邵 飛

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安徽廬樅火山盆地鈾成礦作用研究

邵 飛

廬樅火山盆地位于長(zhǎng)江中下游成礦帶中段，中生代燕山期強(qiáng)烈的火山-潛火山巖漿作用孕育了盆地內(nèi)的鈾多金屬成礦作用。研究表明，盆地內(nèi)鈾成礦是潛火山巖侵位后的地質(zhì)事件，潛火山巖漿活動(dòng)對(duì)鈾成礦起主導(dǎo)作用。潛火山巖漿演化晩期的殘余相富鈾，在石英正長(zhǎng)巖中形成晶質(zhì)鈾礦等高溫礦物。結(jié)合巖石鈾含量分析結(jié)果，筆者認(rèn)為石英正長(zhǎng)巖可構(gòu)成鈾源體，潛火山巖漿期后熱液與鈾源體相互作用，促成了成礦流體演化。早期流體以巖漿水為主，成礦期流體為巖漿水與大氣降水混合的產(chǎn)物，成礦流體性質(zhì)由堿性向酸性演化。溫度降低及流體的混合作用，促使礦質(zhì)在成礦有利空間卸載。

鈾礦化特征；成礦物質(zhì)來(lái)源；成礦流體系統(tǒng)；礦質(zhì)卸載；廬樅火山盆地

長(zhǎng)江中下游成礦帶是我國(guó)陸內(nèi)重要的銅金鐵多金屬成礦帶之一，廬樅火山盆地位于該成礦帶中部的安徽省境內(nèi)，盆地內(nèi)鐵銅鉛鋅金及鈾礦產(chǎn)豐富，其由此構(gòu)成長(zhǎng)江中下游成礦帶的重要組成部分。廬樅盆地鐵銅金等多金屬礦成礦作用研究較深入[1-3]，但鈾礦床多局限于成礦地質(zhì)特征、成礦規(guī)律及控礦因素等描述性研究[4-6]。毋庸置疑，廬樅火山盆地鈾及多金屬熱液礦床均是構(gòu)造-巖漿演化所孕育的產(chǎn)物，成礦作用是成礦物質(zhì)的“源-運(yùn)-聚”的鏈?zhǔn)絼?dòng)力學(xué)過(guò)程?；诖硕_(kāi)展的廬樅盆地鈾成礦作用研究，意在深化對(duì)盆地內(nèi)鈾成礦機(jī)理的認(rèn)識(shí)，亦為后續(xù)研究及鈾礦勘查工作提供新的思路。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長(zhǎng)江中下游成礦帶的大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子板塊北緣，北西以襄樊-廣濟(jì)斷裂和郯廬斷裂為界，南東以陽(yáng)新-常州斷裂為界。自晉寧期以來(lái)，該帶所屬地區(qū)經(jīng)歷了古生代蓋層沉積階段和中生代板內(nèi)變形階段，受特提斯構(gòu)造域、古太平洋構(gòu)造域和深部殼幔作用過(guò)程復(fù)合形成的中生代轉(zhuǎn)換構(gòu)造背景控制[7]，區(qū)內(nèi)構(gòu)造的長(zhǎng)期作用和活動(dòng)，形成了斷隆區(qū)和斷坳區(qū)的次級(jí)構(gòu)造格局。廬樅盆地即為其斷坳區(qū)的典型代表。

廬樅火山盆地位于長(zhǎng)江中下游成礦帶中段，其形態(tài)呈NE向延伸的耳廓狀，面積約1 000 km2，被NNE向的羅河斷裂與NE向長(zhǎng)江斷裂帶的沿江斷裂所夾持(圖1)。盆地發(fā)育于早中生代坳陷基礎(chǔ)之上，中生代強(qiáng)烈的火山作用，在盆地內(nèi)形成了厚達(dá)1 000～3 000 m的中性火山巖(橄欖安粗巖系)，火山巖的直接基底為中、下侏羅統(tǒng)陸相含煤碎屑建造。盆地內(nèi)發(fā)育有NNE向、近EW向、近SN向和NW向4組基底斷裂構(gòu)造，這些斷裂的形成與演化受制于郯廬斷裂帶自三疊紀(jì)以來(lái)頻繁的繼承性活動(dòng)[8-9](圖1)。

