安徽黃梅尖巖體北緣徐村鈾礦床地質(zhì)特征、礦床成因及成礦模式

楊 彪,劉琛琛,周 乾,張贊贊,肖金根,曹達(dá)旺

(1.安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院,安徽 蕪湖 241002;2.安徽省地質(zhì)調(diào)查院,安徽 合肥 230001)

黃梅尖巖體位于廬樅中生代火山盆地東南緣,是長江北岸(安徽段)安慶大龍山—銅陵黃梅尖A型花崗巖帶的重要組成部分[1]。巖體內(nèi)帶發(fā)育3個(gè)鈾礦點(diǎn)和大量鈾異常點(diǎn)(帶),巖體外帶早侏羅世—中侏羅世砂巖中發(fā)育丁家山鈾礦床和徐村鈾礦床,是我國產(chǎn)于特殊地質(zhì)環(huán)境下的典型礦床。1980年,丁家山鈾礦床中間性工業(yè)儲(chǔ)量達(dá)中型規(guī)模[2-10]。徐村鈾礦床是近些年來黃梅尖巖體北緣找礦工作取得的突破性成果,其與丁家山鈾礦床均位于黃梅尖巖體北緣,兩者相距約2.5 km,除主賦礦地層不同外,其他成礦地質(zhì)特征相似。前人對(duì)黃梅尖地區(qū)鈾成礦特征、成礦規(guī)律、礦床成因、成礦時(shí)代、成礦地球化學(xué)特征等方面做了詳細(xì)研究[2,8,11-16],但是對(duì)徐村鈾礦床地質(zhì)特征、成礦機(jī)理、成礦模式尚未進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。因此,筆者以徐村鈾礦床為例,總結(jié)該鈾礦床的成礦地質(zhì)背景和礦床地質(zhì)特征,進(jìn)一步探討鈾成礦控制因素、成礦規(guī)律及成礦機(jī)理,建立鈾成礦模式,這對(duì)認(rèn)識(shí)與A型花崗巖有關(guān)的熱液型鈾成礦作用具有重要意義,為今后尋找該類型礦床提供參考。

1 鈾成礦地質(zhì)背景

徐村鈾礦床位于揚(yáng)子板塊北緣長江中下游成礦帶廬樅礦集區(qū)內(nèi),處于NNE向郯廬深斷裂帶與NEE向長江斷裂帶之間(圖1(a))。區(qū)內(nèi)鈾礦化主要呈NE向帶狀分布在廬江—樅陽中生代火山盆地東南緣,受大龍山—黃梅尖A型花崗巖帶控制[2,8,12,17]。帶內(nèi)鈾礦化大部分集中在大龍山、樅陽、城山、黃梅尖A型花崗巖體(石英正長巖侵入巖體)外接觸帶附近的沉積地層中,少部分產(chǎn)于巖體內(nèi)部,巖體均形成于早白堊世(126～123 Ma)區(qū)域巖石圈伸展構(gòu)造背景下[18-20]。黃梅尖巖體是安徽江北A型花崗巖帶出露面積最大的產(chǎn)鈾巖體,面積約120 km2,夾于NE向樅陽—黃屯斷裂和NEE向陶家灣—施家灣斷裂之間[12,21],呈巖基狀產(chǎn)出,總體呈北東65°方向展布(圖1(b)、(c)),是一個(gè)多階段侵入的復(fù)式巖體,形成時(shí)代主要為131.8～111.5 Ma[22-25],石英正長巖形成時(shí)代為127.6～124.7 Ma[18,24-25]。巖體內(nèi)帶巖脈以輝綠玢巖、正長巖、花崗巖脈為主,黃龍橋地段分布隱爆角礫巖。

巖體北緣出露的地層主要是早侏羅世鐘山組上段(J1z2)和中侏羅世羅嶺組(J2l)(圖1(c))。鐘山組上段是徐村鈾礦床的主要賦礦圍巖,為粗粒-細(xì)粒長英砂巖、粉砂巖,含多層煤線和碳質(zhì)粉砂巖,在昆山街一帶含煤層;羅嶺組是丁家山鈾礦床的賦礦圍巖,為淺黃綠色、灰白色粗粒-細(xì)粒長英砂巖和紫紅色、灰黃色泥質(zhì)及鈣質(zhì)粉砂巖,局部含礫砂巖或夾灰?guī)r透鏡體。上述兩組地層呈假整合接觸,具有明顯的韻律性。

