鋯石鈾含量與巖體成礦能力相關(guān)性研究
——以諸廣南部花崗巖為例

伍皓，夏彧，周懇懇，張建軍

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610082）

鋯石是自然界中一種常見的副礦物，普遍存在于沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖中。不同時(shí)間、不同條件下形成的鋯石往往會(huì)在顆粒大小、顏色、透明度、晶面特征以及某些微量元素的含量上有差異，這正是確定和推斷巖體的時(shí)代、成因和物質(zhì)來(lái)源、變質(zhì)作用以及產(chǎn)礦的可能性等地質(zhì)問題的重要標(biāo)志［1］。鈾在鋯石中的含量主要取決于鋯石形成的地質(zhì)條件和地球化學(xué)環(huán)境，受到區(qū)域地質(zhì)發(fā)展史和區(qū)域地球化學(xué)環(huán)境的制約，不同地區(qū)和不同構(gòu)造單元內(nèi)巖體的鋯石鈾含量有明顯的差異。部分學(xué)者認(rèn)為將鋯石鈾含量 （平均鈾含量）作為產(chǎn)鈾遠(yuǎn)景的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其靈敏度遠(yuǎn)大于全巖鈾含量，其能指示出作為成礦物質(zhì)來(lái)源的母體富集鈾的程度，鋯石含鈾高說明巖體產(chǎn)鈾程度高，其高低直接制約著爾后鈾成礦的可能性。在同一地區(qū)和時(shí)代巖體中，產(chǎn)鈾巖體鈾含量普遍高于貧鈾巖體，鋯石的高鈾含量及低釷鈾比值可作為南嶺地區(qū)產(chǎn)鈾花崗巖的一個(gè)判別標(biāo)志［1-3］。

盡管如此，上述重要認(rèn)識(shí)主要是建立在“面上”對(duì)大量巖體樣品中鋯石鈾含量概略統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)之上，并未仔細(xì)區(qū)分樣品的時(shí)代和巖性，關(guān)注其鈾含量差異，缺乏針對(duì) “點(diǎn)上”某一區(qū)域巖體的重點(diǎn) “解剖”，科學(xué)適用與否尚待驗(yàn)證。為此，本文以鈾礦勘探研究程度較高的諸廣南部花崗巖為樣本，充分搜集以往公開發(fā)表的地表和鉆孔樣品同位素鋯石U-Pb測(cè)年等相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，除花崗巖類樣品外，新搜集到巖脈樣品。在樣品巖性分類的基礎(chǔ)上對(duì)不同期次產(chǎn)鈾與貧鈾巖體樣品進(jìn)行鋯石鈾含量對(duì)比分析，總結(jié)不同成礦能力巖體中鋯石鈾含量特點(diǎn)，嘗試探討鋯石鈾含量與巖體成礦能力的關(guān)系，為拓展鋯石鈾含量在鈾礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)方面的開發(fā)利用做創(chuàng)新性的理論探索。

1 地質(zhì)概況與巖體分類

諸廣山復(fù)式花崗巖體位于廣東北部、湖南東南部和江西西南部3省交界區(qū)域內(nèi)，呈巨型巖基產(chǎn)出，總出露面積大于2 500 km2。本文研究的諸廣南部位于南嶺東西向構(gòu)造帶和萬(wàn)洋山-諸廣山南北向構(gòu)造帶的復(fù)合部位，在行政上主要屬于粵北的樂昌、仁化和南雄等縣市。諸廣南部巖體大致呈東西向展布，出露面積大于1 500 km2，是一個(gè)由加里東期（扶溪巖體和瀾河混合巖）、印支期 （白云、樂洞、江南、龍華山、大窩子、寨地、古亭、油洞和塘洞巖體）和燕山期巖體 （長(zhǎng)江、九峰、三江口、紅山、企嶺、茶山、赤坑、日莊和百順巖體）組成的巨型復(fù)式巖體［4-5］（圖1）。