圖1 廬樅火山盆地地質(zhì)略圖Fig.1 Schematic geology map of Luzong volcanic basin

廬樅盆地的火山巖由老至新劃分為晚侏羅世的龍門院旋回、磚橋旋回及早白堊世的雙廟旋回、浮山旋回?；鹕綆r層在平面上總體呈半環(huán)形，從盆地北、東部和南部向盆地西部及中心地區(qū)由老至新依次分布，產(chǎn)狀由邊緣向中心傾斜。各旋回末期均有與火山巖漿演化具有連續(xù)性、同源性的潛火山巖體侵入，與龍門院、磚橋旋回火山活動(dòng)關(guān)系密切的早期侵入巖主要為閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)巖類，雙廟、浮山旋回火山巖漿活動(dòng)之后的晚期侵入巖主要為正長(zhǎng)巖類。巖石地球化學(xué)特征顯示，廬樅盆地火山巖及潛火山巖的成巖物質(zhì)均來(lái)源于上地幔的部分熔融，在巖漿演化、上升侵位(噴發(fā))的過(guò)程中，發(fā)生了一定程度的陸殼同化混染作用[3,10]。盆地內(nèi)的火成巖是中國(guó)東部中生代燕山期巖漿大爆發(fā)的產(chǎn)物，強(qiáng)烈的火山-潛火山巖漿作用孕育了鈾多金屬成礦作用[1,8]。

2 鈾礦化特征

2.1 鈾礦時(shí)空分布特征

廬樅盆地的鈾礦勘查工作始于上世紀(jì)50年代末，至90年代初告一段落，先后發(fā)現(xiàn)中型鈾礦床1個(gè)(8411礦床)、小型鈾礦床2個(gè)(8413礦床、大龍山礦床)、鈾礦點(diǎn)及礦化點(diǎn)數(shù)十個(gè)。它們?cè)诳臻g上絕大多數(shù)賦存于盆地東南緣大龍山、城山及黃梅尖石英正長(zhǎng)巖體的內(nèi)外接觸帶，以外接觸帶為主(圖1)，石英正長(zhǎng)巖體內(nèi)部?jī)H發(fā)現(xiàn)少量工業(yè)鈾礦化。火山巖系內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有大量異常點(diǎn)、帶，但未揭見(jiàn)有工業(yè)意義的鈾礦化。

產(chǎn)于黃梅尖巖體北緣外接觸帶的8411、8413礦床，鈾礦化主要賦存于距巖體400 m范圍內(nèi)的中侏羅統(tǒng)羅嶺組(J2l)粗中粒長(zhǎng)石石英砂巖中，礦體形態(tài)呈似層狀，礦體產(chǎn)狀與賦礦層位產(chǎn)狀基本一致(圖2)。大龍山巖體南緣的大龍山礦床，鈾礦化以陡脈狀賦存于貫通石英正長(zhǎng)巖與下侏羅統(tǒng)磨山組(J1m)砂巖殘留體的北西向斷裂破碎帶中，工業(yè)鈾礦段主要發(fā)育于殘留體砂巖內(nèi)或正長(zhǎng)巖與砂巖接觸帶近砂巖一側(cè)(圖3)。由此可見(jiàn)，廬樅盆地鈾礦化與石英正長(zhǎng)巖空間相依。

