相山、下庄铀矿田稀土元素特征及示踪研究

相山、下庄两个铀矿田主要赋矿围岩的稀土元素特征极具相似性,显示出壳源型的特点。但它们的矿石稀土元素特征有很大的不同,相山铀矿田矿石稀土元素特别是重稀土元素含量与铀含量呈正相关,负铕异常和围岩相同。而下庄铀矿田矿石亏损稀土元素尤其是轻稀土元素,负铕异常比围岩更强烈,与幔源辉绿岩、正长岩的稀土元素分布模式相近。两矿田矿石稀土元素含量上存在明显差异的同时,都具有比其围岩LREE/HREE比值大幅度降低的特点。结合区域地质演化,认为两铀矿田矿石稀土元素具有不同的特征,但成矿流体都具有幔源性质,矿床都是在白垩—第三纪地壳拉张环境下形成的。     

相山、下庄铀矿田稀土元素特征对比

为了从大的区域上探讨铀矿的成矿作用,本文分别采集了相山、下庄两个铀矿田的围岩和矿石样品并用ICP-M S方法进行测定。结果发现两个铀矿田的围岩REE特征均为LREE富集型,具有明显的负铕异常。相山矿田的矿石富集REE特别是HREE,并且与铀含量呈正相关关系,矿石和围岩的负铕异常相同;下庄矿田的矿石亏损REE尤其是LREE,具有比围岩更强烈的负铕异常。认为两矿田的围岩都是由沉积岩为源岩的地壳物质部分熔融形成的,ΣCO2是两个铀矿田的主要矿化剂,也是铀和REE运移的主要载体,造成两矿石REE特征不同的主要原因是相山矿田围岩蚀变以酸性为主而下庄铀矿田围岩蚀变以碱性为主。     

相山铀矿田成矿流体研究现状及存在问题

笔者在综合分析前人相关研究成果的基础上,阐述了相山铀矿田成矿流体的研究现状,并就目前存在的问题进行了探讨。认为该矿田成矿流体研究的问题主要集中在成矿温度、成矿物质和成矿流体来源等3个方面,而解决这些问题的有效途径是:1)寻找直接、客观、有代表性的流体包裹体;2)采用红外显微镜研究不透明矿石矿物中的流体包裹体;3)利用原位微区分析方法,定性、定量分析成矿流体的地球化学特征。     

相山铀矿田沙洲矿床流体包裹体研究

对相山铀矿田中的沙洲矿床铀矿石中的萤石矿物进行系统流体包裹体研究。研究结果表明,沙洲铀矿床-138m标高和-98m标高流体包裹体的均一温度平均值分别为297.3℃和272.9℃、盐度平均值分别13.73%和11.62%、密度平均值分别为0.86g/cm3和0.87g/cm3。流体包裹体均一温度与盐度的规律性不甚明显,密度与均一温度成明显的负相关关系,而密度与盐度之间关系不明显。利用流体包裹体方法获得的沙洲矿床-138m标高和-98m标高铀成矿平均深度分别是578m和537m,矿床形成后遭受过较大规模的剥蚀作用,其剥蚀深度大约在190～240m之间。     

相山铀矿田邹家山矿床成矿流体特征

通过流体包裹体的岩相学研究、显微测温和激光拉曼探针测试,探讨了邹家山铀矿床成矿流体特征、演化及矿质沉淀方式。研究结果表明,该矿床的成矿流体为中低温热液,碳氢化合物对铀的富集具有不可忽视的作用,流体持续的沸腾作用是矿质沉淀的主要因素。     

相山铀矿田成矿条件分析

笔者对相山铀矿田的研究发现：矿田的形成不仅是因为其具备有利的区域构造背景,处于两条深大断裂（表现为花岗岩带和火山岩带）复合而成的巨型构造结上,重要的还在于其具有良好的成矿地质环境,即矿田所处的是上叠式、简单二元结构的大型塌陷式火山盆地;有花岗岩侵入的富铀基底变质岩系与巨厚的富铀火山岩在空间上的叠置,为铀成矿准备了“铀源库”;切穿基底的主干构造、盖层构造、火山塌陷构造的复合为成矿（矿液运移及矿质堆积）创造了有利的空间;挤压逆冲构造形成的地质圈闭是相山铀矿田重要的保矿条件     

