江衛(wèi)兵,邵 上,林 坤,李海東

（核工業(yè)二九〇研究所，廣東 韶關 512029）

華南地區(qū)包括長江以南和三江以東區(qū)域［1］，面積大于100萬平方千米，區(qū)內出露的主要巖石為花崗巖和中酸性火山巖，因此也被稱為“長英質火成巖省”［2］或大花崗巖省。花崗巖形成時代分布較廣，從東安期一直延續(xù)到燕山期，其中燕山期花崗巖類分布面積最廣［3］，其次為印支期?；◢弾r在時空分布上受造山帶的制約，即同一造山旋回伴隨相應的花崗巖類［4-5］。早期研究認為華南印支期花崗巖中無鈾礦或與鈾成礦關系不大，但近十幾年研究成果發(fā)現(xiàn)華南印支期花崗巖體中也有鈾礦床形成［6-8］，與鈾成礦作用關系密切［9］。因此引起眾多學者的廣泛關注，從時空分布、巖漿演化規(guī)律、地球化學特征、構造環(huán)境、成因類型以及與鈾成礦關系等方面進行了大量研究。本文以華南地區(qū)各個時期的花崗巖為研究對象，在閱讀前人大量文章的前提下，結合本人在下莊地區(qū)鈾礦勘查工作，從年代學、地球化學、礦床學等方面分析華南地區(qū)加里東期、印支期和燕山期花崗巖特征及其與鈾成礦關系。

1 地質背景

華南地區(qū)是我國鎢、錫、鈾、鈹、鈮、鉭、稀土等金屬礦產的集中產地，華南大陸主要由揚子和華夏地塊組成（圖1），位于秦嶺－大別造山帶以南，青藏高原以東的廣泛中國大陸及其臨海區(qū)域。區(qū)內地質構造演化復雜，在經歷早前寒武紀構造復雜演化基礎上，又經歷了全球超大陸聚散和南北大陸離散拼合等構造演化歷史。是全球板塊構造演化的重要組成部分，位于全球現(xiàn)今三大重要板塊的匯聚拼合部位。整體陸殼主要由三層顯生宙蓋層和雙層前寒武紀不同基底構成。

圖1 華南大地構造單元略圖（據(jù)張萬良，2011）［7］Fig.1 Tectonic unit sketch map of South China（After ZHANG Wanliang，2011）［7］

2 花崗巖特征

2.1 加里東期花崗巖

主要分布在武夷山和云開大山地區(qū)，呈北東向展布，出露面積總共約2萬余平方千米。加里東早期花崗巖類A/CNK比值介于1.25～1.55之間，均大于1.1，為過鋁質；加里東晚期巖體A/CNK多大于或接近1.1。孫濤（2006）［10］利用鋁飽和指數(shù)（A/CNK）對華南加里東期花崗巖類巖石化學數(shù)據(jù)作統(tǒng)計和編圖結果表明，華南加里東期花崗巖以強過鋁質為主（A/CNK＞1.1），約占58.6%，對應為S型花崗巖；弱過鋁質次之（A/CNK=1.0～1.1），約占34.1%，對應為I型花崗巖；準鋁質花崗巖（A/CNK＜1.0）約占7.3%［1］。本文統(tǒng)計了最近幾年華南加里東期巖體同位素年齡數(shù)據(jù)（表1）。從表中可知華南加里東期花崗巖類主要形成于460～410 Ma，張芳榮等（2009）［11］將其分為早晚兩期，早期巖體形成時代約為460～440 Ma，以發(fā)育面理化為特征；晚期巖體形成時代約為440～410 Ma，以塊狀構造為特征。

表1 華南加里東期巖體年齡統(tǒng)計Table 1 Age statistics of Caledonian granites in South China

2.2 印支期花崗巖

主要分布在華南西部的雪峰隆起帶和東部的武夷隆起帶，出露面積總共約8000 km2。

主要由一套準鋁質-強過鋁質高鉀花崗巖、二長花崗巖等組成，其形成環(huán)境與碰撞造山作用關系密切。華南印支期花崗巖主要分布在湖南、江西、廣東、廣西等省，其中湖南、江西分布最多（圖2），呈巖基產出。根據(jù)花崗巖分類原則，華南印支期花崗巖分為I型和S型兩種成因類型。

圖2 華南印支期花崗巖分布圖Fig.2 Distribution map of Indosinian granites in South China

本文統(tǒng)計了最近幾年華南印支期同位素年齡數(shù)據(jù)。結果表明印支期花崗巖主要為多期次巖漿活動形成的復式巖體組成部分，例如：白馬山巖體由印支晚期花崗巖（209 Ma）和燕山早期花崗巖（176 Ma）組成［19］；溈山花崗巖體為印支晚期（211 Ma）至燕山早期（184 Ma）多次巖漿侵入構成的復式巖體［20］；貴東花崗巖體是由印支期下莊巖體（235 Ma）、魯溪巖體（239 Ma）、帽峰巖體（219 Ma）［21］和燕山期的隘子巖體（160 Ma）、司前巖體（151 Ma）［22］等組成的復式巖體。

