中国东南部中生代含铀花岗岩成岩物质来源与铀成矿作用.pdf

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1、?岩石矿物及测试第?卷?诵?妇?曲?仇?恤?几?也?八?幼?伍?戈?幼?伍?,?!#?%&%!?%()%)+,)?!()!?),quiekan dsi mPleinP erfor manee.2.Thismet hod15图ndueiveinsolvings o meProblems ofPr otoli恤restora-:ionw h ieharediffieult tobe solved wit ht he ortherPetroehemiealmet hods.For examPle,宜nt heea se ofsomet h主刀一beddedr ockst hjsmet hodmayb

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3、fae-toryforrestorationofot he rtyPer oeks.中国东南部中生代含铀花岗岩成岩物质来源与铀成矿作用成都地质学院金景福几年来野外 实地调查和 室 内大 量的实际资料表 明,我国东南部中生代含铀 花岗岩体大多数属原来大陆 壳硅铝层 浅海相陆源沉积岩和火 山沉积岩,以及少量 的花岗岩等物 质在深部 增温增压下经受重熔作用而产生的酸性岩浆侵人于距当时地表 约为2一4公里深处,经过 充分而 完善的结晶分异作用和射气分异作用而导致的产物。为了进一步 阐明和解释含铀花岗岩成岩物质来源与铀成矿作用之关系,作者在本文里试图首先对含铀花岗岩成岩物 质来源进 行探讨,在 此基础上

4、 提 出对铀成矿作用的不 成熟看法。、时含袖花岗岩成岩物质来源的探讨(一)含铀花岗岩产出的岩石组合经 过对实际资料的研究表明,我 国东南部中生 代含铀花岗岩大部分是 由大陆壳硅铝层物质经受 重熔一后来改造而 形成的。其成分大 多数属二长花 岗岩和正常花岗岩,就其造岩矿 物来说,石英、钾长石 和斜长石等矿物含量 约各占三分之一(图1)。此外,尚有少量的钾长石花岗岩和花岗正长岩,基本上第2期中国东南部 中生代含铀花岗岩成岩物质来源与铀成矿作用都属碱性系 列花 岗岩。在 空间上 它很少或几乎 不与其同源的火山岩共生或伴 生,更没有发现含 铀花岗岩体 与 中性一基性侵人体分布在一起。含铀 花 岗岩 体

5、无论在空 间上还是 在时间上 都独 自呈 大型岩 基状 产出。l钾 长石斜长石图1花岗岩石英一 钾长石一斜长石图(三角图中心为含铀花岗岩)(二)含铀花岗岩 类岩石化学成分从 大量的岩 石化学分 析资料0可见,含铀花 岗岩 类岩 石通常富硅、富碱、富铝,缺钙。其中.5 1 02含 量一 般为7 0一7 6%,平均值为7 3%,大大地超过世界正常花岗岩平均值(6 3%);KZO+NaZO普遍较高,其含量通常为7.5一8%,其中KZO)NaZO;组20。含量 亦较 高,一般介于 1 3一1 5%之间,似20KZO+NaZO+债一Ca O,即达铝过饱和。为了进一步弄 清楚和 解释花岗岩成岩物质来源,我

6、们将已知的几个含铀花 岗岩化学组 分中的A l、K、Na、Ca等元 素含量 分别换算为原子数,并计算出A l/(K+Na+令Ca)3。的比值(表1)。从表l可 见,Z含铀花岗岩 体平均值为1.30 2;G含铀 花 岗岩 体平均值为1.283;T含铀花 岗岩体平均值为1.293。总的来看,上述 的几个含铀花岗岩体 的A l(K十Na+告一Ca)的平均值均大 于大陆 壳物质下限值1.2,而且它们的岩 石化学成 分稳定 而又相 近,这 一点反 映了它 们成岩物 质大部 分来源 于大陆 壳硅铝 层本身,并有少 量上地慢物质 参 与。(三)含铀花岗岩中的黑云母组分通过 对几个含铀 花 岗岩体中的黑云母