相山铀矿田成矿机理研究

本文重点研究了相山铀矿田的成矿时代及成矿环境 ,并剖析了典型矿床在垂向上物质成份的变化规律。研究结果表明 :相山矿田主要经历了两期铀矿化作用 ,第一期为铀 赤铁矿化阶段 ,成矿年龄为 1 1 5± 0 6Ma ;第二期为铀 萤石 水云母化阶段 ,成矿年龄为 99± 6Ma。两期成矿作用分别形成于不同的地质环境 ,第一期成矿作用主要与大规模火山塌陷及次火山岩侵位有关 ,第二期成矿作用则主要与因太平洋板块的松弛作用而形成的区域性伸展、裂解及中基性脉岩的活动有关。相山矿田的热液蚀变类型不仅在平面上存在东碱、西酸的演化趋势 ,而且在垂向上还存在上酸、下碱的演化规律。通过对相山矿田成矿机理的深入探讨 ,认为相山矿田是成矿元素多阶段富集、成矿热液多期叠加以及多种地质因素共同作用的产物。     

相山铀矿田稀土元素地球化学特征及其示踪研究

相山铀矿田是我国著名的火山岩型铀矿田,作者在对该矿田代表性的４个铀矿床的赋矿主岩、铀矿石、沥青铀矿样品稀土元素地球化学特征研究的基础上,探讨了其成岩、成矿的物质来源,揭示矿田两种不同地球化学类型铀矿床的稀土元素与铀矿化呈正消长关系,研究表明,富旷床中铀元素与重稀土元素主要来自深部原生流体,并呈现出共沉淀的特点,含铀热液分异演化愈强,铀矿化则愈富。     

江西相山铀矿田深部多金属矿化中黄铁矿微量元素地球化学特征

在对相山铀矿田的深部勘查过程中陆续发现了一批铅、锌、银、铜多金属矿化,利用ICP-MS方法对多金属矿化中的重要金属矿物黄铁矿进行了微量元素分析。结果表明,黄铁矿中富集Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Sb、Tl、Pb、Bi等微量元素。对比黄铁矿与矿区出露的主要岩浆岩和基底变质岩的LREE/HREE、(La/Yb)N、Y/Ho、Zr/Hf和Nb/Ta特征参数,结果表明多金属成矿流体在上升运移过程中受到变质基底的强烈混染。LREE富集,Hf/Sm、Nb/La和Th/La值小于1的特征表明多金属矿化成矿流体并非为富F流体,与铀成矿流体具有较大差异。微量元素Co含量与Co/Ni特征值显示矿化形成于中低温环境,成矿物质主要来自于基底变质岩。     

相山铀矿田钾玄质岩石与铀成矿

岩石学、元素地球化学研究表明,相山铀矿田的英安斑岩属于板内型钾玄质岩类,为钾玄质英安斑岩。其主要地球化学特征是:SiO2含量变化小(66.73%～69.88%),高碱(K2O+Na2O=6.06%～8.41%),高K2O/Na2O比值(1.53～3.49),高Al2O3(13.24%～15.96%),强烈富集大离子亲石元素(LILE)和轻稀土元素(LREE),P、Sr、Ti显著负异常,无明显的Nb和Ta负异常,Th/Yb>5,U和Th异常偏高。相山钾玄质英安斑岩的形成是源于地幔玄武岩浆的底侵作用,其中较基性的包体应为地幔岩浆残留产物。相山铀矿化在时空上与钾玄质英安斑岩关系密切,其形成应该与钾玄质岩有关,幔源流体在铀成矿过程中扮演了重要角色。     

