小秦嶺華陽(yáng)川地區(qū)呂梁期和燕山期鈾成礦作用：來(lái)自含鈾偉晶巖年代學(xué)的啟示

李普濤,辜平陽(yáng),李永軍,何世平,汪雙雙,莊玉軍,陳銳明

(1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054; 2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局造山帶地質(zhì)研究中心， 陜西 西安 710054; 3. 長(zhǎng)安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054)

0 引 言

華陽(yáng)川地區(qū)位于華北克拉通南緣小秦嶺構(gòu)造帶西部(陜西省境內(nèi))，區(qū)內(nèi)鈾成礦條件良好，鈾礦類型多樣。華陽(yáng)川鈾礦發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，以含鈮鈦鈾礦的碳酸巖脈而知名。已往有關(guān)華陽(yáng)川鈾礦年代學(xué)研究也主要集中在碳酸巖型鈾礦。喻學(xué)惠提及華陽(yáng)川碳酸巖中金云母K-Ar年齡為181 Ma；何升等對(duì)華陽(yáng)川礦區(qū)的偉晶巖脈(長(zhǎng)石-石英脈)和碳酸巖脈(長(zhǎng)石-石英-方解石雜脈)中被鈮鈦鈾礦包裹的未蝕變黑云母進(jìn)行Ar/Ar定年，獲得兩組年齡分別為(132.58±0.70)Ma和(93.72±2.38)Ma。高龍剛等對(duì)從華陽(yáng)川礦區(qū)內(nèi)的碳酸巖型鈾礦中選出的晶質(zhì)鈾礦進(jìn)行U-Pb定年，得到235～201 Ma(印支期)和133～129 Ma(燕山期)兩期鈾成礦年齡，分別代表了區(qū)內(nèi)印支期碳酸巖漿熔體的成礦作用和燕山期花崗巖漿熱液的疊加改造成礦作用。另外，華陽(yáng)川外圍的黃龍鋪大石溝碳酸巖型鉬礦和鄰區(qū)的西溝石英脈型鉬礦的輝鉬礦Re-Os年齡分別為222.0～209.5 Ma和214.7～206.7 Ma，也反映本區(qū)印支期發(fā)生的成礦事件。上述對(duì)含鈾碳酸巖的年代學(xué)研究表明，華陽(yáng)川地區(qū)存在印支期和燕山期兩期鈾成礦作用。由于碳酸巖中缺乏足夠數(shù)量和質(zhì)量可靠的直接定年礦物，所以獲得的鈾成巖成礦年代學(xué)數(shù)據(jù)仍然較少。

近年來(lái)，項(xiàng)目組在華陽(yáng)川礦區(qū)西部外圍的鐵岔溝—黃家溝—草坪溝一帶發(fā)現(xiàn)大量含鈾偉晶巖(細(xì)晶巖)脈、花崗巖脈等，部分脈體的U、Nb、稀土元素等含量已經(jīng)達(dá)到富礦品位。本文結(jié)合礦體野外觀測(cè)，通過(guò)巖相學(xué)、礦物學(xué)、鋯石和獨(dú)居石U-Pb年代學(xué)等研究，在含鈾偉晶巖中獲得了由鋯石U-Pb年代學(xué)約束的呂梁期((1 922.5±6.0)Ma)成巖成礦年代數(shù)據(jù)和由獨(dú)居石U-Pb年代學(xué)約束的燕山期((141.9±1.8)Ma)熱液疊加改造成礦證據(jù)，以期為小秦嶺華陽(yáng)川地區(qū)鈾礦成因理論創(chuàng)新和找礦工作部署提供參考。

1 成礦地質(zhì)背景

華陽(yáng)川地區(qū)所處的小秦嶺構(gòu)造帶是一個(gè)變質(zhì)核雜巖-拆離構(gòu)造(圖1)，由山前斷裂(太要斷裂)、山后斷裂(由金堆城斷裂、華陽(yáng)川斷裂、小河斷裂等相接構(gòu)成)和洛南—欒川斷裂等3個(gè)深大邊界斷裂限制。邊界斷裂控制了變質(zhì)核雜巖的出露范圍。不同時(shí)代的各類巖漿巖和脈體侵入到變質(zhì)核雜巖中，使得華陽(yáng)川地區(qū)的鈾礦床成為一個(gè)由“古老基底+深大斷裂+巖漿作用”耦合形成的多種類型、復(fù)雜成因礦床。

