諸廣巖體南部長排鈾礦床流體包裹體研究

摘要：長排鈾礦床是新發(fā)現(xiàn)的花崗巖大型鈾礦床。為探討礦床成因，研究成礦期石英、方解石和螢石的流體包裹體。研究結(jié)果顯示，流體包裹體為H2O型，均一溫度為200.4～214.6 ℃和181.2～197.2 ℃兩個(gè)區(qū)間，不同鉆孔不同樣品中的流體鹽度平均值基本一致，成礦流體為中低溫、低鹽度NaCl-H2O流體。礦床為中低溫、低鹽度流體與中高溫、高鹽度流體的混溶作用形成的中低溫?zé)嵋盒偷V床。

關(guān)鍵詞：成礦流體；流體包裹體；混溶作用；長排鈾礦床

中圖分類號：P619.14 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）06-00-05

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.021

Characteristics of Fluid Inclusions in Changpai Uranium Deposit in the Southern Zhuguang

XU You， ZHOU Tangbo， GUO Xinwen， QI Jiaming

（Nuclear Industry 290 Research Institute， Shaoguan 512026， China）

Abstract： The Long Row uranium deposit is a newly discovered large uranium deposit in granite. In order to explore the genesis of the deposit， the fluid inclusions of quartz， calcite and fluorite during the mineralization period were studied. The results show that the fluid inclusions are of H2O type， with two intervals of homogeneous temperature ranging from 200.4～214.6 ℃ and 181.2～197.2 ℃， and the average values of fluid salinity in different samples from different boreholes are basically the same， and the mineralizing fluid is a medium-low-temperature， low-salinity NaCl-H2O fluid. The deposit is a medium-low temperature hydrothermal deposit formed by the miscibility of medium-low temperature， low salinity fluid and medium-high temperature， high salinity fluid.

Keywords： ore-forming fluid; fluid inclusions; miscibility; Changpai uranium deposit

流體包裹體是礦物形成時(shí)或流體穿過巖石留存下來的歷史痕跡，其內(nèi)部除去流體的成分，還直接獲得礦物形成時(shí)的密度、溫度、壓力、pH、二氧化碳逸度以及氧逸度等豐富信息，是原始成礦、成巖溶液或巖漿熔融體的指向性物質(zhì)[1]。

粵北長排鈾礦床位于諸廣巖體南部的長江鈾礦田，相比其北鄰的棉花坑鈾礦床其整體研究程度較低，張蕊等對棉花坑鈾礦床螢石礦物學(xué)、地球化學(xué)特征進(jìn)行研究[2]。文章研究長排鈾礦床中成礦期的脈石礦物（石英、方解石、螢石）流體包裹體的溫度、成分，總結(jié)該鈾礦床形成的物理、化學(xué)條件，探討成礦過程，以期反演花崗巖型鈾礦床形成歷史。

1 礦床地質(zhì)背景及鈾礦化特征

諸廣巖體長江鈾礦田長排地區(qū)地質(zhì)如圖1所示。長排鈾礦床內(nèi)出露巖體主要為長江巖體，即燕山早期黑云母花崗巖，其次為油洞巖體，即印支期斑狀黑云母花崗巖和二云母花崗巖。礦床內(nèi)主要受北西向油洞斷裂和北東東向黃溪水?dāng)嗔芽刂?，主含礦斷裂呈北北西（近南北）向。鈾礦化主要受斷裂帶控制，其次區(qū)內(nèi)硅化、赤鐵礦化、碳酸鹽化、螢石化以及黃鐵礦化等花崗巖型鈾礦床常見熱液蝕變發(fā)育。其中，硅化、赤鐵礦化、紫黑色螢石化、方解石化以及黃鐵礦化等與鈾礦化關(guān)系相對密切。

據(jù)前人和核工業(yè)二九〇研究所近年的鉆探揭露資料表明，長排鈾礦床成礦階段主要分為礦前期、成礦期（成礦早階段、成礦晚階段）及礦后期。礦前期礦物主要以白色塊狀高溫石英為主；成礦期與鈾礦物共生的脈石礦物有紅色微晶石英、灰色微晶石英、紫黑色螢石、白色片狀方解石及膠狀黃鐵礦等；礦后期則以白色梳狀石英為主，伴有少量星點(diǎn)狀黃鐵礦出露。