巖體西北部邊緣分布早白堊世龍門院組(K1l)和磚橋組(K1z)火山巖,巖性為角閃粗安巖、粗面安山巖、玄武粗安巖、凝灰?guī)r、凝灰集塊巖夾凝灰質(zhì)砂巖和粉砂巖(圖1(c)),二者呈不整合接觸,形成于135～130 Ma[26],形成時(shí)間早于黃梅尖巖體,分布少數(shù)鈾礦化異常點(diǎn)(帶),代表性鈾礦化異常點(diǎn)(帶)為賦存于龍門院組角閃輝石安山巖中的黃龍橋E-5鈾礦化帶和賦存于磚橋組粗安質(zhì)凝灰?guī)r中的羅河鈾礦點(diǎn)。

巖體內(nèi)帶及其北緣主要發(fā)育NW向(含NWW向)、NS向、近EW向、NE向斷裂(圖1(c))。巖體內(nèi)帶鈾礦化主要賦存于NW向構(gòu)造破碎帶內(nèi)及其旁側(cè)次級(jí)裂隙內(nèi),出露寬0.5～10 m,長50～2 000 m,深部構(gòu)造破碎帶規(guī)模相對(duì)較大,寬5～30 m,熱液蝕變強(qiáng)烈,鈾礦化強(qiáng)度與構(gòu)造破碎帶發(fā)育程度呈正相關(guān)[27];巖體北緣中侏羅世—早侏羅世鈾礦化主要賦存于近EW向斷裂與接觸帶夾持部位,局部地段斷裂含礦,寬2～15 m,長3.4～6.5 km。丁家山和徐村鈾礦床明顯受近EW向斷裂控制。

2 礦床地質(zhì)特征

2.1 賦礦圍巖

2.1.1 砂巖

徐村鈾礦床賦礦圍巖主要為早侏羅世鐘山組上段(J1z2)和中侏羅世羅嶺組下段(J2l1)。

(1)早侏羅世鐘山組上段(J1z2)為該礦床的主要賦礦圍巖(圖2),主要分布在礦床1號(hào)勘探線東側(cè),巖石顆粒往上逐漸變細(xì),砂巖、細(xì)砂巖與粉砂巖、泥巖互為半韻律結(jié)構(gòu),每個(gè)韻律層可分為A層和B層。A層為含礫中細(xì)-細(xì)粒長石石英砂巖夾細(xì)砂巖、粉砂巖透鏡體,偶見粗粒長英砂巖,底部可見礫石;B層為泥巖、粉砂巖夾中細(xì)-細(xì)砂巖透鏡體,含較多的有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦等,層理發(fā)育,地層產(chǎn)狀為195°～210°∠5°～20°。

(2)中侏羅世羅嶺組下段(J2l1)主要分布在礦床1號(hào)勘探線西側(cè),沉積韻律明顯,韻律層可分為A層和B層。A層為含礫中粗粒-中細(xì)粒長英質(zhì)砂巖,B層為泥巖、粉砂巖以及細(xì)-粉砂巖。由東至西,傾角由緩變陡,產(chǎn)狀200°～260°∠16°～35°。

1.第四系;2.中侏羅世羅嶺組下段第一韻律層;3. 中侏羅世羅嶺組下段第二韻律層;4. 中侏羅世羅嶺組下段第三韻律層;5.早侏羅世鐘山組上段;6.黑云母石英正長巖;7.斷裂、編號(hào)及產(chǎn)狀;8.產(chǎn)狀;9.勘探線及編號(hào);10.鉆孔及編號(hào);11.剖面切線位置;12.礦(化)體平面投影范圍圖2 徐村鈾礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 2 Simplified geological map of the Xucun uranium deposit

沉積砂巖粒度、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及成分特別是含鐵量及其存在形式對(duì)鈾礦化具有選擇性[2],但是徐村鈾礦床并非完全如此。根據(jù)徐村鈾礦床不同巖性含礦段統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1),粉砂巖、細(xì)砂巖、中細(xì)-中粒砂巖和中粗粒砂巖含礦段數(shù)量分別占礦床總礦(化)體的16.5%、33.8%、21.6%和22.3%,A韻律層與B韻律層鈾礦(化)體數(shù)量相差不大,目前礦床西側(cè)施工鉆孔揭露的羅嶺組B層鈾礦化比A層好,與“丁家山鈾礦床23個(gè)韻律層中7A—12A、18A—19A礦化最好”的認(rèn)識(shí)不吻合,說明徐村鈾礦床鈾礦化對(duì)地層巖性選擇性不明顯,可能主要取決于巖石成分、后期蝕變作用或其他因素。

