈾礦物手標(biāo)本和顯微照片(a-c)巖礦照片；(d)透明礦物正交顯微照片；(e-g)金屬礦物反射顯微照片；(h-l)電子探針背散射顯微照片. Fs-長石；Py-黃鐵礦；Chl-綠泥石；Al-鈉長石；Cof-鈾石；Pi-瀝青鈾礦；Fl-螢石Fig.3 Specimens and micrographs of the uranium-bearing minerals in Hetaoba deposit(a-c) photographs of rocks from drill cores; (d) micrograph of transparent minerals (+); (e-g) micrographs of metal minerals; (h-l) back scatter micrographs of the electron probes. Fs-feldspar; Py-pyrite; Chl-chlorite; Al-albite; Cof-coffinite; Pi-pitchbllende; Fl-fluorite

4.2 鈾礦物測定結(jié)果

利用電子探針分析方法對核桃壩鈾礦床2個礦體4個樣品進行觀察和測試，測試結(jié)果表明，鈾礦物以鈾石為主，少量瀝青鈾礦，未見其他鈾礦物(表1)。鈾石，即水硅鈾礦，主要成分為UO2和SiO2，其中：UO2含量變化范圍為55.19%～66.86%，平均值61.51%；SiO2含量變化范圍為15.62%～21.60%，平均值18.45%，多數(shù)樣品中還含有不等量的P2O5、K2O、Al2O3、FeO、Y2O3、CaO、TiO2等雜質(zhì)(表1)，為核桃壩鈾礦床的主要原生礦石礦物。

鈾石的粒徑大小不一，多數(shù)集中在5～100μm之間，呈集合體、脈狀等產(chǎn)出。賦存狀態(tài)以多種形式存在，有的分布于黃鐵礦的邊部(圖3e)；有的充填在黃鐵礦顆粒之間(圖3f, g)；有的與黃鐵礦形成連晶(圖3i, j)；有的包圍黃鐵礦單晶，形成鈾石集合體環(huán)邊(圖3l)；有的分布于綠泥石、螢石、鈉長石等礦物中。瀝青鈾礦少見，粒徑較小，常賦存于螢石等礦物中(圖3k)。

4.3 電子探針化學(xué)測年結(jié)果

目前電子探針U-Th-Pb化學(xué)測年方法備受關(guān)注，日趨成熟，具有簡單快速、無損微區(qū)原位測年、可獲得多種信息以及可借助背散射圖像有效避免表層、裂隙Pb丟失等特點，國內(nèi)外不少學(xué)者開展了相關(guān)研究并取得成果(張昭明，1982；Tickyjetal., 2004；陳能松等，2007；Hetheringtonetal., 2008；葛祥坤，2008; 葛祥坤等，2011；韋龍明等，2014；張龍等，2016)。研究表明，Cameron-Sciman提出的年齡計算公式(t=Pb×104/(1.612U+4.95Th)Ma，式中：Th、U和Pb代表質(zhì)量百分?jǐn)?shù))對于年輕的(低于200Ma)鈾成礦年齡計算是準(zhǔn)確和可行的(Cameron-Schiman，1978；葛祥坤等，2011)，因此本文選取該經(jīng)驗公式計算鈾礦物的化學(xué)年齡。由于鈾石ThO2和PbO含量過低，無法進行化學(xué)年齡計算，所以本文只對2個瀝青鈾礦進行了化學(xué)年齡計算，計算結(jié)果分別94.4Ma和54.0Ma(表1)。

