江西相山深部多金属矿化流体演化特征：蚀变岩石地球化学证据

江西相山是我国最大的火山岩型铀矿田,近年来在矿田西部实施的铀矿科学深钻3号孔(CUSD3)深部发现大量铅锌银多金属矿化脉,垂向上呈“上铀下多金属”的分布特征。本文对深部多金属矿化不同阶段(S1~S4)矿脉及蚀变围岩进行了岩相学和岩石地球化学研究。研究表明：多金属成矿期可分为四个成矿阶段,石英- 毒砂阶段(S1)围岩蚀变以绢云母化- 白云母化、绿泥石化为主,其次为硅化、碳酸盐化;黄铁矿阶段(S2)围岩蚀变以黄铁矿化和绢云母化为主,其次为绿泥石化、碳酸盐化、硅化;铅锌多金属矿化阶段(S3)围岩蚀变以绢云母化和绿泥石化为主,其次碳酸盐化、硅化、黄铁矿化;铅锌银碳酸盐阶段(S4)围岩蚀变以碳酸盐化、绿泥石化为主,其次为绢云母化、硅化。蚀变岩石地球化学数据标准化Isocon图解法分析,结果表明,强烈的黄铁矿化是引起围岩中Fe升高的主要因素,表明成矿流体中富含Fe、S元素。蚀变岩中Na、K、Ca、Rb、Eu和Ba的迁出主要由于钾长石、斜长石和黑云母的绢云母化有关。成矿流体是富含碱金属元素(Li、Cs)、亲硫成矿元素(Cu、Pb、Zn、Sb、Mo等)以及挥发份离子(H+、HS-、Cl-、CO2)的热液流体,含矿流体的pH增大、K+和H+的减少等因素,可能是导致Pb、Zn等成矿元素大量沉淀的主要因素。     

相山铀矿田西部河元背地区多金属矿化原位硫同位素特征及其指示意义

河元背地区位于相山铀矿田西部,其深部发育规模可观的多金属矿化。该多金属矿化的成矿特征、成矿过程、成矿机制及其与铀成矿之间关系是相山铀矿田地质研究中的热点问题。文章利用SIMS原位硫同位素分析技术,开展了河元背地区不同埋深、不同赋矿围岩中多金属矿化黄铁矿微区硫同位素研究。研究表明,河元背地区多金属矿化中黄铁矿硫同位素组成介于3.9‰0～6.9‰,平均值为4.9‰,与火山盆地中火山岩硫同位素组成特征相似,多金属矿化的硫源来自于火山岩岩浆;通过不同深度和不同赋矿围岩中黄铁矿硫同位素组成对比发现,河元背地区多金属成矿作用过程中发生显著流岩相互作用,且深部矿化的硫同位素组成一定程度上受到变质岩基底影响。     

江西相山矿田深部多金属矿化特征

依据江西省相山矿田的深部钻探成果,结合近些年来矿田内零星发现的多金属矿化,确定相山深部埋藏有丰富的多金属矿产资源,成矿潜力深度超过2500m。将相山地区发现的多金属矿化分为两大类,一类为成矿深度相对较浅的铅锌矿,另一类为成矿深度较大的铜矿,认为相山地区的矿化是上铀中铅锌金下铜的成矿空间模式。研究发现铅锌矿主要与碳酸盐脉相伴生产出,铜矿化与硅化关系密切,利用电子探针和扫描电镜发现方铅矿内不均匀的分散有Ag元素,Au元素以均匀质点分散在方铅矿内,以晶格金的形式参与矿物晶格构架。通过分类研究矿化围岩、低品位矿石和高品位矿石各自的硫、铅同位素组成和计算硫同位素平衡温度,认为相山深部多金属成矿以中低温为主,同时局部存在明显的中高温成矿作用,判断成矿物质主要来自于周围的变质岩基底,同时混合部分地幔成矿物质,后期源于上地壳的多次热液改造作用对于Pb、Zn、Cu、Au等元素的富集成矿起到了决定性的作用。对比前人在德兴-遂川多金属矿集区的研究成果,发现相山地区多金属矿化在成矿物质来源上具有矿集区的普遍特征,但在成矿温度方面相山深部多金属成矿以低温为主(114℃~174℃),这与成矿带内以中温(200℃~340℃)为主的成矿作用有较明显的差异,推测它与相山地区勘探深度和不同类型矿化埋深的差异有关。     

江西相山矿田脉石矿物微量元素特征及其地质意义!

