粵北書樓丘礦床圍巖蝕變特征與流體成礦作用*

孫國權(quán)，范洪海，高永寶，范堡程，薛春紀(jì)，龐雅慶，馬 承

（1中國地質(zhì)調(diào)查局西安礦產(chǎn)資源調(diào)查中心，陜西西安 710100；2核工業(yè)北京地質(zhì)研究院鈾資源勘查與評價技術(shù)重點實驗室，北京 100029；3中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

蝕變是流體與巖石化學(xué)作用的產(chǎn)物，是熱液型礦床流體作用的歷史證據(jù)（Boyle，1980；Grant，1986；Patricia et al.，1997；Brugger et al.，2016）。礦體外圍蝕變帶是熱液型礦床研究的重要內(nèi)容，為流體水巖作用過程的反演、成礦機制的探討等工作提供了依據(jù)，對實際找礦和完善礦床成因理論等相關(guān)研究均有重要意義（嵇少丞，1983；王駒等，1995；黃志章等，1999；李子穎，2006；Bonnettiet al.，2018）。

書樓丘礦床作為中國南方花崗巖型熱液鈾礦床之一，礦體外圍巖石存在明顯的蝕變分帶現(xiàn)象，屬于典型的“構(gòu)造蝕變疊加控礦”型礦床。多期、多階段的流體作用，導(dǎo)致礦區(qū)巖石自變質(zhì)、他變質(zhì)發(fā)育，蝕變類型多樣，分布范圍廣的特點（安鵬鑫，2017；伏順成等，2019）。筆者通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)前人對于該礦床蝕變帶的研究均停留在與成礦相關(guān)蝕變的簡單礦物學(xué)描述上，缺少礦體外圍蝕變帶的綜合研究。基于此問題，本文結(jié)合礦區(qū)大量蝕變剖面典型鉆孔巖芯資料，通過野外和室內(nèi)研究相結(jié)合的方法，系統(tǒng)性地對礦體外圍水平方向蝕變帶的蝕變種類、蝕變礦物組合、蝕變分帶、蝕變巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地球化學(xué)特征等屬性進(jìn)行綜合研究，以此還原各期流體作用與成礦的關(guān)系，為南方花崗巖型熱液鈾礦床的流體、蝕變與成礦研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

書樓丘礦床位于南嶺諸廣復(fù)式花崗巖體東南部的長江鈾礦田內(nèi)，處于北東向棉花坑斷裂和北西向油洞斷裂的夾持部位，成礦條件十分優(yōu)越，南部與目前華南規(guī)模最大的棉花坑鈾礦床相鄰（圖1）。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動頻繁，巖體時代從加里東期、海西期、印支期到燕山期均有，多期次的強烈構(gòu)造熱液活動為礦床的形成提供了優(yōu)越的條件（鄧平等，2011；馮明月等，2012；黃國龍等，2014）。

圖1 書樓丘礦床構(gòu)造地質(zhì)簡圖1—第四系；2—中細(xì)粒二云母花崗巖；3—中粒斑狀黑云母花崗巖；4—中粒斑狀二云母花崗巖；5—中粒、中粗粒斑狀黑云母二長花崗巖；6—花崗閃長巖；7—斷裂；8—實測及推測地質(zhì)界線；9—鈾礦床Fig.1 Tectonic and geologic sketch of the Shulouqiu deposit 1—Quaternary;2—Medium and finegrained two mica granite;3—Medium grained porphyritic biotitegranite;4—Medium grained porphyritic two micagranite;5—Medium grained and coarse-medium grained porphyritic monzonitic granite;6—Granodiorite;7—Fault;8—Measured and inferred geological boundaries;9—Uranium deposit

礦區(qū)內(nèi)以出露多階段花崗巖為特征，兼有少量中基性巖脈和正長巖類分布，巖漿活動可劃分為2期3階段。印支期巖體以粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖和中粒斑狀二云母花崗巖為主，以巖株、巖基廣泛分布在礦區(qū)東側(cè)一帶。燕山早期巖體以淺肉紅色中粗粒似斑狀黑云母鉀長花崗巖、細(xì)粒黑云母花崗巖和中細(xì)粒二云母花崗巖為主，以巖基、巖株形式分布在礦區(qū)西南部和北部。其中，淺肉紅色中粗粒似斑狀黑云母鉀長花崗巖為礦區(qū)的主要巖性和賦礦圍巖。燕山晚期巖體以含石榴子石細(xì)粒二云母花崗巖、細(xì)不等粒黑云母花崗巖和煌斑巖為主，以巖株、巖脈、巖墻等形式廣泛分布，規(guī)模小、數(shù)量大。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有近EW向、近SN向、NNW向、NNE向、NEE向和NWW向6組斷裂，其中近EW向、NNE向、NEE向和NWW向斷裂以壓扭性為主，而NNW向和近SN向斷裂為張扭性，礦體主要賦存在張扭性斷裂構(gòu)造帶內(nèi)。