4.4 U-Pb同位素測年結(jié)果

核桃壩鈾礦床瀝青鈾礦U-Pb同位素測年采用的年齡計算常數(shù)為：t0=4430Ma，a0=9.307，b0=10.294，235U的衰變常數(shù)為λ235=0.98485×10-9y-1，238U的衰變常數(shù)為λ238=0.155125×10-9y-1，計算得出4個樣品的表觀年齡結(jié)果見表2。由于238U和235U的相對豐度和半衰期存在差異，樣品中放射性成因206Pb的豐度為放射性成因207Pb的數(shù)倍，所得206Pb/238U值精度高于207Pb/235U及207Pb/206Pb，故本文選取206Pb/238U年齡值作為瀝青鈾礦年齡。核桃壩鈾礦床瀝青鈾礦U-Pb同位素測年結(jié)果顯示，單礦物成礦時間分別為80.6Ma、99.1Ma、102.5Ma和103.4Ma。

5 討論

5.1 礦相學(xué)研究

礦石是組成礦床的基本物質(zhì)，是成礦方式的自然寫照，是成礦規(guī)律的最終結(jié)果，因而礦相學(xué)研究能揭示礦床成因信息、判斷礦化作用和礦化過程，為找礦勘探提供依據(jù)和幫助(薛春紀(jì)等，2006；尚浚等，2007)。核桃壩鈾礦床巖礦鑒定和電子探針分析表明，礦石中普遍存在鈉長石、綠泥石、黃鐵礦和螢石等蝕變礦物，也發(fā)育毒砂、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦和結(jié)晶黃鐵礦等熱流體沉淀物(圖3)。礦相學(xué)研究顯示，礦石交代作用有以下四種類型：①鈉長石化，以原巖中長石的晶體假像和棋盤格子生成物形式出現(xiàn)；②綠泥石化，以黑云母或暗色礦物假像、團塊狀或浸染狀或脈狀或網(wǎng)脈狀產(chǎn)出；③螢石化，以漫染狀、裂隙式脈狀或網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，主要散布于綠泥石裂隙中；④黃鐵礦化，呈星狀、浸染狀分布于綠泥石中，晶體邊緣或裂隙中常發(fā)育鈾石。從礦物共生組合和交切判斷，結(jié)晶黃鐵礦-毒砂等硫化物組合是早期硫砷化物生成階段的產(chǎn)物，代表了成礦溫度較高的熱液活動過程。綜上，可以確定核桃壩鈾礦床成礦期可劃分為四個階段，即早期鈉長石化交代階段，形成鈉長石-綠泥石組合；早期熱液成礦階段，形成硫化合物(毒砂、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦等)組合；晚期熱液成礦階段，形成鈾石-黃鐵礦(或赤鐵礦)-螢石-綠泥石-粘土礦物組合；成礦后階段，形成粘土礦物-碳酸鹽(方解石)組合。依據(jù)中國鈾礦床蝕變類型分類(杜樂天，2001；劉金枝和安偉濤，2010；蔡煜琦等，2015；巫建華等，2017)，核桃壩鈾礦床屬于堿交代型熱液鈾礦床。該蝕變類型鈾礦床是沽源-紅山子鈾成礦帶中段首次發(fā)現(xiàn)，可與北東段紅山子鈾鉬礦床以及甘肅龍首山鈾礦床、江西相山鈾礦田對比，對基礎(chǔ)理論研究和區(qū)域找礦具有重要的指導(dǎo)作用。

當(dāng)前鈾礦物學(xué)研究表明，鈾石的形成條件比瀝青鈾礦更為苛刻，鈾石的形成往往伴隨瀝青鈾礦的沉淀，所以自然界二者共生組合的現(xiàn)象較為普遍(王德蔭和傅永全，1981；閔茂中等，1992)。研究區(qū)礦石電子探針分析和統(tǒng)計研究表明，礦石礦物以鈾石為主，少量瀝青鈾礦，二者不存在交替沉淀、緊密連生現(xiàn)象?？紤]到樣品采樣深度、新鮮程度和保存過程，筆者更趨向認(rèn)為鈾石為核桃壩鈾礦床的主要原生鈾礦物，而瀝青鈾礦可能為鈾石在不穩(wěn)定環(huán)境中轉(zhuǎn)化而來。瀝青鈾礦周邊、礦石基質(zhì)中發(fā)育少量石英也為該認(rèn)識提供了佐證，因為鈾石(USiO4)轉(zhuǎn)化為瀝青鈾礦(UO2)需要發(fā)生脫硅作用。義盛店鈾銀多金屬礦床是沽源-紅山子鈾成礦帶新進突破的又一鈾礦床(劉文杰等，2015；薛蘭花和史老虎，2016)，距核桃壩鈾礦床僅36km，筆者對其鉆孔中鈾礦石樣開展礦相學(xué)研究顯示，礦石礦物以鈾石為主，少見其他礦物，間接說明了區(qū)域成礦流體是一期富鈾含硅酸(絡(luò)合物)的成礦熱液。