相山铀矿田云际矿床碱交代型铀矿化蚀变作用及组分迁移规律研究

云际矿床是江西相山火山岩型铀矿田内最典型的碱交代型铀矿床,其矿体主要赋存于碎斑熔岩中。本文以两个典型矿化剖面为研究对象,系统研究了碱交代型铀矿化的蚀变分带特征、蚀变和矿石矿物组合以及热液蚀变过程中元素迁移变化规律。详细的岩相学观察表明,碱交代型铀矿化发育明显的侧向水平分带,由内到外可细分为矿化中心带、近矿强蚀变带、远矿蚀变带和新鲜围岩,各蚀变带之间并无明显的界线;发育的主要蚀变类型为钠长石化、赤铁矿化、碳酸盐化、绿泥石化和磷灰石化;铀赋存状态主要以独立铀矿物(钛铀矿和铀石为主)、类质同象和吸附状态3种形式存在。Isocon标准化图解法表明,从远矿弱蚀变带到矿化中心带,CaO、Na₂O、P₂O₅、MgO、TiO₂、Fe₂O₃、U、HREE、Sr、Cr、Co、Ni、Zr、Hf的迁入量呈逐渐升高的趋势,其中CaO、P₂O₅、MgO、U、Sr在矿化中心带表现为强烈的富集,而SiO₂、K₂O、LREE、Ba、Rb、Cs则呈明显的迁出趋势;各蚀变带均呈现Na₂O的大量富集和K₂O的极度贫化,且均不伴有钍富集和钼富集。矿石中显著升高的Y/Ho值、δEu值以及Fe₂O₃/(Fe₂O₃+FeO)值暗示碱交代铀成矿流体具有较高的氧逸度,可能为多来源流体混合形成的复杂成因流体;矿石中强烈的“去硅”作用、Zr的富集以及极高的Na⁺/K⁺值和Zf/Hf值表明碱交代成矿流体具有较高的碱度。综合岩相学、蚀变带元素迁移特征及前人研究成果,本文认为碱交代铀成矿流体在演化过程中呈现氧逸度、pH值和温度逐渐降低的趋势,流体中的铀可能主要以碳酸铀酰络合物的形式迁移,CO₂挥发分的大规模逸散可导致铀矿物和大量磷灰石、碳酸盐的共同沉淀富集并形成富大矿体;此外,铀磷络合物可能也是本矿床成矿流体中铀的赋存、迁移形式之一。

     

相山牛头山地区铀矿床深部多金属成矿流体特征与成矿物质来源探讨

最新的研究与钻探结果揭示,相山铀矿田深部蕴藏丰富的铜铅锌多金属矿产资源,矿田具有"上铀、下多金属"的资源空间展布样式,对这种新型矿床的形成机制迄今尚未得到阐明。文章在野外地质调查基础上,研究铀多金属矿石中矿物共生组合和流体包裹体特征,初步揭示了含矿流体的性质及其成矿机制。新的资料表明,铀矿化下部的多金属成矿作用可以划分为3期:第1期形成粒状石英-黄铁矿组合;第2期形成石英-闪锌矿-黄铜矿-方铅矿-毒砂-菱铁矿组合;第3期形成方铅矿-辉银矿-黝锡矿-方解石组合。对不同矿化期次脉石矿物中的流体包裹体进行观察鉴定、温度测试、激光拉曼成分分析及硫化物S同位素分析研究。结果表明,相山矿田多金属成矿流体早期为深部岩浆来源的富CO2流体,晚期为深部流体与大气降水混合物。成矿流体总体为中低温(120～300℃)、低盐度(w(NaCleq)=4%～8%)的热液流体。从早到晚,多金属成矿流体从中温、低盐度向低温、低盐度演化,浅部流体的混入造成的流体物理化学条件改变可能是Cu、Pb和Zn等成矿元素沉淀的主要机制。     