1為寒武系；2為震旦系；3為薊縣系；4為長(zhǎng)城系；5為元古界鐵洞溝組；6為太古界太華巖群；7為白堊紀(jì)—侏羅紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖；8為寒武紀(jì)正長(zhǎng)巖；9為中元古代二長(zhǎng)花崗巖；10為古元古代二長(zhǎng)花崗巖；11為古元古代正長(zhǎng)斑巖；12為古元古代閃長(zhǎng)巖；13為太古代太峪嶺、翁岔鋪片麻巖套；14為喜山期地殼拼貼斷裂、脆韌性剪切帶、韌性剪切帶；15為區(qū)域性斷裂、一般性斷裂；16為地質(zhì)界線；17為華陽(yáng)川鈾礦區(qū)位置；18為樣品編號(hào)及位置；19為地名;圖件引自文獻(xiàn)[21]，有所修改圖1 小秦嶺華陽(yáng)川地區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified Regional Geological Map of Huayangchuan Area in Xiaoqinling

根據(jù)區(qū)內(nèi)鈾成礦規(guī)律，與鈾成礦關(guān)系密切的地質(zhì)體主要有太華巖群、華陽(yáng)川斷裂，以及老牛山、華山花崗巖體等。太華巖群作為基底“變質(zhì)核雜巖”，按巖性可分為“表殼巖系”和古老“TTG巖套”，形成年代相對(duì)集中在約2.8、約2.5和2.0～1.8 Ga等3個(gè)時(shí)間階段，為區(qū)內(nèi)各類成巖成礦事件提供了物質(zhì)來(lái)源和賦礦空間。華陽(yáng)川斷裂是一個(gè)具有韌性剪切帶性質(zhì)的深大斷裂，其一系列次級(jí)斷裂控制了區(qū)內(nèi)鈾礦化帶的分布范圍和鈾礦體的產(chǎn)出狀態(tài)。華陽(yáng)川斷裂內(nèi)構(gòu)造片巖的黑云母Ar/Ar年齡為(419.0±0.6)Ma，代表了加里東期的主導(dǎo)構(gòu)造變形事件。華陽(yáng)川礦區(qū)外圍的華山和老牛山花崗巖主體形成時(shí)代為印支期(223～205 Ma)—燕山期(152.0～131.9 Ma)，代表了東秦嶺造山帶印支期—燕山期2次重要的花崗巖漿活動(dòng)，為后期U的疊加改造成礦提供了流體和驅(qū)動(dòng)力。

2 樣品采集及巖石特征

2.1 樣品采集

樣品采自小秦嶺華陽(yáng)川地區(qū)華山巖體南側(cè)的草坪溝一帶[圖1(b)]，樣品巖性為含鈾花崗質(zhì)偉晶巖[圖2(a)、(b)]。根據(jù)野外觀測(cè)，含鈾偉晶巖呈較大規(guī)模的單脈體產(chǎn)出[圖2(a)]，地表出露的寬度可達(dá)數(shù)米，延伸長(zhǎng)度可達(dá)上百米；放射性γ值和U、Nb刻槽樣化學(xué)品位已經(jīng)達(dá)到富礦級(jí)別；脈體走向?yàn)榻麰W向，傾向約60°，傾角約40°；與圍巖太華巖群呈侵入接觸，接觸界線明顯，接觸帶巖石蝕變、風(fēng)化現(xiàn)象明顯[圖2(a)、(b)]，表明接觸帶是流體易作用的薄弱帶。

2.2 巖相學(xué)特征

采用德國(guó)蔡司Stemi305型偏光顯微鏡對(duì)樣品薄片進(jìn)行觀察。鏡下觀察顯示：含鈾偉晶巖具有偉晶結(jié)構(gòu)；主要礦物為鉀長(zhǎng)石(微斜長(zhǎng)石)、斜長(zhǎng)石、石英、方解石、黑云母和角閃石等，晶型較好的鋯石顆粒發(fā)育在微斜長(zhǎng)石和石英晶間[圖2(c)]，巖石礦物總成分相當(dāng)于花崗質(zhì)；可見(jiàn)石英邊部較圓滑的嵌晶結(jié)構(gòu)以及造巖礦物呈現(xiàn)弱定向排列結(jié)構(gòu)[圖2(c)]，顯示巖石經(jīng)歷了一定程度的混合巖化作用；在微斜長(zhǎng)石中可見(jiàn)析出的斜長(zhǎng)石[圖2(d)]，表明巖石經(jīng)歷了交代作用。含鈾偉晶巖經(jīng)歷了一定程度的混合巖化、交代等變質(zhì)作用，明顯不同于本區(qū)印支期—燕山期以來(lái)的花崗偉晶巖脈普遍未遭受變質(zhì)作用的特征。

