粤北地区产铀岩体的铀矿化特征及其成矿机制探讨

粤北地区是中国花岗岩型铀矿最为重要的大型矿聚集区,其主要的产铀花岗岩体是诸广山岩体和贵东岩体,均为多期多阶段的复式岩体,主要以印支期和燕山期的花岗岩为主。粤北地区的铀矿床主要由诸广山的长江铀矿田、澜河铀矿田、鹿井铀矿田和贵东岩体的下庄铀矿田组成,根据铀的成矿特征可分为硅化带型、交点型和碱交代型。粤北地区的铀成矿流体主要来自于地幔,而不是以往认为的花岗岩浆期后热液,铀源主要是粤北产铀岩体的印支期花岗岩。因此在华南开展新一轮铀矿找矿时,跳出以往“沿带找矿”的老思路,聚焦于印支期岩浆作用与铀矿床的关系,并重点关注华南地区可能的地幔柱或热点区域。     

高分异花岗岩浆可能是华南花岗岩型铀矿床主要铀源——来自诸广山南体花岗岩锆石铀含量的证据

锆石的U-Pb测年、Hf和O同位素及稀土、微量元素的研究与应用已获得诸多进展,但锆石中铀含量所蕴藏的地质意义却较少被关注。华南花岗岩型铀矿床的铀源一直存在争议,不同观点认为其分别来自早期已固结地质体、分异岩浆、地幔柱或热点以及U、Th、K富集圈。为尝试利用锆石中的铀含量来追索铀源,本文通过搜集诸广山南体花岗岩锆石U-Pb同位素测年文献,掌握了该花岗岩中14个岩体、37件样品、3种岩性,共467个锆石定年数据。通过数据分析发现印支期(253Ma、244Ma)和燕山期(139Ma、124Ma)具高分异特征的4件酸性岩脉(小岩体)样品中锆石的铀含量明显高于同期岩体。依据铀矿床中高分异酸性岩脉(小岩体)侵位期、基性岩脉侵位期、铀成矿早期(140~90Ma)三者的良好对应关系,结合这一锆石铀含量指示,初步认为华南花岗岩型铀矿床中铀可能主要来自高分异花岗岩浆;推测花岗岩型铀成矿可能属壳幔混合作用结果,即铀源来自地壳分异岩浆,成矿流体和矿化剂主要来自地幔,而成矿空间受断裂系统控制。岩体锆石铀含量或可在铀源丰度、矿床品位判别等方面发挥积极作用。     

诸广山“三九”地区铀矿化特征及成矿机理探讨

“三九”地区铀矿化主要类型花岗岩类的热液脉型和碎裂变岩型。成矿热液活动由早阶段到晚阶段在空间上似具有由高向低,氧逸度具有由低到高的演变特征。岩体的自变质和碱交换作用及其外接触带的气化热力变质作用是成矿元素铀的活化活移及预测富集的重要成矿地质作用;热液沸腾、交代蚀变及环流冷却是主要的铀成矿作用机制。     

诸广山岩体南部区域地球化学特征

诸广山岩体南部是我国主要铀产地之一,找到并为国家提交了一大批可供利用的铀矿床。文章通过分析诸广山岩体南部以往区域化探资料及最新铀矿化探工作成果,总结了区域地球化学特征,提出了诸广山岩体南部地球化学元素存在空间分布组合关系,蚀变存在垂直分带,岩体内地球化学元素在空间上存在垂直分带,区内热液型铀矿床地球化学定位的三个标志等认识。     

南岭诸广山北体复式花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及多期岩浆活动

诸广山复式花岗岩基位于湘、赣、粤三省交界处,是南岭花岗岩的重要组成部分,由南体和北体组成,出露面积大于5000 km2,形成于加里东期、印支期、燕山期3个时代。通过对诸广山北体3期花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年,结果表明,加里东期花岗闪长岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为(414.5±4.5)Ma(n=13,MSWD=0.52)、(417.3±4.8)Ma(n=12,MSWD=0.84),形成于晚志留世末。印支期黑云母二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(207.5±2.7)Ma(n=10,MSWD=1.6),形成于晚三叠世末。燕山期二云母二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(148.2±1.7)Ma(n=13,MSWD=0.93),形成于晚侏罗世。该成果为南岭地区构造-岩浆演化及成矿作用研究,提供了重要的花岗岩年代学依据。     