印支期花崗巖主量元素統(tǒng)計數(shù)據(jù)結果表明，該期花崗巖以高SiO2、K2O、Al2O3和K2O/Na2O比值，低CaO、MgO、P2O5為特征。印支期S型花崗巖相對I型花崗巖而言具有較高的SiO2含量，S型花崗巖Si O2含量為71.99%～76.46%，平均為74.15%（白面石除外）；I型花崗巖SiO2含量為68.33%～73.99%，平均為71.25%。在圖3中，除大神山巖體（I型）和白面石巖體（S型）落于花崗閃長巖區(qū)域外，其余基本落于花崗巖的區(qū)域內；除大神山巖體全部和栗木、王仙嶺巖體部分K2O值小于Na2O，其余印支期花崗巖K2O值均大于Na2O、K2O/Na2O比值介于1.05～4.85之間，平均為1.72，要高于華南殼源型花崗巖（K2O/Na2O=1.61）比值［23-24］。在圖4中，I型花崗巖樣品點均落于高鉀鈣堿性系列，S型花崗巖樣品大多也落于高鉀鈣堿性系列，少數(shù)落于鉀玄巖系列。綜上可見，印支期花崗巖屬于準鋁質-過鋁質、高鉀鈣堿性花崗巖。

圖3 華南印支期I型和S型花崗巖SiO2-Na2O+K2 O圖Fig.3 The Si O2 versus Na2O+K2O diagram of I type and S type granites of Indosinian in South China

圖4 華南印支期I型和S型花崗巖Si O2-K2 O圖Fig.4 The Si O2 versus K2O diagram of I type and S type granites of Indosinian in South China

印支期花崗巖分為兩組：1）下莊、錫田、關帝廟、大神山、龍源壩、小陶、白馬山、白面石、鄧阜山。這些巖體的稀土總量∑REE介于65.2×10-6～547.9×10-6之間，偏高，具較弱的Eu負異常（δEu=0.24～0.8）（小陶巖體個別樣品δEu為0.15），稀土分布曲線呈右傾型，輕重稀土之間分餾明顯，（La/Yb）N=7.81～43.52；2）紅山、大富足、帽峰、王仙嶺、陽明山、苗兒山-越城嶺、栗木，這些巖體的稀土總量∑REE偏低（17.49×10-6～214.55×10-6），遠低于全球花崗巖稀土元素的平均值（250×10-6）（帽峰巖體中兩個樣品的∑REE達280×10-6），具較強的Eu負異常（δEu=0.02～0.37），稀土分布曲線呈平坦型或弱的右傾型，輕重稀土之間分餾不明顯，（La/Yb）N=3.38～6.31。

花崗巖體富集Rb、U、Th等大離子親石元素和Ce、Sm、Y等稀土元素，明顯虧損Ba、Sr、Ti等元素，屬低Sr、Ba花崗巖。與孫濤（2003）［25］提出的南嶺東段主要為強過鋁質花崗巖結論相一致。Rb、Sr、Ba等微量元素的含量變化主要受長石、黑云母等造巖礦物制約，Ti的負異常是鈦鐵礦分離結晶作用的結果。而大神山、關帝廟、錫田、下莊、苗兒山－越城嶺、白馬山、小陶、白面石、紅山、大富足、龍源壩、鄧阜仙巖體顯示出明顯的P的負異常，是磷灰石分離結晶作用的結果。印支期花崗巖，Nb/Ta值大多數(shù)為3.27～11.94，反映巖漿作用過程中，Nb和Ta曾發(fā)生較明顯的餾（栗木巖體部分樣品Nb/Ta值只有0.5左右，大富足、白面石巖體個別樣品Nb/Ta值＞16），Ta相對富集，而Nb相對虧損，低于地殼平均值（11.22），這反映了印支期花崗巖源區(qū)主要由地殼物質組成，具有殼源巖漿的特征［26］。

華南I型和S型印支期花崗巖在形成年齡上無明顯區(qū)別（表2），但巖石成因和物源上存在明顯的差異。華南印支期S型花崗巖被認為是地殼重熔的產物，是區(qū)內早期變質沉積巖部分熔融產生的巖漿結晶形成的，而I型花崗巖則主要是變質泥巖和變質玄武巖以及少量幔源巖漿的混合［25，47-48］。朱自強（2004）［49］則認為印支期富鎂、鈦的鈣堿性二長閃長花崗巖的形成與地幔柱的上升作用有關。