Qz為石英；Pl為斜長(zhǎng)石；Mic為微斜長(zhǎng)石；Zr為鋯石；Bi為黑云母；Cal為方解石。圖2 含鈾偉晶巖脈照片和偏光顯微照片F(xiàn)ig.2 Field Photos and Polarized Photomicrographs of U-bearing Pegmatite Vein

2.3 礦物學(xué)特征

礦物學(xué)特征主要采用MLA650掃描電鏡分析測(cè)試。掃描電鏡分析顯示：含鈾偉晶巖的鉀長(zhǎng)石晶間發(fā)育晶型較好的鋯石顆粒[圖3(a)]，顯示出巖漿鋯石的特征；鋯石與鈮鈦鈾礦、黑云母共生在鉀長(zhǎng)石晶間[圖3(b)]，表明鈮鈦鈾礦可能為成巖期形成；獨(dú)居石礦物普遍被磷灰石、褐簾石包裹[圖3(c)～(e)]；見(jiàn)到獨(dú)居石在鈮鈦鈾礦外圍生長(zhǎng)[圖3(d)]，或是獨(dú)居石和鈮鈦鈾礦共同被磷灰石、褐簾石包裹的現(xiàn)象[圖3(e)]，表明獨(dú)居石形成同步或略晚于鈮鈦鈾礦；在鉀長(zhǎng)石的裂隙見(jiàn)到大量晶型較好的獨(dú)居石、鈮鈦鈾礦、黑云母及石英共生現(xiàn)象[圖3(f)]，反映了發(fā)育在巖石裂隙中的熱液結(jié)晶現(xiàn)象，此類型獨(dú)居石顯示與鈮鈦鈾礦同期形成的特征。

Kf為鉀長(zhǎng)石；Qz為石英；Alt為褐簾石；Ap為磷灰石；Mz為獨(dú)居石；Bnr為鈮鈦鈾礦；Ur為晶質(zhì)鈾礦；Mt為磁鐵礦；Cp為黃鐵礦；Bi為黑云母；Zr為鋯石圖3 含鈾偉晶巖掃描電鏡照片F(xiàn)ig.3 SEM Photos of U-bearing Pegmatite

由于鈮鈦鈾礦是主要的含鈾礦物，根據(jù)鈮鈦鈾礦和鋯石、獨(dú)居石及其他副礦物的的產(chǎn)出特征，可以推測(cè)出含鈾偉晶巖中的鈮鈦鈾礦可能有2期形成，分別是：與鋯石共生在鉀長(zhǎng)石晶間的鈮鈦鈾礦，代表偉晶巖成巖過(guò)程中的U富集成礦[圖3(a)、(b)]；與獨(dú)居石共生在鉀長(zhǎng)石裂隙的鈮鈦鈾礦，代表后期熱液作用的疊加改造成礦[圖3(c)～(f)]。因此，鋯石、獨(dú)居石年代學(xué)特征可以指示與各自共生的鈮鈦鈾礦的形成年代。

3 分析方法及結(jié)果分析

3.1 分析方法

鋯石和獨(dú)居石樣品的制靶和照相均在河北省廊坊市宇能巖石礦物分選技術(shù)服務(wù)有限公司進(jìn)行。具體方法為：對(duì)礦石樣品進(jìn)行破碎、磨細(xì)、過(guò)篩后，利用重液法挑出鋯石和獨(dú)居石；將均一、透明、無(wú)裂痕、無(wú)包體的鋯石和獨(dú)居石顆粒固定在透明的環(huán)氧樹(shù)脂中，拋光打磨至鋯石顆粒一半出露；然后對(duì)鋯石進(jìn)行陰極發(fā)光(CL)照相，對(duì)獨(dú)居石進(jìn)行背散射(BSE)照相；最后根據(jù)鋯石陰極發(fā)光圖像和獨(dú)居石背散射圖像，結(jié)合研究目的，分別在鋯石和獨(dú)居石上選擇合適的測(cè)試區(qū)域。