1956年開始至今，諸廣山復(fù)式花崗巖體內(nèi)共產(chǎn)有鹿井、長(zhǎng)江、百順、城口和南雄等5個(gè)鈾礦田，探明鈾礦床共計(jì)30余個(gè)，是我國(guó)重要的花崗巖型鈾礦聚集區(qū)［6］。其中，5個(gè)礦田中有4個(gè)分布在南體印支-燕山期花崗巖中，南方最大的棉花坑鈾礦床也產(chǎn)在其中［7-10］。在此勘探基礎(chǔ)之上，本文將南體花崗巖中做過鋯石U-Pb測(cè)年研究的13個(gè)巖體按照成礦能力分為兩類：第一類為產(chǎn)鈾巖體，產(chǎn)工業(yè)礦床或含工業(yè)礦點(diǎn)、礦化的巖體，共10個(gè)；第二類為貧鈾巖體，無(wú)工業(yè)礦化巖體，共 3個(gè)（表 1）。

2 樣品鋯石鈾含量數(shù)據(jù)處理

本文共搜集到13個(gè)巖體 （10個(gè)產(chǎn)鈾巖體，3個(gè)貧鈾巖體），21件樣品 （地表14件，鉆孔7件），3種巖性，包括黑云母花崗巖（12件）、二云母花崗巖 （6件）、花崗巖巖脈（3件），共333個(gè)鋯石鈾含量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)搜集過程中剔除了因協(xié)和度低而不可用的1個(gè)鋯石數(shù)據(jù)，即長(zhǎng)江巖體CJ-6樣品中序號(hào)203（協(xié)和度-61%）。同時(shí)剔除了鋯石年齡明顯晚于巖體年齡，屬于未測(cè)準(zhǔn)的7個(gè)鋯石數(shù)據(jù)，包括：長(zhǎng)江巖體 CJ-3（157 Ma）中序號(hào) 64（102 Ma）鋯石數(shù)據(jù)； CJ-5（162 Ma）中序號(hào) 86（128 Ma）、91 （110 Ma）、92 （103 Ma）、94（111 Ma）、 98（112 Ma）鋯石數(shù)據(jù)； 大窩子巖體DWZ-2（204 Ma）中序號(hào) 303（140 Ma）鋯石數(shù)據(jù)（表 2）。

圖1 諸廣南部地質(zhì)簡(jiǎn)圖 （據(jù)鄧平等，2015）Fig.1 Geological sketch of southern Zhuguang

將剩余325個(gè)鋯石含量有效數(shù)據(jù)按樣品巖性分為兩類：一類為花崗巖類，包括：黑云母花崗巖 （12件）、二云母花崗巖 （6件），共276個(gè)鋯石鈾含量數(shù)據(jù)。另一類為侵入巖體中的巖脈，包括：油洞巖體 （1件）、白云巖體（2件）花崗巖巖脈樣品，共49個(gè)鋯石鈾含量數(shù)據(jù)。值得說明的是，本文搜集的白云巖體巖脈年齡早于圍巖年齡，明顯不符合地質(zhì)規(guī)律 （表1），白云巖體巖脈年齡還有待進(jìn)一步做工作。

表1 諸廣南部花崗巖成礦能力分類表Table 1 Uranium content of zircon in metallization and non-metallization plutons in southern Zhuguang granitic composite

3 產(chǎn)鈾與貧鈾巖體樣品鋯石鈾含量對(duì)比

3.1 花崗巖類樣品鋯石鈾含量概略統(tǒng)計(jì)

本文沿用前人概略統(tǒng)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)樣品類型，將不同期次成礦能力不同的巖體中花崗巖類樣品進(jìn)行鋯石鈾含量概略統(tǒng)計(jì)，目的在于提供不同期次產(chǎn)鈾和貧鈾巖體區(qū)域鋯石鈾含量背景值，同時(shí)與前人結(jié)論進(jìn)行對(duì)比［1-3］。從概略統(tǒng)計(jì)來(lái)看，印支-燕山期產(chǎn)鈾和貧鈾巖體鋯石平均鈾含量相近，前者略高于后者，前者鈾含量范圍較廣，與前人認(rèn)識(shí)較為一致（表3）。

3.2 花崗巖類樣品分期次、巖性統(tǒng)計(jì)