5.2 成礦年代學(xué)研究

已有研究表明，鈾礦石代替鈾單礦物獲得成礦年齡需要鈾成礦演化至今U-Pb同位素達到均一的理論支持，否則獲得成礦年齡將會存在較大偏差(石少華等，2010)。核桃壩鈾礦床礦石中常見熱液硫化物(黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦等)，而且與鈾礦物形成并非同期同階段，U-Pb同位素體系可能遭到影響或破壞，所以研究區(qū)鈾礦石獲得成礦年齡(韓軍等，2015)有待考究。瀝青鈾礦是理想的鈾礦床直接定年樣品，其避免了熱液蝕變礦物以及含鈾副礦物對U-Pb同位素體系的影響，所測年齡直接代表了鈾成礦作用的年代(Cunninghametal., 1982；黃世杰等，1985；石少華等，2010)。核桃壩鈾礦床瀝青鈾礦U-Pb同位素定年結(jié)果顯示，3個礦體獲得4個成礦年齡相對接近(表2)，暗示可能為一期鈾熱液成礦作用所致。電子探針分析證實，礦石中瀝青鈾礦含量較少且粒徑偏小，實際挑選單礦物過程較為困難，所以KD-01和3FD-09這兩個樣品呈多顆粒粉末狀，瀝青鈾礦純度有所下降，所測得年齡數(shù)據(jù)可靠性略低。石少華等(2010)對瀝青鈾礦表觀年齡和真實年齡的研究認(rèn)為，206Pb/204Pb比值可判斷表觀年齡的真實性，其值越大，年齡越準(zhǔn)確。已獲得4個瀝青鈾礦成礦年齡數(shù)據(jù)中，U-4樣品206Pb/204Pb比值最大，可達238.33，且該樣品獲得的3個206Pb/238U、207Pb/235U、207Pb/206Pb的表觀年齡最接近(表2)，所以筆者認(rèn)為U-4樣品測得瀝青鈾礦成礦年齡逼近真實值，反映核桃壩鈾礦床成礦時代應(yīng)在99.1Ma左右。

電子探針化學(xué)測年方法的精度關(guān)鍵在于U、Th和Pb含量的準(zhǔn)確測定，尤其是Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對最終年齡誤差的影響較大(張文蘭等，2003；葛祥坤等，2011)。本文利用電子探針化學(xué)測年方法獲得94.4Ma、54.0Ma兩個年齡(表1)，后者測點Pb含量較低，僅為0.66%，對化學(xué)測年數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度影響較大，需要剔除。所以，本文電子探針化學(xué)測年方法獲得有效年齡為94.4Ma，與U-Pb同位素體系獲得成礦年齡接近。本文同時對4個瀝青鈾礦U-Pb同位素數(shù)據(jù)238U/204Pb-206Pb/204Pb等時線年齡開展了研究，計算結(jié)果為101.0Ma，雖然等時線的MSWD值過大，反映等時線質(zhì)量不高，但是該年齡可作為參考年齡，說明瀝青鈾礦U-Pb同位素體系測年結(jié)果是準(zhǔn)確的。

綜上，核桃壩鈾礦床形成的主成礦時代在99.1Ma左右，屬于晚白堊世成礦期，與460礦床(88.0Ma，李耀菘，1989；夏毓亮等，1998)、470礦床(113.6～148.9Ma，紀(jì)宏偉，2015)在沽源-紅山子鈾成礦帶上共同形成“北東老、西南新”鈾成礦時空格局(圖2a)。