表1 徐村鈾礦床不同巖性含礦段統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.1.2 巖體

礦床出露黑云母石英正長巖,局部鉆孔見中粒-細(xì)粒石英正長巖(圖1(c)),分別屬于第一侵入階段第一次和第二次侵入的產(chǎn)物,與鐘山組上段和羅嶺組下段呈侵入接觸關(guān)系,接觸面傾角為40°～80°。賦礦圍巖主要為中粒石英正長巖,鈾礦(化)體段數(shù)占礦床總礦(化)體的5.8%,巖石主要由堿性長石、石英和斜長石組成,其中堿性長石含量約占86%,石英含量約占12%,斜長石含量<2%,偶見黑云母,具有富鉀貧鈣鎂特點(diǎn)[15]。

2.2 控礦構(gòu)造

2.2.1 斷裂

該礦床發(fā)育近EW向、NW向、NE向和近SN向斷裂(圖2)。其中近EW向斷裂(F86)是該礦床的主干斷裂,也是最重要的導(dǎo)礦構(gòu)造和控礦構(gòu)造,其兩側(cè)的次級(jí)構(gòu)造及層間構(gòu)造、裂隙構(gòu)造是容礦構(gòu)造。F86斷裂呈近EW向貫穿礦區(qū),與巖體接觸帶近乎平行,長>6.5 km,寬3～15 m,最寬達(dá)20 m,總體走向約280°,傾向北,傾角65°～85°(以85°為主)。在ZK-031鉆孔以東變?yōu)榉磧A,傾向南,傾角70°～85°,局部直立或傾向北,構(gòu)造面以平直光滑為主,多處見明顯的階步和擦痕,顯示壓扭性構(gòu)造特征,局部構(gòu)造面粗糙,具張性特征。構(gòu)造帶內(nèi)硅化、水云母化、黃鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化、高嶺土化、赤鐵礦化和重晶石化等蝕變較強(qiáng),充填糜棱巖、角礫巖、斷層透鏡體、碎裂巖及片理巖化帶。F86斷裂在礦床西側(cè)含礦,并存在工業(yè)礦體,在礦床東側(cè)地表僅有一些低強(qiáng)度異常。經(jīng)深部揭露,F86斷裂本身不含礦,是徐村鈾礦床的主要控礦構(gòu)造,尤其在巖體接觸帶與該構(gòu)造夾持部位賦存較好的工業(yè)礦體。

2.2.2 接觸帶

接觸帶既是一個(gè)熱液循環(huán)系統(tǒng),又是上升的巖漿殘余熱液與大氣降水的交匯帶,在徐村鈾礦床成礦過程中具有重要作用。本文提及的接觸帶不僅包括巖體與圍巖的接觸界面,還包括巖漿侵入過程中形成的內(nèi)、外影響帶,既是一個(gè)蝕變構(gòu)造帶,也是一個(gè)內(nèi)帶的自變質(zhì)作用帶和外帶的熱變質(zhì)作用帶。由于巖體的侵入和構(gòu)造活動(dòng),在巖體內(nèi)傾的緩傾地段,巖枝、巖舌發(fā)育,存在超覆體,導(dǎo)致巖漿期后熱液產(chǎn)生的物理、化學(xué)效應(yīng)得到充分發(fā)揮,從而使巖石發(fā)生破碎、蝕變,形成硅化、角巖化以及水云母化、鈉長石化等,礦化與蝕變強(qiáng)度、空間保持一致[27]。因此,巖體與圍巖接觸界面的形態(tài)不僅控制了蝕變帶的展布方向、寬度和蝕變強(qiáng)弱,還直接控制了礦體賦存空間,徐村鈾礦床發(fā)現(xiàn)的大部分工業(yè)礦體賦存在接觸界面內(nèi)傾部分拐彎和凹陷部位(圖3)。

1.鐘山組;2.石英正長巖;3.斷裂及編號(hào);4.鈾礦(化)體圖3 徐村鈾礦床東部三維地質(zhì)模型剖切圖Fig. 3 Section map of the three-dimensional geological model in eastern Xucun uranium deposit

2.2.3 層間構(gòu)造

羅嶺組和鐘山組均發(fā)育層間構(gòu)造。鉆孔資料顯示,層間構(gòu)造在F86斷裂上、下盤及巖體接觸帶與該斷裂夾持的地層中最發(fā)育,表現(xiàn)為順層擠壓破碎,發(fā)生較強(qiáng)的硅化、“紅化”、黃鐵礦化和碳酸鹽化,充填了黃鐵礦硅質(zhì)脈和碳酸鹽細(xì)脈。產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致或稍有交角,規(guī)模不大,大部分寬度<2 m,部分寬4～5 m,是礦化賦存的有利部位。