鋯石和獨(dú)居石U-Pb同位素分析均在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心微區(qū)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。鋯石和獨(dú)居石U-Pb同位素測(cè)定均采用GeoLas Pro193 nm型激光剝蝕系統(tǒng)、Agilent 7700x型ICP-MS儀；年齡計(jì)算采用Glitter 4.4軟件完成，數(shù)據(jù)投圖利用Isoplot 3.70軟件完成；微量元素檢出范圍一般為10級(jí)，部分元素可達(dá)10級(jí)，能夠滿足本次研究的需要。不同的是：鋯石測(cè)試采用的激光剝蝕束斑直徑為32 μm，年齡計(jì)算以91500標(biāo)準(zhǔn)鋯石進(jìn)行同位素分餾校正，鋯石詳細(xì)的儀器參數(shù)和測(cè)試過(guò)程可參考文獻(xiàn)[36]。獨(dú)居石測(cè)試采用的激光剝蝕束斑直徑為16 μm，獨(dú)居石標(biāo)準(zhǔn)樣品44069作為外標(biāo)進(jìn)行U-Pb同位素分餾效應(yīng)和儀器漂移的校正計(jì)算，該標(biāo)樣U-Pb年齡均為425 Ma左右，詳細(xì)測(cè)試流程可參考文獻(xiàn)[38]。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 鋯 石

鋯石樣品(D68Zr)的U-Pb同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1。由于古老鋯石(>1 000 Ma)往往存在一定Pb丟失，在相同初始條件下和共同的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境下，Pb和Pb具有同步變化的特征，二者保持相對(duì)穩(wěn)定的比值，故采用Pb/Pb年齡來(lái)代表古老鋯石(>1 000 Ma)的形成年齡，而對(duì)于年齡小于1 000 Ma的鋯石則采用Pb/U年齡。

鋯石樣品的30個(gè)分析點(diǎn)中有28個(gè)數(shù)據(jù)諧和度較高。鋯石陰極發(fā)光圖像及分析點(diǎn)位置見(jiàn)圖4。由圖4可以看出：鋯石大部分為灰白色—灰色—深灰色，呈自形—半自形晶型；形狀基本為長(zhǎng)柱狀，粒度一般在100～150 μm，長(zhǎng)寬比多為1∶1～2∶1；大部分鋯石可見(jiàn)明顯的巖漿振蕩環(huán)帶；Th/U值為0.14～0.42，平均值為0.23，總體顯示出巖漿鋯石的特征。在鋯石U-Pb年齡諧和曲線[圖5(a)]中，上交點(diǎn)年齡為(1 867±50)Ma。Pb/Pb年齡介于(1 955±10)～(1 888±36)Ma(表1)，加權(quán)平均年齡為(1 922.5±6.0)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為2.1，分析點(diǎn)個(gè)數(shù)()為28)[圖5(b)]，代表了偉晶巖的成巖年齡。

圖4 含鈾偉晶巖鋯石陰極發(fā)光圖像Fig.4 CL Images of Zircons from U-bearing Pegmatite

圖5 含鈾偉晶巖鋯石U-Pb年齡諧和曲線和年齡分布Fig.5 Concordia Diagram and Distribution of Zircon U-Pb Ages of U-bearing Pegmatite

表1 含鈾偉晶巖的鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 1 Analysis Results of Zircon U-Pb Isotope of U-bearing Pegmatite

3.2.2 獨(dú)居石

考慮到華陽(yáng)川地區(qū)的鈾礦伴生較多Pb，獨(dú)居石中可能會(huì)含有較多的普通Pb。為提高年代學(xué)數(shù)據(jù)的可靠性，本次獨(dú)居石年代學(xué)測(cè)試不進(jìn)行普通Pb校正，而采用Tera-Wasserburg反向諧和曲線進(jìn)行計(jì)算，其下交點(diǎn)年齡代表了獨(dú)居石的形成年代。獨(dú)居石樣品(D68Mz)的U-Pb同位素分析結(jié)果見(jiàn)表2。從樣品中挑選了25顆獨(dú)居石的37個(gè)不同部位作為分析點(diǎn)(圖6)，得到1組可靠性較高的Pb/Pb Tera-Wasserburg反向諧和年齡，為(141.9±1.8)Ma(MSWD值為4.5，=37)(圖7)。