廬樅盆地龍門院、磚橋、雙廟和浮山旋回火山巖的形成時(shí)間分別為134.8±1.8 Ma、134.1±1.6 Ma、130.5±0.8 Ma和127.1±1.2 Ma，黃梅尖、城山和大龍山石英正長(zhǎng)巖體成巖年齡為125.4±1.7 Ma、126.5±2.1 Ma和126.2±1.5 Ma[1,11-12]。8411、大龍山鈾礦床成礦年齡為109 Ma、106±2 Ma[6]。據(jù)此，廬樅盆地鈾成礦是石英正長(zhǎng)巖侵位后的地質(zhì)事件。

2.2 礦石特征及圍巖蝕變

鈾礦床的礦石以碎裂結(jié)構(gòu)為主，脈狀、網(wǎng)脈狀、角礫狀、團(tuán)塊狀及浸染狀構(gòu)造。礦石原生鈾礦物主要為瀝青鈾礦，其次為鈾石，見(jiàn)有鈾黑、銅鈾云母、鈣鈾云母及硅鈣鈾礦等次生鈾礦物。其他金屬礦物為中低溫?zé)嵋旱V床的標(biāo)型礦物，主要有黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦、紅砷鎳礦、輝砷鈷礦等，脈石礦物為石英、鈉長(zhǎng)石、水云母、螢石、方解石、綠泥石、重晶石等。

與鈾礦化關(guān)系密切的圍巖蝕變有：硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、螢石化、水云母化、綠泥石化等，表現(xiàn)為中低溫酸性蝕變礦物組合特征。

根據(jù)礦床熱液蝕變強(qiáng)烈，并具有與瀝青鈾礦共、伴生的中低溫?zé)嵋旱V床標(biāo)型礦物的特點(diǎn)，廬樅火山盆地的鈾礦床應(yīng)屬中低溫?zé)嵋盒偷V床。

圖3 大龍山鈾礦床2號(hào)勘探線剖面示意圖Fig.3 Geological section along No.2 exploration line in Dalongshan uranium deposit

2.3 控礦因素

據(jù)廬樅盆地鈾礦化的時(shí)空分布特點(diǎn)及礦石和圍巖蝕變特征判斷，潛火山巖漿期后的熱液演化造就了中低溫?zé)嵋衡櫝傻V作用過(guò)程，鈾礦化受正長(zhǎng)巖、地層巖性及構(gòu)造綜合控制。

正長(zhǎng)巖對(duì)鈾礦化的控制表現(xiàn)為空間相依、時(shí)間相隨。高孔隙度、高滲透性的羅嶺組中粗粒砂巖為礦質(zhì)沉淀提供了有利空間，制約了鈾礦化的空間定位(黃梅尖巖體外帶羅嶺組粉細(xì)砂巖韻律層均不含礦)。構(gòu)造對(duì)鈾礦化的控制表現(xiàn)為兩方面，一是貫通巖體與砂巖的構(gòu)造是含礦流體運(yùn)移的通道，如8411礦床的F2；二是構(gòu)造破碎帶本身是礦質(zhì)沉淀的有利空間，尤其是巖體與砂巖接觸帶、相對(duì)松散的砂巖段構(gòu)造更為破碎，其對(duì)礦質(zhì)沉淀極為有利，如大龍山礦床的F8、F15、F3等(圖3)。

3 鈾成礦作用

3.1 鈾成礦物質(zhì)來(lái)源

3.1.1 巖石鈾含量對(duì)鈾源的指示

成巖年齡早于內(nèi)生熱液礦床成礦年齡的圍巖，盡管其原始鈾含量經(jīng)歷了成巖后長(zhǎng)期的地質(zhì)-地球化學(xué)作用改造，但目前鈾含量的高低對(duì)內(nèi)生作用過(guò)程中其是否為成礦提供鈾源，仍具有重要的指示意義[13]。