2.3 空間分布特征

空間上,徐村鈾礦床主要產(chǎn)在砂巖和石英正長巖內(nèi)(圖3),砂巖和石英正長巖均分布于黃梅尖巖體內(nèi)、外接觸帶附近,內(nèi)帶一般寬0～60 m,外帶一般寬0～200 m,大部分礦體集中分布在0～100 m,即巖體接觸帶與F86斷裂的夾持部位、巖體超覆體之下及其波狀起伏界面之間的港灣處或舌狀巖枝、巖脈接觸帶附近的砂巖中,礦體分布集中,品位較高,少部分賦存在內(nèi)接觸帶石英正長巖中,主要受裂隙控制。

2.3.1 產(chǎn)于巖體與F86斷裂夾持部位的礦體

該部位礦體均產(chǎn)于F86斷裂下盤(圖3,A剖面),受層間破碎帶和構(gòu)造裂隙控制,存在構(gòu)造(含接觸帶)與層位聯(lián)合控制的復(fù)雜礦體,礦體產(chǎn)狀為195°～230°∠8°～20°,平均產(chǎn)狀為200°∠15°,與地層產(chǎn)狀基本一致。礦體集中分布在外接觸帶0～150 m內(nèi),多數(shù)埋深為100～450 m,標(biāo)高為-50～-300 m,具有薄、富、小的特點(diǎn)。礦體厚度一般為0.19～2.70 m,伽瑪測(cè)井曲線多為陡單峰,品位一般為0.104%～0.722%,平均品位0.280%。礦體規(guī)模一般較小,多數(shù)為單工程控制,沿走向和傾向長一般為25～50 m,多呈似層狀、脈狀、板狀和透鏡狀,分布零散,形態(tài)變化較大。

2.3.2 產(chǎn)于巖體超覆體之下或港灣處的礦體

礦體主要賦存在巖體與地層接觸界面0～50 m的羅嶺組和鐘山組(圖3,B剖面和C剖面)中,規(guī)模受港灣狀砂體影響,鈾礦化賦存在層間裂隙和接觸帶裂隙內(nèi),個(gè)別礦體位于巖體與地層接觸界面兩側(cè),如礦床西部ZK24-1鉆孔,砂巖一側(cè)鈾礦化平均品位達(dá)0.307%,厚1.13 m;石英正長巖一側(cè)鈾礦化平均品位僅0.020%,厚1.88 m。礦體沿走向長40～120 m,沿傾向長45～250 m,賦存標(biāo)高與接觸帶界面形態(tài)相關(guān),標(biāo)高-409～-53 m均有礦體分布,礦體形態(tài)不規(guī)則,多數(shù)呈似層狀或板狀,個(gè)別沿走向波狀彎曲,平均產(chǎn)狀為225°∠18°,與地層產(chǎn)狀基本一致。礦體厚度為0.22～4.67 m,平均鉛直厚度1.15 m;礦體品位0.062%～5.035%,平均品位0.168%。

2.3.3 產(chǎn)于巖體內(nèi)接觸帶石英正長巖中的礦體

由于在巖體內(nèi)接觸帶100～200 m內(nèi)施工的鉆孔相對(duì)較少,目前僅在ZK7-28、ZK17-20、ZK1804、ZK53-0、ZK041鉆孔中見較好的工業(yè)鈾礦體,鈾礦化主要分布在傾角較陡的網(wǎng)狀微裂隙構(gòu)造周圍,個(gè)別分布在單條裂隙面兩側(cè),礦體產(chǎn)狀與構(gòu)造產(chǎn)狀基本一致,平均產(chǎn)狀為10°∠70°;礦體形態(tài)一般呈陡傾脈狀,礦體平均品位0.321%,鉛直厚度為0.10～1.02 m,平均鉛直厚度0.45 m,具有厚度薄、規(guī)模小、品位富的特點(diǎn)。礦體埋深比砂巖中的礦體深,僅有1個(gè)礦體賦存標(biāo)高為-152～-95 m,其他礦體賦存標(biāo)高為-778～-311 m,埋藏最深處為地下917.82 m,說明深部具有較好的找礦潛力,應(yīng)進(jìn)一步探索巖體內(nèi)接觸帶深部礦體的空間分布情況。

2.4 礦石類型及組構(gòu)