诸广山中段“三九”地区铀矿放射性同位素特征及找矿潜力

“三九”地区位于诸广山复式岩体中段,隶属华南花岗岩型铀矿富集区。放射性同位素及其比值是反映铀成矿信息的重要参数,可直接反映浅部到深部的铀、镭富集的地球化学特征及其迁移规律。本文重点探讨“三九”地区不同地段、不同含量、不同埋深和不同矿体部位的²³⁸U、²³⁴U、²²⁶Ra、²³⁰Th和²³¹Pa同位素特征及其比值,分析铀、镭迁移富集规律。结果表明：“三九”地区铀矿体由近地表至深部铀镭平衡系数具有高-低-高变化特征;U元素的相对富集、Th元素相对减低及其U/Th比值的急剧升高等特征,与U、Th丰度区间具有明显分带特征关系密切;当地表有矿化或异常显示且浅、深部有工业矿时,其同位素组成具有铀、镭同时迁出,且铀大量迁出特征;当地表无异常显示时,其同位素组成具有铀大量迁出、镭明显迁入特征。大于1的²³⁴U/²³⁸U比值可有效指示找铀矿化。综上,利用放射性同位素及其比值法在“三九”地区预测深部铀成矿有利地段,取得较好应用效果,其中九龙江、石壁窝和木...     

南岭中段诸广山南体燕山早期花岗岩地球化学特征及其形成的构造环境分析

诸广山南体为一复式岩基,形成于加里东期、印支期和燕山早期3个时代。本文着重讨论燕山早期主体花岗岩,即中侏罗世三江口序列。该序列由5个岩石单元组成,岩石类型为角闪石黑云母二长花岗岩—黑云母二长花岗岩—二云母二长花岗岩。较早次单元中富含镁铁质微粒包体,经包体岩相学研究,花岗岩浆具壳幔混合成因。SiO2平均含量从早次68.95%向末次76.30%逐渐增加;全碱较高,Na2O K2O在7.11%～8.24%,平均为7.73%,且K2O>Na2O;ASI值平均为1.05(0.92～1.19),岩石为镁质-铁质,准铝质-过铝质,高钾钙碱性岩系。ΣREE含量中等,平均为213μg/g,为轻稀土富集型,铕亏损程度较大;具Ba、Nb、Sr、P、Ti、Eu、Ba负异常和Rb、U、Th、Nd、Zr、Sm、Y正异常,反映陆内构造-岩浆环境。ISr值为0.7115～0.72466,εNd(t)值平均为-10.97(-10.0～-12.6),t2DM平均为1.84Ga(1.75～2.0Ga),与南岭中生代花岗岩平均值(1.7～1.8Ga)相近,反映成岩物质主要来源于中元古代地壳。多种氧化物与微量元素构造环境判别图解显示,三江口序列花岗岩形成于挤压造山向非造山转换的后造山拉张环境,同时也表明南岭乃至华南地区燕山早期构造环境为后造山而不是陆内裂谷。     

诸广山南体桃金洞花岗岩成因和铀成矿潜力探讨

文中对位于湘赣粤三省交界处的诸广山南体桃金洞花岗岩进行了锆石U-Pb年代学和岩石地球化学的研究,并将其与诸广山南体东部其他印支期非产铀和产铀花岗岩进行了对比。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为204±2.1 Ma,为印支晚期岩浆活动的产物。岩石地球化学组成呈过铝质,硅和碱含量偏高(Si O_2=69.7%~75.0%,K_2O+Na_2O=7.74%~9.08%),富铁、贫镁,属于碱钙性/钙碱性-过铝质-铁质花岗岩。稀土元素总量较高(∑REE=226~272×10~(-6)),LREE富集(LREE/HREE=6.27~11.4,(La/Yb)_N=4.01~15.0),Eu亏损较明显(δEu=0.15~0.42),富集Rb、Th和U,亏损Ba、Sr、Ti和Eu,属于典型的低Ba、Sr花岗岩;(~(87)Sr/~(86)Sr)i值较高(0.71922~0.72040),εNd(t)值较低(-10.0~-10.2),两阶段Nd模式年龄为1.80~1.82 Ga。上述特征表明,桃金洞花岗岩属于典型的壳源型花岗岩,是在地壳伸展-减薄构造背景下,由古元古代地壳岩石演变而成的变质杂砂岩组分岩石经中低程度部分熔融形成。对比研究显示,诸广山南体印支期产铀花岗岩蚀变作用强,FeO~T/(Fe O~T+MgO)比值变化较大,CaO含量低,主要为碱钙性花岗岩,Ba、Sr、Ti和Eu亏损更强烈,ε_(Nd)(t)值更低和Nd模式年龄更古老。非产铀花岗岩源岩以砂质岩为主,U含量相对较低。桃金洞花岗岩未经后期明显热液蚀变作用,不具有产铀花岗岩蚀变强烈的特点,地球化学特征相似于诸广山南体印支期非产铀花岗岩,铀成矿潜力可能不大。     

