陳 健， 王正其

(東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西撫州 344000)

浙江大橋塢鈾礦床鉛、氫、氧同位素研究

陳 健， 王正其

(東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西撫州 344000)

大橋塢礦床是是贛杭火山巖鈾成礦帶重要的鈾礦床之一。通過對大橋塢鈾礦床鉛、氫和氧同位素及前人資料的綜合研究，探討了礦床成礦流體來源。研究表明，花崗斑巖、凝灰?guī)r、輝綠巖、鈾礦石中黃鐵礦、蝕變圍巖中黃鐵礦的Pb同位素組成變化較小，可能指示它們具有具有相似的源區(qū)。在鉛構(gòu)造模式圖中，鉛同位素投影點分布范圍較廣，但多數(shù)集中于地幔和造山帶演化線附近，反映了鉛的來源與巖漿活動有關(guān)。氫、氧同位素組成顯示，成礦流體具有大氣降水的性質(zhì)。研究認為，大橋塢鈾礦床成礦物質(zhì)來源具有殼幔源混合特點。

同位素;成礦物質(zhì)來源;大橋塢鈾礦床;火山巖型

大橋塢礦床是典型的火山巖型鈾礦床，前人對其成礦物質(zhì)來源認識，主要是通過碳、氧、硫等研究手段獲得與認知，但在成礦物質(zhì)來源示蹤方面相對單一。研究者多認為大橋塢鈾礦床成礦物質(zhì)來源于富鈾基底及其圍巖，成礦溶液以大氣降水為主(林祥鏗，1990;陳愛群，1997;周家志，1992;丘志力，1991)。邱林飛等(2009)研究認為大橋塢鈾礦床成礦流體具有幔源特征。本文通過鉛、氫、氧同位素地球化學(xué)特征，對大橋塢礦床成礦物質(zhì)來源進行了討論。旨在為火山巖型鈾礦成礦機理探討豐富必要的基礎(chǔ)地球化學(xué)數(shù)據(jù)，深化火山巖型鈾成礦作用的研究工作。

1 礦床地質(zhì)概況

大橋塢鈾礦床發(fā)育于浙西北地區(qū)的新路盆地中。新路盆地位于贛杭構(gòu)造-火山巖型鈾成礦帶東段的北部，是一個中生代中晚期發(fā)育形成的火山斷陷盆地。其基底為前震旦系-下古生界的淺海、濱海相碎屑巖建造、含碳硅質(zhì)巖建造和碳酸鹽建造;盆地蓋層包括勞村組(K1l)、黃尖組(K1h)和壽昌組(K1sh)，主要由一套巨厚的火山巖、火山碎屑巖組成(杜樂天，2001)①黃凈白，黃世杰，張金帶，等.2005.中國鈾成礦帶概論［R］.中國核工業(yè)地質(zhì)局.65-110.;此外，尚發(fā)育較多形態(tài)不規(guī)則的花崗斑巖和少量的輝綠巖脈等(圖1)。礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，以北東向展布的雙橋斷裂和白鶴巖斷裂為主，縱貫全區(qū)，規(guī)模大，活動歷史長，對區(qū)內(nèi)次火山活動及熱流體活動起著重要控制作用;其次是北西向斷裂，規(guī)模相對較小，控制了大橋塢礦床鈾礦體的空間產(chǎn)出與分布。

鈾礦體以脈狀或透鏡狀充填于北西向斷裂構(gòu)造中。依據(jù)宏觀顏色和礦物共生組合特征，可劃分為紅化型和紫黑色螢石型兩種礦石類型。礦石通常具有角礫狀、碎裂狀或網(wǎng)脈狀構(gòu)造，鈾礦物主要為瀝青鈾礦、鈾石和鈦鈾礦，與黃鐵礦、鈦鐵礦、方鉛礦、金紅石等密切共生，或以浸染狀散布于賦礦巖石微裂隙中，或以鈾礦物+螢石+黃鐵礦為主要礦物成分的獨立脈體形式存在。賦礦圍巖為黃尖組(K1h)流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r和花崗斑巖。圍巖蝕變主要為水云母化、紅化(赤鐵礦化)、螢石化、黃鐵礦化和碳酸鹽化等。

圖1 大橋塢鈾礦床地質(zhì)簡略圖Fig.1 Geological sketch map of Daqiaowu uranium deposit

大橋塢鈾礦床兩期成礦年齡分別為118～106 Ma和75 Ma左右(林祥鏗，1990;周家志，1996)，其鈾礦化在空間和時間上與燕山期主要構(gòu)造運動及基性脈巖侵入有著密切的聯(lián)系，表明該礦床鈾成礦作用與區(qū)域性斷裂及基性脈巖侵入密切相關(guān)，暗示深部流體參與了大橋塢鈾礦床的成礦作用。