2 樣品的采集、鑒定及測試

為了全面反映礦床在水平方向呈現(xiàn)的規(guī)律性蝕變分帶現(xiàn)象，筆者對該礦床主礦脈典型蝕變剖面鉆孔進(jìn)行了系統(tǒng)的地質(zhì)編錄，共編錄鉆孔8個。并以礦體為中心向兩側(cè)巖石不等間距取得樣品共計56件，進(jìn)行實驗室相關(guān)鑒定和分析，微量元素標(biāo)準(zhǔn)化采用Sun&Donough（1989）原始地幔推薦值，稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化采用Boynton（1984）球粒隕石推薦值。

巖相學(xué)鑒定于中國地質(zhì)大學(xué)（北京）礦相學(xué)實驗室完成，主量、微量、稀土元素含量測試和α裂變徑跡蝕刻、電子探針測試均在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成。其中，主量元素采用X射線熒光光譜法（XRF），測試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T14506.14-2010，測試儀器為利物浦PW2404 X射線熒光光譜儀，X射線管電流為50 mA，電壓50 kV，測試精度0.01%，分析誤差＜5%。微量元素利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），測試儀器為德國Finnigan-MAT公司的HR-ICP-MS，工作溫度20℃，相對濕度30%，含量大于10μg/g的元素，相對分析誤差小于5%，小于該含量的元素，相對分析誤差小于10%。電子探針測試儀器為JXA-8100電子探針分析儀，加速電壓20 kV，束流1×10-8A，出射角40°，分析方法為波譜分析，樣品載體為薄片。

3 流體作用期次劃分

本文以野外和鏡下各類蝕變、脈體、鈾礦物之間的接觸關(guān)系和空間分布規(guī)律為依據(jù)，綜合前人對諸廣南部區(qū)域上成礦流體的研究成果（曹豪杰等，2009；歐光習(xí)等，2010；高飛等，2015），將導(dǎo)致圍巖蝕變的流體作用劃分為如下4個階段?？傮w上，從第一階段到第四階段，流體的溫度由高溫→低溫，蝕變礦物組合由簡單→復(fù)雜→簡單，蝕變礦物顏色由淺→深→淺。

3.1 成巖后期自變質(zhì)交代作用

區(qū)域上多期多階段的巖漿活動導(dǎo)致從巖漿中分離出富含揮發(fā)分的熱液對賦礦巖體進(jìn)行多次改造，造成面狀分布的白云母化、堿交代現(xiàn)象。該類蝕變不受斷裂構(gòu)造限制，發(fā)育強度不高，但分布極其廣泛。因后期流體作用的疊加，主要存在于離礦體較遠(yuǎn)的巖石中。

白云母化：以新生白云母沿黑云母的邊緣、解理、裂隙交代為主（圖2a），后期黑云母又發(fā)生綠泥石化，故常見白云母化和綠泥石化伴生現(xiàn)象，極少量沿長石和石英的邊緣和內(nèi)部裂隙充填交代。

堿交代：堿性長石與斜長石接觸邊界普遍發(fā)育鈉長石的凈邊和環(huán)帶，其次為少量從堿性長石內(nèi)部形成的不規(guī)則狀鈉長石正條紋結(jié)構(gòu)。

3.2 礦前期流體作用

為礦前期流體活動對自變質(zhì)花崗巖進(jìn)行的改造，主要形成硅化、絹云母化、水云母化、綠泥石化、綠簾石化。礦區(qū)內(nèi)總體發(fā)育廣泛，主要以硅化和水云母化、綠泥石化為主，面狀分布。

絹云母化：主要表現(xiàn)為新生絹云母交代堿性長石和斜長石，斜長石中常見，與水云母化疊加后，二者礦物顆粒均細(xì)小，光性特征相近，顯微鏡下較難區(qū)分。

硅化：流體沿張性斷裂貫入形成以高溫灰白色、煙灰色微晶石英脈、灰色細(xì)晶石英脈和硅化巖為主的早期硅化帶，鏡下常見新生石英細(xì)脈沿原生礦物、巖石裂隙充填交代。

綠泥石化：主要以新生綠泥石交代黑云母為特征（圖2b），少量綠泥石以細(xì)脈狀充填于長石裂隙之中。礦體附近還可見微細(xì)球粒狀綠泥石，為流體多次交代原礦物所致（高飛等，2011），不發(fā)育。

水云母化：表現(xiàn)為流體將絹云母化礦物交代為更富結(jié)晶水、K2O、更加細(xì)小的伊利石。為花崗巖中長石蝕變而成，根據(jù)發(fā)育的程度從斑點狀到帶狀分布于構(gòu)造蝕變帶兩側(cè)。因堿性長石的結(jié)構(gòu)較斜長石穩(wěn)定，水云母優(yōu)先交代斜長石（圖2c）。

綠簾石化：不發(fā)育，為樣品顯微鏡下鑒定所得，以脈狀形式沿石英脈和黑云母內(nèi)部裂隙充填交代。綠簾石由顆粒狀集合體組成，晶型較差（圖2d）。

3.3 成礦期及礦后期流體作用

該期的蝕變類型為硅化、“紅化”、黃鐵礦化、碳酸鹽化、螢石化，與成礦關(guān)系密切。蝕變巖石中該期蝕變發(fā)育的種類越多、程度越高，疊加的越緊密，工業(yè)礦體和鈾礦化現(xiàn)象越普遍。