將產(chǎn)鈾和貧鈾巖體中花崗巖樣品分別按期次、巖性進(jìn)行鋯石鈾含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示，印支期產(chǎn)鈾巖體中黑云母花崗巖樣品（3件）鋯石平均鈾含量為（1 140～1 902）×10-6，貧鈾巖體樣品（2件）中平均鈾含量為（973～1 488）×10-6；產(chǎn)鈾巖體中二云母花崗巖樣品（2件）鋯石平均鈾含量為 （654～1 179）×10-6，貧鈾巖體樣品 （1件）中平均鈾含量為1 220×10-6。燕山期產(chǎn)鈾巖體中黑云母花崗巖樣品（6件）鋯石平均鈾含量為 （778～2 090）×10-6，貧鈾巖體樣品 （1件）中平均鈾含量為1 006×10-6；產(chǎn)鈾巖體中二云母花崗巖樣品 （3件）鋯石平均鈾含量為 （726～951）×10-6（表 1， 圖 2）。

除燕山期二云母花崗巖缺乏貧鈾巖體相應(yīng)樣品不能對(duì)比外，其他3組樣品鋯石平均鈾含量對(duì)比分析表明，產(chǎn)鈾巖體11件樣品僅6件鋯石鈾含量高于同期貧鈾巖體同巖性樣品，包括：江南巖體JN-1、白云巖體BY-1，共2件印支期黑云母花崗巖樣品；長(zhǎng)江巖體中CJ-1、CJ-2、CJ-3，茶山巖體CS-1，共4件燕山期黑云母花崗巖樣品。產(chǎn)鈾巖體中其余5件樣品均低于貧鈾巖體，包括：龍華山巖體LHS-1（與DWZ-1相比），共1件印支期黑云母花崗巖樣品；油洞巖體YD-1、寨地巖體ZD-1，共2件印支期二云母花崗巖樣品；長(zhǎng)江巖體中CJ-4、CJ-5，共2件燕山期黑云母花崗巖樣品?？梢钥闯?，12件印支-燕山期黑云母花崗巖樣品，產(chǎn)鈾巖體與貧鈾巖體鋯石平均鈾含量差別不易區(qū)分，3件印支期二云母花崗巖樣品，產(chǎn)鈾巖體鋯石平均鈾含量均低于貧鈾巖體（圖2）。

表3 花崗巖類樣品鋯石鈾含量概略統(tǒng)計(jì)表Table 3 The outline statistics of uranium content in zircons from granitoid samples

圖2 花崗巖類樣品分期次、巖性鋯石平均鈾含量對(duì)比圖Fig.2 The average uranium content of zircon from samples by magmatism period and lithology

3.3 巖脈樣品鋯石鈾含量統(tǒng)計(jì)分析

此次搜集的3件巖脈樣品中油洞巖體YD-2鈾含量為 （207～9 145）×10-6， 平均鈾含量為3 175×10-6（20個(gè)數(shù)據(jù)），8個(gè)數(shù)據(jù)小于 2 000×10-6， 12個(gè)數(shù)據(jù)大于 2 000×10-6，其鋯石平均鈾含量為同期花崗巖類樣品的1.5～4倍。 白云巖體BY-2鈾含量為 （649～10 511）×10-6，平均鈾含量為 3 593×10-6（14個(gè)數(shù)據(jù)），6個(gè)數(shù)據(jù)小于2 000×10-6，8個(gè)數(shù)據(jù)大于2 000×10-6，其鋯石平均鈾含量為同期花崗巖類樣品的1.9～5.5倍。BY-3鈾含量為 （393～7 529）×10-6，平均鈾含量為3 399×10-6（15個(gè)數(shù)據(jù)）， 4個(gè)數(shù)據(jù)小于2 000×10-6， 11個(gè)數(shù)據(jù)大于2 000×10-6，其鋯石平均鈾含量為同期花崗巖類樣品的1.8～5.2倍（圖3）。

4 討論與結(jié)論

4.1 不同統(tǒng)計(jì)方法科學(xué)性對(duì)比

沿用前人只針對(duì)花崗巖類樣品概略統(tǒng)計(jì)顯示，產(chǎn)鈾巖體鋯石平均鈾含量略大于貧鈾巖體，本文進(jìn)一步將樣品分期次、巖性統(tǒng)計(jì)對(duì)比表明，產(chǎn)鈾巖體鋯石平均鈾含量并非普遍大于貧鈾巖體。不同的統(tǒng)計(jì)對(duì)比方法形成了不一樣的認(rèn)識(shí)，究竟哪種方法更科學(xué)，認(rèn)識(shí)更可靠？以印支期花崗巖體為列，產(chǎn)鈾巖體鋯石平均鈾含量 （1 311×10-6）略大于貧鈾巖體 （1 196×10-6）（表 3）， 但樣品分期次、 巖性統(tǒng)計(jì)可見印支期產(chǎn)鈾巖體LHS-1黑云母花崗巖、YD-1、ZD-1二云母花崗巖鋯石平均鈾含量均低于同巖性貧鈾巖體 （圖2）?？梢姼怕式y(tǒng)計(jì)方法易形成誤差，低鋯石鈾含量樣品容易被平均，被增大。所以，樣品分期次、巖性統(tǒng)計(jì)方法更為科學(xué)，得出的結(jié)論更為可靠。