礦石自然類型為長英質(zhì)砂巖型和石英正長巖型,主要為長英質(zhì)砂巖型礦石。兩類礦石多呈暗紫紅色、豬肝色,礦石礦物以瀝青鈾礦、鈾石為主,其次為鈾釷石、方釷石等,與之共生的金屬礦物有黃鐵礦、赤鐵礦、磷灰石、閃鋅礦、方鉛礦、硫砷鎳礦和輝鉬礦等,脈石礦物主要為石英、方解石、綠泥石、水云母、螢石、電氣石和高嶺土等。前者鈾礦物主要賦存于砂巖微裂隙或角礫狀砂巖碎屑顆粒間隙內(nèi),呈脈狀或不規(guī)則狀散布于碎屑顆粒之間,砂狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和角礫結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造、脈狀-網(wǎng)脈構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造和角礫狀構(gòu)造等(圖4(a)、(b));后者鈾礦物主要以脈狀、細(xì)脈狀、浸染狀賦存于石英正長巖中,花崗結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造(圖4(c)、(d))。

圖4 徐村鈾礦床鈾礦石手標(biāo)本及掃描電鏡照片F(xiàn)ig. 4 Hand specimens and scanning electron microscopy photographs of uranium ore in Xucun uranium deposit

鈾基本呈含鈾礦物和離子吸附態(tài)存在于礦石中。其中鈾礦物以瀝青鈾礦和鈾石為主,常與膠狀黃鐵礦和碳酸鹽細(xì)脈共生,多呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、團(tuán)塊狀和浸染狀產(chǎn)出,部分超顯微鈾礦物呈團(tuán)塊狀和浸染分散狀產(chǎn)出;礦石中呈離子吸附態(tài)的鈾主要被赤鐵礦和黏土礦物吸附,其次被黃鐵礦和綠泥石吸附,同時(shí)見鈾被吸附在中薄層碳質(zhì)粉砂巖、頁巖及透鏡狀煤層中[13,23,25,27]。

長英質(zhì)砂巖型鈾礦石中Na2O、SiO2、CaO含量比圍巖略高,其他主量元素化學(xué)成分變化不大[24,28]。接觸帶部位的石英正長巖型鈾礦石中SiO2、CaO、MgO含量比圍巖呈升高趨勢(shì),Na2O、K2O含量呈下降趨勢(shì)[15,27]。長英質(zhì)砂巖型鈾礦石中的Cu、Pb、Zn明顯富集,與石英正長巖型鈾礦石特征一致[23,28],顯示鈾礦物與黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦密切共生,石英正長巖型鈾礦石中ΣREE、LREE、HREE含量明顯高于圍巖[15],長英質(zhì)砂巖型鈾礦石中ΣREE、LREE、HREE含量與圍巖差異不大[28]。

2.5 賦礦圍巖蝕變特征

礦床圍巖蝕變主要有硅化、“紅化”、黃鐵礦化、碳酸鹽化綠泥石化和水云母化等。其中硅化普遍發(fā)育,常與碳酸鹽化和水云母化伴生,發(fā)育煙灰色、暗紅色微晶石英(玉髓),呈細(xì)脈狀和網(wǎng)脈狀,常與膠狀黃鐵礦和碳酸鹽細(xì)脈伴生,與鈾礦化關(guān)系最密切;“紅化”呈星點(diǎn)狀、浸染狀、細(xì)脈狀赤鐵礦和水針鐵礦,蝕變范圍與礦化輪廓基本一致;與礦化密切的黃鐵礦化是膠狀黃鐵礦,呈浸染狀、微細(xì)脈狀(0.05～0.2 mm),與成礦期玉髓細(xì)脈和碳酸鹽細(xì)脈共生,黃鐵礦化強(qiáng)烈;碳酸鹽化呈灰色、白色和黑色,呈脈狀、團(tuán)塊狀產(chǎn)出,黑色黃鐵礦碳酸鹽細(xì)脈與鈾礦化關(guān)系密切;綠泥石化多與硅化、“紅化”、黃鐵礦化、碳酸鹽化和水云母化伴生,常交代礦石中的鈉長石;水云母化普遍發(fā)育在巖體與地層接觸帶部位,水云母(0.02～0.03 mm)呈鱗片狀交代長石,常與綠泥石化組成灰綠色褪色蝕變帶分布在鈾礦(化)體兩側(cè)。

3 礦床成因探討

3.1 成礦時(shí)代

瀝青鈾礦是徐村鈾礦床的主要鈾礦物,以脈狀和角礫狀產(chǎn)出。根據(jù)角礫狀和脈狀瀝青鈾礦單礦物鋯石U-Pb定年結(jié)果[8],徐村鈾礦床存在兩期具有工業(yè)價(jià)值的鈾成礦年齡,分別是(108±1.5) Ma和(71.3±1.0) Ma,主成礦期年齡為108 Ma,與脈狀瀝青鈾礦LA-ICP-MS 鋯石U-Pb定年結(jié)果(主成礦期年齡111～108 Ma)基本一致[25],與礦床西側(cè)丁家山鈾礦床兩期成礦年齡(113.3～108 Ma和(66.6±6.5) Ma)基本吻合[2,5,8,22]。