相山居隆庵矿床铀成矿流体特征及其来源探讨

通过居隆庵矿床流体包裹体岩相学、显微测温学、单个流体包裹体激光拉曼成分及群体包裹体成分的对比研究,查明了成矿流体的基本性质(温度、盐度及成分等);根据成矿流体的碳、氢、氧等稳定同位素特征,并结合矿床的地质-构造特征,探讨了成矿流体的来源。研究表明,居隆庵矿床铀成矿流体为富含成矿物质及挥发分(CO2、H2、CH4等)的中-高温、中-高盐度流体,其成分以C、H、O、N等为主,并溶有多种碱金属、P及卤素(F、Cl)等微量组分的C-H-O流体,成矿流体具有深源(幔源)性的特点。     

南天山萨瓦亚尔顿金矿床稀土微量元素特征及其成因意义

萨瓦亚尔顿金矿位于新疆乌恰县的南天山构造带中,是我国20世纪90年代发现的第一例“穆龙套型”金矿.矿床形成于印支期,矿化与石英脉密切相关,显示了与穆龙套金矿的相似性.成矿流体演化经历了早期高温无矿化石英阶段,中期中低温矿化石英阶段,晚期低温碳酸盐脉阶段.早期无矿石英的稀土及微量元素含量均低于矿化石英.矿化石英包体中流体的稀土元素配分模式显示较一致的轻稀土富集和Eu正异常,指示流体中较高的钙离子或相对还原环境;流体中Pb含量较高,而蚀变强烈的围岩则显示出明显的Ca和Pb流失,这表明成矿流体可能部分来源于与围岩发生交代作用的蚀变流体,矿质沉淀可能与流体混合作用相关.早期石英包体中流体的稀土和微量元素含量较低则指示早期阶段可能未发生流体混合.萨瓦亚尔顿Ⅳ号矿脉为最大矿带,其含矿石英包体中流体微量元素一般高于其它矿脉石英,可能显示较强的流体混合及成矿作用.Ⅱ号矿脉在流体稀土及微量元素含量上显示与Ⅳ脉更为相似.萨瓦亚尔顿金矿稀土微量元素研究表明围岩组分可能为成矿流体主要来源之一,而流体混合则为成矿重要机制,这与前期流体包裹体及同位素研究结论一致,也符合造山型金矿的一般特征.     

相山铀矿田流纹英安斑岩的厘定及与铀矿化的关系

本从地质产状、岩石学和同位素年龄等特征出发，对相山铀矿田的两套英安岩进行了厘定，指出流纹英安岩为溢出相岩石，而流纹英安斑岩为浅成侵入相岩石，两系不同时期形成的产物。在时间序列上，流纹英安斑岩形成于淬斑熔岩和花岗斑岩之后，与火山隐爆或气爆作用有关，是相山矿田铀矿化的有利主岩之一。     

