江西桃山鈾礦成礦作用及找礦方向研究

夏應(yīng)冰

(江西省核工業(yè)地質(zhì)地調(diào)院，江西 南昌 330038)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

桃山復(fù)式巖體地處江西省寧都縣境內(nèi)，面積約1100 km2，構(gòu)造上位于華南活動(dòng)帶武功山-諸廣山褶皺造山帶內(nèi)。巖體巖漿活動(dòng)可分為四期九階段，桃山巖體主要經(jīng)歷了加里東期、印支期、燕山期三個(gè)大構(gòu)造旋回。加里東期處于擠壓造山構(gòu)造環(huán)境，加里東運(yùn)動(dòng)使震旦-寒武地層遭受輕度區(qū)域變質(zhì)，并使本區(qū)長(zhǎng)期隆起，缺失上古生界和三疊系的沉積，同時(shí)，NNE向斷裂帶發(fā)育，近斷裂帶發(fā)生局部混合巖化、花崗巖化，形成加里東期混合花崗巖體。印支期處于碰撞擠壓造山階段，形成了多期多階段巖漿侵入不同巖性系列所組成的諸廣山、貴東等復(fù)式巖體的主體。該期主要以蔡江巖體為代表，為硅鋁質(zhì)地殼半原地花崗巖，巖體中變質(zhì)巖殘留體較多，分相不清楚，與變質(zhì)巖呈漸變或突變接觸關(guān)系。燕山運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，本區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的塊斷運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)。燕山運(yùn)動(dòng)早期，沿深斷裂形成重熔花崗巖，以打古寨巖體為代表，巖體成巖溫度較高(590～727 ℃)，礦物中熔融包體常見(jiàn)，巖漿結(jié)晶分異演化程度高，分相清楚。燕山晚期，上地幔分異出的酸性巖漿沿?cái)嗔褞蛏匣顒?dòng)，引起流紋巖類噴發(fā)和花崗巖漿侵入，并與下古生界地層和先存的花崗巖發(fā)生同熔，以羅布里巖體為代表，其花崗巖的成巖溫度高(695～835 ℃)，巖體中暗色同源包體常見(jiàn)，礦物中熔融包體和氣液包體發(fā)育，巖漿分異演化充分，為深源淺成型混熔花崗巖[1～9]。

2 鈾成礦作用

桃山鈾礦田區(qū)鈾礦大部分賦存在打鼓寨巖體與羅布里巖體的接觸帶內(nèi)，尤其在打鼓寨巖體一側(cè)較為富集，表明與打鼓寨巖體和羅布里巖體具有密切的關(guān)系。桃山鈾礦的鈾量大部分為晶質(zhì)鈾礦所提供，晶質(zhì)鈾礦多數(shù)呈星散狀被黑云母包裹或分布于礦物粒間裂隙和石英中[10]。