对江西相山矿田与铀矿床及铅锌矿床有成因联系的脉石矿物和赋矿围岩的微量元素及稀土元素进行了研究,结果表明,铀矿床与铅锌矿床成矿物理化学条件各具特点:与铀矿床相关的脉石矿物中微量元素含量普遍较低,低于与铅锌矿床相关的相同脉石矿物微量元素含量,说明它在形成过程中或形成后经历了外界大气降水的淋滤作用;在稀土元素配分图上,围岩与铅锌矿床脉石矿物较接近,而与铀矿床脉石矿物相差较大,说明铅锌矿床的脉石矿物与围岩具有一定的相关性,而铀矿床的脉石矿物与围岩之间差异性较大;相同脉石矿物在成矿期和成矿期后∑REE、LREE/HREE和Eu正负异常情况差别较大;铀矿床成矿期脉石矿物具有极低的Th/U值(0.12),显示幔源特征,而铅锌矿成矿期脉石矿物的Th/U值(11.2)高于富矿围岩(5.33);通过Eu的正负异常情况和微量元素比值判断,铀矿床和铅锌矿床在成矿阶段,均经历了由高温环境向低温还原环境演化的过程,铅锌矿床的成矿温度整体高于铀矿床。     

江西相山铀矿田东部与西部地质特征对比及其意义

相山盆地以南北向罗陂-上南断裂为界,被分为东、西两部分具不同成矿地质体、不同成矿构造、不同成矿作用特征标志的地块。文章系统总结了相山盆地东、西部的地质特征、铀矿特征、控矿因素的差异,探讨了相山北部\"三盲\"地质特征的形成机制与相山火山盆地的发展演化史,认为东、西部具有不同的控矿因素和成矿地质条件,指明了东、西部的找矿方向。     

江西相山铀矿田深部多金属矿化成矿流体来源:流体包裹体He-Ar同位素证据

江西相山铀矿田西部地区实施的铀矿科学深钻3号孔在深部–700 m发现大量铅锌银多金属矿化脉,垂向上呈"上铀下多金属"的分布特征。本文对深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿、方铅矿进行了流体包裹体He和Ar同位素组成测定,结果表明,相山深部多金属矿化主成矿阶段的黄铁矿、闪锌矿和方铅矿具有较一致的He、Ar同位素组成,矿物内流体包裹体的~3He含量范围为4.55×10^–14～1560×10^–14 cm^3·STP/g,~4He含量范围为1.05×10^–7～525×10^–7 cm^3·STP/g,~3 He/~4He为2.98×10^–7～4.96×10^–7,即0.21～0.35 Ra,介于地壳(0.01～0.05 Ra)和饱和大气水(1 Ra)之间,明显低于地幔的~3 He/~4He值(6～9 Ra),⁴⁰Ar浓度为0.969×10^–7～157×10^–7 cm^3·STP/g,⁴⁰Ar/³⁶Ar值为303.7～573.9,略高于饱和大气水的Ar同位素组成,结合矿石和蚀变岩石中Li元素富集特征,本文认为相山西部地区深部多金属成矿流体以地壳流体和大气降水为主,成矿流体富Li元素是He同位素明显高于地壳的原因,可能存在少量幔源流体的加入。另外,通过对比前人研究的该地区铀矿化矿石中黄铁矿He-Ar同位素组成,并结合前人对该地区幔源组分明显参与铀成矿的认识,本文认为多金属矿化和铀矿化成矿流体可能并非同一来源。     

相山铀矿田西部地区深部多金属矿化成矿年代与成矿流体演化:Rb-Sr同位素体系的制约

江西相山铀矿田科学深钻3号孔在深部-700 m发现大量铅锌多金属矿化脉,垂向上呈\"上铀下多金属\"的分布特征。本文选取深部多金属矿脉主成矿阶段（S3）自形闪锌矿样品6件和不同阶段的毒砂、黄铁矿、方铅矿、方解石等样品12件,以及围岩全岩样品17件,进行了Rb、Sr同位素组成研究。结果表明：（1）由闪锌矿Rb-Sr等时线法确定的相山铀矿田深部多金属矿化形成于121.0±3.5Ma,与围岩火山岩存在较大时差,可能与晚于围岩的深部次火山有关。根据穿插关系,多金属矿化略晚于碱性交代铀矿化,但明显早于酸性交代铀矿化;（2）多金属矿化脉体中金属矿物的Rb和Sr含量分别介于0.041×10-6~1.38×10-6和2.35×10-6~23.11×10-6之间,Sr同位素初始比值（87Sr/86Sr）i变化较大,介于0.706114~0.718814之间,平均值为0.713579,暗示相山铀矿田深部多金属矿化的成矿物质主要来源于地壳。初始流体Sr同位素值（0.718665）明显高于成矿时赋矿围岩（流纹英安岩为0.714581,碎斑流纹岩为0.714417）的Sr同位素组成,表明多金属成矿流体和物质并非来自围岩火山岩;（3）由早到晚阶段的（87Sr/86Sr）i呈明显降低的演化趋势,表明成矿流体演化过程中受到大气降水的不断稀释作用。相山矿田的铀矿和深部多金属矿化同形成于华南中生代板内伸展构造背景。     

