桂北沙子江铀矿床矿床地球化学

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• 责任者：石少华
• 主题词：沙子江铀矿 ; 区域地质 ; 矿质来源 ; 成矿模式 ; 地球化学特征
• 年：2011
• 作者单位：中国科学院研究生院

摘要

随着大陆动力学与成矿关系研究的不断深入,大陆内部成矿作用受到越来越多的重视。近年来国内外开展了大量与地幔柱活动、岩石圈拆沉、幔源岩浆底侵及陆内岩石圈伸展等陆内动力学过程相关的成矿作用研究。我国华南地区白垩纪一第三纪发生了多期大规模的岩石圈伸展作用,形成了众多与之有密切成因联系的金属和非金属矿床。华南地区大规模铀成矿是一种典型的非造山或岩石圈伸展环境中的成矿作用,是研究陆内岩石圈伸展与成矿关系的典范。桂北苗儿山铀矿田位于南岭铀-多金属成矿带西段,沙子江矿床为其内规模最大的花岗岩型铀矿床,为典型的热液钠矿床。本次重点从区域地质背景、矿床地质特征、元素地球化学、流体包裹体地球化学、成矿年代学及稳定同位素地球化学等方面对沙子江矿床进行了较为系统的研究,主要获得了如下认识:(1)沙子江矿床原生矿石矿物主要为沥青铀矿,矿石中出现W、Mo及As的富集,W及Mo的富集可能为铀成矿早阶段相对高温流体作用下形成,而As的富集主要出现在次生铀矿化中,为表生作用的产物。(2)区域地层、赋矿围岩、方解石脉及矿石内稀土元素特征具有继承性,不同成矿阶段方解石具有共同的来源,成矿早阶段到晚阶段,成矿流体向相对还原环境演化。稀土元素与铀的迁移具有同步性,富铀的热液同时应该也是富稀土的,铀源为就近的富铀花岗岩体。(3)部分高温流体对沙子江矿床成矿早阶段钠的迁移可能发挥了一定作用,而整个成矿过程中主要成矿流体为中-中低温、低盐度、中等密度热液。热液成分为K+、Na+、Ca2+等阳离子及HCO3-、F-、Cl-等阴离子。主成矿阶段流体发生了沸腾作用,减压沸腾是矿质沉淀的主控因素。另外,成矿晚阶段可能是源自赋矿花岗岩中烃类组分的加入为铀沉淀贡献了力量,同时,这类富烃的花岗岩体对铀矿体形成以后的保存也起到了很大的作用。(4)铀矿物U-Pb同位素表观年龄在合理取舍后,能够获得到较为接近地质事实的成矿年龄。系统年代学(等时线/不一致线)工作时,传统U-Pb同位素方法和原位微区U-Pb同位素方法各有特点,各有所长,今后工作可同时开展某一矿床的两项对比研究。铀酰矿物年代学研究,可能应结合具体矿床内铀酰矿物的成冈采取不同的研究方案。苗儿山铀成矿区至少经历了3期主要成矿作用,分别为104.4Ma、74.1±9.9Ma及53.0±6.4Ma,3期成矿作用与华南地区几次主要岩石圈伸展作用在时代上吻合,暗示了铀成矿受制于岩石圈伸展的动力学环境。沙子江矿床沥青铀矿极高初始Pb值暗示了主成矿期之前发生了铀的预富集作用。　　 (5)成矿流体中CO2主要来源于地幔,混和了少量有机及沉积碳酸盐来源。C02在成矿过程中的重要性体现在两方面:作为矿化剂活化迁移了富铀花岗岩中的铀;由减压沸腾引起的流体去气(CO2)作用,导致方解石的沉淀和碳酸铀酰络离子解体,有利于铀的沉淀。且幔源CO2加入成矿流体的时限受控于华南岩石圈伸展这一特定的地球动力学环境。S同位素研究表明,沙子江矿床成矿流体中硫可能主要来源于赋矿的花岗岩,而邻区的孟公界及白毛冲矿床则更多继承了赋矿花岗岩源岩中沉积硫的特征。S2-作为重要的还原剂,可能对铀的沉淀也发挥了一定的作用。(6)初步构建了沙子江铀矿床可能的矿床成因模式,进一步完善了"深源矿化剂-热水浸出"的成矿理论模式。认为区内广泛存在的富铀上地壳古老基底或地层为铀成矿最初始的矿源,在以后地壳发展历史中,逐步向后期形成的地层、经花岗岩化或重熔形成的花岗岩体中富集,为铀成矿提供直接矿质来源。矿前期的围岩蚀变导致富铀地质体中的铀活化为易迁移的形式并在局部预富集。至中-新生代,华南地区处于伸展应力环境,发生了岩石圈仲展减薄,伸展作用造就的区内断陷盆地、伸展构造及构造活动产生的热等,为大气降水逐渐转化为对成矿有利的热水溶液创造了条件。同时,岩石圈伸展导致地幔去气产生的CO2的加入大规模活化了富钠围岩中的U,并以碳酸铀酰络离子形式迁移,成为成矿流体。成矿流体在上升过程中由于压力降低发生沸腾,碳酸铀酰络离子解体,U沉淀成矿。另外,围岩蚀变营造的还原环境等因素也为铀的沉淀贡献了力量。