“紅化”：主要表現(xiàn)形式有2種：一種呈浸染狀、云霧狀，高倍鏡下表現(xiàn)為顆粒細(xì)小的赤鐵礦集合體均勻分布于蝕變巖中，將巖石染為肉紅色。在礦體部位與成礦期硅化、黃鐵礦化等蝕變共生，隨著發(fā)育強度的增加，將蝕變巖染為深紅色、豬肝色；另一種表現(xiàn)形式為以微細(xì)脈狀或者網(wǎng)脈狀附著在長石等其他礦物表面，其主要成分為水針鐵礦（圖2e、f）。

硅化：以豬肝色、肉紅色硅質(zhì)脈為主，脈寬者可達(dá)數(shù)米，構(gòu)成礦化中心的“硅質(zhì)骨架”。鏡下表現(xiàn)為含瀝青鈾礦和其他鈾礦物的微晶石英脈，沿前期蝕變礦物的裂隙和邊緣充填交代，與成礦期其他蝕變共生（圖2g、h）。

碳酸鹽化：以肉紅色方解石團(tuán)塊、脈體穿插在蝕變巖中，多集中在礦化中心，往外圍逐漸消失。鏡下可見2組菱形解理，交代能力強，和同期蝕變疊加在前期的水云母化，綠泥石化等蝕變之上（圖2g）。

螢石化：以紫黑色、紫色細(xì)脈和團(tuán)塊產(chǎn)出，鏡下呈脈狀和多邊形粒狀，單偏光被自身紫黑色掩蓋，解理不可見，結(jié)晶程度不如成礦后期的淺綠色螢石，與成礦期的豬肝色、肉紅色微晶石英、黃鐵礦、瀝青鈾礦等共生。

黃鐵礦化：以微細(xì)粒狀和團(tuán)塊狀集合體產(chǎn)出，與成礦關(guān)系密切，相比原巖自生黃鐵礦，結(jié)晶程度差，顆粒小，主要集中在礦體中心部位，鏡下與赤鐵礦、成礦期石英、瀝青鈾礦等成礦期蝕變共生，亦可見黃鐵礦顆粒呈流線狀分布在成礦期石英脈中（圖2h）。

成礦后流體溫度逐漸降低，形成灰白色、乳白色方解石，綠色、淺綠色晶型較好的團(tuán)塊狀螢石，乳白色、灰白色石英。它們主要以脈體形式充填在蝕變巖石和礦物的裂隙中，可見包裹成礦期蝕變的現(xiàn)象（圖2i）。

圖2 典型蝕變顯微及手標(biāo)本照片a.白云母沿黑云母邊緣交代（+）；b.綠泥石交代黑云母，保留其形態(tài)假象（-）；c.水云母沿斜長石解理交代（+）；d.綠簾石沿石英脈內(nèi)部裂隙交代（+）；e.微細(xì)脈狀針鐵礦附著在水云母化長石表面（+）；f.包裹在鈾礦物外圍的赤鐵礦（+）；g.成礦期碳酸鹽與成礦期微晶石英、鈾礦物、赤鐵礦共生（+）；h.成礦期石英與黃鐵礦、赤鐵礦、瀝青鈾礦共生（V）；i.礦后期晶洞狀石英與淺綠色螢石包裹成礦期紫黑色螢石Pl—斜長石；Qtz—石英；Ill—水云母；Chl—綠泥石；Ep—綠簾石；Bt—黑云母；Ms—白云母；Hem—赤鐵礦；Fl—螢石；Q—石英脈；U—鈾礦物；Ptc—瀝青鈾礦；Cbn—碳酸鹽；Py—黃鐵礦；Gt—針鐵礦Fig.2 Selected rock and alteration typesfrom the the Shulouqiu U deposit a.Muscovitemetamorphoses along theedgeof biotite(+);b.Chloritemetamorphoses biotite,preserving itsmorphological illusion(-);c.Hydromica metamorphosesplagioclasealong cleavages(+);d.Epidotemetamorphoses along theinternal fracturesof quartz veinlet(+);e.Veined geothiteattachs to thesurfaceof hydromicazation feldspar(+);f.Hematitearound uranium minerals(+);g.Metallogenic epoch carbonatecoexistswith microcrystal‐line quartz,uranium minerals and hematite(+);h.Pyrite,hematite and pitchblende symbiosis in siliceous veins during mineralization(v);i.Thequartz and light green coexisted fluoritein thelateorestageencapsulatethepurpleblack fluoritein themineralization stage Pl—Plagioclase;Qtz—Quartz;Ill—Illite;Chl—Chlorite;Ep—Epidote;Bt—Biotite;Ms—Muscovite;Hem—Hematite;Fl—Fluorite;Q—Quartz vein;U—Uranium mineral;Ptc—Pitchblende;Cbn—Carbonate;Py—Pyrite;Gt—Geothite