7、单矿物化学 分析。我们 发现,含铀花 岗岩 中的一丑王7含铀花岗岩AI/(K十Na十粤c。)参数乙AI+N+合C2 6 52 8 02 7 88 09 69 41 5l 99h八卜,O U,11,月,.12 0l061。387l一2121。2931。302l。300l。2801。270l。283l。3051。270l。2871。2931。290只亡n勺了qn目.孟-t们匕n o n ld Rn,.on七六曰n U.卫,上,工,r.人卜fRO 内bJ口6 aq,八rT岩体中粗粒黑 云母花岗岩岩体粗 粒斑状黑云母花岗岩岩体中粒二云母花岗岩平均值岩体巨斑状黑云 母花岗岩岩体中细粒白云母花岗岩岩体中细

8、粒黑云母花岗岩平均值岩体中粒斑状黑云母花阅岩岩体黑云母二长花岗岩岩体黑云母花 岗岩平均值总平均值2782772 8397989814l7l2黑云母普遍 贫Mg和Ca,Mg含量一般 在1.50一8.3 7%范 围内,平均值为3.9 7%,Ca含量在0.7 5一3.1 0%之间,平均值为1.9 2%但富含Fe“+,其 含量 在6.0 0 一26.20%之.由成都地质学院中心实验室完成.由成都地质学院三系曾德森完成岩石矿物及测试第3卷间,平均值为1 5.2 7%,Fe3+含量则相 对低,一般介于0.9 0一1 0.0 5%之间,其平均值为5.4 3%。基于上 述分析资料,含铀花岗岩中的黑云 母大多数

9、以FeZ+为主,MgZ和Fe3+的含量则相对较低,因而,各个含铀花岗岩体的黑云 母中MgZ一 F e 3一 F扩+等 三种组分在三角图中投点大部分偏F eZ十一侧,少数的偏于MgZ/FeZ+=l(图2一4)。从图中不难看出,含铀花岗岩中的黑云 母大多数属铁黑云 母,极少数为镁铁黑 云母。结合野外产状的研究还看 出,黑云母中的MgZ+/FeZ+比值与花岗岩演化有着密切 的MgZ+尹戈.,.Fe3+MgZ+图4F已2+G含铀花岗岩体黑云母吨,+一F e,+一F扩辛图l畏S幼,、,岁找甘馋/.:拱F e 3七图ZT含铀花岗岩体 黑云母M扩十一F e“干FeZ+一 FeZ干图M护+,二Fe 3+图3产

10、.、.、.一一一一一一一一一一一一一下寿z含铀花岗岩体黑云母MgZ一Fe吕+一万e,+2.02.:.0:.53.03污而百干F。/-图5含铀花岗岩与非含铀花岗岩中黑云母s i/A l与Mg+Fe,/A I相关图关系。例如早期 形成 的表现 为M gZ+/FeZ十比值较高,而Fe3十/Fe3 十+FeZ十比值则较低;晚期形成 的表现 为Mg“+/fe“十相 对 低,而Fe3+/Fe3+FeZ十比值较高。此外,若以含铀 花岗岩与非含铀花岗岩中的黑云母Si/A I和Fe+Mg/川闺 比值进 行对比,还 可以发现两 者之间有着明显的 区别;含铀 花岗岩中的黑 云母投点大多数落在I一1 1 1范围 内,

11、而非含铀花岗岩中的黑 云母投点则落在W一V范围内(图5)。从上述 的基本事实我们推 测,含铀花 岗岩 很可能 属大陆壳硅铝 层范围内所形成的 产物。第2期中国东南部中生代含铀花岗岩成岩物质来源与铀成矿作用(四)含铀花岗岩中的副矿物含铀花岗岩通常含有较多的副矿物,其含量大多数在1%以下,有时 1%。副矿物种类也较多,主要有磁铁矿、黄铁矿、钦铁矿、檐石、含铀铅石、石榴石、磷灰石及电气石,尚见有少 量的独居石、磷忆矿及显微粒状晶质铀矿,偶而还可见板钦矿、锐钦矿和白钦石。其中,与铀成矿作用有联系 的副矿物主要有含铀错石(或含铀磷 灰石)和 显微粒晶质铀矿。据不完全统计,含铀花岗岩中的上述 的副矿物含量