由表1可見(jiàn)，廬樅火山盆地巖石鈾含量明顯高于揚(yáng)子地塊鈾含量平均值(3.2×10-6)[14-15]，中性火山巖鈾含量達(dá)5.10×10-6，石英正長(zhǎng)巖鈾含量為7.78×10-6，表明巖漿作用使鈾得以預(yù)富集，廬樅火山盆地也構(gòu)成了鈾成礦物質(zhì)的匯聚區(qū)，其可為成巖后的鈾成礦作用提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

表1 廬樅火山盆地巖石鈾含量(×10-6)

注：據(jù)核工業(yè)270研究所，1989。

3.1.2 巖、礦石微量元素含量對(duì)鈾源的指示

廬樅盆地潛火山巖與火山巖的巖漿演化具有連續(xù)性和同源性[10]，但其微量元素含量有較大差距，尤其是巖、礦石微量元素含量差距更大(表2)。

表2 廬樅火山盆地巖、礦石微量元素含量(×10-6)

注：據(jù)核工業(yè)270研究所，1989。

無(wú)論是親銅元素(Cu、Pb、Zn)還是鐵族元素(Ni、Cr、V)，其在石英正長(zhǎng)巖中的含量均明顯低于火山巖，親銅元素在礦石中的含量呈顯著增高?？紤]到鈾成礦與石英正長(zhǎng)巖具密切的時(shí)空關(guān)聯(lián)，推認(rèn)潛火山巖漿期后熱液與潛火山巖相互作用，使得鈾及親銅元素自潛火山巖向熱液中遷移，即潛火山巖為鈾成礦提供物質(zhì)來(lái)源。

3.1.3 高溫鈾礦物對(duì)鈾源的指示

2012年在廬樅盆地中部施工完成的科學(xué)深鉆(ZK01)，在盆地深部(1 500～2 012 m)的正長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)巖巖體內(nèi)揭見(jiàn)了鈦鈾礦、鈾釷石和晶質(zhì)鈾礦等高溫鈾礦物，并伴隨發(fā)育鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、電氣石化、硬石膏化等高溫蝕變[16]。

晶質(zhì)鈾礦等高溫礦物的形成，表明潛火山巖漿熔融的母巖相對(duì)富鈾，且?guī)r漿分異演化充分，殘余相中鈾濃度較高，潛火山巖成巖時(shí)氧逸度較低。含晶質(zhì)鈾礦的石英正長(zhǎng)巖體具有產(chǎn)鈾礦的潛力，并且其含有的晶質(zhì)鈾礦可為后來(lái)的鈾成礦提供物質(zhì)來(lái)源[17-18]。

3.2 成礦流體系統(tǒng)

3.2.1 成礦流體來(lái)源

前人利用H、O、S同位素組成，對(duì)8411鈾礦床成礦流體來(lái)源進(jìn)行了較深入研究，結(jié)果表明，礦前期、成礦期及礦后期δ18OH2O值分別為7.0‰、3.3‰及-3.0‰，表現(xiàn)為大量降低的趨勢(shì)；鈾礦脈、蝕變巖帶及正常砂巖中黃鐵礦的δ34S值分別為2.2‰、5.1‰及12.9‰，表現(xiàn)為明顯逐步增高的趨勢(shì)[19]。據(jù)此，廬樅火山盆地鈾礦床的成礦流體來(lái)源，礦前期以巖漿水為主，成礦期為巖漿水和大氣降水相混合的產(chǎn)物。

3.2.2 成礦流體演化

廬樅火山盆地鈾成礦與石英正長(zhǎng)巖具有密切的成因聯(lián)系，礦巖時(shí)差較小(<20Ma)，鈾成礦流體是潛火山巖漿期后熱液不斷演化的結(jié)果。