4 水平蝕變分帶的劃分及特征

綜合室內(nèi)外工作，在水平方向以蝕變類型變化、蝕變強度變化、蝕變空間分布特征和相互疊加狀況為依據(jù)，從礦體向兩側(cè)外圍將書樓丘礦床劃分為4個蝕變分帶（圖3）?？傮w上，各帶之間為漸變過渡接觸關(guān)系，從礦化中心到外側(cè)正常花崗巖，蝕變整體強度由強變?nèi)酰g變的類型由復(fù)雜變簡單，蝕變的種類由多變少。

（1）礦化中心帶

巖性以紅褐色硅化碎裂巖、硅化花崗碎裂巖、硅化巖為主，寬度最小約20 cm，賦存工業(yè)礦體寬度可

達(dá)3 m。成礦期硅化、赤鐵礦化強烈時完全以豬肝色硅質(zhì)脈代替，局部包裹花崗質(zhì)團(tuán)塊。該帶發(fā)育成礦期蝕變，早期蝕變基本被成礦期流體改造，礦后期淺色脈石礦物穿插其內(nèi)。帶內(nèi)堿性長石基本發(fā)生成礦期硅化，可見保留其形態(tài)的假象，剩余少量碎裂殘斑；斜長石大部分硅化，少量呈水云母化斑晶；黑云母全部硅化，偶可見綠泥石化殘體；原生石英顆粒發(fā)生重結(jié)晶；成礦期碳酸鹽、螢石沿礦物裂隙交代、充填，還可見隨成礦期石英脈沉淀的黃鐵礦顆粒呈流線狀分布（圖3a、d）?？傮w上，該帶的特征蝕變組合為強硅化-強赤鐵礦化-黃鐵礦化-紫黑色螢石化-肉紅色碳酸鹽化。

圖3 各蝕變分帶典型樣品巖芯及顯微照片a.礦化中心帶樣品顯微照片（+）；b.礦旁強蝕變帶樣品顯微照片（+）；c.礦旁弱蝕變帶樣品顯微照片（+）；d.礦化中心帶巖芯；e.礦旁強蝕變帶巖芯；f.礦旁弱蝕變帶巖芯Kfs—鉀長石；Qtz—石英；Ill—伊利石；Ser—絹云母；Cbn—碳酸鹽；Ptc—瀝青鈾礦；Q—硅質(zhì)脈；Chl—綠泥石；Hem—赤鐵礦Fig.3 Typical drill core samples of different alteration zones and their microscopic photographs a.Microscopic photograph of thesamplefrom central zoneof mineralization(+);b.Microscopic photograph of thesamplefrom strong alteration zone(+);c.Microscopic photograph of the sample from weak alteration zone(+);d.The core sample from central zone of mineralization;e.The core sample from strong alteration zone;f.The core sample from weak alteration zone Kfs—Potassium feldspar;Qtz—Quartz;Ill—Illite;Ser—Sericite;Cbn—Carbonate;Ptc—Pitchblende;Q—Quartz vein;Chl—Chlorite;Hem—Hematite

（2）礦旁強蝕變帶

巖性為淺肉紅色、肉紅色帶黃綠色蝕變花崗巖，塊狀構(gòu)造，花崗碎裂結(jié)構(gòu)，寬度一般在40～123 cm，工業(yè)礦體內(nèi)更寬。該帶發(fā)育礦前期蝕變，以強水云母化、強綠泥石化為主，兼有少量成礦期蝕變。帶內(nèi)堿性長石主要發(fā)育絹云母化；斜長石發(fā)育強烈的水云母化，水云母呈細(xì)小的微晶顆粒和片狀、長條狀等沿斜長石的內(nèi)部和裂隙交代，工業(yè)礦體中也見交代堿性長石和石英等其他礦物；原生石英內(nèi)部裂紋發(fā)育；黑云母全部發(fā)生綠泥石化，可見壓力影、揉皺變形等現(xiàn)象；成礦期碳酸鹽沿蝕變長石、原生石英內(nèi)部裂隙、解理、雙晶紋和礦物粒間交代，規(guī)模較大的蝕變帶中可見赤鐵礦化（圖3b、e）?？傮w上，該帶的特征蝕變組合為強水云母化-強綠泥石化-弱肉紅色碳酸鹽化-弱赤鐵礦化。

（3）礦旁弱蝕變帶

巖性為淺肉紅色帶星點狀黃綠色弱蝕變花崗巖，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，寬度一般在60～80 cm，發(fā)育較好的可達(dá)數(shù)米不等。該帶發(fā)育弱礦前期蝕變，以弱水云母化、綠泥石化為主，疊加礦后期淺色脈石礦物。帶內(nèi)堿性長石以絹云母化為主，內(nèi)部破碎強烈，常見礦后期碳酸鹽脈沿其內(nèi)部充填交代，強度不如內(nèi)帶；斜長石內(nèi)部發(fā)育不同程度水云母化，交代強度遠(yuǎn)不如內(nèi)帶，以微米星點狀為主，邊部形成鈉長石凈邊；原生石英內(nèi)部裂隙發(fā)育，可見大量波狀消光的亞顆粒；黑云母部分發(fā)生綠泥石化，少量邊部和解理白云母化。長石內(nèi)部可見長條狀充填型綠泥石，綠簾石細(xì)脈沿黑云母等礦物、巖石裂隙交代沉淀（圖3c、f）?？傮w上，該帶的特征蝕變組合為弱水云母化-綠泥石化-絹云母化-綠簾石化。

