朱 衛(wèi) 平

(1.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 ，江西 南昌 330013; 2.自然資源部 航空地球物理與遙感地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083; 3.中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083)

0 引言

粵北諸廣山地區(qū)是我國重要的花崗巖型鈾礦產(chǎn)地，其中發(fā)育多個(gè)鈾礦田，長江鈾礦田位于諸廣山復(fù)式巖體中南部，因區(qū)內(nèi)有棉花坑等鈾礦床而著名。前人在粵北諸廣山地區(qū)做了大量的找礦、勘探與地質(zhì)研究工作[1-3]，圍繞長江礦田年代學(xué)[4-5]、地球化學(xué)[6]、巖石成因[7]及鈾礦床成因[8]等方面取得了大量的研究成果。本文系統(tǒng)總結(jié)了長江鈾礦田花崗巖和鈾成礦的年代學(xué)研究進(jìn)展，并針對(duì)存在的問題進(jìn)行了探討，為下一步找礦與研究提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長江鈾礦田處于南嶺構(gòu)造—巖漿活動(dòng)帶中段，位于諸廣山巖體中南部。該區(qū)是吳川—四會(huì)深大斷裂向北延伸通過的部位，是地殼構(gòu)造巖漿長期、多階段、強(qiáng)烈活動(dòng)的特殊區(qū)域。區(qū)域上加里東期、印支期和燕山期巖漿活動(dòng)頻繁。區(qū)內(nèi)主體巖體為長江燕山期巖體和油洞印支期巖體，加里東期花崗閃長巖僅出露于礦田西南角(圖1)。沿著長江巖體與油洞巖體結(jié)合部位形成了多個(gè)鈾礦床，如書樓丘(305)鈾礦床、棉花坑(302)鈾礦床、油洞(306)鈾礦床、長坑(301)鈾礦床、長排鈾礦床、水石(308)鈾礦床[7]，以及蕉坪(362)鈾礦床、企嶺(363)鈾礦床。與成礦有關(guān)的巖體為長江巖體和油洞巖體，其中長江巖體主要巖性為中粒黑云母花崗巖，油洞巖體主要巖性為粗粒二云母花崗巖。

1—第四系；2—燕山期中細(xì)粒二云母花崗巖；3—燕山期中粒斑狀黑云母花崗巖；4—印支期粗粒二云母花崗巖；5—印支期粗粒黑云母花崗巖；6—加里東期花崗閃長巖；7—中生代火山巖；8—中生代花崗巖；9—輝綠巖；10—輝長閃長巖；11—構(gòu)造帶；12—地質(zhì)界線與推測地質(zhì)界線；13—鈾礦床；14—地名；15—采樣位置與編號(hào)

2 主要進(jìn)展

到目前為止，前人對(duì)長江鈾礦田的長江巖體、油洞巖體和侵入其中的脈巖形成年齡以及書樓丘、棉花坑、長排等3個(gè)鈾礦床的成礦年齡進(jìn)行了大量的測試工作，獲得了較為豐富的年齡數(shù)據(jù)。這些年齡數(shù)據(jù)是不同學(xué)者在不同時(shí)間使用LA-ICP-MS鋯石U-Pb法、SHRIMP法和電子探針等方法測試獲得的。從這些年齡數(shù)據(jù)可以看出，長江鈾礦田巖體形成年齡值相對(duì)集中，而鈾礦床形成時(shí)間跨度較大，如長江巖體年齡常見值在166～157 Ma，油洞巖體年齡常見值在232～225 Ma，鈾礦床形成時(shí)間在127～54 Ma，具體如表1所示。

表1 長江鈾礦田花崗巖及鈾成礦年齡數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

(續(xù)表)

(續(xù)表)

3 討論與結(jié)論

3.1 巖體形成年齡問題

3.1.1 長江巖體成巖年齡

通過分析長江巖體年齡數(shù)據(jù)，可知該巖體形成年齡在185.21～141.8 Ma，常見值為166～157 Ma(圖2)，加權(quán)平均年齡為160.9 Ma，除去最大值與最小值后的算術(shù)平均年齡為161 Ma，表明長江巖體黑云母花崗巖形成于中—晚侏羅世，為燕山早期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。區(qū)域資料反映燕山早期花崗巖是太平洋板塊俯沖影響下，印支地塊與華南地塊碰撞產(chǎn)生的薄弱構(gòu)造帶發(fā)生進(jìn)一步伸展后由位于中、下地殼部位的古老變質(zhì)沉積巖部分熔融形成的[11]。