綜上所述,黃梅尖地區(qū)與石英正長巖有關(guān)的熱液型鈾礦早期成礦年齡為113～108 Ma,晚期成礦年齡為71～67 Ma。

3.2 成礦溫度

通過流體包裹體顯微巖相學(xué)研究,在徐村鈾礦床鈾礦石石英、方解石中發(fā)現(xiàn)純氣相包裹體、純液相包裹體和富液相包裹體。石英正長巖型鈾礦石或長英質(zhì)砂巖型鈾礦石中的流體包裹體均以富液流體包裹體為典型特征,其中石英正長巖型鈾礦石中賦存于玉髓狀石英礦物流體包裹體呈孤立狀、群狀分布,以純液體包裹體或富液包裹體為主,少數(shù)為純氣體包裹體,包裹體氣液比為10%～25%,包裹體大小為6～15 μm,最大約22 μm;長英質(zhì)砂巖型鈾礦石中流體包裹體多賦存于碳酸鹽礦物內(nèi),少量賦存于石英內(nèi),呈橢圓狀、長條狀,以純液體包裹體為主,極少部分為富液包裹體,未見氣體包裹體,氣液比為5%～10%,少量氣液比達(dá)20%,流體包裹體大小多<12 μm。

對(duì)鈾礦石中的脈石礦物開展流體包裹體均一溫度、冰點(diǎn)溫度測(cè)試及包裹體鹽度計(jì)算[23,25],結(jié)果顯示徐村鈾礦床成礦溫度范圍較大(圖5(a)),峰值為210～150 ℃,平均值為185 ℃,鹽度為2.07%～19.45%,平均值為7.55%,鹽度與鈾礦體埋藏深度呈一定負(fù)相關(guān)(圖5(b))。

圖5 徐村鈾礦床流體包裹體均一溫度(a)及礦體埋藏深度與鹽度關(guān)系圖(b)Fig. 5 Homogeneous temperature of fluid inclusions in Xucun uranium deposit (a) and relationship between buried depth and salinity of the ore body (b)

3.3 成礦物質(zhì)來源

根據(jù)徐村鈾礦床鈾礦石和蝕變圍巖中的方解石脈碳、氧同位素分析結(jié)果[23,25],鈾礦石中的碳酸鹽礦物δ13CV-PDB為-1.19‰～1.45‰,δ18OV-SMOW為8.89‰～12.23‰,旁側(cè)蝕變圍巖發(fā)育的脈狀碳酸鹽礦物δ13CV-PDB為-1.5‰～3.4‰,δ18OV-SMOW為9.54‰～14.9‰。在δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW關(guān)系圖解(圖6)中,大多數(shù)樣品投影點(diǎn)位于花崗巖區(qū)及其附近,少部分位于花崗巖與海相碳酸鹽巖過渡區(qū),且δ13CV-PDB與δ18OV-SMOW呈近水平展布,可能由CO2的脫氣作用或流體與圍巖發(fā)生水-巖反應(yīng)所致[29-30]。由于CO2脫氣作用對(duì)流體中碳同位素組成影響較大,而對(duì)氧同位素組成影響極低[31],流體中沉淀的方解石碳同位素組成發(fā)生顯著變化,與鈾礦石及其蝕變圍巖中發(fā)育的碳酸鹽礦物δ13CV-PDB變化范圍較窄不符合,顯微鏡下也未發(fā)現(xiàn)流體包裹體沸騰跡象。顯然,CO2的脫氣作用不是導(dǎo)致方解石等碳酸鹽礦物沉淀的主要原因。研究[32-33]表明,方解石熱液的溶解度與溫度呈負(fù)相關(guān),與壓力呈正相關(guān),在封閉體系條件下,方解石不能在單純的冷卻作用下從熱液中沉淀,故徐村鈾礦床方解石的沉淀可能是溫度降低和水-巖反應(yīng)共同作用的結(jié)果,成礦流體可能主要來源于花崗巖的期后熱液,其與圍巖碳酸鹽巖在成礦過程中發(fā)生水-巖反應(yīng)。

圖6 徐村鈾礦床δ13CV-PDB-δ18OV-SMOW關(guān)系圖解[34]Fig. 6 Relation diagram of δ13CV-PDB and δ18OV-SMOWin Xucun uranium deposit[34]