相山铀矿田铀多金属成矿时代与成矿热历史

相山铀矿田的铀多金属矿化主要可划分为碱性铀矿化、酸性铀矿化、铅锌银铜矿化和金矿化四种类型。通过沥青铀矿和矿化岩石U-Pb等时线、黄铁矿Rb-Sr等时线、绢云母⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素年龄测定,结合铀多金属成矿特征研究,厘定了相山铀矿田铀多金属成矿时代,确定铀多金属矿化的成矿时序为：碱性铀矿化、铅锌银铜矿化、金矿化、酸性铀矿化。锆石裂变径迹研究表明,相山矿田铀多金属矿化样品的锆石裂变径迹峰值年龄与U-Pb、Rb-Sr和⁴⁰Ar-³⁹Ar同位素年龄一致性良好,裂变径迹年龄（峰值年龄）可以限定热液铀多金属成矿热事件时代。碱性铀成矿热事件的锆石裂变径迹峰值年龄为119.8~125.6Ma;金成矿热事件和铅锌银铜多金属成矿热事件的锆石裂变径迹峰值年龄为106.1~113.8Ma;酸性铀成矿热事件的锆石裂变径迹峰值年龄为86.7~100.0Ma;新发现一期锆石裂变径迹峰值年龄为66.4~78.6Ma的热事件,该期热事件可能为相山矿田最晚一期酸性铀成矿热事件。相山矿田66.4~78.6Ma的铀成矿热事件,与华南花岗岩型热液铀矿床的区域成矿热事件时代耦合,该发现对华南火山岩型铀矿成矿时代的重新认识,对火山岩型、花岗岩型铀矿床成矿统一性认识具有重要意义。     

相山铀矿田牛头山地区多金属矿地质特征及找矿远景

牛头山地区位于相山铀矿田基底EW向河元背-凤岗断陷带与NE向小陂-芜头断裂的交汇部位,已发现有河元背、牛头山铀矿床及深部多金属矿化信息.牛头山地区是一个构造热液活动叠置区,断裂构造、火山岩组间界面动力变形、热液叠加蚀变和花岗斑岩侵入时的热流体作用是控制多金属矿化的重要因素.通过多金属矿化地质特征分析,尝试对该地区多金属找矿远景做一简要评述.     

相山铀矿田黄铁矿微量元素、硫同位素特征及其地质意义

相山铀矿田位于江西省境内的相山火山盆地中,是中国目前最大的火山岩型铀矿田。文章利用电子探针(EPMA)和激光剥蚀多接收电感耦合等离子质谱仪(LA-MC-ICP-MS)技术对矿田内几个典型铀矿床(居隆庵、河元背和沙洲矿床)中矿前期热液蚀变阶段形成的黄铁矿分别进行了微量元素及S同位素组成特征研究。研究结果表明,矿田内铀矿床中黄铁矿的Co/Ni比值主要介于2.00～6.00,支持其为热液成因。黄铁矿的δ34S值总体变化于+0.1‰～+16.2‰,但西部与北部铀矿床之间黄铁矿δ34S值存在显著差异:西部铀矿床(居隆庵、河元背)中黄铁矿δ34S值为+0.1‰～+8.4‰,介于矿田内新元古代基底变质沉积岩δ34S值(+7.9‰～+9.4‰)与壳源岩浆δ34S值(-5.0‰～+5.0‰)之间,暗示S可能来自基底变质沉积岩硫与围岩(流纹英安岩和碎斑熔岩)中硫化物的硫的混合;北部沙洲铀矿床中黄铁矿的δ34S值为+7.5‰～+16.2‰,与蒸发硫酸盐δ34S值相接近,表明硫的来源可能主要与矿田西北侧红盆内硫酸盐的热化学还原(TSR)相关,围岩(花岗斑岩)中的Fe2+在还原过程中发挥了重要作用。同时,热化学还原产生的H2S与围岩中的Fe2+进一步结合形成黄铁矿。铀成矿期含铀热液中的六价U(Ⅵ)与铀成矿前期形成的上述黄铁矿发生氧化还原反应,导致铀沉淀成矿。     

