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地幔流体参与铀成矿作用的研究进展——以粤北花岗岩型铀矿矿集区为例.pdf

来源：花匠小妙招时间：2025-06-16 09:35

第32卷第4期
铀矿地质
Vol 32 No 4
2016年7月
Uranium
Geology
Jul
2016
DOI:10.3969/.issn.1000-0658.2016.04,00
地幔流体参与铀成矿作用的研究进展
以粤北花岗岩型铀矿矿集区为例
刘成东1,李志文1,刘江浩2,梁良1
(1.东华理工大学省部共建核资源与环境国家重点实验室培育基地,江西南昌330013
2.核工业270研究所,江西南昌330200)
[摘要]地幔流体与蝕成矿作用问题,首先关注的是地幔是否也是源,并且成矿流体是否具有
慢源性质。研究结果表明,地幔流体参与了大型铀矿床的成矿作用,它可以是铀源,也可以是直接成
矿的流体。发生地幔流体成矿作用的构造环境是拉张枃造区和深大断裂区,因而其具有幔源岩浆发
育、成矿物质幔源性、形成大型矿床或矿集区、特定的稳定同位素组成范围等特征。粤北铀矿集区具
有相似的构造环境和成矿特征,笔者为此提出几点建议。
[关键词]地幔流体;铀成矿作用;粤北铀矿集区;研究进展
[文拿编号]100-0658(2016)04-0193-07[中图分类号]P612[文献标志码]A
地幔流体及其成岩成矿作用是当今地质1.1地是否也是轴源
科学研究的前沿领域,其在成矿过程中起
传统的观点认为,铀矿床是壳内热液作
着举足轻重的作用。这种认识相对于此前的用的产物,铀源来自壳源岩石,不可能来自
单一壳源成矿说无疑是一大进步,但其论据地幔。因为地幔是贫铀的,其丰度极低
多数是依据地质现象或地球化学分析数据推(0.014×10-6);铀元素具有亲石性,在地壳
理得出的,存在多解性和一些争议,至少在中含量高(2.5×10-6)。找矿实踐证明,铀
铀矿地质硏究领域还不能完全准确地确定地矿区多数存在矿前早已形成的富铀花岗岩体
幔流体参与铀成矿作用的程度。如滇西铀或富铀的古老(元古代)结晶基底地层,其岩
矿区,富碱斑岩中至今仍未发现象征地幔流石铀含量更高[(5~30)×10-61。例如,桃
体作用的直观物质一一富钠、富铁玻璃或熔山铀矿田所在的桃山岩体铀含量(11~18)×
浆包裹体]。因此,运用多学科知识和新技10-6,下庄铀矿田的贵东岩体铀含量(9~
术测试手段继续对其进行深入探索,势在13)×10-6,诸广铀矿田的花岗岩体铀含量
必行。
(14.3~20.5)×106。其中,平均蝕含量≥
14×10-°的花岗岩体产有占总数约77%的铀
地幔流体与铀成矿作用
矿床;平均铀含量为(10~14)×10-6的产有
[收稿日期]2015-09-08[改回日期]2015-11-23
[作者简介]刘成东(1964-),男,教授,主要从事岩石矿物学和铀矿地质学研究与教学工作。E
maillliang1934@163.com
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铀矿地质
第32卷
占总数约11%的铀矿床门。丰富的铀源是成(1986)的流体包裹体成分研究也表明地幔流体
矿的物质基础,这些岩石具有供铀的潜力,铀含量较高,达到(6.0~51.0)×10-6(平均
表明矿石中的铀主要来自于它们。杜乐天为21X10-6)32的。由此可见,地幔中有丰富
(1982)根据铀矿石与这些富铀岩石具有相类的铀,足以形成富含铀的地幔流体。
