刘 旭,熊作胜,周 倩,王宾海,刘红兵,梅水泉

(湖南省核工业地质局三○六大队,湖南衡阳 421008)

·采 选·

论湘南“南北带”铀矿化规模与其成因期次及物质来源的关系

刘 旭,熊作胜,周 倩,王宾海,刘红兵,梅水泉

(湖南省核工业地质局三○六大队,湖南衡阳 421008)

铀矿石(或沥青铀矿)及其地层围岩,相关岩体(脉岩)相对应的微量元素对比值的相关分析,可追踪研究铀元素的物质来源。湘南“南北带”铀矿化规模与其矿化成因类型、成矿期次、物质来源之多少密切相关,成因类型、成矿阶段、物质来源越多,越有利于形成大型铀矿床。

铀矿化规模;成因类型;成矿期次;物质来源;南北带;湘南

湘南“南北带”即湘南地区印支-燕山期褶皱断裂带。由于所处的大地构造部位特殊(为扬子地块与华南古陆块的碰撞接合过渡带部位,现基本属于华南活动带范围),而成为湖南省重要的铀及多金属矿产地。此区内有大型铀矿床和中小型铀矿床多处,还有若干铀矿点和矿化点。之所以有如此不同级别的大、中、小型矿床及大小不同的矿点,除决定于它们基本的成矿地质条件外,还与其成因类型、成矿期次及物质来源的多少关系密切。本文仅以此探讨其相互关系。

1 成因类型与铀矿化规模

湖南省大地构造分区略图如图1所示,湘南“南北带”铀矿化按成因类型主要可划分为“热液型”,“淋积型”和“叠加型”。其中“叠加型”即在本区同一矿床中既有热液成矿作用,又有淋积成矿作用(不排除其它成矿作用的影响或叠加)。区内铀矿化规模与成因类型关系列于表1。

从表1中可以看出,带内单一的成矿作用类型主要有两个特点:(1)一般只能形成矿点或矿化点,且数量较多;(2)即使形成矿床,也最多只形成中小型矿床。从目前本区勘探情况来看,其中单一淋积型的2个矿床为园山、东城两小型矿床(由于工作程度不够,其成因类型还有待进一步研究)。而“叠加型”铀矿化一般可形成中小型矿床(水口山矿床,柏坊矿床)甚至大型矿床(金银寨矿床和坌头矿床),只不过矿床数量相对较少。

表1 不同成因类型的铀矿化规模

2 成矿期次与铀矿化规模

对于热液型和叠加型铀矿化而言,其铀矿化规模与其成矿期次、成矿阶段的多少密切相关。本区成矿期次单一的,且成因类型又单一的热液铀矿化(包括花岗岩内带和外带)只构成矿点或矿化点;而成矿期成矿阶段较多的(二次或二次以上)铀矿化则一般可形成中、小型铀矿床或大型铀矿床。表2、表3、表4分别为包金山、茶山铀矿点、柏坊铜铀矿床及水口山多金属铀矿床矿物共生组合及生成阶段划分表。从表中可知,成矿期次单一的仅为矿点(包金山-茶山矿点),而成矿期次、成矿阶段为二次或二次以上叠加成矿的则为矿床。表中未列出的金银寨、坌头大型铀矿床,其铀的成矿期就有两期(或称世代),各成矿期还有不同的成矿阶段。

图1 湖南省大地构造分区略图

坌头矿床主要为两个成矿世代,即燕山中期中-低温热液成矿世代和燕山晚期中-低温热液成矿世代。前者为主要的成矿世代年龄在135～119Ma间,形成以沥青铀矿-黄铁矿-镍硫化物为主的矿物组合(镍硫化物有硫铁镍矿、硫锑镍矿、红砷镍矿等[1];矿石呈微细脉状或浸染状。后者成矿年龄为65Ma,是次要成矿世代,形成以沥青铀矿-多金属硫化物-硒锑矿为主的矿物组合(多金属硫化物有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉钼矿等)。矿石呈微细脉浸染状产出;此外还有近地表分布的无沥青铀矿的工业矿石年龄为30Ma。表明还有新生代岩溶淋积型铀矿化的叠加。金银寨矿床有明显的燕山期浸染状铀矿化和喜玛拉雅期角砾状热液成矿期以及近代淋积叠加成矿期,前二者的成矿年龄为106Ma、65～61Ma,近代淋积叠加成矿作用发生于第三纪以后干旱炎热气候条件下的氧化淋滤、淋积作用;形成表生作用的湘江铀矿、钙铀云母、矽钙铀矿、兰钼矿及磷铝石、银星石、水绿矾等次生铀矿和含铀矿物组合;有的磷铅石的UO3质量分数ω(UO3)达4.7%[2]。另据报导1990年在被热泉淹没的矿井半年间前后地下热水的铀量检测中发现,其铀含量由最初的10-7g/L增至10-5g/L;最后在清理的淤泥中测得铀含量达0.03%,表明至今仍有从矿石和围岩中活化出铀或继续从地壳深部喷流出少量铀参与近代铀成矿作用。无容置疑,成矿期次、成矿阶段越多,越有利于铀矿床及大型铀矿床的形成,而单一的成矿期成矿阶段,在本区只见有矿点和矿化点。