綜合徐村鈾礦床黃鐵礦硫同位素測(cè)試結(jié)果[23,25],發(fā)現(xiàn)長英質(zhì)砂巖型鈾礦圍巖、蝕變圍巖和鈾礦石中黃鐵礦δ34SV-CDT值分別為23.4‰～27.3‰(平均值為24.8‰)、15.6‰～18.5‰(平均值為17.1‰)和-8.1‰～18.4‰(平均值為4.5‰);石英正長巖型鈾礦圍巖、蝕變圍巖和鈾礦石中黃鐵礦δ34SV-CDT值分別為20.9‰～24.8‰(平均值為22.9‰)、19.4‰～26.3‰(平均值為22.7‰)和5.8‰～11.8‰(平均值為9.03‰),兩種類型礦石呈一致的變化趨勢(shì),即圍巖、蝕變圍巖和鈾礦石δ34SV-CDT值逐漸降低(圖7(a))。ZK69-7鉆孔砂巖中的δ34SV-CDT值隨深度增加而降低(圖7(b)),即離地表越近,δ34SV-CDT值越大,推測(cè)成礦熱液中的δ34SV-CDT值遠(yuǎn)低于地層及石英正長巖巖漿中的δ34SV-CDT值,反映徐村鈾礦床成礦熱液中的硫受地層或巖體中較高硫同位素的影響。徐村鈾礦床成礦流體壓力和深度估算結(jié)果[25]表明,徐村鈾礦床成礦壓力為26.7～45.7 MPa,平均值為33.0 MPa,成礦深度為1.07～1.83 km,平均值為1.3 km,且成礦流體氣相成分以CO2為主,含H2、N2、CO、CH4等揮發(fā)分(表2)。此外,在徐村鈾礦床地下917.82 m已發(fā)現(xiàn)了工業(yè)鈾礦化[8],認(rèn)為徐村鈾礦床成礦熱液來自深部。

表2 徐村鈾礦床礦物流體包裹體液相和氣相成分

圖7 徐村鈾礦床黃鐵礦硫同位素組成圖(a)及ZK69-7鉆孔砂巖中δ34SV-CDT值與深度關(guān)系圖(b)Fig. 7 Sulfur isotope composition of pyrite in Xucun uranium deposit (a) and relationship between δ34SV-CDT and depth in borehole ZK69-7 sandstone (b)

鈾成礦過程元素地球化學(xué)研究[15]顯示,石英正長巖型鈾礦石U與Zr、Ta、Hf、Nb等高溫成礦元素呈顯著正相關(guān),且它們往往在高溫巖漿熱液作用過程富集,反映了成礦流體來源于深部。石英正長巖型鈾礦石Isr值(平均值0.707 07)、(143Nd/144Nd)i值(平均值0.512 191)和εNd(t)值(平均值-6.9)與具有富集地幔特點(diǎn)的賦礦圍巖Isr值(平均值0.707 75)、(143Nd/144Nd)i值(平均值0.512 154)、εNd(t)值(平均值-6.4)和黃梅尖巖體Isr值(平均值0.707 59)、(143Nd/144Nd)i值(平均值0.512 145)、εNd(t)值(平均值-6.6)以及輝綠玢巖Isr值(平均值0.705 79)、(143Nd/144Nd)i值(平均值0.512 157)、εNd(t)值(平均值-6.7)基本一致[8,15,35-37]。

綜上所述,徐村鈾礦床長英質(zhì)砂巖型和石英正長巖型鈾成礦作用具有成因聯(lián)系,均屬于與黃梅尖A型花崗巖體有關(guān)的巖漿熱液型鈾礦,鈾成礦物質(zhì)具有深源屬性。

4 成礦模式

綜合鈾成礦地質(zhì)背景、成礦地質(zhì)特征、成礦物質(zhì)來源等研究結(jié)果,建立了徐村鈾礦床成礦模式(圖8)。

圖8 徐村鈾礦床鈾成礦模式Fig. 8 Uranium metallogenic model of Xucun uranium deposit

(1)形成沉積巖建造。早侏羅世—中侏羅世,受古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖作用影響,在NWW向、SEE向擠壓構(gòu)造環(huán)境下,該區(qū)沉積了一套早侏羅世—中侏羅世湖泊-河流相陸相碎屑巖建造(鐘山組、羅嶺組)。