表2 華南印支期花崗巖年齡統(tǒng)計表Table 2 Age statistics of Indosinian granites in South China

蔡 楊 等（2013）［31］利 用CaO/Na2O-Al2O3/Ti O2圖解對印支期花崗巖源區(qū)研究顯示，強過鋁質花崗巖具有較低的CaO/Na2O比值，落在了泥質巖源區(qū)內；準鋁質-弱過鋁質花崗巖的Ca O/Na2O比值明顯高于強過鋁質花崗巖，表明形成于更高的溫壓環(huán)境下?；◢弾r的Al2O3/Ti O2比值常用于判別花崗巖源區(qū)部分熔融溫度：若Al2O3/Ti O2＞100，部 分 熔 融 溫 度 低 于875℃；若Al2O3/Ti O2＜100，則部分熔融溫度高于875℃。高溫型過鋁質花崗巖的成因，與地幔軟流圈的上涌導致地殼受地幔熱的輸入而誘發(fā)部分熔融有關。由統(tǒng)計可知：華南印支期I型花崗巖和弱鋁質S型花崗巖Al2O3/Ti O2比值都小于100，強過鋁質花崗巖中也有部分巖體的Al2O3/TiO2值小于100，顯示出成巖過程中地幔的參與。

2.3 燕山期花崗巖

燕山早期花崗巖在華南花崗巖中出露面積最廣，主要呈北東向分布，在南嶺地區(qū)呈東西向分布，年齡主要介于200～150 Ma。以黑云母二長花崗巖和黑云母花崗巖為主，同時伴隨少量超酸性鉀長花崗巖、二云母花崗巖和偏中性的花崗閃長巖。巖石富硅、鋁，貧鈣、鎂，具有較高的（87Sr/86Sr）i和較低的εNd（t）值，具典型的S型花崗巖特征，是殼源改造型花崗巖［50］。而李獻華等（2007）［51］通過對華南燕山早期花崗巖的Si O2-P2O5系統(tǒng)研究，表明二者呈負相關關系，燕山早期的含角閃石花崗閃長巖-黑云母二長花崗巖和黑云母鉀長花崗巖-二（白）云母花崗巖為準鋁質-弱鋁質的I型/分異I型花崗巖演化系列。

燕山晚期花崗巖主要分布在浙、閩、粵沿海地區(qū)和湘北、鄂南、皖南和蘇滬的長江中下游地區(qū)，出露面積超過50300 km2。在沿海地區(qū)走向以北北東向為主，在長江中下游地區(qū)走向以北東東向為主。此時巖漿活動主要以準鋁和弱過鋁質鈣堿性為主，年齡介于150～97 Ma。

3 花崗巖與鈾成礦作用

華南地區(qū)與鈾成礦有關的花崗巖體主要形成于印支期和燕山期，少量加里東期。華南花崗巖型鈾礦床成礦年齡絕大部分位于燕山期，少數(shù)幾個成礦位于加里東期，年齡為378、360、407 Ma［7］。數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果表明華南地區(qū)花崗巖型鈾礦成礦年齡絕大部分小于145.5 Ma（約97.8%），主要集中在100～40 Ma［7］，例如長江礦田棉花坑礦床（302）、下莊礦田希望礦床（330）。

3.1 加里東期花崗巖與鈾成礦

加里東花崗巖為燕山期大范圍鈾成礦提供鈾源，提供鈾源的方式有兩種。一種是加里東期巖體中所含的成礦元素在后來（印支期、燕山期）的花崗質巖漿-熱液或者地幔流體作用下可以活化-轉移，參與成礦；另一種是通過巖漿作用進入到晚期花崗巖中。例如在贛南白面石、隘高等地區(qū)，部分加里東期花崗巖通過熔融而形成印支期花崗巖；而印支期花崗巖則作為圍巖為鈾成礦作用提供鈾源。

3.2 印支期花崗巖與鈾成礦

印支期花崗巖與鈾成礦有密切成因關系。眾多學者根據(jù)印支期花崗巖體中鈾礦產出情況，將其分為產鈾花崗巖體和非產鈾花崗巖體。章健等（2011）［52］對產鈾巖體（諸廣山和大富足巖體）和非產鈾巖體（白馬山和瓦屋堂巖體）進行礦物化學成分研究分析認為，與非產鈾花崗巖相比，產鈾花崗巖具有如下特征：黑云母蝕變程度強，包裹的副礦物較多；黑云母中SiO2、Ti O2、Fe2O3、MgO的含量較低，Al2O3、F、FeO的含量較高；黑云母均為鐵葉云母，Al3+和Fe2+高，花崗巖類型為過鋁質花崗巖，來源于泥質地殼；并且花崗巖的氧逸度低、成巖溫度低。這些特征是判別華南印支期花崗巖產鈾潛力的重要標志。

