沽源-紅山子鈾成礦帶賦礦圍巖與礦體年代學研究現狀與進展

李 斌

(東華理工大學 地球科學學院，江西 南昌 330013 )

1 引言

沽源-紅山子鈾成礦帶受到我國眾多地質學者的關注，為我國著名多金屬成礦帶。該成礦帶整體呈45°展布，并沿南北方向橫跨兩個大地構造單元。成礦帶北部基底主要為火山碎屑巖，蓋層主要為火山巖，南部基底主要為變質巖，蓋層主要為火山巖[1]。近年來，關于該成礦帶的地質年代學研究卓有成效，各個鈾礦床都獲取了一批高精度的鉆石U-Pb同位素年齡，綜合近幾年來自該區域典型礦床相關巖體的年代學研究數據進展，再從中選取具有代表性的巖體，綜合研究并概括帶內賦礦圍巖的時空演化規律和巖石地球化學特征，對區內的礦巖時差、成因演化、空間分布規律及其成礦機理進一步進行歸納總結。

2 區域地質簡介

沽源-紅山子鈾成礦帶在地理空間上，整體呈45°展布，為我國著名鈾多金屬成礦帶之一。在沽源-紅山子鈾成礦帶成礦區內，沿西南方向至東北方向主要發育四大鈾成礦區，依次為沽源鈾成礦區、冀北大灘盆地鈾成礦區、核桃壩鈾成礦區和大興安嶺南部紅山子盆地鈾成礦區。

3 研究現狀

3.1 賦礦圍巖巖石類型與系列劃分

據前人研究，沽源鈾成礦區內賦礦圍巖主要為流紋巖-堿性粗面巖[2]，大灘盆地鈾成礦區賦礦圍巖為花崗斑巖、流紋巖[3]，核桃壩鈾成礦區賦礦圍巖是花崗斑巖、流紋斑巖，紅山子盆地鈾礦賦礦圍巖是火山巖、花崗斑巖[4]。

根據前人對這些巖石的地球化學數據的歸納結果，筆者重新進行TAS圖解投圖，判斷其結果準確性，實驗方法為：首先去掉影響因素的干擾，如 H2O，CO2，燒失量，然后將其余的主元素氧化物分析數據相加換算成 100%，進行投圖分析，結果見圖1、2。

圖1 冀北沽源鈾礦田賦礦粗面巖TAS圖解&冀北沽源鈾礦粗面巖Si2O2-K2O

圖2 紅山子盆地花崗斑巖TAS圖解&紅山子盆地花崗斑巖SI2O2-K2O圖解

3.2 地質年代研究現狀

3.2.1 賦礦圍巖的地質年代研究現狀

巫建華等對張麻井鈾-鉬礦床和紅山子鈾-鉬礦床賦礦圍巖：流紋巖、流紋斑巖和石英斑巖進行了SHRIMP鋯石U-Pb定年研究，得出這兩大鈾成礦區的賦礦圍巖的地質時代并不相同的結論，分別為早白堊世早期火山噴發和晚侏羅世早期火山噴發的產物。

張雅菲等[3]推斷冀北大灘盆地鈾成礦區的賦礦圍巖為流紋巖和花崗班巖，其成巖時代為140.2±1.9 Ma和131.7±1.1 Ma。分析認為兩者(尤其是花崗斑巖)是很好的鈾礦成礦物質來源，暗示了大灘盆地具有良好的成礦前景。

薛偉等[1]研究發現核桃壩礦床鈾成礦區屬于堿交代型熱液鈾礦床。據其實驗數據，核桃壩礦床賦礦圍巖為花崗斑巖、流紋斑巖，形成時代約在99.1 Ma左右。

丁輝等[4]在大興安嶺南部紅山子盆地鈾成礦區中發現眾多小型鈾鉬礦床，其賦礦圍巖為火山巖，并伴隨有花崗斑巖侵入。花崗斑巖形成時代為142～130 Ma，加權平均值為(134.79±0.92) Ma，火山巖的形成年齡為158～155 Ma,暗示紅山子盆地內花崗斑巖以及火山巖形成于不同地質時期，并且兩者物質來源也不同。

綜上：沽源-紅山子鈾成礦帶內的賦礦圍巖在時空格局上形成了“北東老、西南新”的分布規律，其形成于不同的巖漿作用過程(表1)。

表1 賦礦圍巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡數據

3.2.2 礦體的地質年代研究現狀

460礦床位于沾源盆地北部次級火山盆地的北緣，賦礦圍巖主要為流紋巖類，鈾礦化類型表現為浸染狀礦化和脈狀礦化。浸染狀礦化表現為黑色塊狀礦石(黑礦)，鋁含量高，鈾呈分散狀存在，少見瀝青鈾礦。脈狀礦化表現為硅質膠結的碎裂角礫巖礦石，角礫多為紅化(鉀長石化、赤鐵礦化)的巖石或硅質脈，膠結物主要為呈紅色或者黑色的硅質脈，瀝青軸礦在形態上呈細脈或微脈狀。礦化垂直分帶明顯，浸染狀礦化分布于上部，脈狀礦化分布于下部，兩種礦化有一個疊加地段，常構成富礦體。