（4）正常花崗巖

巖性為淺肉紅色中粗粒似斑狀黑云母鉀長花崗巖，發(fā)育自變質(zhì)白云母化和堿交代。

5 水平蝕變分帶元素地球化學(xué)特征

5.1 主量元素特征

從正?；◢弾r到礦化中心帶（表1），w(Al2O3)、w(K2O)、w(Na2O)總體遞減，w(SiO2)遞增，為硅化大量替換長石類礦物所致；w(MgO)在礦旁強蝕變帶和礦旁弱蝕變帶中最高，與兩蝕變帶發(fā)育富鎂的水云母化、綠泥石化、絹云母化對應(yīng)；CaO、F從正?；◢弾r到礦化中心帶的含量變化與碳酸鹽化、螢石化的發(fā)育程度一致；w(TiO2)在礦化中心帶銳減，表明流體作用導(dǎo)致花崗巖中副礦物發(fā)生了解體；w(Fe2O3)和w(FeO)變化與赤鐵礦化和黃鐵礦化相關(guān)。根據(jù)主量元素遷移率的變化規(guī)律，推測成礦流體富含Si、S、Fe、Ca、揮發(fā)分。

表1 各蝕變帶樣品主量元素含量(w(B)/%)及特征值Table1 The content(w(B)/%)of the major elements and characteristic index of the samples from each alteration zone

鏡下可見赤鐵礦顆粒呈微米質(zhì)點狀分布在礦物內(nèi)部、表面，呈現(xiàn)出赤鐵礦的條痕色或粉末色，與鏡鐵礦的內(nèi)反射相似。在總量相同的情況下，赤鐵礦的顆粒越細(xì)小，巖石的“紅化”越強烈（高海東等，2014）。赤鐵礦化的“粉末化”現(xiàn)象可使w(Fe2O3)的增量在僅有24%的情況下，導(dǎo)致礦化中心帶通體變?yōu)樨i肝色、肉紅色。

5.2 微量元素特征

多期流體作用致使物質(zhì)組分在各帶之間發(fā)生強烈遷移，從正?；◢弾r到礦化中心帶（表2），大離子親石元素Li、Pb、W得到富集，虧損Sr、Ba；高場強元素虧損Zr、Hf、Nb、Ta、Th，富集U；過渡族元素虧損Sc、Co，富集V。根據(jù)微量元素遷移率的變化規(guī)律，隨流體強烈遷入的元素有Li、Pb、Mo、W、V、Bi、Sb、U、Cd、Cs，表明成礦流體具有幔源特征，在區(qū)域上形成了大量的有色金屬礦化，而隨流體強烈遷出的元素Sr、Ba、Zr、Th、Ga可在礦區(qū)形成高值假異常。

表2 各蝕變帶樣品微量元素含量（w(B)/10-6）Table 2 The content(w(B)/10-6)of the trace elements of thesamples from each alteration zone

Rb和Na、K，Sr和Ca容易形成類質(zhì)同象賦存在長石的晶格中，礦化中心帶的長石大量溶解硅化，Rb隨流體大量遷移到水云母化發(fā)育的礦旁強蝕變帶、礦旁弱蝕變帶中富集，而Sr卻隨流體大量遷出，二者表現(xiàn)出不同的地球化學(xué)性質(zhì)。Ta和Nb在各蝕變帶表現(xiàn)出相同的地球化學(xué)性質(zhì)，Sc在各蝕變帶的遷移主要與黑云母的交代程度相關(guān)。U、Th含量從正?；◢弾r到礦化中心的變化特征，說明流體作用使二者發(fā)生了顯著的分餾；親硫元素Sb、Pb、Cu隨流體在礦化中心帶大量富集，進(jìn)一步反映了成礦流體富S；Zr的含量變化間接反映了鋯石等副礦物在各蝕變帶的解離程度。

5.3 稀土元素特征

從正?；◢弾r到礦化中心帶（表3），δEu和δCe值基本穩(wěn)定，輕稀土元素總量、(La/Lu)N、(La/Sm)N和(Gd/Lu)N比值遞減，輕重稀土元素之間和輕、重稀土元素內(nèi)部的分餾程度逐漸變小，表明蝕變帶內(nèi)輕、重稀土元素和其內(nèi)部元素之間隨流體作用發(fā)生“均一化”現(xiàn)象。其原因為成礦熱液中所攜帶的稀土元素主要以絡(luò)合物形式存在，HREE由于鑭系收縮，電離勢和極化能相對LREE有所增加，更易與礦化劑F-、CO32-等結(jié)合形成絡(luò)合物。隨著稀土元素原子序數(shù)的增加穩(wěn)定性越好，造成流體攜帶的HREE含量高于LREE，重稀土元素在水巖作用中不斷得到補充，而輕稀土元素的遷出量卻大于帶入量。

