論湘南“南北帶”鈾礦化規模與其成因期次及物質來源的關系

劉 旭,熊作勝,周 倩,王賓海,劉紅兵,梅水泉

(湖南省核工業地質局三○六大隊,湖南衡陽 421008)

·采 選·

論湘南“南北帶”鈾礦化規模與其成因期次及物質來源的關系

劉 旭,熊作勝,周 倩,王賓海,劉紅兵,梅水泉

(湖南省核工業地質局三○六大隊,湖南衡陽 421008)

鈾礦石(或瀝青鈾礦)及其地層圍巖,相關巖體(脈巖)相對應的微量元素對比值的相關分析,可追蹤研究鈾元素的物質來源。湘南“南北帶”鈾礦化規模與其礦化成因類型、成礦期次、物質來源之多少密切相關,成因類型、成礦階段、物質來源越多,越有利于形成大型鈾礦床。

鈾礦化規模;成因類型;成礦期次;物質來源;南北帶;湘南

湘南“南北帶”即湘南地區印支-燕山期褶皺斷裂帶。由于所處的大地構造部位特殊(為揚子地塊與華南古陸塊的碰撞接合過渡帶部位,現基本屬于華南活動帶范圍),而成為湖南省重要的鈾及多金屬礦產地。此區內有大型鈾礦床和中小型鈾礦床多處,還有若干鈾礦點和礦化點。之所以有如此不同級別的大、中、小型礦床及大小不同的礦點,除決定于它們基本的成礦地質條件外,還與其成因類型、成礦期次及物質來源的多少關系密切。本文僅以此探討其相互關系。

1 成因類型與鈾礦化規模

湖南省大地構造分區略圖如圖1所示,湘南“南北帶”鈾礦化按成因類型主要可劃分為“熱液型”,“淋積型”和“疊加型”。其中“疊加型”即在本區同一礦床中既有熱液成礦作用,又有淋積成礦作用(不排除其它成礦作用的影響或疊加)。區內鈾礦化規模與成因類型關系列于表1。

從表1中可以看出,帶內單一的成礦作用類型主要有兩個特點:(1)一般只能形成礦點或礦化點,且數量較多;(2)即使形成礦床,也最多只形成中小型礦床。從目前本區勘探情況來看,其中單一淋積型的2個礦床為園山、東城兩小型礦床(由于工作程度不夠,其成因類型還有待進一步研究)。而“疊加型”鈾礦化一般可形成中小型礦床(水口山礦床,柏坊礦床)甚至大型礦床(金銀寨礦床和坌頭礦床),只不過礦床數量相對較少。

表1 不同成因類型的鈾礦化規模

2 成礦期次與鈾礦化規模

對于熱液型和疊加型鈾礦化而言,其鈾礦化規模與其成礦期次、成礦階段的多少密切相關。本區成礦期次單一的,且成因類型又單一的熱液鈾礦化(包括花崗巖內帶和外帶)只構成礦點或礦化點;而成礦期成礦階段較多的(二次或二次以上)鈾礦化則一般可形成中、小型鈾礦床或大型鈾礦床。表2、表3、表4分別為包金山、茶山鈾礦點、柏坊銅鈾礦床及水口山多金屬鈾礦床礦物共生組合及生成階段劃分表。從表中可知,成礦期次單一的僅為礦點(包金山-茶山礦點),而成礦期次、成礦階段為二次或二次以上疊加成礦的則為礦床。表中未列出的金銀寨、坌頭大型鈾礦床,其鈾的成礦期就有兩期(或稱世代),各成礦期還有不同的成礦階段。

圖1 湖南省大地構造分區略圖

坌頭礦床主要為兩個成礦世代,即燕山中期中-低溫熱液成礦世代和燕山晚期中-低溫熱液成礦世代。前者為主要的成礦世代年齡在135～119Ma間,形成以瀝青鈾礦-黃鐵礦-鎳硫化物為主的礦物組合(鎳硫化物有硫鐵鎳礦、硫銻鎳礦、紅砷鎳礦等[1];礦石呈微細脈狀或浸染狀。后者成礦年齡為65Ma,是次要成礦世代,形成以瀝青鈾礦-多金屬硫化物-硒銻礦為主的礦物組合(多金屬硫化物有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、輝鉬礦等)。礦石呈微細脈浸染狀產出;此外還有近地表分布的無瀝青鈾礦的工業礦石年齡為30Ma。表明還有新生代巖溶淋積型鈾礦化的疊加。金銀寨礦床有明顯的燕山期浸染狀鈾礦化和喜瑪拉雅期角礫狀熱液成礦期以及近代淋積疊加成礦期,前二者的成礦年齡為106Ma、65～61Ma,近代淋積疊加成礦作用發生于第三紀以后干旱炎熱氣候條件下的氧化淋濾、淋積作用;形成表生作用的湘江鈾礦、鈣鈾云母、矽鈣鈾礦、蘭鉬礦及磷鋁石、銀星石、水綠礬等次生鈾礦和含鈾礦物組合;有的磷鉛石的UO3質量分數ω(UO3)達4.7%[2]。另據報導1990年在被熱泉淹沒的礦井半年間前后地下熱水的鈾量檢測中發現,其鈾含量由最初的10-7g/L增至10-5g/L;最后在清理的淤泥中測得鈾含量達0.03%,表明至今仍有從礦石和圍巖中活化出鈾或繼續從地殼深部噴流出少量鈾參與近代鈾成礦作用。無容置疑,成礦期次、成礦階段越多,越有利于鈾礦床及大型鈾礦床的形成,而單一的成礦期成礦階段,在本區只見有礦點和礦化點。