圖2 長江巖體年齡概率分布

此外，鄧平等[11]測試長江巖體黑云母花崗巖時(shí)，獲得的167.6±2.5 Ma、174.5±2.5 Ma、184.33±2.6 Ma等年齡因偏高不在諧和線上，未參與加權(quán)平均統(tǒng)計(jì)，但這些年齡與區(qū)域上的下莊礦田332 礦區(qū)(K332-2) 基性巖脈(角閃石坪年齡為185.6±3.0 Ma，反等時(shí)線年齡為185.4±5.9 Ma(MSWD=2.7)[33])、張廣營地區(qū)337礦區(qū)NEE向基性巖脈(角閃石坪年齡為179.6±2.8 Ma(MSWD=4.0)，反等時(shí)線年齡為175.2±4.0 Ma(MSWD=2.4)[33])和鹿井中部下古選—官莊地區(qū)輝綠巖(成巖年齡為171.9±1.6 Ma、169.1±3.8 Ma[5])的巖體年齡基本一致 ，說明未參與統(tǒng)計(jì)的年齡值可能代表了華南地區(qū)170～180 Ma的某一期次巖漿活動(dòng)和巖石圈伸展構(gòu)造事件。

3.1.2 油洞巖體形成年齡

由表1統(tǒng)計(jì)可知，有5位學(xué)者對(duì)油洞巖體年齡進(jìn)行了測試，獲得該巖體形成年齡數(shù)據(jù)6個(gè)，對(duì)這些年齡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可知油洞巖體形成年齡在245.6～219.6 Ma，常見值在225～235 Ma(圖3)，加權(quán)平均年齡為232.1 Ma，說明油洞二云母花崗巖巖體形成于三疊紀(jì)，為印支期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。這與華南地塊和印支地塊碰撞結(jié)束的時(shí)間243 Ma相一致，印證了華南地區(qū)的伸展構(gòu)造環(huán)境實(shí)際上在華南地塊和印支地塊碰撞結(jié)束時(shí)就已經(jīng)開始的說法[21]。

圖3 油洞巖體年齡概率分布

此外，黃國龍等[21]對(duì)油洞巖體進(jìn)行年代學(xué)測試時(shí)，獲得兩顆鋯石206Pb/238U 年齡分別為436.9 Ma和440.5 Ma，與該巖體正常年齡偏高，與相鄰的扶溪巖體鋯石U-Pb年齡440.7±3.3 Ma[32]、426.7±5.4 Ma(變化范圍為451.6～402.2 Ma)[4]非常一致，推斷油洞巖體形成過程中捕獲了相鄰的早期扶溪巖體。

3.1.3 脈巖形成年齡

區(qū)內(nèi)脈巖包括輝綠巖、角閃輝綠巖、輝長閃長巖等基性巖脈以及花崗質(zhì)等酸性巖兩類，其中周航兵等[24]測得細(xì)粒黑云母花崗巖樣品采自棉花坑鉆孔巖心，從表1可以看出，細(xì)粒黑云母花崗巖是產(chǎn)于粗粒二云母花崗巖中的脈巖，而非巖體。因此，所測得的123.9±1.3 Ma年齡數(shù)據(jù)應(yīng)歸為脈巖形成年齡。

此外，周航兵等[24]還獲得多個(gè)128～120 Ma之外的年齡，其中測得162 Ma的年齡數(shù)據(jù)與長江巖體形成年齡161 Ma非常一致，可能是該脈巖形成時(shí)捕獲的長江花崗巖體的年齡。還獲得4個(gè)位于149～140 Ma之間的年齡數(shù)據(jù)，可能是捕獲了早期角閃輝長巖(145 Ma)與輝長角閃巖(150 Ma)等基性脈巖。另外，周航兵等[24]還測得138 Ma和140 Ma的鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)，與徐文雄等[23]測得的細(xì)粒花崗質(zhì)脈巖年齡(138.6±1.3 Ma)以及岑濤等[34]測得的蔡坊盆地流紋質(zhì)火山巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡(138.0±2.4 Ma)非常一致，反映了華南地區(qū)存在140±Ma的巖漿活動(dòng)事件。

綜上，可將長江鈾礦田的脈巖劃分為3期：晚侏羅世基性脈巖(包括145 Ma和150 Ma兩個(gè)階段)、早白堊世花崗質(zhì)酸性脈巖(138.6～123.9 Ma)和晚白堊世基性脈巖(110 Ma)(圖4)。