表3 各蝕變帶樣品稀土元素含量（w(B)/10-6）及特征值Table 3 The content(w(B)/10-6)of the rare earth elements and characteristic index of the samples from each alteration zone

各蝕變帶稀土元素配分曲線均為輕稀土元素富集的右傾型（圖4），礦化中心帶各輕稀土元素含量均低于其他各蝕變帶，但曲線配分模式相近，說明各階段熱液流體來源、水巖作用的一致性。

圖4 各蝕變帶樣品稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖1—礦化中心帶；2—礦旁強蝕變帶；3—礦旁弱蝕變帶；4—正?；◢弾r；5—棉花坑礦床礦化中心帶Fig.4 Chondrite-normalized REEpatterns of the samples from each alteration zone 1—Thecentral zoneof mineralization;2—The strong alteration zone;3—The weak alteration zone;4—The normal granite;5—The central zone of mineralization of Mianhuakeng

6 討論

花崗巖中鈾元素主要賦存在黑云母、副礦物、長石等礦物之中。黑云母主要通過吸附作用，將鈾離子吸附在位錯構(gòu)造間隙和其他空隙之內(nèi)，或者以內(nèi)生隱晶捕獲。長石內(nèi)部的裂隙中往往儲存著鈾礦物的小顆粒，副礦物鋯石、獨居石、綠簾石、磷灰石、白鈦石、榍石等本身是含鈾礦物。

6.1 成巖后期自變質(zhì)交代作用與鈾成礦的關(guān)系

目前南嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)的熱液鈾礦床大多產(chǎn)在堿交代、白云母化、綠泥石化等發(fā)育地段。找礦實踐證明，自變質(zhì)的強度、面積越大，礦體存在的可能性就越大，這說明礦期流體作用在成礦過程中具有重要作用。

黑云母的白云母化約會釋放出其內(nèi)部84%的鈾，如按1 km3花崗巖計算，可活化444.5 t鈾（龔溫書等，1986）。其次，流體作用可使花崗巖中副礦物不同程度的發(fā)生解體，致使蝕變巖中活性鈾的含量不斷增加（周吉昌，1987）。而α裂變徑跡表明發(fā)生堿交代的蝕變礦物中鈾仍為均勻分布，說明堿交代不能改變鈾元素的存在形式。礦區(qū)賦礦花崗巖本身的w(U)約為18.0×10-6，顯著高于中國東部上地殼w(U)平均值1.55×10-6（Gao et al.，1999）。所以，自變質(zhì)交代作用將花崗巖中的固定鈾活化為鈾石、釷石、直氟碳鈣鈰礦等活性鈾礦物（張麗等，2018），呈不規(guī)則狀沉淀在新生礦物的解理縫、裂隙中，為成礦期流體的攜帶運移創(chuàng)造了條件。

諸廣復(fù)式巖體處于吳川-四會深大斷裂向北延伸部位，礦區(qū)存在長期、多次、強烈構(gòu)造巖漿活動。區(qū)域上3期黑云母-二云母花崗巖的演化旋回，代表了3次大規(guī)模的自變質(zhì)作用，致使表征巖體鈾活化強度的標(biāo)準(zhǔn)離差、變異系數(shù)、活化系數(shù)明顯增高。因此，印支期和燕山早期，南嶺地區(qū)以擠壓為主的構(gòu)造運動使地殼發(fā)生部分熔融，形成的過鋁質(zhì)富鈾花崗巖為成礦提供了鈾源。

6.2 礦前期流體作用與鈾成礦的關(guān)系

作為花崗巖的主要組成礦物，長石轉(zhuǎn)變?yōu)閷訝畹慕佋颇?、水云母過程中，含水量增加，硬度降低。同時，礦前期硅化使花崗巖的脆性增加，致使巖石的抗壓強度降低，易發(fā)生破碎形成裂隙（戎嘉樹等，1981；章邦桐等，1990；溫志堅等，2000）。α誘發(fā)裂變徑跡表明黑云母化綠泥石內(nèi)部不僅繼承了黑云母中副礦物的裂變徑跡，并且通過吸附作用疊加了部分綠泥石化過程中的活性鈾，裂隙充填型綠泥石的裂變徑跡特征仍為均勻脈狀分布（趙友東等，2016）。掃描電鏡和電子探針也證實新生石英和伊利石等蝕變礦物裂隙內(nèi)部存在微脈狀瀝青鈾礦，但黑云母蝕變?yōu)榘自颇负途G泥石的同等條件下，前者比后者活化轉(zhuǎn)移的w(U)高1個數(shù)量級（程華漢等，2000；劉正義等，2012）。

