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华南铀矿床研究若干进展

 风吟楼 2019-10-12

华南以中生代W、Sn、Cu、Pb、Zn、Au、Sb、U等多金属大爆发成矿著称于世。根据赋矿围岩的不同,以往通常将华南广泛分布的铀矿床划分为花岗岩型、火山岩型和碳硅泥岩型等三大主要类型。碳硅泥岩型铀矿床主要分布于江南古陆及其两侧,花岗岩型铀矿床主要分布于华南后加里东隆起带上,火山岩型铀矿床则主要分布于东南沿海的大陆板块边缘地区(图1),反映了华南主要富铀岩石的空间分布规律。近年来,华南铀矿研究取得重要进展,限于篇幅和掌握的资料,以下仅是对其中部分进展的总结。

图1 华南铀矿床区域分布略图
 
一、华南铀矿床成矿动力学研究进展

对华南的上述三类铀矿床以往进行了系统研究,取得了重要研究成果,前人认为,不同类型铀矿床的矿化特征虽存在一定差异,但具有很多共同之处。几个重要事实是:(1)都为脉型热液铀矿床;(2)存在很大矿—岩时差;(3)不同类型矿床同时成矿。

近年的研究发现,华南不同类型铀矿床是受白垩-古近纪岩石圈伸展事件统一控制的有机整体,三类铀矿床存在密切的内在联系。通过综合分析,可用以下成矿动力学模型(图2)进行表征,要点包括四个方面。
(1)铀矿区或邻区存在铀成矿前形成的富铀岩石;
(2铀成矿时代与岩石圈伸展时代一致;
(3)铀成矿热液的形成需要CO2
(4)受岩石圈伸展控制的幔源CO2驱动铀成矿 

图2 华南铀矿床成矿动力学模型
二、铀矿物微区原位U-Pb年代学研究进展

矿床的精确定年,是深入探讨矿床成因和成矿动力学背景等问题的重要基础,是矿床学研究的基本内容,也是其前沿研究领域之一。

 1、仙石(339)花岗岩型铀矿床:采用SIMS铀矿物U-Pb定年方法开展了沥青铀矿微区原位U-Pb年代学研究,确定仙石铀矿床存在三期成矿年龄,分别为135 ± 4 Ma、113 ± 2 Ma和104± 2 Ma,且这三组年龄与区域上岩石圈伸展背景下形成的幔源基性岩脉的侵位年龄可一一对应。 

2、我国规模最大的花岗岩型铀矿床—棉花坑(302)铀矿床:确定棉花坑铀矿床的成矿年龄为60~70 Ma。
3、发现华南迄今最年轻的铀成矿事件—桂北孟公界花岗岩型铀矿床:采用沥青铀矿U-Th-totalPb化学年龄和SIMS微区原位U-Pb定年相结合的方法,确定该矿床的成矿年龄为~2.0 Ma,可能代表了华南新发现的一期最年轻的铀成矿事件。
4、识别出粤北地区少数铀矿床可能形成于175~160 Ma:对粤北诸广和下庄地区代表性铀矿床进行了SIMS沥青铀矿微区原位U-Pb定年研究,发现部分花岗岩型铀矿床的成矿年龄为175~160 Ma,明显早于先前报道的华南地区已确认的最老的铀成矿年龄~135 Ma。

上述铀矿物微区U-Pb同位素定年工作,避免了传统方法在铀矿物分选过程中有可能造成的混染,可根据铀矿物的岩相学特征在微小区域分别进行多期次铀矿物的同位素组成分析,显示了在精确确定铀成矿时代上的相对优势,为进一步约束铀矿床的形成机理和成矿地球动力学背景提供了重要支撑。但是,迄今为止我国铀矿物微区原位U-Pb同位素年代学研究,还有很大的进步空间,尤其是铀矿物标准物质的开发与研究,还亟待深入。

三、铀矿物学研究进展

自然界的铀通常以 +3、+4、+5、+6价化合物存在,其中铀的+4和+6价化合物最稳定。四价铀通常以含铀副矿物和铀矿物(晶质铀矿、沥青铀矿等)形成于岩浆、热液、沉积和变质作用产物中,而六价铀通常以铀酰离子UO22+化合物溶于水体或以硫酸盐、碳酸盐、钒酸盐、磷酸盐等各种盐类铀矿物形式存在。因此,天然条件下铀通常普遍以U4+和U6+形式存在。然而,近年详细的铀矿物学研究发现,华南铀矿床中的铀,不仅可以金属铀(零价铀)形式存在于沥青铀矿中,而且可以六价铀形式大量存在于新识别的矿石矿物高铀酸钙[(CaU6+)O4]中。铀矿床中上述价态铀矿物的识别,为进一步揭示铀成矿机理和控矿因素提供了新的信息。
本文在以往研究的基础上,总结了近年华南铀矿研究取得的若干进展。例如,沥青铀矿微区原位定年研究不断深入,获得一批较精确的成矿年龄;通过精细矿物学研究,发现了零价铀和高铀酸钙[(CaU6+)O4]等以往在自然界少见的铀矿物;揭示华南不同类型的铀矿床是受白垩—古近纪岩石圈伸展事件统一控制并具有密切内在联系的有机整体;攻深找盲取得新突破,发现了新的成矿元素组合并预示了深部找矿的重要潜力。

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