表2 茶山、包金山鈾礦化點礦物生成順序表

表3 柏坊銅鈾礦床礦物生成順序表

表4 水口山鈾礦床礦物生成順序表

3 深部鈾源與鈾礦化規模

本區鈾源分深部與淺部兩種。前者指與深源鈾有關的巖漿活動(深源淺成巖脈,巖枝和MC型花崗巖-幔殼混合型)或直接來自深部的含鈾氣液;后者指上殼地層經大氣降水或地下水的淋濾、淋蝕或活化遷移而來的成礦元素(即主要來自地層和圍巖)。前者與深斷裂及巖漿巖關系密切、后者與深斷裂及巖漿巖關系不密切,而與地層(圍巖)關系密切。

據不同礦床、礦點與深大斷裂的空間關系,礦石礦物的共生組合特征,瀝青鈾礦(或礦石)的微量元素、稀土元素及其礦物的同位素組成、配分特征,可追蹤研究鈾礦床、礦點的物質來源;其中簡捷的方法就是根據地球化學熱力學原理的“稀溶液定律”和“能斯特定律[3]對瀝青鈾礦或鈾礦石微量元素對比值與其有關地層(圍巖)、巖體(脈巖),相對應的微量元素對比值進行相關分析。其相關系數值(正相關值)能反映它們之間的親緣關系和同源程度,進而確定成礦元素是“深源”還是“淺源”。若與地層圍巖的相關系數值高與巖體(巖脈)的相關系數值低則表明礦源來自淺部上地殼地層圍巖,反之表明礦源以深部鈾源為主(不可能絕對沒有淺部鈾源的參與),若與地層圍巖及巖體(脈巖)的相關系數值相近(如水口山),則表明既有淺源又有深源的“雙重來源”。對區內兩個鈾礦點,兩個中小型礦床及兩個大型鈾礦床鈾礦石(或瀝青鈾礦)與其相關的地層圍巖及巖體

(脈巖)對應的微量元素對比值分別進行相關分析,求其相關系數值分別列于表5、表6、表7、表8、表9、表10(n為樣品(對)數;α為置信度;F為最低相關系數)。

表5 茶山礦點礦石、圍巖、花崗巖元素對比值相關表

表6 包金山礦點礦石、圍巖、花崗巖元素對比值相關表

表7 柏坊鈾礦床礦石、圍巖、流紋斑巖元素對比值相關表

表8 茶山礦點礦石、圍巖花崗巖元素對比值相關表

從表5、表6中可以看出茶山、包金山兩礦點鈾礦石與其地層圍巖相對應的元素對比值的相關系數值遠遠大于其與鄰近的尖峰嶺花崗巖體的相關系數值,呈明顯的正相關,而與其鄰近的尖峰嶺巖體的相關系數值還不及地層圍巖與巖體的相關系數值高,表明茶山、包金山兩礦點的鈾源主要來自淺部地層圍巖,深部鈾的參與不明顯,鈾源單一。而柏坊、水口山鈾礦床及坌頭、金銀寨兩大型鈾礦床鈾礦石(或瀝青鈾礦)微量元素對比值與其相鄰或礦床外圍花崗巖(脈巖)及地層圍巖對應的元素對比值的相關系數值均顯明顯的正相關,尤其是水口山礦床瀝青鈾礦與地層及閃長巖的相關系數均在0.98以上(表8),表明深部鈾源和淺部鈾源均參與了成礦作用,是所謂的“雙重鈾源”或“復合鈾源”。

表9 坌頭礦床礦石、圍巖、閃長巖體元素對比值相關表

表10 金銀寨礦床礦石、圍巖、正長巖元素對比值相關表

4 結 論

上述討論表明,本區鈾礦化的規模、強度與其成因類型、成礦期次、成礦物質來源密切相關。

1.單一的成因類型只能形成礦點或礦化點,最多只能形成小型礦床。而疊加型鈾礦化一般可形成中小型礦床,甚至中大型礦床。

2.成礦期次或成礦階段較多的一般可形成鈾礦床或大型鈾礦床。

3.具有深部和淺部“雙重鈾來源”的鈾礦化一般可形成鈾礦床或大型鈾礦床,若無深部鈾源的參與則難以形成礦床,更難以形成大型礦床。

[1] 閔茂中.坌頭礦床成因新識[J].大地構造與成礦學,1995,19 (2):155.

[2] 姚振凱.多因復成鈾礦床及其成礦演化[M].北京:地質出版社,1998.

[3] 韓嶺文.地球化學[M].北京:地質出版社,2007.

Primary Analysis of the Relationship of the Scale of the South-North-Belt Uranium Mineralization in Southern Hunan with Its Genesis and Material Sourses

LIU Xu,XIONG Zuo-sheng,ZHOU Qian, WANGBin-hai,LIU Hong-bin,MEI Shui-quan
(Group306Hunan Bureau Geological of N uclear Industry,Hengyang421008,China)

The related analysis of the correspoding ratio of the trace element in the uranium ore(or bitumen uranium ore)and its wall-rock strata and related plutons(dykes)is available for tracking and studying the material origin of the uranium element.The scale of the uranium mineralization in the district is closely related to the genetic types of mineralization,the metallogenic episodes(stages),and the material origin.The more the genetic types,the metallogenic episodes(stages),and the material origin of the ore-forming,the easier for the forming of large uranium ore deposits.

the scale of uranium mineralization;genetic types;metallogenic episodes;material origin;south-north belt;the southern area of Hunan

TD167

A

1003-5540(2010)02-0001-05

劉 旭(1968-),男,工程師,主要從事地質調查與礦產勘查技術工作。

2010-01-23