綜上所述，該期流體作用進(jìn)一步活化了花崗巖中的固定鈾，它們或被黏土礦物吸附或沿巖石礦物微裂隙沉淀，這種改變分布形式的活性鈾易與成礦流體發(fā)生反應(yīng)，形成富鈾熱液。同時，流體作用改變了原巖的物理性質(zhì)，與花崗巖的原生節(jié)理疊加，成礦構(gòu)造易使其形變和碎裂，提高了巖石的有效孔隙度和滲透性，保證了流體與圍巖有較大的接觸面積，為礦液的運移、反應(yīng)、沉淀創(chuàng)造了有利條件。

6.3 成礦期及礦后期流體作用與鈾成礦的關(guān)系

燕山晚期，華南地殼轉(zhuǎn)變?yōu)閺娏依瓘埖膭恿W(xué)背景，構(gòu)造活動趨于強烈，發(fā)生了大規(guī)模的鈾成礦事件。研究表明，區(qū)域上花崗巖型熱液鈾礦床成礦流體具有大氣降水、變質(zhì)熱液與地幔流體混合作用的多來源特征（姜耀輝等，2004；張展適等，2005；盧小亮等，2015；龐雅慶等，2019）。

成礦期由于巖石圈伸展（Jian et al.，2002），攜帶大量礦化劑ΣCO2的地幔流體與較高氧逸度的殼源流體共同作用，沿斷裂與圍巖不斷的發(fā)生物質(zhì)交換，循環(huán)萃取蝕變花崗巖中的活化鈾（U4+→U6+），最終形成富含Si、Ca、Fe、S、碳酸鹽鈾酰絡(luò)合物、硫酸鹽鈾酰絡(luò)合物、硅酸鹽鈾酰絡(luò)合物的成礦流體。當(dāng)成礦流體進(jìn)入礦區(qū)張扭性的NE向、NNW向儲礦空間，開放系統(tǒng)壓力降低，流體發(fā)生沸騰，鈾酰絡(luò)合物解體，二氧化碳等揮發(fā)分大量溢出，與Ca2+結(jié)合形成成礦期具有強烈交代能力的碳酸鹽（鐘軍等，2016）。而少量F-、Cl-等鹵素可與U6+形成氟、氯合鈾酰離子[UO2(F，Cl)n2-n]，使成礦流體溶解、遷移U的能力增強。其次，因UF4和CaF2的離子半徑相同，二者易于形成混晶沉淀，故出現(xiàn)瀝青鈾礦和成礦期螢石共生的現(xiàn)象。

富含Si、U的成礦流體，具有很強的交代能力，就位過程中隨著流體溫度降低、pH值增大，SiO2出現(xiàn)過飽和，部分呈凝膠體（SiO2·nH2O）析出，并可吸附相當(dāng)數(shù)量的還原鈾（U4+），含鈾凝膠體經(jīng)結(jié)晶作用轉(zhuǎn)化為含鈾微晶石英，形成賦存礦體的成礦期硅化。

鄒明亮等（2017）指出諸廣中段成礦期黃鐵礦為富As虧S型，As元素可導(dǎo)致S原子3s、3p軌道電子活化，存在還原性S-的釋出現(xiàn)象，從礦化中心帶Fe3+、S的增量來看，與U遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到2∶1的關(guān)系，表明黃鐵礦充當(dāng)還原劑不是書樓丘礦床的主要還原機制。研究區(qū)內(nèi)中基性巖脈發(fā)育，成巖年齡與成礦時間相近，甚至形成一類“交點型”礦體（徐文雄等，2008）。其次，諸廣地區(qū)鈾礦床主要分布在中東部，而輝綠巖等基性脈體不發(fā)育的西部卻少見礦體。據(jù)此，筆者認(rèn)為區(qū)域上中基性脈體的就位過程可能為系統(tǒng)提供了還原環(huán)境，作用于富含F(xiàn)e3+、U6+的成礦流體，形成黃鐵礦與瀝青鈾礦共沉淀的現(xiàn)象。

結(jié)合“紅化”的宏觀、微觀表現(xiàn)形式，筆者認(rèn)為其成因有3種：①網(wǎng)脈狀附著在長石等礦物表面的水針鐵礦為較高氧逸度的殼源流體深循環(huán)淋濾圍巖所致；②少量與瀝青鈾礦、黃鐵礦共生的皮殼狀赤鐵礦，為黃鐵礦化的Fe2+遭受長期輻射所致；③浸染狀、云霧狀，高倍鏡下表現(xiàn)為顆粒狀集合體的赤鐵礦，為成礦熱液中Fe3+沉淀產(chǎn)物，與礦化的關(guān)系最為密切（趙鳳民等，1986）。

礦后期隨著成礦系統(tǒng)的溫度逐漸降低，流體對巖石和礦物的交代作用下降，主要形成淺色的脈石礦物包裹和穿插在蝕變巖石中，對成礦起破壞作用。

6.4 與棉花坑礦床圍巖蝕變帶的對比

棉花坑鈾礦床與書樓丘鈾礦床同屬長江鈾礦田（圖1），二者被棉花坑大斷裂相隔，直線距離不到2 km，構(gòu)造背景相似，成因類型相同，均有水平方向的規(guī)律性蝕變分帶特征。高飛等（2011）、吳德海等（2019）均對棉花坑礦床蝕變分帶進(jìn)行了綜合研究，筆者試圖通過對比兩礦床的水平蝕變分帶，以期還原二者流體作用的差異。