圖6 含鈾偉晶巖獨(dú)居石背散射圖像Fig.6 BSE Images of Monazite from U-bearing Pegmatite

Tera-Wasserburg反向諧和年齡為(141.9±1.8)Ma圖7 含鈾偉晶巖獨(dú)居石樣品Tera-Wasserburg反向諧和曲線Fig.7 Tera-Wasserburg Plot of Monazite Samples from U-bearing Pegmatite

表2 含鈾偉晶巖的獨(dú)居石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 2 Analysis Results of Monazite U-Pb Isotope of U-bearing Pegmatite

獨(dú)居石稀土元素分析結(jié)果在U-Pb年齡測(cè)試時(shí)同時(shí)獲得(表3)。圖 8為根據(jù)分析結(jié)果繪制的獨(dú)居石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式。從表3和圖8可以看出：獨(dú)居石樣品的稀土元素總含量為(786 219～843 797)×10，平均值為808 574×10；輕稀土元素總含量為(780 234～840 476)×10，平均值為804 747×10，而重稀土元素總含量?jī)H為(1 474～7 640)×10，平均值為3 822×10；LREE/HREE值為49～262，平均值為111，表明獨(dú)居石輕、重稀土元素分餾十分明顯；獨(dú)居石具有Eu強(qiáng)烈虧損和右傾特征(圖8)；獨(dú)居石在重稀土元素區(qū)段也看不到明顯的W型曲線。

表3 獨(dú)居石樣品稀土元素分析結(jié)果Table 3 Analysis Results of REE of Monazite Samples

ws為樣品含量；wc為球粒隕石含量;同一圖中相同線條對(duì)應(yīng)不同分析點(diǎn)；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[44]圖8 含鈾偉晶巖獨(dú)居石球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig.8 Chondrite-normalized REE Pattern of Monazite from U-bearing Pegmatite

4 討 論

4.1 呂梁期偉晶巖成巖作用與U預(yù)富集

根據(jù)野外觀測(cè)，含鈾偉晶巖呈較大的單脈體侵入到太華巖群中，與華陽(yáng)川礦區(qū)內(nèi)的網(wǎng)脈狀碳酸巖脈產(chǎn)狀完全不同。雖然含鈾偉晶巖中發(fā)育一定程度的交代-混合巖化等高級(jí)變質(zhì)作用，但同圍巖太華巖群的侵入接觸界線仍然清晰可見(jiàn)[圖2(a)]。含鈾偉晶巖經(jīng)歷一定程度變質(zhì)作用的特征也不同于本區(qū)印支期—燕山期以來(lái)未遭受變質(zhì)作用的花崗偉晶巖脈(如區(qū)內(nèi)與老牛山或華山花崗巖漿作用有關(guān)的偉晶巖脈)。偏光顯微鏡和掃描電鏡下可觀察到大量晶型完好的巖漿鋯石顆粒[圖2(c)和圖3(a)、(b)]，與鈮鈦鈾礦共生在鉀長(zhǎng)石、石英和黑云母等造巖礦物的晶間或裂隙[圖3(b)]，表明巖石中存在與鋯石同期形成的鈮鈦鈾礦，反映了成巖期成礦的特征。鋯石陰極發(fā)光圖像總體顯示出巖漿鋯石的特征，鋯石U-Pb年齡代表偉晶巖的成巖年齡；鋯石的30個(gè)分析點(diǎn)中有28個(gè)數(shù)據(jù)諧和度較高，表明絕大部分鋯石都是巖漿成因；鋯石Pb/Pb年齡介于(1 955±10)～(1 888±36)Ma(表1)，加權(quán)平均年齡為(1 922.5±6.0)Ma[圖5(b)]。綜上所述，華陽(yáng)川地區(qū)存在呂梁期偉晶巖成巖過(guò)程中的U預(yù)富集現(xiàn)象。