4.2 鋯石鈾含量與巖體成礦能力相關(guān)性研究

依據(jù)前人認(rèn)識(shí)［1-3］，鋯石鈾含量與巖體成礦能力普遍是成正相關(guān)關(guān)系，即鋯石含量越高，越可能成礦。但本文研究認(rèn)為，諸廣南部花崗巖印支-燕山期產(chǎn)鈾巖體黑云母花崗巖鋯石平均鈾含量變化范圍大，與貧鈾巖體差別不易區(qū)分；印支期產(chǎn)鈾巖體二云母花崗巖中鋯石平均鈾含量均低于貧鈾巖體，表明鋯石鈾含量與巖體成礦能力不一定都成正相關(guān)關(guān)系，樣品鋯石鈾含量相對(duì)較低，其賦存巖體也可能成礦。因此，依據(jù)目前最大程度搜集的樣品鋯石鈾含量數(shù)據(jù)分析顯示，鋯石鈾含量與巖體成礦能力關(guān)系復(fù)雜，暫不能有效判別巖體成礦能力。

圖3 巖脈樣品鋯石鈾含量頻率分布直方圖Fig.3 Histogram of uranium content in zircons from dike samples

4.3 巖脈樣品鋯石鈾含量超高原因探討

諸廣南部產(chǎn)鈾巖體中花崗巖巖脈被認(rèn)為不僅能為鈾成礦提供豐富的成礦物質(zhì)，還能提供良好的儲(chǔ)礦圈閉空間和深部流體上涌的通道［14-15，18］。 本文統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)巖脈樣品含較多高鈾含量鋯石數(shù)據(jù) （大于2 000×10-6），平均鈾含量為同期花崗巖類樣品的1.5～5.5倍，再次表明巖脈與鈾成礦關(guān)系密切。前人研究認(rèn)為中國(guó)南方花崗巖型鈾礦共發(fā)生過6次成礦事件， 分別為140Ma， 120Ma， 100Ma， 90Ma，70 Ma和 50 Ma［11］。 本文油洞巖體中巖脈年齡為138.6±1.3Ma與早期鈾成礦事件140Ma相近，應(yīng)屬同一構(gòu)造期次的產(chǎn)物，與鈾成礦關(guān)系密切。白云巖體中巖脈年齡推測(cè)為印支晚期，目前還未發(fā)現(xiàn)該時(shí)期鈾成礦事件，有待進(jìn)一步工作確定。諸廣南部花崗巖形成時(shí)代集中在240 Ma，160 Ma，期間無(wú)成礦事件發(fā)生，花崗巖類和巖脈樣品鋯石鈾含量有明顯差異。因此，我們初步認(rèn)為巖脈鋯石鈾含量超高可能是其與鈾成礦密切相關(guān)的重要標(biāo)志。

4.4 下一步工作建議

如上文所述，相較于花崗巖類樣品鋯石鈾含量暫不能有效判別巖體成礦能力，巖體巖脈樣品是否鋯石鈾含量超高可能才是該區(qū)域?qū)ふ夜I(yè)礦床的重要標(biāo)志，加強(qiáng)地表巖脈樣品鋯石鈾含量分析找礦意義重大。此外，近年來(lái)鋯石被廣泛用于同位素U-Pb測(cè)年研究，大多數(shù)學(xué)者受學(xué)科限制并未關(guān)注鋯石鈾含量。本文研究顯示鋯石鈾含量，尤其是巖脈鋯石鈾含量能為尋找工業(yè)礦床提供重要信息，加強(qiáng)同位素地質(zhì)年代學(xué)已發(fā)表數(shù)據(jù)的二次開發(fā)利用可在鈾礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)方面發(fā)揮積極作用。