(2)巖漿演化。晚侏羅世—白堊紀(jì),特提斯構(gòu)造域仍在持續(xù)影響[26],巖石圈拉張減薄、軟流圈上涌,減壓作用降低了地幔巖石的熔點(diǎn),促使富集地幔發(fā)生部分熔融,熔融產(chǎn)生的熔體上升進(jìn)入巖石圈地幔,部分軟流圈地幔來源巖漿與巖石圈地幔中的富集組分相互作用,形成了富鉀巖漿并底侵至殼幔邊界,在下地殼形成巖漿房,此后發(fā)生了巖漿分異、分離結(jié)晶作用[17,19,26,34-35,38]。由于應(yīng)力場(chǎng)開始由擠壓向伸展轉(zhuǎn)換[20],形成了一系列近EW向、NEE向構(gòu)造帶,為巖漿上升侵入提供了通道。135～127 Ma,該區(qū)伸展作用加強(qiáng),在斷陷區(qū)形成了堿性系列火山巖;127 Ma火山巖漿作用結(jié)束后,該區(qū)處于環(huán)太平洋構(gòu)造活動(dòng)體制,進(jìn)入伸展高峰期[17],構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)已轉(zhuǎn)為NNE-SSW向擠壓,正長質(zhì)巖漿脈動(dòng)式上侵,上升侵位過程中與地殼物質(zhì)發(fā)生混染[35,39];126～111 Ma,持續(xù)多次侵入活動(dòng)形成了富鈾的黃梅尖侵入復(fù)式巖體[8],局部地段形成隱爆角礫巖筒,變形構(gòu)造主要為黃梅尖巖體形成的NW向和NE向斷裂。此時(shí),早期SN向和EW向斷裂重新活動(dòng),石英正長巖脈、花崗巖脈、花崗斑巖脈、輝綠玢巖脈等沿?cái)嗔沿炄搿?/p>

依據(jù)前文獲得的徐村鈾成礦年齡,兩期鈾成礦年齡(111～108 Ma、71 Ma)明顯晚于賦礦圍巖的成巖年齡(127.6～124.7 Ma),說明賦礦圍巖成巖后,鈾成礦經(jīng)歷漫長的過程,這個(gè)過程包括相對(duì)適中的構(gòu)造活動(dòng)次數(shù)和具有深源性質(zhì)的流體作用以及U、Fe3+等活化、富集階段,雖然基性脈巖和細(xì)粒石英正長巖或花崗巖脈與主成礦期年齡基本一致[8,16],它們可為鈾成礦提供新的熱源及礦化劑,但不能排除它們與黃梅尖前期正長質(zhì)巖漿侵入活動(dòng)共促成了鈾礦成礦流體的演化及含礦熱液的多期疊加,是鈾礦致富的重要因素。需要說明的是,鈾成礦得益于鈾在深部相對(duì)還原的環(huán)境被氧化后進(jìn)入熱液,在淺部相對(duì)氧化的環(huán)境被還原,不排除地層中預(yù)富集鈾提供物源的可能性,但主導(dǎo)成礦作用的物質(zhì)來源于黃梅尖復(fù)式巖體具有相似物源的深部巖漿作用,地層在鈾成礦作用中主要提供成礦流體聚集與鈾富集、沉淀的空間條件,除砂巖具備的空隙外,巖漿作用和后期斷裂作用對(duì)地層(特別是砂巖)改造形成的斷裂、裂隙與層間破碎帶也具有重要作用。

5 結(jié)論

(1)巖體與地層接觸界面的形態(tài)和構(gòu)造發(fā)育程度是控制徐村鈾礦體空間分布的決定因素,巖體內(nèi)、外接觸帶是徐村鈾礦床最有利的賦礦部位,鈾成礦對(duì)早侏羅世—中侏羅世地層巖性、巖相無選擇性,與早白堊世晚期侵入的巖漿巖關(guān)系較密切。

(2)徐村鈾礦床礦石類型以長英質(zhì)砂巖型鈾礦石為主,少數(shù)為石英正長巖型鈾礦石,兩者具有成因聯(lián)系,均屬于與黃梅尖A型花崗巖體有關(guān)的中低溫?zé)嵋盒外櫟V,是相似的鈾成礦流體在不同巖石或構(gòu)造部位作用的產(chǎn)物,鈾成礦物質(zhì)主要來源于深部,具有深源屬性。

(3)多期次巖漿侵入活動(dòng)不僅可促成徐村鈾礦床成礦流體的演化、含礦熱液的多期疊加,還可為鈾成礦提供熱源及礦化劑,主導(dǎo)鈾成礦作用的物質(zhì)來源于深部巖漿作用。在鈾成礦作用中,地層主要提供成礦流體聚集與鈾富集、沉淀的空間條件。