區(qū)域上，沿華北克拉通內(nèi)部古陸塊邊緣的碰撞造山帶分布著大量呂梁期鈾多金屬礦床，典型礦床有遼寧連山關(guān)3075礦床、鳳城翁泉溝鈾鐵硼礦床、營(yíng)口六塊地鈾一黃鐵礦礦床，山西平陸405礦床和甘肅紅石泉7201礦床等。這些鈾多金屬礦床成礦年代主要集中在呂梁期(2.0～1.8 Ga)，反映了華北克拉通呂梁期基底固結(jié)過(guò)程中構(gòu)造、巖漿、熱液事件普遍存在的鈾成礦作用。華陽(yáng)川地區(qū)處于華北克拉通南緣，呂梁期含鈾偉晶巖賦存在基底太華巖群中，與華北克拉通廣泛分布的呂梁期鈾礦床屬于同一期成礦，表明華陽(yáng)川地區(qū)所處的華北克拉通南緣小秦嶺構(gòu)造帶存在呂梁期鈾成礦作用。

4.2 燕山期巖漿熱液作用的疊加改造成礦

獨(dú)居石廣泛存在于沉積巖、變質(zhì)巖及火成巖中，通常具有較高的Th、U含量，低的普通Pb含量以及較高的Pb封閉溫度(530 ℃～720 ℃)，是一種理想的U-Pb定年對(duì)象。在缺乏流體的環(huán)境下，獨(dú)居石性質(zhì)非常穩(wěn)定，其U-Pb同位素體系基本不受后期地質(zhì)事件影響，其年齡可以代表巖漿結(jié)晶年齡。而一旦有流體活動(dòng)參與，獨(dú)居石Pb封閉溫度將大大降低，極易記錄熱液活動(dòng)信息。因此，獨(dú)居石是一種地質(zhì)意義比較清楚的標(biāo)志性礦物，目前已有較多的成功應(yīng)用案例。

獨(dú)居石按成因分為巖漿獨(dú)居石、熱液獨(dú)居石和沉積獨(dú)居石等3種類型。本文所獲得的獨(dú)居石產(chǎn)自于含鈾偉晶巖，并且存在較大的礦巖時(shí)差，表明獨(dú)居石既不是成巖期形成的巖漿獨(dú)居石，也不是沉積作用形成的沉積獨(dú)居石。同時(shí)，考慮到獨(dú)居石U-Pb年齡為(141.9±1.8)Ma，與偉晶巖成巖年齡((1 922.5±6.0)Ma)存在較大的時(shí)差(圖5)，而與燕山期(152.0～131.9 Ma)華山花崗巖巖漿作用時(shí)代基本一致，表明獨(dú)居石成因與燕山期花崗巖漿熱液作用關(guān)系密切，屬于熱液成因的獨(dú)居石。熱液獨(dú)居石按照成因又可分為熱液結(jié)晶成因和熱液蝕變成因。熱液結(jié)晶成因的獨(dú)居石一般粒度較大，晶型相對(duì)較好，背散射圖像均一，多呈單顆粒產(chǎn)出；熱液蝕變成因的獨(dú)居石一般多呈粒度細(xì)小的成簇顆粒集合體，背散射圖像可以觀察到獨(dú)居石表面的溶蝕和成分分區(qū)以及復(fù)雜的邊緣形態(tài)。由掃描電鏡[圖3(c)～(f)]和背散射圖像(圖6)可以看出，本文獨(dú)居石比較符合熱液結(jié)晶成因；獨(dú)居石稀土元素總含量較高，且輕、重稀土元素分餾十分明顯，顯示出熱液獨(dú)居石的特征；獨(dú)居石具有Eu強(qiáng)烈虧損和右傾特征(圖8)，表明獨(dú)居石可能為高度分異巖漿的晚期熱液形成；獨(dú)居石在重稀土元素區(qū)段也看不到明顯的W型曲線，說(shuō)明水未參加獨(dú)居石的形成過(guò)程，且獨(dú)居石形成后U-Pb同位素體系也未遭到破壞，說(shuō)明獨(dú)居石U-Pb年代學(xué)數(shù)據(jù)是可靠的，獨(dú)居石U-Pb年齡可以代表獨(dú)居石的形成年代。