正長(zhǎng)巖中晶質(zhì)鈾礦等高溫鈾礦物的存在，表明潛火山巖漿演化晚期的殘余巖漿富鈾。與高溫鈾礦物生成相伴隨的高溫堿性蝕變，預(yù)示了殘余巖漿作用階段之后的氣水溶液為堿性流體。這種堿性巖漿期后熱液與石英正長(zhǎng)巖相互作用，不僅使得巖石中的鈾向熱液中遷移，富含鈉質(zhì)的堿性熱液也有利于巖石中的親銅元素發(fā)生活化轉(zhuǎn)移[20]。隨著成礦物質(zhì)在熱液中不斷濃集并最終演化為成礦流體，由于固液相之間物質(zhì)組成的交換，加之大氣降水的混入，成礦流體性質(zhì)也由堿性向酸性演化，成礦期不僅鈾卸載，而且伴隨著酸性蝕變發(fā)生。

3.2.3 成礦流體運(yùn)移

據(jù)廬樅火山盆地鈾礦定位空間，成礦流體運(yùn)移受熱驅(qū)動(dòng)明顯。一是巖體內(nèi)部熱向外的側(cè)向驅(qū)動(dòng)，使得巖體外接觸帶成為有利的賦礦部位；二是巖體內(nèi)部及深部熱向上的垂向驅(qū)動(dòng)，使得貫通巖體與砂巖的陡傾構(gòu)造既構(gòu)成成礦流體運(yùn)移的有利通道，又是有利的成礦部位。構(gòu)造兩側(cè)相對(duì)疏松的高孔隙度、高滲透性的砂巖韻律層為垂向運(yùn)移的成礦流體提供了礦質(zhì)卸載的空間。

3.3 礦質(zhì)卸載機(jī)制

鈾從流體中卸載的可能機(jī)制較多[21]，通過(guò)對(duì)廬樅火山盆地鈾礦化特征的分析，認(rèn)為成礦流體溫度降低和流體的混合作用，是礦質(zhì)卸載的兩種最重要的機(jī)制。

3.3.1 溫度降低

由溫度降低(冷卻作用)促使礦質(zhì)卸載和礦床定位需要滿足兩個(gè)條件：一是成礦流體中礦質(zhì)濃度較高；二是成礦流體的溫度能夠在較局部范圍和短距離內(nèi)有大幅度的下降[22]。

廬樅火山盆地深部晶質(zhì)鈾礦的存在，表明潛火山的殘余巖漿熱液及由其演化而成的早期成礦流體中鈾濃度較高。此外，盆地內(nèi)富鈾礦體及礦床的存在，也為成礦流體中礦質(zhì)濃度較高提供了間接證據(jù)，業(yè)已發(fā)現(xiàn)的3個(gè)鈾礦床有2個(gè)礦床揭見(jiàn)到富礦體(帶)。8413礦床品位大于0.3%的鈾資源量占礦床總資源量的43.6%；由一、三和七號(hào)礦帶組成的大龍山礦床，一號(hào)礦帶平均品位0.81%，三號(hào)和七號(hào)礦帶平均品位均大于0.3%。盆地內(nèi)業(yè)已揭見(jiàn)的鈾礦化，垂向礦化幅度為200～500 m，礦化賦存于成礦流體運(yùn)移的構(gòu)造通道本身或距石英正長(zhǎng)巖體400 m范圍內(nèi)的外帶砂巖中[23]。鈾礦化賦存空間特征表明，成礦流體的溫度在較局部范圍和短距離內(nèi)大幅下降，并由此促使礦質(zhì)卸載。

3.3.2 流體的混合作用

流體的混合作用歷來(lái)被認(rèn)為是鈾從成礦流體中卸載的重要機(jī)制，混入的流體通過(guò)冷卻、中和、氧化-還原等方式破壞了原成礦流體的化學(xué)平衡，促使礦質(zhì)卸載[21]。由于流體-流體間的反應(yīng)速度遠(yuǎn)比流體-固相間的反應(yīng)速度快，因而流體混合作用對(duì)礦質(zhì)卸載的效果更為明顯[24]。