12、与非含铀花岗岩相比,一般高出几倍,有时甚至高出几十倍。就副矿 物来说,含铀花岗岩大多数属磁 铁 矿+钦 铁 矿型,钦铁矿型次之。因此,我们 东南部中生代含铀花岗岩与日本的钦铁矿型 花 岗 岩比较,有着明显的区别,而且与磁铁矿型花岗岩也不相 同,即两者兼而有之。这 种副矿物组合可能是与大陆壳下部岩层有 关。(五)含铀花岗岩中的T h/U比值大量的统 计资料表明,含铀花 岗岩中的铀含量O普遍较高,但有一定的 变化,其变化范围在8一24pp m,其平均含量 为15ppm左右,而且其 中活性铀占很大的 比 重。对牡O来说,其含量也相 应地增高,其变化一般在14一42PPm之间,其平均值为28PPm。但

13、 是,Th/U比值普遍较低,通常 在1.7一2.5 7之间,其平均值很少超过3(正常花岗岩中的T h/U值)。这 意味着含铀花岗岩成岩物质来源于大陆壳 硅铝层本身,并还有 少量的上地慢物质参 与。(六)含铀花岗岩中的微量 元素根据样品分析资料,含铀花岗岩 中碱金属含量.较高,除 了常见 的 K和Na之外,Rb、Cs、Li、Ba含量亦较高,Rb含量为270一583.3PPm,平均含量为427ppm;Cs含量为5.2一47.gP Pm,平均含量 为26PPm;L i含量一般在 7 1一188ppm之间,其平均含量为9 5ppm。此 外,Ba含量特别 高,通常在316一12o6PPm之le d,平均

14、值 为645PPm。但Sr含量普遍较低,一般 仅10 0 一415ppm,其平均值为15 0P Pm。不仅 如此,成矿元素.,特别是亲氧元素含量也较高:W含量 为3一1 2p pm,平均值为7ppm;S刀含量大 多数在4一3oppm范围内,平均 含量 为8.sppm;N b含 量普遍为3一20Ppm,平均含量 为sppm,T a含量一般在0.6 5一4.sp pm之间,其平 均值为2.8PPm;Zr含量大多数 为66一425PPm范围内,其平均值为18 0ppm。从地球化学角度来 看,上述 的微量 元素,除了Sr元素之外,大部分是 在大陆壳上部硅铝层 中 极 为 常 见的,而且它 们的丰度又较

15、高,这可 以证实,含铀花岗岩成岩物质与大 陆壳上部硅铝层有着一定的联 系。(七)含铀花岗岩中的挥发份含铀花岗岩中的挥发份 含 量0普 通 较高,其中,HZO含量一般 为1一3%,平 均值为1.5%;F含量 为0.1一0.4%,平均 含量为0.2%;PZOS含量 一般为0.0 5一0.3写,其平均含量为0.1%。特别 应 当指 出的 是F/CI比值较高,一般在4一3 0之间,大多数平均值均超过3(大陆壳 硅铝层中F/c l比值大于3)。这一点可 以反映出含铀花岗 岩 成岩物质大多数与大陆壳上部岩层有 关。(I、)含铀花岗岩稀土 元素配分型式根 据样品分析资料,我 国东南部中生代含铀花 岗岩 体中

16、R E E含量 较高,通常 在50一347.7PP m之间,平 均值为184.2PPm。其中,LREE含量普遍较高,一般在56.9 0 一328.6ppm,其平均 值为168.2oPPm;HREE含量则相对较低,一般在4.8 5一3 2.59ppl n之间,其平均值为16.soppm;L R E E/H R E E.由成都地质学院三系活化分析组完成.由成都地质学院三系童纯函完成.由成都冶金勘探公司实验室完成岩石矿物及测试第3卷比值较高,一般介于2.8 0 一28.40之间,平均值为13.4。此外,Eu/Eu*除了极个 别样品之 外,大部 分为。.7 0一1.0,基本上属平坦型 和负异常型(表2