打鼓寨巖體的原巖為中粒黑云母花崗巖，是陸殼改造型花崗巖成因的特征，具有富礦的特征，巖體平均鈾含量可達(dá)14×10-6[1，2]，鈾的浸取率較高(平均可達(dá)到39.3%)，可作為鈾成礦的直接鈾源[6，12]。巖石廣泛發(fā)育堿交代、云英巖化、白云母化、綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化及可見(jiàn)硅線石、紅柱石等變質(zhì)礦物[1，7，12]，巖石經(jīng)歷了十分強(qiáng)烈的后期改造作用。羅布里巖體以巖株的形式侵位于打鼓寨巖體的下部，是巖基中部NE向斷裂構(gòu)造帶NW-SE向伸展機(jī)制下幔源巖漿與殼源巖漿混合后上侵的產(chǎn)物，這次侵入活動(dòng)導(dǎo)致打鼓寨巖體廣泛發(fā)育白云母化和堿交代。白云母化和鉀長(zhǎng)石化花崗巖的鈾浸出率可達(dá)到40%～50%[9]，白云母化花崗巖(二云母花崗巖)是鈾礦田的主要圍巖。白云母化是一種普遍發(fā)育的自交代作用，它沿礦物的解理紋、粒間、裂隙間進(jìn)行，被交代的礦物有黑云母、斜長(zhǎng)石等，形成枝杈狀、碎片狀白云母。當(dāng)白云母交代黑云母后，原來(lái)寄存于黑云母中的高放射性包裹體(晶質(zhì)鈾礦、獨(dú)居石、鋯石等)大量消失，固定鈾活化成為活性鈾[2，10]。據(jù)龔溫書(shū)等研究，黑云母的鈾含量可達(dá)6.98×10-6，而白云母的鈾含量為1.14×10-6，如果按1 km3花崗巖計(jì)算，白云母化以后將有444.5 t鈾被活化轉(zhuǎn)移。因此羅布里巖體侵入到打鼓寨巖體形成廣泛的白云母化的侵入作用對(duì)鈾在礦物中的遷移和分配有極大的影響。巖石經(jīng)堿交代后，斜長(zhǎng)石轉(zhuǎn)為鈉長(zhǎng)石，石英、黑云母被溶蝕，這個(gè)過(guò)程就伴隨著鈾礦物、含鈾礦物的減少或消失，并且?guī)r石疏松多孔，巖石機(jī)械強(qiáng)度比原花崗巖降低一半以上，碎裂構(gòu)造極為發(fā)育，微裂隙縱橫交錯(cuò)，加之堿交代巖三價(jià)鐵增高，有利于鈾沉淀，所以堿交代為后期含鈾熱液運(yùn)移和礦質(zhì)沉淀的良好空間[10]。堿交代并沒(méi)有像白云母化使鈾元素可以大量遷移，堿交代巖也并非都是礦石，但是，鈾礦化基本產(chǎn)于堿交代巖中，堿交代是本區(qū)鈾成礦的必要條件而非充分條件。鄭永飛等通過(guò)對(duì)桃山鈾礦田不同成礦階段的氧同位素進(jìn)行研究，認(rèn)為成礦熱液的來(lái)源并不是單一的，而是深部的巖漿熱液與大氣降水混合熱液，與羅布里巖體有關(guān)。因此，羅布里巖體作為殼幔巖漿混合形成的花崗巖，不僅給該地區(qū)鈾成礦提供部分鈾源和熱源，而且?guī)?lái)了大量礦化劑(F、C1、CO2、H2S、P2O5、CH4、H2)，巖漿在向地殼上部移動(dòng)時(shí)，活化和浸取了所經(jīng)歷的巖石中的鈾，特別是活化了打鼓寨巖體中的鈾，以致富集成礦。總之，羅布里巖體對(duì)打古寨巖體成礦的影響起著舉足輕重的作用，它不僅提供熱源，使打古寨巖體巖石破碎變質(zhì)，使其中的鈾活化轉(zhuǎn)移出與羅布里的巖漿殘余熱液混合，通過(guò)地下熱水循環(huán)而進(jìn)入打古寨巖體成礦，同時(shí)，羅布里巖體本身同化混染打古寨巖體，它的鈾含量也為成礦提供了一部分鈾源，它的侵入使打古寨巖體成為了一個(gè)頂重體，使鈾的遷移、沉淀、富集成礦，提供了空間及物化條件。

桃山地區(qū)在燕山晚期發(fā)育各類脈巖，如花崗斑巖、 煌斑巖等。脈巖與主體巖石有較大的時(shí)差，本區(qū)花崗斑巖的同位素年齡為81 Ma， 而瀝青鈾礦同位素年齡值為72、65 Ma和41 Ma[11]。脈巖與鈾礦化空間上一致、 時(shí)間上相近， 脈巖-構(gòu)造帶是桃山礦田鈾礦定位的重要要素之一。

3 結(jié)論

羅布里巖體是有一定規(guī)模的大隱伏巖體，在深部可連成一片呈隱伏狀態(tài)與打古寨巖體侵入接觸，好似一個(gè)“托起”打古寨巖體的較大“巖基”。羅布里巖體在鈾成礦作用有著舉足輕重的作用，其侵入到打鼓寨巖體下部，使打鼓寨巖體發(fā)育大量白云母化和堿交代，這個(gè)過(guò)程羅布里巖體給鈾成礦提供了部分鈾源和熱源，羅布里巖體及后期脈巖的活動(dòng)活化打鼓寨巖體的鈾，使鈾重新遷移、富集、沉淀，為桃山鈾成礦提供了條件。綜合各種信息，我們有理由認(rèn)為羅布里巖體為桃山鈾礦田鈾成礦的成礦地質(zhì)體。桃山地區(qū)找深部大礦、富礦，首要任務(wù)是進(jìn)一步查明羅布里巖體中粒斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖的分布情況。