华南诸广岩体中段含砷黄铁矿特征及其与铀成矿关系

诸广岩体中段位于南岭大火成岩省中部,为我国重要的花岗岩型铀矿矿集区。本次研究聚焦于含砷黄铁矿的特征及其与铀成矿关系,利用显微镜下光薄片鉴定、背散射电子成像、X射线光电子能谱、阴极发光、电子探针、He—Ar同位素及电子结构分析等技术方法研究了铀矿石中黄铁矿的微结构、地球化学特征及其还原铀的机理。分析表明,与沥青铀矿空间上存在伴生关系的黄铁矿为粒状含砷黄铁矿,其形成于铀成矿作用之前,在铀成矿期间释出S~-、Fe~(2+),且在主要铀成矿之后被硅质、次生铀矿物等交代。电子探针主微量元素及He—Ar同位素分析结果表明,与铀矿物有关的黄铁矿亏S富As,微量元素含量具有较大变化区间,富集Mo、Cu、Zn、Pb、Sb等,含砷黄铁矿具有相对较高的~3He值及n(~40Ar)/n(~36Ar)比值,形成于地壳流体占主导地位的壳幔混合流体。Rietveld结构精修及密度泛函理论计算获得的含砷黄铁矿电子结构特征表明,由于As元素的加入,S原子对费米能级附近的价带和导带均产生了贡献,活性非常大,是导致其还原铀的本质。基于上述认识及软硬酸碱原理,探讨了与碱、酸流体作用相关的"三阶段"铀成矿过程,认为早期铀成矿与含砷黄铁矿还原有关,晚期的富硅质流体对早期铀矿石起着交代和品位贫化的作用,最终导致了分形尺度上的铀成矿特征的不均一性。     

Isotope geochronology,geochemistry, and mineral chemistry of the U-bearing and barren granites from the Zhuguangshan complex,South China: Implications for petrogenesis and uranium mineralization

The Zhuguangshan complex carries some of the most important granite-hosted uranium deposits in South China. Here we investigate the Changjiang and Jiufeng granites which represent typical U-bearing and barren granites in the complex, using zircon U-Pb ages, whole-rock geochemistry, Sr-Nd isotopic and zircon Hf isotopic data, and mineral chemistry, to constrain the petrogenesis and uranium mineralization. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating shows that both the Changjiang and Jiufeng granites were emplaced ca. 160 Ma. These rocks show high silica, weakly to strongly peraluminous compositions, enrichment in Rb, Th, and U, and depletion in Ba, Nb, Sr, P, and Ti. These features coupled with the high initial ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios, negative εNd(t) values and εHf(t) values, and the Paleoproterozoic two stage model ages of these two granites suggest that the two granites belong to S-type granites, and the parental magmas of the two granites were derived from the Paleoproterozoic metasedimentary rocks. However, the granitoids show different mineralogical characteristics. The biotite in the Changjiang granite belongs to siderophyllite, marking higher degree of chloritization, whereas the biotite in the Jiufeng granite is ferribiotite, characterized by only slight chloritization. Compared with the Jiufeng granite, the biotite in the Changjiang granite has lower crystallization temperature and oxygen fugacity, but higher F content, and the uraninite has higher UO₂ content but lower ThO₂ content, and stronger corrosion. The chemical ages of uraninites from both granites are (within error) consistent with the zircon U-Pb ages and are considered to represent the emplacement ages of granites. Chemical ages of pitchblende in the Changjiang granite yield 118 ± 8 Ma, 87 ± 4 Ma, and 68 ± 6 Ma, representing multiple episodes of hydrothermal events that are responsible for the precipitation of U ores in the Changjiang uranium ore field. Our study suggests that the degree of magma differentiation and physicochemical conditions of the magmatic-hydrothermal system are the key factors that control the different U contents of these two granites. The mineralogical characteristics of uraninite and biotite can be used to distinguish between U-bearing and barren granites, and serve as a potential tool for prospecting granite-hosted uranium deposits.