印支期花崗巖為燕山期大范圍鈾成礦提供鈾源。華南印支期產鈾花崗巖大多數(shù)為S型花崗巖，多為地殼物質重熔形成，具有較高的鈾含量，為燕山期鈾成礦提供充足的鈾源，帽峰巖體發(fā)育大量蝕變，花崗巖中的晶質鈾礦發(fā)生溶蝕就是證明［21］。

印支期花崗巖為燕山期大范圍成礦的有利賦礦圍巖。華南鈾成礦作用主要發(fā)生在燕山期，但其賦礦圍巖大部分為印支期花崗巖，具有較大的礦巖時差。華南地區(qū)主要以熱液脈型鈾礦化為主，熱液蝕變發(fā)育，印支期花崗巖經歷多期次熱液蝕變之后巖石孔隙度增大，有利于成礦元素的浸出，同時也為成礦元素鈾富集提供良好場所。

3.3 燕山期花崗巖與鈾成礦

燕山期構造-巖漿活動強烈、復雜。華仁民等（2005）［53］根據(jù)花崗巖形成年代及形成時的大陸動力學背景等，將燕山期花崗巖劃分為早、中、晚三期，再進一步將燕山中、晚兩期各細劃分為兩個階段。

華南大規(guī)模巖漿活動從185 Ma開始，并集中在180～170 Ma之間。但該階段沒有鈾礦床的形成。燕山早期的大陸動力學背景是造山后局部的“伸展-裂解”。

燕山中期第一階段發(fā)生在170～150 Ma，為華南地區(qū)巖石圈全面伸展-減薄時期，該時期巖漿作用強烈，地幔上涌引發(fā)大量玄武質巖漿的底侵作用，并觸發(fā)大規(guī)模的地殼熔融作用，形成“改造型”或陸殼重熔型花崗巖，巖性主要為黑云母二長花崗巖，并在160 Ma前后形成高潮。燕山中期第二階段的發(fā)生在150～140 Ma，該階段無大規(guī)模花崗巖類巖漿活動；巖漿活動主要體現(xiàn)在160 Ma左右形成的陸殼重熔型花崗巖主體繼續(xù)分異演化。燕山中期階段也沒有鈾礦床的產出。

華南燕山早-中時期為印支運動造山后的伸展構造環(huán)境，受太平洋板塊構造體系影響較小。到了燕山晚期，華南地區(qū)主要受太平洋構造體系的控制，燕山晚期第一階段介于139～100 Ma，該期構造背景以太平洋板塊俯沖－擠壓為主，形成了大量廣泛分布在大陸邊緣的鈣堿性火山巖系列。燕山晚期第二階段在100 Ma后，華南東部地區(qū)進入真正的拉張環(huán)境，在該時期（100～90 Ma）浙閩沿海地帶形成的大量A型花崗巖就是拉張環(huán)境的具體表現(xiàn)［54］，而90 Ma之后出現(xiàn)雙峰式火山巖。華南東部大量紅盆也主要形成于燕山晚期第二階段。而這個時期華南地殼處于拉張狀態(tài)，產生大量的聯(lián)通地幔的深大斷裂，同時伴隨著基性巖脈的生成。在該時期共形成三期基性巖脈，形成年齡分別為～140、～105、～90 Ma三個階段，而這三個階段正是下莊地區(qū)鈾成礦的三個階段，指示下莊地區(qū)鈾成礦和與之對應的中基性巖脈是同一時期的產物，它們所具有的這一對應關系在證實華南地殼拉張事件控制著軸成礦的形成時代上是一個較為有利的證據(jù)。此外，部分礦床中礦體賦存于燕山期巖體內或印支期與燕山期巖體接觸部位，并在燕山期巖體中見晶質鈾礦（下莊竹筒尖礦床），表明燕山期巖體為鈾成礦提供熱能。

4 結論

1）華南地區(qū)花崗巖有加里東期、印支期和燕山期，形成年代分別為460～410、251～209、200～97 Ma。

2）加里東期花崗巖以過鋁質S型花崗巖為主，其次為I型花崗巖；印支期花崗巖大多數(shù)屬于準鋁質-過鋁質、高鉀鈣堿性花崗巖，以S型和I型花崗巖為主，常與燕山期花崗巖形成復式巖體；燕山期花崗巖以S型花崗巖為主。

3）鈾成礦存在明顯的礦-巖時差，主要形成于燕山期，加里東期和印支期花崗巖為鈾成礦提供鈾源。