2 樣品采集和分析方法

采集的樣品主要為花崗斑巖、凝灰?guī)r、輝綠巖、螢石型鈾礦石、蝕變圍巖等。采集方法為揀塊法。并對鈾礦石、蝕變圍巖碎樣，在雙目鏡下分離挑選出單礦物黃鐵礦和螢石。

Pb同位素分析測試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院同位素室進行，Pb同位素比值測定采用 ISOPROBE-T熱電離質(zhì)譜儀，測定誤差小于0.05%，誤差以2 σ計，檢測方法依據(jù)GB/T17672-1999《巖石中鉛鍶釹同位素測定方法》;H，O同位素通過測定螢石礦物流體包裹體的δ18O，δD同位素獲得，在中國地質(zhì)科學(xué)研究院分析測試中心完成。

3 同位素組成特征

3.1 鉛同位素

表1為Pb同位素測試結(jié)果?；◢彴邘r的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分別為39.303～38.950，15.542～15.575，18.125～18.950;黃尖組凝灰?guī)r的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分別為38.537～39.845，15.564 ～15.579，18.243 ～18.536;輝綠巖的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分別為 38.330～38.740，15.543～15.594，18.377～18.555;鈾礦石中黃鐵礦的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分別為 38.067～38.424，15.527～16.048，18.739～28.377;蝕變圍巖黃鐵礦的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb分別 為38.125～38.393，15.524～15.582，18.065～18.147。

大橋塢礦床發(fā)育的花崗斑巖的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb平均 值分別 為 38.627，15.559，18.538;與之相對應(yīng)，黃尖組凝灰?guī)rPb同位素組成平均值分別為38.691，15.572，18.390;輝綠巖的208Pb/204Pb，207Pb/204Pb，206Pb/204Pb平均值分別為38.535，15.569，18.466。顯然，來自鈾礦石和蝕變圍巖的黃鐵礦Pb同位素組成(除DQW-14外)，與上述三個巖石單元的Pb同位素組成基本一致，不同樣品Pb同位素組成數(shù)值柱狀圖重合性較好(圖2)，暗示成礦物質(zhì)來源可能與黃尖組凝灰?guī)r、或花崗斑巖、或輝綠巖有相似的源區(qū)特征。由于具有殼源特征的黃尖組凝灰?guī)r與花崗斑巖，與具有幔源特征的輝綠巖存在相似的Pb同位素組成，僅根據(jù)Pb同位素組成特征，無法直接作出鈾成礦物質(zhì)來源于酸性系列巖石(殼源區(qū))，或來源于輝綠巖(幔源區(qū))的判斷，必須結(jié)合其它研究手段予以佐證。

表1 大橋塢礦床Pb同位素組成Table 1 Lead isotopic composition of Daqiaowuuranium deposit

圖2 Pb同位素組成平均值柱狀圖Fig.2 Mean lead isotopic composition with a histogram

3.2 H，O同位素

螢石單礦物流體包裹體δ18O，δD同位素測定結(jié)果列于表2。

螢石(CaF2)為名義上的無水礦物，在礦物結(jié)晶形成之后，基本不存在H，O同位素的分餾作用，它的流體包裹體同位素組成可以很好的反映成礦流體的H，O同位素組成特征。結(jié)果顯示，來自鈾礦石的2個螢石單礦物流體包裹體的δ18O，δD組成非常接近，δ18O，δD平均值分別為 －10.5‰，－85‰。在δD-δ18O圖解中(圖3)，數(shù)據(jù)投影點遠離巖漿水和變質(zhì)水，而落在大氣降水線旁側(cè)。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因可能有兩個，其一是大橋塢礦床鈾成礦流體中的H2O主要來自大氣降水或地表水;其二也可能是成礦流體結(jié)晶過程使得流體相中重氧虧損的結(jié)果(劉叢強等，2004)。

表2 大橋塢礦床成礦流體氫、氧同位素測定結(jié)果Table 2 H and O isotope of Daqiaowu uranium deposit

圖3 大橋塢礦床成礦期流體δD-δ18O圖解Fig.3 Diagram of δD-δ18O in fluid of Daqiao wu uranium deposit