圖4 長江鈾礦田脈巖年齡概率分布

晚中生代以來，華南板塊經(jīng)歷了多期大規(guī)模巖石圈伸展減薄事件。長江鈾礦田發(fā)育的150～110 Ma多期次脈巖活動(dòng)與前人統(tǒng)計(jì)研究認(rèn)為的華南地區(qū)白堊紀(jì)—古近紀(jì)存在6期地殼拉張、巖石圈伸展作用(145～135 Ma、125～115 Ma、110～100 Ma、95～85 Ma、75～70 Ma、55～45 Ma)的前三期活動(dòng)時(shí)間對(duì)應(yīng)較好[35]，為華南地區(qū)該時(shí)期的巖石圈伸展和地殼拉張事件存在提供了依據(jù)。

3.2 成礦年齡問題

書樓丘(305)鈾礦床成礦年齡有兩位學(xué)者進(jìn)行了測試，使用的測年方法均為LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，獲得206Pb/238U年齡為79.0～67.8 Ma，3個(gè)樣品加權(quán)年齡分別為71.4±1.3 Ma、74.4±1.7 Ma和71.1±1.1 Ma，已獲得所有數(shù)據(jù)求得加權(quán)平均年齡為72.04 Ma，屬于晚白堊世。

目前，完成長排鈾礦2個(gè)瀝青鈾礦LA-ICP-MS原位微區(qū) U-Pb測年，獲得該鈾礦成礦206Pb/238U年齡為79.6～57.9 Ma，2個(gè)樣品平均年齡分別為62.4±2.5 Ma和70.2±0.5 Ma。所有樣品數(shù)據(jù)加權(quán)平均年齡為68.12Ma，屬于晚白堊世。

棉花坑(302)鈾成礦年齡測試工作較多，一共有6位學(xué)者獲得18個(gè)年齡數(shù)據(jù)，年齡值變化范圍為127～54 Ma，除去68.7±3.0 Ma(N=8，MSWD=665)[29]和93±43 Ma(N=12，MSWD=1.4)[30](前者因MSWD值偏差大、后者因誤差大而不參與統(tǒng)計(jì))，對(duì)其余16個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算獲得的加權(quán)平均年齡為77.8 Ma。16個(gè)年齡數(shù)據(jù)可以劃分為4組：61～54 Ma(古新世)、75～67 Ma(晚白堊世)、104～93 Ma(晚白堊世)和127～119 Ma(早白堊世)(圖5)。書樓丘、長排兩個(gè)鈾礦床成礦年齡與棉花坑鈾礦床第二組成礦年齡一致，均屬于晚白堊世。

圖5 棉花坑鈾礦床成礦年齡概率分布

3.3 成巖與成礦演化階段

通過對(duì)長江鈾礦田成巖與成礦年齡統(tǒng)計(jì)分析，可知該地區(qū)成巖與成礦演化順序如下：油洞巖體→長江巖體→早期基性巖脈→細(xì)粒花崗質(zhì)巖脈→早期鈾成礦階段→細(xì)粒黑云母花崗巖脈→晚期基性巖脈→第二期鈾成礦階段→晚期鈾成礦階段(圖6)。

圖6 長江鈾礦田巖體形成與鈾成礦演化階段示意

根據(jù)年齡數(shù)據(jù)可將該區(qū)成巖成礦作用劃分為以下演化階段：①三疊紀(jì)花崗巖漿作用(油洞巖體)；②中—晚侏羅世花崗巖漿作用(長江巖體)；③晚侏羅世基性脈巖作用(輝長閃長巖脈，150 Ma；角閃輝綠巖脈，145 Ma)；④早白堊世脈巖與早期鈾成礦作用(138.6～110 Ma)；⑤晚白堊世鈾成礦作用(75～67 Ma)；⑥古新世鈾成礦作用(61～54 Ma)。

胡瑞忠等[35]研究認(rèn)為至少自白堊紀(jì)以來，華南地區(qū)主要處于陸內(nèi)巖石圈伸展的構(gòu)造環(huán)境，從年代學(xué)角度認(rèn)為華南鈾礦床的成礦時(shí)代與該區(qū)中生代以來由基性脈巖反映的巖石圈伸展事件的時(shí)代具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該區(qū)鈾成礦可劃分為6個(gè)主成礦期,其峰值年齡分別為距今約140～135 Ma、120～115 Ma、105～100 Ma、90～85 Ma、70～65 Ma和50～45 Ma，以及6次重要的巖石圈伸展事件：145～135 Ma、125～115 Ma、110～100 Ma、95～85 Ma、75～70 Ma和55～45 Ma。從長江鈾礦田成巖與成礦時(shí)間統(tǒng)計(jì)可知，主要鈾成礦時(shí)間與前人統(tǒng)計(jì)的鈾成礦期時(shí)間上對(duì)應(yīng)較好，鈾成礦及脈巖(包括基性和中酸性脈巖)形成時(shí)間與區(qū)域上的伸展構(gòu)造事件對(duì)應(yīng)較好。因此可以認(rèn)為基性巖脈為鈾成礦提供了幔源流體和還原障的作用[33]。但鈾成礦時(shí)間與花崗巖體形成時(shí)間存在較大的時(shí)間差，鈾成礦與該地區(qū)花崗巖體形成時(shí)間上應(yīng)沒有必然內(nèi)在聯(lián)系。