表2 茶山、包金山铀矿化点矿物生成顺序表

表3 柏坊铜铀矿床矿物生成顺序表

表4 水口山铀矿床矿物生成顺序表

3 深部铀源与铀矿化规模

本区铀源分深部与浅部两种。前者指与深源铀有关的岩浆活动(深源浅成岩脉,岩枝和MC型花岗岩-幔壳混合型)或直接来自深部的含铀气液;后者指上壳地层经大气降水或地下水的淋滤、淋蚀或活化迁移而来的成矿元素(即主要来自地层和围岩)。前者与深断裂及岩浆岩关系密切、后者与深断裂及岩浆岩关系不密切,而与地层(围岩)关系密切。

据不同矿床、矿点与深大断裂的空间关系,矿石矿物的共生组合特征,沥青铀矿(或矿石)的微量元素、稀土元素及其矿物的同位素组成、配分特征,可追踪研究铀矿床、矿点的物质来源;其中简捷的方法就是根据地球化学热力学原理的“稀溶液定律”和“能斯特定律[3]对沥青铀矿或铀矿石微量元素对比值与其有关地层(围岩)、岩体(脉岩),相对应的微量元素对比值进行相关分析。其相关系数值(正相关值)能反映它们之间的亲缘关系和同源程度,进而确定成矿元素是“深源”还是“浅源”。若与地层围岩的相关系数值高与岩体(岩脉)的相关系数值低则表明矿源来自浅部上地壳地层围岩,反之表明矿源以深部铀源为主(不可能绝对没有浅部铀源的参与),若与地层围岩及岩体(脉岩)的相关系数值相近(如水口山),则表明既有浅源又有深源的“双重来源”。对区内两个铀矿点,两个中小型矿床及两个大型铀矿床铀矿石(或沥青铀矿)与其相关的地层围岩及岩体

(脉岩)对应的微量元素对比值分别进行相关分析,求其相关系数值分别列于表5、表6、表7、表8、表9、表10(n为样品(对)数;α为置信度;F为最低相关系数)。

表5 茶山矿点矿石、围岩、花岗岩元素对比值相关表

表6 包金山矿点矿石、围岩、花岗岩元素对比值相关表

表7 柏坊铀矿床矿石、围岩、流纹斑岩元素对比值相关表

表8 茶山矿点矿石、围岩花岗岩元素对比值相关表

从表5、表6中可以看出茶山、包金山两矿点铀矿石与其地层围岩相对应的元素对比值的相关系数值远远大于其与邻近的尖峰岭花岗岩体的相关系数值,呈明显的正相关,而与其邻近的尖峰岭岩体的相关系数值还不及地层围岩与岩体的相关系数值高,表明茶山、包金山两矿点的铀源主要来自浅部地层围岩,深部铀的参与不明显,铀源单一。而柏坊、水口山铀矿床及坌头、金银寨两大型铀矿床铀矿石(或沥青铀矿)微量元素对比值与其相邻或矿床外围花岗岩(脉岩)及地层围岩对应的元素对比值的相关系数值均显明显的正相关,尤其是水口山矿床沥青铀矿与地层及闪长岩的相关系数均在0.98以上(表8),表明深部铀源和浅部铀源均参与了成矿作用,是所谓的“双重铀源”或“复合铀源”。

表9 坌头矿床矿石、围岩、闪长岩体元素对比值相关表

表10 金银寨矿床矿石、围岩、正长岩元素对比值相关表

4 结 论

上述讨论表明,本区铀矿化的规模、强度与其成因类型、成矿期次、成矿物质来源密切相关。

1.单一的成因类型只能形成矿点或矿化点,最多只能形成小型矿床。而叠加型铀矿化一般可形成中小型矿床,甚至中大型矿床。

2.成矿期次或成矿阶段较多的一般可形成铀矿床或大型铀矿床。

3.具有深部和浅部“双重铀来源”的铀矿化一般可形成铀矿床或大型铀矿床,若无深部铀源的参与则难以形成矿床,更难以形成大型矿床。

[1] 闵茂中.坌头矿床成因新识[J].大地构造与成矿学,1995,19 (2):155.

[2] 姚振凯.多因复成铀矿床及其成矿演化[M].北京:地质出版社,1998.

[3] 韩岭文.地球化学[M].北京:地质出版社,2007.

Primary Analysis of the Relationship of the Scale of the South-North-Belt Uranium Mineralization in Southern Hunan with Its Genesis and Material Sourses

LIU Xu,XIONG Zuo-sheng,ZHOU Qian, WANGBin-hai,LIU Hong-bin,MEI Shui-quan
(Group306Hunan Bureau Geological of N uclear Industry,Hengyang421008,China)

The related analysis of the correspoding ratio of the trace element in the uranium ore(or bitumen uranium ore)and its wall-rock strata and related plutons(dykes)is available for tracking and studying the material origin of the uranium element.The scale of the uranium mineralization in the district is closely related to the genetic types of mineralization,the metallogenic episodes(stages),and the material origin.The more the genetic types,the metallogenic episodes(stages),and the material origin of the ore-forming,the easier for the forming of large uranium ore deposits.

the scale of uranium mineralization;genetic types;metallogenic episodes;material origin;south-north belt;the southern area of Hunan

TD167

A

1003-5540(2010)02-0001-05

刘 旭(1968-),男,工程师,主要从事地质调查与矿产勘查技术工作。

2010-01-23