兩礦床從礦化中心到正?；◢弾r，蝕變礦物類型、變化特征、賦礦圍巖、特征蝕變組合基本一致。棉花坑礦床的蝕變分帶寬度、蝕變分帶數(shù)和各分帶內(nèi)蝕變類型數(shù)量普遍較書樓丘礦床發(fā)育。

棉花坑礦床礦化中心帶的w(Al2O3)、w(MgO)、w(Na2O+K2O)高于書樓丘礦床的（表1），而w(SiO2)相反，反映了書樓丘礦床礦化中心帶硅化強于棉花坑礦床，導(dǎo)致長石被大量交代，致使水云母化程度弱于棉花坑礦床。書樓丘礦床礦化中心帶的w(CaO)、w(Fe2O3)、w(FeO)高于棉花坑礦床，指示赤鐵礦化、黃鐵礦化、碳酸鹽化發(fā)育程度強于棉花坑礦床。書樓丘礦床各蝕變帶氧化指數(shù)與正常花崗巖基本一致，為棉花坑礦床礦化中心帶的2倍。

書樓丘礦床礦化中心帶的Ba、Pb、Mo、W、V、Bi元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于棉花坑礦床礦化中心帶（表2），相反，Rb、Sr、Zn、Zr、Th元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于棉花坑礦化中心帶，表明書樓丘礦床礦化中心帶更富集大離子親石元素，棉花坑礦化中心帶更富集高場強元素。

書樓丘礦床礦化中心帶LREE低于棉花坑礦床（表3），（La/Yb）N、（Gd/Lu）N小于棉花坑礦床，但（La/Sm）N大于棉花坑礦床。表明前者LREE隨流體作用遷出的量較多，輕、重稀土元素之間和重稀土元素內(nèi)部的均一化程度高于棉花坑礦床，而輕稀土元素內(nèi)部均一化程度弱于棉花坑礦床。兩個礦床的礦化中心帶的δEu、δCe基本持平，礦化中心帶微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖（圖5）顯示二者曲線模式相近，稀土元素原始球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖（圖4）顯示二者均為近重疊右傾的“海鷗”型特征，說明兩個礦床流體作用和來源一致。

圖5 各蝕變帶微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化分布型式對比圖1—礦化中心帶；2—礦旁強蝕變帶；3—礦旁弱蝕變帶；4—正?；◢弾r；5—棉花坑礦床礦化中心帶Fig.5 Primitive mantle-normalized multielement diagrams of the samples from each alteration zone1—Thecentral zoneof mineralization;2—Thestrong alteration zone;3—Theweak alteration zone;4—Thenormal granite;5—The central zoneof mineralization of Mianhuakeng

綜上所述，書樓丘礦床殼源流體的占比高于棉花坑礦床，成礦系統(tǒng)氧逸度較高，不利于礦質(zhì)的還原沉淀，棉花坑礦床流體與圍巖的交代作用更充分，蝕變帶發(fā)育的更完善。書樓丘礦床的成礦年齡早于棉花坑礦床約5～14 Ma（鐘福軍等；2019），兩者同屬華南地區(qū)80～60 Ma鈾成礦時代，區(qū)域上氣候由潮濕轉(zhuǎn)換為干旱-半干旱，形成紅色沉積盆地及一系列斷裂帶，隨著時間的推移，白堊紀(jì)—古近紀(jì)地殼拉張作用致使殼-幔構(gòu)造體系逐漸成熟（Hu et al.，2008），導(dǎo)致書樓丘礦床的成礦能力弱于棉花坑礦床。

7 結(jié)論

（1）書樓丘礦床具有明顯的水平蝕變分帶，由內(nèi)向外可劃分為礦化中心帶→礦旁強蝕變帶→礦旁弱蝕變帶→正?；◢弾r。各帶的特征蝕變組合分別為強硅化+強赤鐵礦化+黃鐵礦化+紫黑色螢石化+肉紅色碳酸鹽化、強水云母化+強綠泥石化+弱肉紅色碳酸鹽化+弱赤鐵礦化、弱水云母化+綠泥石化+絹云母化+綠簾石化、白云母化+堿交代。

（2）成礦流體為富含Si、Ca、Fe、S、U、∑CO2的殼?；旌狭黧w，多期流體作用致使礦化中心帶稀土元素之間發(fā)生“均一化”，圍巖為成礦提供了鈾源。

（3）書樓丘礦床和棉花坑礦床二者成礦作用相同、流體來源一致，但書樓丘礦床成礦系統(tǒng)氧逸度相對較高，流體水巖作用整體弱于棉花坑礦床。

致謝本文野外工作期間得到了核工業(yè)290研究所同仁們的大力支持，室內(nèi)實驗室測試工作得到了核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究所范光老師的大力幫助，審稿專家對本文提出了修改意見，在此一并致謝。