相山矿田铀的中和还原成矿作用”

该文以相山矿田为例介绍了铀的中和还原成矿作用的概念和机理。     

相山矿田居隆庵地区铀成矿条件及资源潜力

居隆庵地区位于我国最大的火山岩型铀矿田——相山铀矿田西部,处在东西向基底断陷带、周边被4条断裂构造所圈闭的菱形断块中。铀矿化受构造、蚀变、岩层组间界面及其界面变异部位控制。断裂构造与岩层组间界面及基底界面复合的\"三面交汇\"部位是成矿的有利部位。现有的矿化信息显示,其垂幅近千米。各矿带和矿床的发展趋势分析表明,以往矿床勘查的深度不够,留下很大的找矿空间。采用不同方法对该区铀资源量进行预测也表明本区铀资源潜力巨大。综合研究认为,深部岩层组间界面与断裂构造交汇区,以及沿矿体走向、倾向追寻新矿体是今后的主攻方向。     

相山铀矿田磷灰石与富矿形成的关系

本文系统研究了相山火山热液型铀矿田磷灰石与富铀矿床形成之间的关系。研究表明：该区富矿石中铀含量与五氧化二磷含量呈正相关关系;电子探针揭示富铀矿体中铀矿物周围有大量磷灰石存在,磷灰石在富铀矿石中以两种形式产出：一种是结晶自纯的晶体磷灰石;另一种是胶体磷灰石,后者与铀矿化关系密切。笔者在调研了磷、铀地球化学性质相似性及磷灰石沉淀的物理化学条件的基础上提出：胶体共沉淀是导致本区富铀矿形成的主要原因。     

相山矿田热液水云母化及其与铀矿化关系研究

相山铀矿田广泛发育热液水云母化,且水云母以伊利石、蒙皂石混层矿物居多。对典型矿床围岩、蚀变岩石和矿石中粘土组成的定量分析和化学成分分析表明：随着Ｕ元素的逐渐富集,粘土矿物存在蒙皂石→伊利石、蒙皂石混层矿物→伊利石的转化过程,而且这一转化过程在本区是一个动态的平衡过程,这一研究结果很好解释了相山矿田以群脉矿床的为主的特征;蚀变岩石中高蒙皂石含量的粘土矿物为后期富大矿起了富集Ｕ的作用。     

江西相山矿田多金属成矿流体特征与成矿作用

随着相山铀矿矿田勘探深度的增加和铀矿科学深钻的实施,在矿田内揭露了大量多金属矿化,流体包裹体和地球化学研究表明,铅锌矿成矿期温度集中在230~300℃之间,成矿压力为12~51MPa,盐度4%~8% NaCleqv,包裹体气体成分主要为CO2,其次为CH4、N2等,矿物组合为铅锌矿＋黄铁矿;黄铜矿成矿期温度集中在320~380℃之间,成矿压力为33~95MPa,盐度8%~12% NaCleqv,包裹体气体主要成分为CO2,其次为CH4、N2等,矿物组合为黄铜矿＋磁黄铁矿＋毒砂,成矿流体具有中高温、高压、中高盐度、还原性、低氧逸度、富CO2的特征,铀和多金属成矿流体均具有深源特征,但铀和多金属成矿作用在时间、空间、蚀变和流体特征上存在明显的差异性,不属于同一成矿作用的产物,为华南早中白垩世成矿阶段不同时期的产物。     

江西相山矿田多金属成矿流体特征与成矿作用

随着相山铀矿矿田勘探深度的增加和铀矿科学深钻的实施,在矿田内揭露了大量多金属矿化,流体包裹体和地球化学研究表明,铅锌矿成矿期温度集中在230~300℃之间,成矿压力为12~51MPa,盐度4%~8% NaCleqv,包裹体气体成分主要为CO2,其次为CH4、N2等,矿物组合为铅锌矿＋黄铁矿;黄铜矿成矿期温度集中在320~380℃之间,成矿压力为33~95MPa,盐度8%~12% NaCleqv,包裹体气体主要成分为CO2,其次为CH4、N2等,矿物组合为黄铜矿＋磁黄铁矿＋毒砂,成矿流体具有中高温、高压、中高盐度、还原性、低氧逸度、富CO2的特征,铀和多金属成矿流体均具有深源特征,但铀和多金属成矿作用在时间、空间、蚀变和流体特征上存在明显的差异性,不属于同一成矿作用的产物,为华南早中白垩世成矿阶段不同时期的产物。