2 樣品采集與分析

2.1 樣品采集

研究對長排鈾礦床ZK209-3、ZK215-5和ZK215-6鉆孔巖心按照不同深度系統(tǒng)取樣，挑選鈾成礦期8個(gè)透明度、結(jié)晶度較好的脈石礦物樣品進(jìn)行流體包裹體研究，在室內(nèi)對樣品進(jìn)行單礦物挑選、挑純，其中各孔樣品數(shù)量分別為5件、2件、1件。成礦早階段紅色微晶石英3個(gè)、紫黑色螢石1個(gè)，主成礦階段紫黑色螢石1個(gè)，成礦晚階段片狀方解石3個(gè)。

2.2 樣品分析

由中國地質(zhì)大學(xué)（北京）流體包裹體專業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成樣品的分析，共計(jì)99個(gè)原生包裹體。樣品處理和測試步驟如下：第一步，對單礦物石英、方解石和螢石樣品進(jìn)行包裹體片的磨制；第二步，在顯微鏡下找到相應(yīng)的包裹體進(jìn)行顯微照相；第三步，對包裹體片表面的膠進(jìn)行清洗（丙酮和三氯甲烷溶液浸泡以去除磨片時(shí)涂抹的膠），清洗干凈后晾干，并分割成小塊；第四步，在顯微鏡下詳細(xì)觀察，尋找原生包裹體，記錄礦物名稱、包裹體大小、包裹體類型及充填度等；第五步，應(yīng)用拉曼光譜/氣相-液相色譜測定包裹體的成分；第六步，采用冷熱臺測定原生包裹體的均一溫度和鹽度，最終確定其形成條件。特別注意，尋找原生包裹體是獲得準(zhǔn)確測溫?cái)?shù)據(jù)的關(guān)鍵。

2.2.1 包裹體的類型

經(jīng)顯微鏡（目鏡均為10×）下觀察磨制好的包裹體片，石英、方解石及螢石樣品中流體包裹體較發(fā)育，主要為原生包裹體，少量的次生包裹體。脈石礦物流體包裹體巖相學(xué)特征如圖2所示。原生包裹體在主礦物中隨機(jī)分布，粒徑較大，呈孤立狀產(chǎn)出或雜亂分布，總體以H2O-CO2富液包裹體為主，占包裹體總數(shù)的90%以上，是本次樣品包裹體的主要類型；而次生包裹體是主礦物形成之后，沿著主礦物的裂隙進(jìn)入的熱液在重結(jié)晶過程中捕獲的包裹體，與主礦物不同時(shí)形成，包裹體在主礦物中表現(xiàn)為定向排列的特征，主要為不規(guī)則形狀，扁圓次之、負(fù)晶形即包裹體的形態(tài)與主礦物形態(tài)完全相同；呈帶狀或是分散分布；原生包裹體大小為15～30 μm，次生包裹體大小為3 μm左右，以富液包裹體為主，呈定向-半定向排列。石英中次生富液包裹體呈定向排列；紫色螢石中流體包裹體以螢石負(fù)晶形為主，包裹體個(gè)體較大，氣泡顯著；方解石中流體包裹體以不規(guī)則為主，個(gè)體較小，多見次生。

2.2.2 包裹體的均一溫度、鹽度、壓強(qiáng)

采用英國LinKam公司生產(chǎn)的THMS600地質(zhì)型顯微冷熱臺對成礦期的石英、方解石及螢石樣品中的99個(gè)原生包裹體進(jìn)行了均一溫度的測定，由冷凍法測出每個(gè)包裹體的冰點(diǎn)溫度，再根據(jù)GeoFIuid軟件獲得流體體系的鹽度值和壓強(qiáng)值。成礦期石英、方解石、螢石包裹體均一溫度、流體鹽度和壓力統(tǒng)計(jì)如表1所示。

成礦期流體的均一溫度可明顯分為兩個(gè)區(qū)間，即200.4～214.6 ℃和181.2～197.2 ℃。徐浩等[3]、劉佳林等[4]對長江地區(qū)內(nèi)鈾礦床成礦階段的石英流體中的兩相包裹體開展均一溫度測試，得到溫度為120～250 ℃、291～388 ℃、140～260 ℃。由表1可知，次研究測試得到礦床成礦階段的流體的均一溫度的平均值為181.2～214.6 ℃，表明成礦流體屬中低溫?zé)嵋毫黧w，基本與上述成礦階段的流體的均一溫度相一致。