5.3 礦床成因探討

眾所周知，U元素為強不相容元素，其更易存留于熔融體(韓吟文和馬振東，2004)，因此在板內(nèi)伸展構(gòu)造背景下(蔣孝君等，2017)，研究區(qū)內(nèi)巖漿的每一次噴發(fā)或侵位，都伴隨著巖漿房內(nèi)部U元素的濃縮和富集，巖漿的多次、反復(fù)強烈活動致使晚期的次火巖體(流紋斑巖)非常富鈾。這也被相關(guān)研究證實，核桃壩地區(qū)的次火山巖體鈾含量高達29×10-6(韓軍等，2015；蔣孝君等，2017)。礦相學(xué)研究表明，核桃壩鈾礦床成礦早期發(fā)生了大面積的堿交代作用，金屬礦物隨著溫度降低和溶液性質(zhì)的改變依次沉淀。這說明早期成礦流體必然富含堿金屬、堿性、高溫且穿透力強。堿交代作用中的鈉長石化和綠泥石化致使巖石中鈾活化形成富鈾流體，同時大量溶解巖石中SiO2，使早期成礦流體逐步轉(zhuǎn)變成富鈾含硅酸([UO2OH][SiO3]-絡(luò)合物)成礦流體。已有綠泥石化對鈾活化作用的研究(楊水源等，2010；魏正宇等，2014；趙友東等，2016)以及U、SiO2在堿性溶液中溶解度顯著增高的無機化學(xué)結(jié)論(王德蔭和傅永全，1981；杜樂天，2001，2002)，證明上述成礦過程完全有可能實現(xiàn)。堿交代作用后成礦流體首先沉淀硫化合物，然后隨著溫度的降低、pH值的改變在開放的空間(構(gòu)造斷裂、層間破碎帶)、還原的環(huán)境下沉淀成礦，形成鈾石。堿交代作用后成礦流體一般就近成礦，不會遷移很遠(yuǎn)，所以鈾礦體主要定位在富鈾巖體(次火山巖體)附近，而多金屬成礦則會定位在富多金屬地層或巖體附近。這種成礦認(rèn)識與鉆探工程控制的鈾及多金屬礦體分布情況吻合，很好解釋了研究區(qū)多金屬礦化范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鈾礦化范圍的事實，也同時闡明了鈾礦化與次火山巖關(guān)系密切的原因。

6 結(jié)論

(1)核桃壩礦床鈾礦物以鈾石為主，成礦作用可劃分為四個階段，即早期鈉長石化交代階段、早期熱液成礦階段(硫化合物形成階段)、晚期熱液成礦階段(鈾礦形成階段)、成礦后階段。根據(jù)礦相學(xué)研究和成礦地質(zhì)特征綜合研判，首次確定核桃壩鈾礦床屬于堿交代型熱液鈾礦床。

(2)核桃壩礦床年代學(xué)研究表明，礦床形成時代在99.1Ma左右，是一期富鈾含硅酸成礦流體在晚白堊世成礦作用的產(chǎn)物。

(3)核桃壩礦床鈾源可能來自堿交代富鈾巖體，堿交代后富鈾含硅酸成礦流體在外部條件改變的情況下沉淀成礦，形成礦床。因此，礦體的定位可能與富鈾巖體關(guān)系密切。

致謝找礦突破過程中李洪軍研究員級高工、胡鑒高級工程師、黃寶峰高級工程師、李喜彬高級工程師等一線技術(shù)人員前仆后繼付出了大量努力；采樣分析過程中得到核工業(yè)北京地質(zhì)研究院李西德研究員級高工的大力支持；論文成文過程中與核工業(yè)北京地質(zhì)研究院鐘軍博士、衣龍升博士、劉瑞萍博士進行了有益探討；作者在此一并表示感謝！