焦家深部金矿床成矿流体来源:来自黄铁矿微量元素及S-He-Ar同位素的约束

焦家金矿是胶东蚀变岩型金矿的典型代表，金储量超过200t。矿体受焦家主干断裂控制，呈脉状产出，发育钾化、绢英岩化、硅化和碳酸盐化等蚀变，矿石中主要载金矿物为黄铁矿。热液成矿期主要可分为四个阶段：黄铁矿-石英阶段（i）、金-石英-黄铁矿阶段（ii）、金-石英-多金属硫化物阶段（iii）和石英-碳酸盐阶段（iv）。本文选取焦家金矿床深部I号主矿体为研究对象，采集了不同标高（-600~-1100m）的钻孔岩心样品，分析了黄铁矿的微量元素和S-He-Ar同位素组成，以此讨论成矿流体的组成、性质及来源。研究发现：焦家深部I号矿体黄铁矿呈浅黄色，强金属光泽，自形-半自形粒状结构，粒度50~1000μm，呈浸染状-细脉状分布于黄铁绢英岩化碎裂岩中，为第ii成矿阶段的产物。黄铁矿的稀土元素含量较低，ΣREE为3.27×10^-6~38.5×10^-6，富集轻稀土元素，δCe值为0.81~1.05，δEu值为0.67~1.43，Th/La、Nb/La比值均小于1，指示成矿流体为富Cl的还原性流体。Co/Ni比值介于0.54~1.57之间，平均值为0.99，与变质流体相近；Y/Ho比值在21.9~35.5之间，与地幔值（25~30）和中国东部大陆地壳值（20~35）接近，指示成矿流体与壳-幔相互作用有关。Y/Ho值、Zr/Hf值和Nb/Ta值变化范围较大，表明成矿热液体系发生了交代作用或有外来热液加入。与大陆地壳相比，黄铁矿富集Cu、Pb、Zn、Cd、Co、Ni等亲硫、铁族元素，亏损高场强元素。焦家深部金矿床黄铁矿的δ³⁴S值介于7.5‰~9.8‰之间，平均值为8.7‰，低于浅部矿床δ³⁴S值，呈现出由浅到深δ³⁴S值逐渐降低的特点。胶东金矿硫同位素组成整体一致，绝大多数矿床δ³⁴S值均为正值，变化范围主要集中在6‰~12‰，其来源与古老的变质基底岩系、中生代花岗岩以及幔源流体具有继承演化关系。δ³⁴S值整体呈现出：石英脉型 < 硫化物石英脉型 < 蚀变岩型的变化规律，说明矿化类型的差异是造成硫同位素组成差别的最主要因素。黄铁矿的³He/⁴He值为1.6±0.1Ra~1.8±0.1Ra，⁴⁰Ar/³⁶Ar值为750~3106，均显示混合来源特征。幔源He所占比例为20%~22%，表明幔源流体可能参与了成矿过程。焦家金矿成矿与燕山晚期中国东部强烈的壳幔相互作用密切相关。     

三江中段铜多金属矿床流体成矿作用:微量元素地球化学证据

研究区属"三江成矿带"中段,包含三个不同的地质构造单元,由西向东依次为金沙江混杂岩带、中咱地块、义敦岛弧带。本文通过对这三个构造单元中代表性铜多金属矿床中热液石英脉进行系统的采样和微量稀土元素分析,讨论了各构造单元中石英脉的微量及稀土元素地球化学特征及分布模式,在此基础上结合研究区的地质背景及演化,进一步讨论石英脉中微量元素的指示意义。结果表明:1)研究区石英脉中Cu、Zn等成矿元素与亲岩浆元素呈较好正相关,指示成矿与岩浆活动的联系,微量元素地球化学特征指示中咱地块成矿流体与岩浆活动的联系较为密切;2)中咱地块石英脉稀土元素地球化学特征与义敦岛弧带和金沙江混杂岩带成矿流体差异较大,中咱地块流体稀土元素接近于地幔的稀土组成特征,稀土元素配分曲线为近于水平的平缓曲线,稀土元素特征参数表明形成于相对还原的环境,反映出深部来源很可能是中咱地块成矿流体的主要物质来源;3)石英微量元素地球化学特征的研究为本区区域构造演化提供了佐证,金沙江混杂岩带和义敦岛弧带的成矿流体特征较为相似,而在中咱地块与扬子陆块夹持间形成的义敦岛弧带成矿流体与中咱地块存在较大的元素地球化学差异。本文通过对石英的微量元素、稀土元素地球化学特征的研究为该区的区域成矿特征、热液流体成因和构造演化提供了证据,并对西南三江地区的找矿理论提出了建议。     

稀土元素在热液中的迁移与沉淀

近年来,高新技术产业的不断发展使得全球稀土资源需求不断上涨,此外稀土元素作为研究地球起源与演化等有关地球科学问题的重要工具也深受地球科学界的重视。而热水溶液体系中稀土元素迁移、富集、沉淀及分馏机制等相关理论知识的不断完善对于理解稀土成矿作用、稀土地球化学特征以及微量元素示踪等方面均具有重要意义。本文总结了近年来有关稀土元素在热液体系中迁移、沉淀以及轻、重稀土分馏的最新研究进展,对不同稀土络合物的稳定性、溶解度以及搬运稀土元素的能干性进行了阐述,最后展望了"稀土元素在热液中迁移与沉淀"研究中仍需完善及拓展的方向。     

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。     

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。