華陽(yáng)川礦區(qū)外圍的華山和老牛山花崗巖的主體形成于晚印支期(223～205 Ma)—燕山期(152.0～131.9 Ma)，代表了東秦嶺造山帶晚印支期—燕山期2次重要的花崗巖漿活動(dòng)。本文含鈾偉晶巖采樣位置距離華山巖體100～200 m，燕山期華山花崗巖漿熱液活動(dòng)具備對(duì)已有富鈾地質(zhì)體進(jìn)行疊加改造的空間條件。掃描電鏡下觀察到獨(dú)居石或包裹鈮鈦鈾礦、晶質(zhì)鈾礦[圖3(d)～(e)]，或與鈮鈦鈾礦共生在巖石礦物晶間裂隙[圖3(f)]，顯示存在燕山期花崗巖熱液作用對(duì)含鈾偉晶巖的疊加改造成礦現(xiàn)象。另外，本文獲得的獨(dú)居石U-Pb年齡((141.9±1.8)Ma)與華陽(yáng)川礦區(qū)內(nèi)碳酸巖型鈾礦年代學(xué)數(shù)據(jù)(133～129 Ma)十分接近，表明華陽(yáng)川地區(qū)燕山期花崗巖漿熱液疊加改造成礦作用的存在。

4.3 鈾成礦作用的構(gòu)造演化背景

華陽(yáng)川地區(qū)含鈾偉晶巖的鋯石年代學(xué)特征表明華北克拉通南緣基底存在呂梁期(2.0～1.8 Ga)鈾成礦事件，也是古陸塊邊緣造山帶鈾成礦的體現(xiàn)。一方面，古陸塊是最早期形成的成熟陸塊，U等大離子親石元素含量高，易為鈾成礦提供鈾源；另一方面，古陸塊邊緣殼幔物質(zhì)作用相對(duì)強(qiáng)烈，成礦物質(zhì)大規(guī)模富集，巖漿活動(dòng)頻繁，造山活動(dòng)不斷，創(chuàng)造了有利的鈾成礦環(huán)境，使古陸塊及其邊緣成為鈾礦集中區(qū)，故在一定程度上控制著鈾礦床的時(shí)空分布。從全球尺度來(lái)看，呂梁期(2.0～1.8 Ga)是哥倫比亞超大陸匯聚完成階段。哥倫比亞超大陸重建給出了華北克拉通的位置，其中華北克拉通南緣位于哥倫比亞超大陸的邊緣地帶或大陸邊緣的板內(nèi)裂谷地帶，總體屬于板塊邊緣俯沖、碰撞、島弧巖漿環(huán)境。從華北克拉通演化過(guò)程來(lái)看，呂梁期(2.0～1.8 Ga)是華北克拉通內(nèi)部古陸塊拼接形成統(tǒng)一結(jié)晶基底的終極克拉通化時(shí)期。華北克拉通南緣地塊于呂梁期(1.97～1.80 Ga)拼接于華北克拉通的統(tǒng)一結(jié)晶基底。太華巖群屬于華北克拉通南緣結(jié)晶基底，形成年代相對(duì)集中在約2.8、約2.5和2.0～1.8 Ga等3個(gè)時(shí)間階段，可見(jiàn)呂梁期(2.0～1.8 Ga)形成的含鈾偉晶巖以侵入脈體賦存在太華巖群中，成為太華巖群的重要組成部分，為區(qū)內(nèi)后期(印支期、燕山期)鈾成礦作用提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