由表1可知，589.7 m處樣品的平均鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.11% NaCl，731.3～782.5 m處樣品的平均鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.42% NaCl，682～683 m處樣品的平均鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.21% NaCl，表明成礦期不同鉆孔不同樣品中的流體鹽度平均值基本一致，成礦流體屬于低鹽度流體。均一溫度-鹽度一般趨勢如圖3所示，均一溫度-鹽度數(shù)據(jù)點(diǎn)主要在石鹽飽和曲線與臨界曲線之間，與趨勢1和趨勢2的曲線較相似，暗示長排鈾礦床成礦流體為低鹽度低溫度的流體、較高鹽度較高溫度的流體混合，流體混合導(dǎo)致溫度降低，進(jìn)而使鈾沉淀。

A.流體；1.與較冷的、鹽度低的流體相混合；2.與不同鹽度流體的等溫混合；3.因稍微冷卻而產(chǎn)生沸騰不同深度樣品中包裹體的均一溫度-壓強(qiáng)一般趨勢如圖4所示，均顯示溫度和壓強(qiáng)成正比例曲線關(guān)系，礦床形成不存在沸騰作用。一般來說，沸騰作用是指液相與汽相的物理分離，在較高溫度條件下流體壓強(qiáng)較高，當(dāng)壓強(qiáng)超過巖層抗壓強(qiáng)度時(shí)發(fā)生隱爆而釋放流體壓強(qiáng)，該過程會(huì)有壓強(qiáng)異常點(diǎn)。圖4（a）、圖4（b）、圖4（c）均無壓強(qiáng)異常點(diǎn)，不存在沸騰作用。另外，成礦流體壓強(qiáng)值為1.05×105～61.74×105 Pa，長排礦床形成的壓強(qiáng)較低。

3 礦床成因分析

一般認(rèn)為，流體包裹體的溫度隨時(shí)間變化而單純下滑，鹽度則保持不變。而長排礦床成礦期流體均一溫度存在兩個(gè)區(qū)間（200.4～214.6 ℃和181.2～197.2 ℃），說明成礦期最少有兩個(gè)不同期次流體，一種為低鹽度中溫流體，一種為低鹽度低溫流體。

在許多礦床形成的中后期，礦物流體呈現(xiàn)較低鹽度和較低溫度，是混合作用參與成礦。長排鈾礦床成礦流體為中低溫低鹽度流體，且礦床形成時(shí)的壓力較低，說明成礦熱液在上升運(yùn)移過程中，與地下水（或大氣降水）的混合致使其本身的溫度、鹽度降低，地表水（或大氣降水）可能參與成礦流體的混合作用。正是這種混合作用（一種低鹽度低溫度成礦流體遇到稍高鹽度稍高溫度流體相互混合）導(dǎo)致成礦熱液的物理性質(zhì)（溫度、鹽度、密度、氧逸度等）發(fā)生改變，最終使各元素沉淀并成礦?；旌献饔檬菍?dǎo)致長排鈾礦床成礦流體中礦質(zhì)沉淀的主要因素。

4 結(jié)論

長排礦床成礦流體均一溫度具有一定的變化規(guī)律。成礦期不同礦體的均一溫度具相似變化范圍，礦床在中低溫（181.2～214.6 ℃）條件下形成。長排礦床不同時(shí)期、不同礦體的流體鹽度皆較低，鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.07%～12.49%。通過長排鈾礦床中與成礦密切相關(guān)的石英、方解石、螢石包裹體研究表明，該礦床成礦流體屬中低溫低鹽度流體，礦床主要由兩個(gè)不同物化條件下的流體混合作用下形成。

參考文獻(xiàn)

1 盧煥章，李秉化，沈 昆，等.流體地球化學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1990：27．

2 張 蕊，吳德海，夏 菲，等.廣東仁化棉花坑鈾礦床螢石礦物學(xué)、地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義[J].稀土，2023（2）：93-109.

3 徐 浩，張 闖，龐雅慶，等.廣東長排鈾礦床成礦流體特征[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2018（5）：902-912.

4 劉佳林，徐 浩，張 闖，等.粵北諸廣山巖體南部長排礦區(qū)流體包裹體研究[C]//中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集，2019.

基金項(xiàng)目：中國核工業(yè)地質(zhì)局鈾礦地質(zhì)勘查項(xiàng)目“廣東省諸廣巖體南部地區(qū)鈾礦資源調(diào)查評價(jià)與勘查”（202338-3）。

作者簡介：許幼（1985—），男，江西萍鄉(xiāng)人，高級工程師。研究方向：鈾礦地質(zhì)勘查及研究。