4 討論

在Zartman等(1988)鉛構(gòu)造模式圖上(圖4)，花崗斑巖巖石鉛同位素投點位于地幔和造山帶演化線之間，這與通過巖石化學(xué)特征研究得出的花崗斑巖形成的構(gòu)造環(huán)境為強烈褶皺帶的結(jié)果一致(周家志，1992)。凝灰?guī)r、輝綠巖和蝕變圍巖黃鐵礦的鉛同位素組成非常接近，在鉛構(gòu)造模式圖上(圖4a)，它們的鉛同位素投影點均位于地幔和造山帶演化線之間，暗示三者可能由同一原始巖漿演化而成，并與花崗斑巖形成于相似的構(gòu)造背景。在圖4a中，顯示各鉛同位素值投影點均集中在造山帶鉛演化曲線附近，有向下地殼過渡的趨勢。上述現(xiàn)象可能說明，鉛源屬地殼源鉛，且有深源組分的參與。

在圖4b中，各鉛同位素值投影點構(gòu)成較好的線性關(guān)系，這可能有以下幾個方面的原因:① 成礦過程中U體系發(fā)生了較大變化，而Th體系變化相對較小(江思宏等，2001);② 個別點緊靠花崗斑巖，可能說明部分鉛直接來自巖體，而大部分鉛可能來源于殼源鉛。

為進一步示蹤成礦物質(zhì)來源，筆者根據(jù)礦床中207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值相對于地幔同類比值的相對偏差和進行示蹤:

式(1)和式(2)中β為所測樣品的207Pb/204Pb的分析值;γ為樣品的208Pb/204Pb的分析值;βm為地幔的207Pb/204Pb值(15.33);γm為地幔的208Pb/204Pb值(37.47)。從計算后投點于－關(guān)系圖中，所測樣品的數(shù)值主要落于上地殼與上地幔的混合鉛區(qū)域，少部分位于上地幔鉛區(qū)、上地殼與中下地殼混合鉛區(qū)(圖5)。這表明礦床的鉛源較復(fù)雜，極大可能為殼源區(qū)與幔源區(qū)均予提供的混合鉛。

圖5 鉛同位素圖解(據(jù)鄭明華等，2002修改)Fig.5 Diagrams of-in the Daqiaowu uranium deposit(after Zhen Minghua et al.，2002)

目前已知，地幔來源巖石的 δ13C值為－5±2‰;沉積碳酸鹽碳的 δ13C值為0‰ ±;有機碳的δ13C值為 －25‰ ±(Faure，1986)。楊建明等(2003)測定了大橋塢鈾礦床鄰區(qū)670礦床成礦期脈石礦物方解石，其碳同位素δ13C=－4.08‰～－0.66‰;丘志力等(1990)測定了大橋塢鈾礦床成礦期的方解石δ13C=－4.075‰。兩者的碳同位素特征與深部巖漿來源碳類似，反映大橋塢礦床成礦物質(zhì)具有幔源特征。成礦物質(zhì)來源有殼源、幔源雙重性;亦分析了大橋塢鈾礦床流體包裹體的液相成分，結(jié)果表明該區(qū)成礦流體為富含鹵素、硫及堿金屬的C-H-O流體，與杜樂天(1988)所描述的幔汁HACONS流體成分特征相一致，同樣說明該礦床成礦流具有幔源流體的屬性;據(jù)研究資料認為:大橋塢礦床成礦流體的總δ34S值為0.33‰，接近于0，與幔源硫δ34S=0±3‰相似(陳駿等，2004)。認為大橋塢礦床成礦流體中的硫具有幔源屬性，暗示大橋塢鈾礦床成礦物質(zhì)來源于幔源巖漿。進一步證實了成礦物質(zhì)既有

圖4 206Pb/204Pb-207Pb/204Pb和206Pb/204Pb-208Pb/204Pb構(gòu)造模式圖(據(jù)Zartman等，1988)Fig.4 Tectonic patterns of206Pb/204Pb-207Pb/204and206Pb/204Pb-208Pb/204 in the Daqiaowu uranium deposit(after Zartman et al.1988)

周家志(1996)測定了670礦床成礦期黃鐵礦硫同位素δ34S為1.94‰ ～5.97‰，變化范圍相對較寬，硫同位素組成與幔源硫(δ34S=0±3‰)和地殼硫(δ34S為5‰～15‰)較接近，暗示670礦床殼源作用，也有深部巖漿來源(幔源物質(zhì))影響的推測。

楊建明等(2003)研究表明，大橋塢鈾礦床鄰區(qū)670礦床氧同位素 δ18OH2O=－6.38‰ ～+6.99‰，變化范圍寬，其氧同位素組成與巖漿水和大氣降水混合氧同位素 δ18OH2O=－20‰ ～0‰(陳駿，2004)、巖漿水的氧同位素δ18OH2O=6‰～10‰(陳駿，2004)組成類似，暗示成礦流體來源具有巖漿水和大氣降水混合特點。進一步證實了本文由螢石樣品的δ18O，δD特征表明鈾成礦流體中的H2O也主要來自大氣降水或地表水的可能性。不同礦床不同成礦階段成礦熱液的來源都有差異，只不過是礦床成礦流體的混合比例不同。