根據礦區淺部黑色礦石和深部紅色礦石的U-Pb同位素分析，分別計算其U-Pb等時線年齡為88 Ma和81 Ma，二者基本一致。統一測定了12個樣品，計算U-Pb定年年齡為83±10 Ma，證明深部和淺部鈾礦石是同期形成的。

對瀝青鈾礦進行了U-Pb同位素年齡測定，在18個樣品中，其中4個樣品的表觀年齡平均為82.1±19.4 Ma，與浸染狀鈾礦石形成時代相近。其余14個樣品的形成時代平均為20.96±0.22 Ma，表明脈狀瀝青軸礦形成時間晚，與早期鈾礦化時差約60～70 Ma。綜上該礦床內，鈾礦形成于不同的地質時期。

冀北沽源至豐寧森吉圖地區是我國北方重要的鈾礦集中區，其中沾源盆地內發育多個鈾礦床，并且在大灘火山巖盆地內也發現了較好的鈾礦。二者在空間上相距僅50 km，均賦存于張家口組火山巖中，構造特征相似，因此人們認為它們成因也相同。巫建華等測得沾源盆地流紋巖和流紋斑巖的年齡分別為138.6±1.4 Ma和140.2±1.6 Ma；張振強認為張麻井大型鈾鉬礦床礦石稀土配分模式與流紋巖和流紋斑巖相近，暗示礦床的形成與火山和次火山巖具有緊密的聯系)。但是，學者關于鈾礦的形成時代以及與流紋巖和花崗斑巖的關系仍存在爭議[5]。

李耀格通過瀝青鈾礦U-Pb法測定了早期浸染狀和晚期脈狀礦石的形成時代，得到前者發生于88 Ma之前，后者年齡為24 Ma。張振強利用相同方法獲得了三組年齡，分別為103.4 Ma，23.8 Ma，10 Ma。由于瀝青鋪礦在熱液或表生作用下容易發生U-Pb體系的破壞甚至重置，通常采用最大的年齡來近似成礦年齡。測得礦山年齡為110±17 Ma，明顯晚于花崗斑巖(132 Ma)和流紋巖(140 Ma)的形成時代。更重要的是，李耀格同樣利用全巖Rb-Sr法，測得沾源地區張家口組流紋巖和花崗斑巖的年齡分別為138.1±6.0 Ma和125.7±6.7 Ma。值得注意的是，盡管花崗斑巖和流紋巖形成于不同時代，但是二者卻能共同構成一條等時線，表明二者經歷了一次共同的地質事件。在沽源鈾成礦區，鈾礦化伴隨或者稍晚于泥化蝕變作用，因此，推測鈾礦成礦時代很可能介于105～110 Ma[6]。

534礦床位于潔源火山斷陷盆地東部蔡家營-大官場NE向次級火山斷陷盆地東段北緣，礦區基底為強鉀質混合巖化的上太古界紅旗營子群變質巖。張家口組鉀質流紋巖為礦床的含礦主巖。主礦帶礦石可分為浸染狀和脈狀兩類。從總體上看，該礦床與460礦床蝕變類型基本一致，但其強度相對較弱。7個礦石樣品U-Pb等時線處理結果表明它們具良好的線性相關關系(R=0.992)，年齡為35±4 Ma，屬始新世晚期[7，8]。

781鈾礦點處于赤城-哈叭嘎SN向深斷裂帶與張北NE向深斷裂帶的交匯部位，寶昌火山斷陷盆地東部石硼溝次級塌陷盆地南緣。該礦點受NE向盆緣斷裂Fa的SN向次級斷裂F2與次霏細巖體的復合控制。盆地基底為上太古界烏拉山群變質巖和晚期花崗巖，蓋層為張家口組粗面巖和酸性火山巖類。含礦主巖為粗面巖，礦體呈不規則狀或小型囊狀，礦石具浸染狀構造特征。對該鈾礦點僅分析了少量鈾礦石U-Pb同位素年齡，經U-Pb等時線處理，似乎為兩組時代相近，而截距值不同的樣品。一組等時年齡為69±21 Ma，截距值為18.80；另一組等時年齡為52±15 Ma，截距值為33.32。截距值的差異，可能揭示了晚期鈾礦化繼承了早期鈾礦體，并將其作為鈾源。鈾礦化形成于70 Ma前后，屬晚白堊世。

核桃壩鈾礦物以鈾石為主，并有少量的瀝青鈾礦。鈾石粒徑大小不一，為5～l00 μm，呈集合體、脈狀產出。附存形式多種多樣。瀝青鈾礦粒徑較小，但賦存形式單一。瀝青鈾礦的U—Pb同位素測年結果顯示，該礦床內單礦物成礦時間分別為80.6 Ma、99.1 Ma、102.5 Ma和103.4 Ma，反映出核桃壩鈾礦床成礦時代約為99.1 Ma左右。

綜上,從形成時代可以看出:礦化年齡明顯小于成巖年齡，暗示成礦與成巖作用間不存在直接的成因關系，二者可能僅為空間上的關系(表2)。

表2 礦體年齡數據

4 結論

(1)沽源-紅山子鈾成礦帶內的賦礦圍巖在時空格局上形成了“北東老、西南新”的分布規律，其形成于不同的巖漿作用過程。

(2)從形成時代可以看出，礦化年齡明顯小于成巖年齡，暗示成礦與成巖作用間不存在直接的成因關系，二者可能僅為空間上的關系。