赣南会昌地区花岗岩成因、蚀变带矿物地球化学及其与铀成矿的关系

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本文研究的珠兰埠花岗岩和富城花岗岩分别位于赣南会昌地区会昌盆地东西两侧。其中富城岩体西部与橄榄玄粗岩系列火山岩接触,河草坑铀矿田就产于该花岗岩体的内外接触带。作为矿床围岩的富城岩体西部花岗岩中发育大面积的蚀变带,在宏观上表现出“上红下绿”的特征。为了深入探讨本区蚀变与铀矿化的关系,本文运用电子探针技术对该蚀变带中的黑云母及其蚀变产物绿泥石进行了矿物化学对比研究。结果表明,富城岩体中黑云母属铁叶云母,黑云母铝铁镁组分的特征符合过铝质S型花岗岩的特点,可推断其源区物质主要来源于地壳沉积岩;根据黑云母成分估算的富城花岗岩岩浆的氧逸度较低(1g(fO2)值约为-15.0~-14.3),表明该花岗岩的源岩具有较强还原性,有利于铀在源区沉积岩中的富集;富城岩体U含量在13 ppm以上,远高于世界花岗岩的平均铀含量(3.5 ppm);花岗岩中黑云母的氟含量达1.41~2.01wt%,表明该花岗质岩浆富F,而富F岩浆中U溶解度高,可能是富城岩体富铀的重要原因之一。黑云母常被绿泥石交代,呈黑云母假象。绿泥石矿物化学分析结果表明,绿泥石以鲕绿泥石和蠕绿泥石为主,属于富铁的绿泥石,主要形成于还原环境;绿泥石的形成温度介于246~307℃之间,平均276℃。此外,通过显微镜下特征等的对比分析,查明下部绿色蚀变层主要由绿泥石化产生,为还原环境蚀变产物;上部红化蚀变层则是较晚期赤铁矿化的结果,为氧化环境蚀变产物。全岩U、Th含量分析结果表明,上部红化蚀变层U含量(3.5~9.4 ppm,平均6.6 ppm)明显低于下部绿色蚀变层(7.7~23.1 ppm,平均13.9 ppm),而红化蚀变层与绿色蚀变层的Th含量基本相似,其平均值分别为35.7 ppm和36.5ppm。而富城复式岩体未蚀变的新鲜岩石平均U含量为22.5ppm(任海涛,2013),可见矿前期的带状大体积面型绿色蚀变活化了矿物晶格中的结构铀,铀发生部分转移;成矿期高氧逸度的流体萃取绿色蚀变层中已经活化了的铀而形成含铀成矿热液,同时形成了以赤铁矿化为主的红化蚀变层,含铀流体中的六价铀可能主要以氟合铀酰离子(UO2F42-和UO2Fs-)及铀酰氟化物(UO2F2)的形式迁移,在绿色层和红色层的氧化还原界面部位沉淀成矿。这可能是富城岩体西部蚀变带中的花岗岩型铀矿体多产于红化蚀变和绿色蚀变的接触部位的原因。Th的价态(正四价)很难随氧化还原条件而改变,因此未参与流体成矿过程。此外,岩石氧化还原电位测试结果显示绿色蚀变层岩石的还原性最强,随着红化蚀变的加强,岩石的还原能力减弱,这为上述成矿过程提供了佐证。富城花岗岩的活动铀浸出率平均为52%(任海涛,2013),绿色蚀变层的活动铀浸出率平均为30%,而红化蚀变层的活动铀浸出率平均仅为8.6%,这暗示富城花岗岩活动铀浸出率很高,存在很大的成矿潜力,绿色蚀变层的活动性铀已经部分迁出,而红化蚀变层的活动性铀几乎完全迁出。这些迁移的铀可能是河草坑铀矿田成矿所需铀的来源。为了深入研究富城西部产铀花岗岩体蚀变带的地球化学特征,本文选择会昌白垩纪断陷红盆北侧珠兰埠花岗岩体进行对比研究,从年代学、地球化学特征以及产铀潜力等方面揭示会昌断陷红盆两侧花岗岩体铀成矿作用的差异性。研究表明,珠兰埠花岗岩形成于225~228Ma左右,年龄与富城岩体相近,为印支期花岗岩。珠兰埠花岗岩具有S型花岗岩的岩石学和地球化学特征。样品具有高Si、Al特征,铝饱和-过饱和,K20/Na2O比值大于1.2,Ca、Mg含量低,具有较高的Rb、Th、U等大离子亲石元素,亏损Sr、Ba、Eu等元素,Ga/Al比值和Zr+Nb+Ce+Y含量较低。εHf(t)介于-7.7~-12.9之间,平均为-9.7;两阶段Hf模式年龄介于1.74~2.06Ga,平均1.87Ga;两阶段Nd模式模式年龄为1.65~1.80Ga,εNd(t)介于-7.9~-9.8,平均为-9.0;(87Sr/86Sr)i值介于0.7156~0.7264之间。综合岩相学和地球化学特征分析,认为珠兰埠花岗岩来源于古元古代地壳富泥质组分,在板块碰撞加厚期后的应力舒张阶段,发生部分熔融而形成的印支期S型花岗岩。珠兰埠岩体U含量(平均为10.9ppm)虽然高于中国东部上地壳平均值(1.5ppm,高山等,1999),但明显低于东部富城复式岩体平均U含量(22.5ppm,任海涛,2013)。且珠兰埠岩体活动铀元素浸出率(平均为25.7%)也远低于富城岩体(平均为52%,任海涛,2013),表明珠兰埠岩体的活动性铀含量低,且珠兰埠岩体蚀变和构造相对均不发育,不利于成岩后铀元素的迁移成矿。
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