前人對(duì)廬樅火山盆地鈾成礦流體來(lái)源的研究結(jié)果表明，在殘余巖漿熱液基礎(chǔ)上發(fā)育演化而成的成礦流體，礦前期以巖漿水為主，成礦期為巖漿水和大氣降水混合的產(chǎn)物。廬樅盆地月山礦田銅金礦床及龍橋鐵礦床成礦期成礦流體亦為巖漿水與大氣降水混合的產(chǎn)物，且大氣降水的混入量不超過(guò)30%[3,22]。由此可見(jiàn)，盆地內(nèi)流體的混合作用是鈾及多金屬礦質(zhì)卸載的較普遍機(jī)制之一。

4 結(jié)論

(1)廬樅火山盆地的火成巖是中國(guó)東部中生代構(gòu)造-巖漿作用的產(chǎn)物，受中國(guó)東部中生代燕山期地球動(dòng)力學(xué)背景的制約，燕山期強(qiáng)烈的火山-潛火山巖漿作用孕育了鈾多金屬成礦作用。

(2)盆地內(nèi)業(yè)已探明的工業(yè)鈾礦化受石英正長(zhǎng)巖、地層巖性及構(gòu)造綜合控制，但潛火山巖漿活動(dòng)對(duì)鈾成礦起主導(dǎo)作用，鈾礦與石英正長(zhǎng)巖具密切的時(shí)空關(guān)聯(lián)，表現(xiàn)為時(shí)間相隨、空間相依。

(3)潛火山巖漿演化晚期的殘余巖漿富鈾，在火山盆地深部石英正長(zhǎng)巖中形成晶質(zhì)鈾礦等高溫礦物，結(jié)合巖石鈾含量分析結(jié)果，認(rèn)為石英正長(zhǎng)巖構(gòu)成鈾源體。巖漿期后熱液與鈾源體的相互作用促成了成礦流體演化，即廬樅火山盆地鈾成礦流體由殘余巖漿熱液演化而成，在演化過(guò)程中有大氣降水的混入，至成礦期時(shí)，成礦流體性質(zhì)由堿性演化為酸性。

(4)溫度降低及流體的混合作用，是廬樅火山盆地鈾成礦作用過(guò)程中礦質(zhì)卸載的重要機(jī)制，其制約了鈾礦化的空間定位。

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(核工業(yè)270研究所，江西 南昌 330200)

Study on Uranium Metallogeny in Lu-zong Volcanic Basin in Anhui

SHAO Fei

(ResearchInstituteNo．270，CNNC，Nanchang，Jiangxi330200，China)

Lu-zong volcanic basin is located at the middle section of uranium metallogenic belt of middle and lower reaches of Yangtze．Volcanism and sub-volcanism in Yanshan stage of Mesozoic generated uranium multimetal metallogenisis in the basin．Uranium metallogenesis in the basin was a consequent geological event after subvolcaism．Magmatism of subvolcanism played leading role in the metallogenesis．Uranium is rich in residual hydrothermal solution in late stage of subvolcanic magmatism，and produces xenothermal minerals of uraninite etc in quartz syentie．Quartz syenite is considered as uranium source based on analytical results of uranium content．Steam hydrotheral solution in post subvolcanic magmatism reacted with uranium sources to promote evolution of metallogenic solution．In the early stage of metallogenesis，magmatic water was the main component of the fluid，and mixed with meteoric water in ore-forming stage．Mineralization fluid changed from alkaline to acid．Temperature descendent and fluids mixture caused the ore mattes to unload in favorable metallogenic spaces．

characteristics of uranium mineralization; metallogenic source; metallogenic fluid system; unloading of minerals; Lu-zong volcanic basin

2015-03-13

邵 飛(1963—)，男，高級(jí)工程師(研究員級(jí))，博士，長(zhǎng)期從事鈾礦地質(zhì)勘查及成礦理論研究。E-mail:sf270@163.com

1000-0658(2015)06-0555-07

P612

A