17、)。含铀花 岗岩稀土元紊配分特征 参数表2样品号L R EEH R EELRE EH R EER E EEu/Eu*T一3T一6下一16丁一24Yp一43Yk一43E一F一0 9EF一1 0G一1一03G一6一8G一10一2粗拉斑状黑云母花岗岩中粒斑状黑云母花岗岩斑状黑云母花岗岩二云母花岗岩中粒斑状黑云母花岗岩中粒黑云母花岗岩粗粒二云母花岗岩少斑状黑云母花岗岩角闪石黑云母花岗岩中粒斑状黑云母花岗岩中粒少斑状黑云母花岗岩大陆壳下部平均值大陆壳上部平均值264。9156。90127。90180。6074。65108。00234。59147。20157。84328。60279。4040。40165。

18、6010。637。964。858。2826。6411。008。265。5613。0619。1032。5738。3144。4724一旧27。8026。3721。792。809。8128.4026。4717。0017。198。571。053。72275。5464。80137。75188。7吕10 1。23119。00242。85152。76170。87347。70311.9778。71210。070。901。000。400。680。400。270。700。800。900。601。001。100。67为了进 一步了解和解释含 铀花 岗岩成 岩物质来源,我们 将样品分析 数据又经 过标准化(即与标谁球

19、粒陨石进行对比后),分别绘制 出三个含铀花岗岩体REE配分型式图(图6一8)。从这些 图中不难看出,含铀 花岗岩中轻 稀王元 素如La一sm含量相 对较 高,而 重稀土元 素如T b一Lu含量则相 对较低。显然,大多数都 属富集型花岗岩,只有少数接近于 平坦型花岗岩2“。姗姗0 0 0 0 丹.口三户一4 3yP一4 3一F一0 9E一F一10田正:压二2区习;LaCeNd 5.EuTbTmybL.图6T含铀花岗岩体RE E配分曲线图图72含铀花岗岩体R E E配分曲线图1一拉斑玄武岩范围,2一岛弧型拉斑玄武岩范围.3一大陆壳型拉斑玄武岩范围,T一3(1)一粗粒黑云母花岗岩;T一3(2)一斑状

20、黑云母花岗岩,T一6(1)一中粒黑云母花岗岩,T一6(2)一中粒黑云母花岗岩,T一1 4(2)一细粒黑云母花岗岩,T一24(2)一二云母花岗岩1一3图例同图6,Y p一4 3一粗粒黑云母花岗岩,Yk一4 3 一中拉黑云母花岗岩,E一F一0 9一二 云 母花岗岩,E一F一1 0一斑状黑云母花岗岩.同.第2期中国东南部中生代含铀花 岗岩成岩物质来源与铀成矿作用0 0的,.J.三皿皿皿0 0 0 0璐.二咬-0G口沮田;匕习:泣习,L.Ce图8NdSmEul、T示 Y卜 LuG含铀花岗岩体R E E配分曲线 图1一2图 例同图6;3一大 陆壳型玄武岩 范围;G1一3一巨斑状黑云母花岗岩jG 6一8一

21、中拉黑云母花岗岩,G l卜2一少斑状黑云母花岗岩从上述含 铀花岗岩稀土 元素配 分型式和Eu/Eu*的特 征可知,它 与大陆壳上部硅 铝层平均值基本相 近。但 是应 当指 出,我 国东南部中生代含铀花 岗岩中HR EE含量 与法 国含铀花岗岩体相对比,稍低一 些。由此我们认为,含铀花 岗岩成 岩物质 虽然大多数来 自大陆壳上部硅 铝层,但根据L R E E含量相 对较高的现象推 测,可能有少量 的上地慢物质参 与。(九)含铀花岗岩中的稳 定同位素 组份根 据样品分析 资 料,含铀花 岗 岩 的Sr87/Srs初始比值较高,一般介 于0.713一o.735c,之间,其平均值大于0.7103;全岩