含鈾偉晶巖中的獨(dú)居石年代學(xué)特征表明華陽(yáng)川地區(qū)存在燕山期花崗巖漿熱液作用對(duì)已有富鈾地質(zhì)體的疊加改造成礦事件。燕山期秦嶺造山帶處于陸內(nèi)造山階段，王曉霞等將東秦嶺晚侏羅世—早白堊世花崗巖漿的演化劃分為兩個(gè)階段。第一階段是晚侏羅世—早白堊世(160～130 Ma)花崗巖組合，以I型花崗巖為主，主要分布在華北地塊南緣和北秦嶺，主要來(lái)自古老地殼物質(zhì)(太華巖群)的部分熔融，并有年輕幔源組分的參與，形成于擠壓向伸展轉(zhuǎn)換的構(gòu)造環(huán)境。第二階段是早白堊世中晚期(120～100 Ma)花崗巖組合，以I-A過(guò)渡型和A型花崗巖為主，這些花崗巖類形成除了古老地殼物質(zhì)的部分熔融外，有更多年輕幔源組分的加入，發(fā)育于陸內(nèi)伸展環(huán)境，主要分布在華北地塊南緣的東部和北秦嶺。本文獨(dú)居石U-Pb年齡((141.9±1.8)Ma)將花崗巖漿熱液作用對(duì)已有富鈾地質(zhì)體的疊加改造成礦事件約束在晚侏羅—早白堊世，正是秦嶺造山帶由EW向古特提斯構(gòu)造體系轉(zhuǎn)換為NE向?yàn)I西太平洋主動(dòng)陸緣構(gòu)造體系的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化階段，構(gòu)造環(huán)境由擠壓轉(zhuǎn)換為伸展。在這個(gè)過(guò)程中，擠壓環(huán)境下由古老地殼物質(zhì)部分熔融形成的花崗巖漿，在隨后伸展環(huán)境下沿深大斷裂上升就位，形成了本區(qū)燕山期花崗巖漿熱液(如華山、老牛山花崗巖漿活動(dòng))對(duì)區(qū)內(nèi)已有的富鈾地質(zhì)體(如呂梁期含鈾偉晶巖、印支期含鈾碳酸巖)進(jìn)行疊加改造成礦現(xiàn)象。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)根據(jù)小秦嶺華陽(yáng)川地區(qū)含鈾偉晶巖的巖相學(xué)、礦物學(xué)特征，偉晶巖的礦物總成分相當(dāng)于花崗質(zhì)，鈮鈦鈾礦是主要含鈾礦物。根據(jù)鈮鈦鈾礦和鋯石、獨(dú)居石及其他副礦物的產(chǎn)出關(guān)系，推測(cè)鈮鈦鈾礦可能有2期：①與鋯石共生在鉀長(zhǎng)石晶間的鈮鈦鈾礦，代表偉晶巖成巖過(guò)程中的U預(yù)富集成礦現(xiàn)象；②與獨(dú)居石共生在鉀長(zhǎng)石裂隙中的鈮鈦鈾礦，獨(dú)居石包裹在鈮鈦鈾礦外圍，或是與鈮鈦鈾礦共同被磷灰石、褐簾石包裹，代表后期熱液活動(dòng)的疊加改造成礦效應(yīng)。

(2)含鈾偉晶巖的鋯石絕大部分為巖漿成因，鋯石Pb/Pb年齡介于(1 955±10)～(1 888±36)Ma，加權(quán)平均年齡為(1 922.5±6.0)Ma，代表了含鈾偉晶巖的成巖年齡。含鈾偉晶巖中的獨(dú)居石為熱液結(jié)晶形成，獨(dú)居石Pb/Pb Tera-Wasserburg反向諧和曲線下交點(diǎn)年齡為(141.9±1.8)Ma，代表了形成獨(dú)居石的熱液活動(dòng)年代。

(3)華陽(yáng)川地區(qū)除印支期鈾成礦外，至少還存在呂梁期U預(yù)富集成礦作用和燕山期疊加改造成礦作用。呂梁期鈾成礦作用形成于華北克拉通南緣地塊拼接于華北克拉通統(tǒng)一結(jié)晶基底的過(guò)程。燕山期鈾成礦作用體現(xiàn)為花崗巖漿熱液作用對(duì)區(qū)內(nèi)已有富鈾地質(zhì)體的疊加改造成礦效應(yīng)。今后有關(guān)華陽(yáng)川地區(qū)鈾礦成因理論創(chuàng)新和找礦工作部署應(yīng)關(guān)注呂梁期和燕山期鈾成礦作用。

值此西安地質(zhì)調(diào)查中心成立六十周年之際，特撰寫(xiě)本文表達(dá)我們的衷心祝福！參加工作以來(lái)，幾乎有一半的時(shí)間在秦嶺，尤其是足跡遍布了南秦嶺黑色巖系區(qū)、西秦嶺西成—鳳太鉛鋅礦集區(qū)以及小秦嶺金鉬鈾礦集區(qū)等。2016年以來(lái)，西安地質(zhì)調(diào)查中心實(shí)施了“華陽(yáng)川地區(qū)鈾礦勘查示范與研究項(xiàng)目”，我作為主要參加人員，長(zhǎng)期聚焦華陽(yáng)川地區(qū)鈾礦，深化和豐富了自己對(duì)鈾礦的理論認(rèn)知水平和找礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在此感謝單位為每個(gè)人成長(zhǎng)提供的專業(yè)平臺(tái)，特別感謝秦嶺專家團(tuán)隊(duì)趙仁夫、溫志亮、何世平、趙東宏、李宗會(huì)等老前輩的悉心指導(dǎo)和諄諄教誨！最后，再次衷心祝福西安地質(zhì)調(diào)查中心各項(xiàng)事業(yè)蒸蒸日上、再創(chuàng)輝煌！