似的REE和微量元素分布模式,认为铀主要1.2成矿流体是否具有幔源性质
来自这些岩石;王联魁、章邦桐等(1987)
地幔流体是高温、高压的超临界流体,
根据U-Pb同位素资料,认为矿区中的富铀富含碱质(K、Na、Li)、挥发分(CO2、S、
岩石曾发生过铀的丢失,即为铀成矿提供了H2O)及地球内部原始气体(3He和3Ar),
铀源5的。因此,较高铀含量的地层广泛分它可以溶解、运载、迁移许多常量、微量元
布,并能夠提供丰富的铀源,是形成铀矿集素和成矿元素,也可以在其运移过程中沿途
区的先决条件[31,8。基于这些事实,故目前萃取成矿元素,产生壳幔混染叠加成矿或导
普遍认为花岗岩型铀矿床中的铀,是由循环致系列成矿效应,形成许多大型、超大型金
于断裂系统中的大气成因地下热水或岩浆热属、非金属及油气矿产,对此前人已获得较
液从这些岩石中活化浸取而来的。这就是铀多研究成果和认识3,0,9213?。概括地说,地
来自于壳源岩石的依据。
幔流体在参与成矿过程中所发挥的作用为:
然而,地幔供铀说的研究近年来已有所①地幔流体交代地幔岩石,导致部分成矿元
突破,孙贤术(1993)提出奥林匹克坝U-素富集,或将慢源成矿物质带入地壳成矿;
CuーAu-REE矿床的成矿物质部分由地幔流②地幔流体自身含有成矿物质,沿途又交代
体提供?。许多公认的地幔成因岩石具有比地壳岩石,萃取地壳中的成矿元素,导致壳売
地壳岩石更高的铀含量:就我国而言,有辽幔成矿物质叠加成矿;③地幔流体提供热能
宁的赛马碱性岩体?;台湾 Tsaolingshan的挥发分、硅碱质,使地壳成矿元素发生活化
高镁钾质岩石,铀含量为(17.2~22.1)X转移、富集成矿;④地幔流体作为成矿物质
10-6,平均19.1X10-61?;藏西南的钾质火(特别是成矿金属元素)迁移的运载介质和
山岩,铀含量高达(20.0~27.0)×10°,平载体。
均23.0X10612);相山矿田的煌斑岩,铀含
对于花岗岩型热液铀矿的成因,首先有
量为6.4×10-6,是基性岩铀丰度(0.9×人质疑成矿热液可能来自于赋矿花岗岩,认
10-6)的7倍13;湘东北的钠质煌斑岩,铀为:①赋矿花岗岩与矿石普遍存在高达20
含量为(1.61~1.73)×10-6i14;滇西新生代700Ma(通常>50Ma)的时差,成矿热液和
超钾质煌斑岩,铀含量为(2.76~9.34)×铀不可能来源于同期花岗岩;②花岗若在其
10-6,平均5.45×10-15;湘南198~81Ma形成过程中分异出的是高温高压、低CO2和
喷出的玄武岩中,包裹体的W、Sb、i、U、HCO3含量、低fO2的热液,不可能富含U,
Th、Cu等含量比原始地幔高出2.8~73倍?。也不可能活化自身携带的铀而形成与其侵入
由于地幔物质成分的不均一性,富集地幔岩石同期的铀矿床;③从测出的众多C、H、O同
可有较高的铀丰度。鲍学昭、张阿利(1998)位素,REE和微量元素,成矿期黄铁矿的
认为,地球内部上升的U、Th在岩石圈之下得He-Ar同位素等资料,以及矿石中有Ni
到富集,因此在岩石圈之下存在一个U、Th的Co、V、F等深源元素出现,均显示了成矿过
富集圈门;姜耀辉(2004)通过对相山铀矿田程中幔源组分的参与。从这些事实得出的认
成矿作用研究也得出类似的结论,认为热液铀识是:成矿热液是壳幔混合成因的,其主体
成矿与岩石圈之下存在一个放射性生热元素的的CO2来自地幔流体,铀来自围岩(也可能
富集圈有关。 Rosenbaum和 Schrader是地幔),H2O主要来自大气、地幔流体和