22、的ao,“亦较高,一般在1 0一1 2编之间,均高于正常花岗岩值(6一1 0编);JS“4值变化幅度较大,通常为一9.1一十1 3编,其平均 值 大部分为一1.3%。左右。由此可见,含铀花岗岩与大陆壳上部沉积岩和沉积变 质 岩 相比较,具有相 同的特征,这 就表明,含铀花岗岩是由大陆壳 硅铝层沉积岩 和沉积变质岩经受重熔作用 的产物。(十)含铀花岗岩的形成温度含铀花岗岩 的形成温 度是通过包体测温来获 得的。各岩体 成岩时 的平均温度 见表3。从表 中可以看出,各 个含铀花 岗岩体成岩 温度上限为73 0,下限 为5 30。其中,含铀花岗岩成岩温度表3G岩体丁岩体2岩体巨斑状黑云母花岗岩中粗粒

23、斑状黑云母花岗岩二云母、白云母花岗岩700一600730一650730一650吧650一570700一610吧710一640600一5306 50一570620一600脉幅冲度各个 岩体由于形成时间不同而有所不一样:早期花岗岩成岩温 度较高,其变化范 围均 在7 00一7 30t之间;中期花岗岩成岩温度区间为60 0 一6 90t,晚 期花岗岩成岩温度一般 在530一62 0之间,有 时甚至可低到4 50一5 00t。由此可见,含铀 花岗岩温度是 不会太高的,大都属低 温花岗岩,也可以说,大 多数为富含挥发份花 岗岩。此外,含铀花岗岩普遍还受后期改 造(即自变质作用),其温度一般在28 0一5

24、5 0之 间(图g),其平均温度为;言 罗只b20 040 06的.加。C图9含铀花岗岩样品爆裂曲线图岩石矿物及测试第3卷400t。由此 可以推测,含铀花岗岩是由大陆壳上部富含挥发份硅铝层物质经 受重熔一后来改造而形成的产物。二、袖成矿作用如前所述,含铀花岗岩体大多数是由原来大陆壳富铀岩层 经受重熔作用而导致的岩浆分异作 用的产物。据推测,这样的含铀岩层大部分 属早古生 代以前形成的晚元古代沉积变质岩,这就决 定了重熔成因的岩浆中的铀丰度。当这样重熔成因的富铀花岗岩浆一旦侵人子下古生界富铀浅变质岩层时,又可从其中汲取部分的铀,从而更提高富铀花岗岩中的铀丰度。也可 以说,富铀花岗岩的形成,实质上

25、就是原 来富铀岩浆与围 围富铀构造层紧密配合的产物。通过 对铀在花岗岩中配分形式的研究表明,铀存 赋存形式与花岗岩演化作用有着密切的关 系。绝大多数未被后期改造的早期含铀花岗岩,其中铀主要以类质同象形式赋存于错石和 磷灰石等 副矿物 中,少量 以吸附形式存在于 黑云母和角闪石等暗色矿物中,而浅色矿物中则只发现有极少量 的铀。据不完全统计,早期花岗岩中副矿物 和黑云母的铀占全岩铀含量的9 0%以上。反之,至演化晚期二云母花岗岩和白云母花岗岩时,其中铀存在形式却发生了很大的变化,大部分以吸附和活性形 式存在于长石和石英等浅 色矿 物中,而且 占全岩 铀含量的 8 0 一9 0%以上,而黑云母和副矿

26、物中却极为少 见,只占全岩铀含量 的5一1 0肠。在含铀花岗岩体形成之后,普遍地还遭受了后 期气成热液改造,即 自变质作用或他变质作用,其改造温度大体在3 4。一55 0之间。这时 促使含铀花岗岩中的铀发生 活化并转移到长石和右英等浅色矿物颖粒之间和微裂隙中相 对集 中,有时被铁绿泥石、水云母和粘土矿物所吸附,进而普遍导致 了花岗岩中铀 的增高,为 构成工业 铀矿体 提 供了铀源。在含铀花岗岩 得到自变质作用改造 之后,又 经受热水(或动力热)作用 的充分改造,从而发生 了铀 的重新活化,并沿着一定方向的构造裂隙带迁移富集成 工业铀矿体。据包体测温资料,热水 改 造 温度一般在3 00一10