5 結(jié)論

綜合上述討論，本文認為大橋塢鈾礦床成礦熱液主要由大氣降水和巖漿水組成，成礦物質(zhì)來源具有殼源及幔源的雙重性。同時，成礦物質(zhì)來源的研究需要通過各種實驗手段綜合驗證來獲得，而單一方面研究取得的結(jié)論具有片面性。

陳愛群.1997.浙江大橋塢斑巖體“雙層結(jié)構(gòu)”與鈾礦化［J］.華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，20(4):320-329.

陳駿，王鶴年.2004.地球化學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社.

杜樂天.1988.幔汁-HACONS流體［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué)，12(1):87-94.

杜樂天.2001.中國熱液鈾礦基本成礦規(guī)律和一般熱液成礦學(xué)［M］.北京:原子能出版社.

江思宏，楊岳清，聶鳳軍，等.2001.阿拉善地區(qū)朱拉扎嘎金礦床硫、鉛同位素研究［J］.地質(zhì)論評，47(4):438-445.

林祥鏗.1990.贛杭構(gòu)造帶若干鈾礦床的同位素年齡研究及其鈾源初探［J］.鈾礦地質(zhì)，6(3):257-266.

劉叢強，黃智龍，許成，等.2004.地幔流體及其成礦作用——以四川冕寧稀土礦床為例［M］.北京:地質(zhì)出版社.

丘志力，章邦桐.1991.670礦床多期成礦作用特征及控礦因素研究［J］.中山大學(xué)學(xué)報:自然版，30(2):140-149.

邱林飛，歐光習(xí)，張建峰，等.2009.浙江大橋塢鈾礦床深部流體作用的地質(zhì)-地球化學(xué)證據(jù)［J］.鈾礦地質(zhì)，25(6):331-337.

楊建明，熊韶峰.2003.浙贛若干火山巖型鈾礦床成礦模式及找礦勘探方向［J］.鈾礦地質(zhì)，19(5):283-289.

鄭明華，劉家軍，張壽庭，等.2002.薩瓦亞爾頓金礦床的同位素組成特征及其成因意義［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報，29(3):237-245.

周家志.1992.670鈾礦床地質(zhì)特征及其成因［J］.華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，15(1):31-44.

周家志.1996.對670地區(qū)鈾成礦的認識［J］.鈾礦地質(zhì)，12(1):17-29.

Faure G.1986.Principles of isotope geology(2nd ed)［M］.New York:John Wiley and Sons，567.

Zartman R E.1981.DOE B R.Plumbotectonics-The model［J］.Tectonophysics，75:135-162.

Lead，Hydrogen and Oxygen Isotopic of Daqiaowu Uranium Ore-deposit，Zhejiang Province

CHEN Jian， WANG Zheng-qi
(Department of Geological Sciences，East China Institute of Technology，F(xiàn)uzhou，JX 344000，China)

Daqiaowu uranium deposit is one of important uranium deposits in the Gan-Hang volcanic-type uranium metallogenic belt.Based on the Lead，Hydrogen and Oxygen Isotopic and previous studies，the sources of oreforming fluid are discussed.Results show that Pb isotopic compositions of granite porphyry，tuff，diabase，Pyrite in ore and altered rock have a small variation，which indicate their source is similar.The distribution range of lead projection point is wide from the tectonic mode，while most of them are concentrated in mantle and orogenic belt.This indicates that source of lead has some relationship with magmatism.The composition of hydrogen and oxygen isotopic shows that ore-forming fluid has the property of atmospheric precipitation.The results further support that the material source of Daqiaowu uranium deposit has the mixed crust-mantle.

isotope;ore-forming material;Daqiaowu uranium deposit;volcanic-type

P597

A

1674-3504(2012)01-038-05

陳健，王正其.2012.浙江大橋塢鈾礦床鉛、氫、氧同位素研究［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，35(1):38-42.

Chen Jian，Wang Zhengqi.2012.Lead，hydrogen and oxygen isotopic of daqiaowu uranium ore-deposit，Zhejiang province［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science Edition)，35(1):38-42.

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.01.006

2011-09-01 責(zé)任編輯:張國慶

國家自然科學(xué)基金(41040019)

陳 健(1984—)，碩士生，研究方向:礦床地球化學(xué)。E-Mail:cjkeer0506dream@163.com *

王正其，E-mail:zhqwang@ecit.cn.