3.4 鈾含量對(duì)數(shù)據(jù)精度的影響

多篇文章的測年數(shù)據(jù)出現(xiàn)了高鈾鋯石年齡[12]。王家松等[36]已經(jīng)注意到高鈾對(duì)鋯石U-Pb年齡會(huì)產(chǎn)生影響，也開展了相關(guān)方面的研究。在高鈾鋯石SIMS206Pb/238U定年分析中，當(dāng)鋯石的鈾含量超過一定臨界值，206Pb/238U表面年齡與鋯石的鈾含量呈強(qiáng)烈的正相關(guān)，通常稱為高鈾基體效應(yīng)。

Zhao K D等[37]以華南豆乍山花崗巖為例，開展了高鈾含量鋯石LA-ICP-MS定年可靠性研究。研究結(jié)果表明，使用SHRIMP鋯石U-Pb定年進(jìn)行高鈾(12 007×10-6～26 706×10-6)鋯石測年結(jié)果(268±9 Ma，N=5，MSWD =2.7)總是比低鈾(558×10-6～3 667×10-6)年齡(228±11 Ma，N=4，MWSD=3.1)大，而使用LA-ICP-MS方法測高鈾鋯石(12 840×10-6～26 018×10-6)與低鈾鋯石(1 215×10-6～4 075×10-6)具有相同的U-Pb年齡203±4 Ma(N=13，MSWD=1.4)，且與該花崗巖白云母的40Ar-39Ar年齡(207±4 Ma)接近。這說明高鈾鋯石定年時(shí)，不同測量方法高鈾基體效應(yīng)不一樣，測年方法的選擇很重要。

Zamyatin D A等[38]對(duì)采自俄羅斯中烏拉爾阿杜伊地塊偉晶巖中的高鈾鋯石進(jìn)行了電子探針化學(xué)測年，加權(quán)平均年齡為246±2 Ma，與前人測定的阿杜伊地塊的年齡結(jié)果相當(dāng)吻合。這說明高鈾鋯石電子探針化學(xué)測年數(shù)據(jù)基體效應(yīng)不大。

從統(tǒng)計(jì)的長江鈾礦田年代數(shù)據(jù)來看，鄧平等[11]使用SHRIMP鋯石U-Pb方法定年中，大部分高鈾鋯石比低鈾鋯石年齡值要大，個(gè)別要小。其他很多測年數(shù)據(jù)中高鈾并不一定都引起所測年齡數(shù)值偏大，也有的高鈾鋯石所測的年齡數(shù)值甚至偏小[12,23]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)有些樣品鈾含量并不高，所測年齡數(shù)值反而大[12,23]。這種情況表明鈾含量的多少與所測年齡值的大小沒有直接關(guān)系。王家松等[36]在總結(jié)前人對(duì)高鈾基體效應(yīng)的鈾含量臨界值時(shí)，認(rèn)為目前沒有一個(gè)統(tǒng)一的說法，這種差異可能與儀器條件(質(zhì)譜類型、質(zhì)譜參數(shù))和樣品性質(zhì)(鋯石蛻變晶化程度)有關(guān)。

3.5 其他問題

1)長江鈾礦田其他礦床成礦年代數(shù)據(jù)缺失的問題。目前為止，礦床年齡數(shù)據(jù)主要集中在棉花坑(302)鈾礦床、書樓丘(305)鈾礦床和長排鈾礦床，其他如長坑(301)、油洞(306)、水石(308)、蕉坪(362)、企嶺(363)等鈾礦床缺少年代數(shù)據(jù)。為了更好地研究長江鈾礦田鈾礦床成礦作用與成礦規(guī)律，有必要對(duì)其他鈾礦床進(jìn)行準(zhǔn)確的年齡測定。

2)長江巖體二云母花崗巖年齡數(shù)據(jù)缺失問題。目前長江巖體年代學(xué)研究都集中在黑云花崗巖巖體的研究，依據(jù)目前地質(zhì)資料看，長江巖體還存在白堊紀(jì)二云母花崗巖，但缺少該期巖體的年齡數(shù)據(jù)，有必要對(duì)該期巖體進(jìn)行年代學(xué)研究。