27、0 t 之 间,其中,沥青铀矿形成 温度大体上 为200一15ot。但 是应 当指出,除了含铀花岗岩体本身提供铀源之外,更 重要的是还有来 自深 部上升的富含CO:和F的富铀热水溶液。这 是因为富铀热水的上升并没有使矿 体周围花岗岩中铀的丰度大幅度减少,而基本上保持 了原来铀的丰度,甚至有增高的趋势。它对 构成工业铀矿体起着决定性的作用,这一点绝不能忽视。因此,富铀花岗岩体 是铀成矿的物质基础,后来的一系列改造(包括自变质作用、热 水作用及动 力作用)是使其中的 铀发生活化、转移和富集的极为 重要的条件,来自深部上升的富铀 热液活动 是构成工业 铀矿体的关 键。可见,铀的富集过程极为复杂,经历

28、 了各种不同的作用,因而,铀矿床的形成是 多源多种作 用叠加的产物。在野外工作中,生产单位的同志们给予了大力的协 助,在室内工作中又 得到了本教研室同志们的大 力支持和帮助,在这里,一并向他们致以谢意。由于 工作程度较 低,作者水平有限,本文中缺点和错误在所 难免,敬请同志们批评 指正。,考文献1南京大学地质系著:1981,华南不同时代花岗岩类及其与成矿关系。2牛来正夫:z,7 5,火成论,z夕 a 3,林强-朴春燮译,地质出版社。3 L亡ak e,B.E*19 80,Jour nalO fth尸Ge ologiea!50iot y.Vol137.遵y瓜a从oB a,E.A:1 9.0一B“o

29、T月了uMar班a T“互e c孔“Xn0Po兀-第2期中国东南部中生代含铀花岗岩成岩物质来源与铀成矿作用T heMa te rialSou re eandMine ral iz吐ionoftheMe so zoieUraniferousGranitieRoeksinthe50吐hestof C址naJinJingfuA b.廿aetOnthebasis oft hefieldobservatio玛andlaborat or yworksi nr ecentyears,t hea ut horhasanattemPttodisC Us st herelatf ons hiPbetwee nt

30、hema-terials oureeofuraniferousgranitiCr ocksandui um一ine ralization.Themesozoie uranifer ousgr叨i tesin止e sout hea stofC hinaa refo仙e dby Pa rtialremel ting叨d Pal ingenesis ofeontinentaler ust tyPe sediments,volea n o一s edi-mentsandsma lln umbe r sofo riginalg r皿i te un der比ec ond itionof inerea sin

31、gtemPerat ure and Pressureint heteet onie aets.Int hisPaPert hea uthorexP lainedch ieflyt hec ha raeteristi cs ofmateria lsouree ofuraniferousgranitie roeksfr o mt hefollo wing tenresPeets:1)t hea sso一eiationofgr anitier oeks;2)t hePetroc he miea le omPo sitionofg ranitiero eks;s)t heeomPo sitionofb

32、 iotite s;4)T h/Ur atio;5)t hea ce e sso rymi刀era ls;6)thetra e eelements;7)v olatileC omPo sitf ons;8)比ed i st ribu tionPatterns oft he ra re ea r比elements;9)t heeomp ositionofstableisotoPsa nd20)t hetemPeratureforfor mationof gr叨i tes赣南矿(a一B IF3)一一种含氟、秘的新矿物成隆才(江西省赣 南地质调查 队)胡宗绍、潘世伟、黄荣胜、过叔良(江西省地质矿产 局中心 实验室)赣 南矿是根 据产地 命名的。它产 于江西省南部(简称赣南)赣县赖坑钨矿 区内,为一含氟和秘的矿 物。1983年4月 1 2日经国际矿物协 会(I.M.A.)新矿物 与矿物命名委员以2 2票赞成、0票反对的表决结果批准为新矿物。矿物标本存放 在北京地质矿产部地质博物馆。一、地质产状及矿物组合赣县赖坑钨矿区位于 由寒武 系细粒变质石英砂岩及板岩等 浅变质 岩系所组成的一南.本文由胡宗绍、潘世伟执笔。