3)巖脈年代學(xué)研究問題。書樓丘地區(qū)發(fā)育EW向展布的煌斑巖脈，鈾礦體往往產(chǎn)于煌斑巖脈與硅化帶接觸部位。羅強(qiáng)等[6]開展了書樓丘地區(qū)煌斑巖地球化學(xué)特征與鈾成礦關(guān)系研究。目前未見該地區(qū)煌斑巖脈的年代學(xué)研究，可以加強(qiáng)該地區(qū)煌斑巖年代學(xué)研究，探討煌斑巖與鈾成礦的關(guān)系。

4 結(jié)論與建議

通過系統(tǒng)總結(jié)長江鈾礦田花崗巖及成礦年代學(xué)研究進(jìn)展，可以得出以下主要認(rèn)識(shí)：

1)長江巖體黑云母花崗巖形成年齡為166～157 Ma(加權(quán)平均年齡為160.9 Ma)，屬于中—晚侏羅世、燕山早期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物；油洞巖體形成于245.6～219.6 Ma(加權(quán)平均年齡232.1 Ma)，屬三疊紀(jì)、印支期巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物。

2)長江鈾礦田形成了輝長閃長巖、角閃輝綠巖、細(xì)粒花崗質(zhì)巖和煌斑巖等多種巖脈，其中輝長閃長巖脈形成年齡為150±1.0 Ma，輝綠巖角閃石脈形成年齡存在145.1±1.5 Ma和110.6±2.0 Ma兩期；細(xì)?；◢徺|(zhì)巖脈形成年齡為138.6±1.3 Ma，細(xì)粒黑云母花崗巖脈形成年齡為123.9±1.3 Ma。長江鈾礦田巖脈活動(dòng)至少可以劃分為3期：①晚侏羅世基性脈巖(150～145.1 Ma)；②早白堊世酸性脈巖(138.6～123.9 Ma)；③早白堊世基性脈巖(110 Ma)。

3)前人主要對(duì)長江鈾礦田的棉花坑(302)、書樓丘(305)和長排等3個(gè)鈾礦床年代學(xué)開展了研究，從年代學(xué)數(shù)據(jù)來看，長江鈾礦田的3個(gè)鈾礦床的鈾成礦作用從早白堊世已經(jīng)開始，一直持續(xù)到古新世，時(shí)間跨度大，為127～54 Ma，可劃分為3個(gè)成礦期：早白堊世成礦期(127～119 Ma)、晚白堊世成礦期(75～67 Ma)和古新世成礦期(61～54 Ma)，其中以70～60 Ma(晚白堊世—古新世)年齡數(shù)據(jù)比較集中，可能是該區(qū)鈾成礦高峰期。

4)從年代學(xué)數(shù)據(jù)看，長江鈾礦田巖體形成與成礦演化順序?yàn)椋河投磶r體→長江巖體→早期基性巖脈→細(xì)?；◢徺|(zhì)巖脈→早期鈾成礦階段→細(xì)粒黑云母花崗巖脈→晚期基性巖脈→第二期鈾成礦階段→晚期鈾成礦階段。時(shí)間上，可將長江鈾礦田成巖與鈾成礦劃分為6個(gè)階段：①三疊紀(jì)花崗巖漿作用(油洞巖體)；②中—晚侏羅世花崗巖漿作用(長江巖體)；③晚侏羅世基性巖脈作用(輝長閃長巖脈，150 Ma；角閃輝綠巖脈，145 Ma)，燕山中期巖漿活動(dòng)；④早白堊世酸性脈巖與早期鈾成礦作用(138.6～110 Ma)；⑤晚白堊世鈾成礦作用(75～67 Ma)；⑥古新世鈾成礦作用(61～54 Ma)。

5)通過對(duì)長江鈾礦田高鈾巖體與所測年齡的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析，認(rèn)為高鈾巖體對(duì)所測年齡的影響沒有一個(gè)絕對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

6)長江鈾礦田長坑(301)、油洞(306)、水石(308)、蕉坪(362)、企嶺(363)等鈾礦床、長江巖體二云母花崗巖以及煌斑巖等基性巖脈缺少年代學(xué)研究，建議進(jìn)一步加強(qiáng)其他巖體、巖脈和鈾礦床的年代學(xué)研究，進(jìn)一步探討鈾成礦機(jī)理及其與巖體、巖脈的關(guān)系。

致謝：感謝巫建華教授、郭國林教授在選題和寫作方法方面提供的指導(dǎo)與幫助；感謝審稿專家提出的寶貴意見；感謝編輯部各位老師對(duì)稿件的認(rèn)真校對(duì)！