胡寶群, 王 倩, 2, 邱林飛, 孫占學(xué), 王 運(yùn), 呂古賢, 胡榮泉

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相山礦田鄒家山鈾礦床堿交代礦化蝕變巖地球化學(xué)

胡寶群1, 王 倩1, 2, 邱林飛3, 孫占學(xué)1, 王 運(yùn)4, 呂古賢5, 胡榮泉6

(1.東華理工大學(xué) 放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室, 江西 南昌 330013; 2.內(nèi)蒙古赤峰地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院, 內(nèi)蒙古 赤峰 024000; 3.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院, 北京 100029; 4.江西省煤田地質(zhì)勘查研究院,江西 南昌 330000; 5.中國地質(zhì)科學(xué)院 地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京 100081; 6.中核撫州金安鈾業(yè)公司, 江西樂安 344301)

相山礦田鄒家山鈾礦床成礦作用與堿交代關(guān)系密切。鈉、鉀的帶入和帶出極大地影響鈾成礦作用過程, 鈉交代和鉀交代對(duì)鈾成礦的影響差異明顯。本文以鄒家山鈾礦床中典型的鈉化和鉀化礦體為研究對(duì)象, 通過比較兩礦體剖面的地球化學(xué)特征, 研究其異同, 探討鈉交代、鉀交代與鈾成礦作用關(guān)系, 得出以下認(rèn)識(shí): (1)與礦體兩側(cè)的圍巖相比, 鈉交代和鉀交代礦石中都富U和Mo, 而Ba含量明顯降低; (2)鈉交代對(duì)原巖化學(xué)成分的改變不強(qiáng)。除了鈉含量明顯增高、鉀含量明顯降低、鈉鉀摩爾比 M(Na2O/K2O)明顯增大外, 礦石與原(或圍)巖的化學(xué)成分相差不大, 總堿摩爾數(shù) M(Na2O+K2O)幾乎不變; (3)鉀交代對(duì)原巖的礦物及化學(xué)成分改變很大。除鉀高、鈉低等含量變化外, 強(qiáng)烈去Si和Na, M(Na2O+K2O)有20%～30%的減少, 而且許多微量(成礦)元素含量明顯增加, 特別是稀土元素明顯增高, 且重稀土增加更快; (4)兩類堿交代中行為反差最大的組分是Na2O、K2O、SiO2和REE。鈉交代過程中, Na2O和SiO2增加, K2O和REE減少, M(Na2O/K2O)明顯增大; 而鉀交代過程正相反; (5)在相山鈾成礦過程中, 僅有鈉交代時(shí)鈾的含量較低, 強(qiáng)鉀交代是形成富鈾礦的必要條件。

含礦斷裂; 蝕變地球化學(xué); 堿交代; 鈾礦床; 鄒家山

鄒家山鈾礦床是相山礦田中最重要的礦床, 該礦床規(guī)模大、品位高, 有的礦體局部鈾品位可達(dá)10%以上。隨著開采的深入, 淺部和優(yōu)質(zhì)資源消耗殆盡, 下一步找礦的突破口在哪？值得大家深思。

包括鄒家山鈾礦床在內(nèi)的相山礦田各礦床, 無論是火山熔巖亞型、次火山巖亞型或爆發(fā)角礫巖亞型, 盡管各自地質(zhì)特征不盡相同, 鈾礦化都嚴(yán)格受斷裂控制(王運(yùn)等, 2010, 2012; 胡寶群等, 2011; 王運(yùn), 2011; 劉正義等, 2015; 王倩等, 2015)。礦石主要為斷層角礫、斷層泥和斷裂兩側(cè)礦化強(qiáng)蝕變巖, 是鈾礦物和一些硅質(zhì)、碳酸鹽、螢石和黏土等混合物。一旦離開斷裂及兩側(cè)強(qiáng)蝕變帶, 就基本不含鈾。因此, 研究這些含礦斷裂及蝕變巖的地球化學(xué)特征,可揭示成礦作用過程, 給出一些找礦信息。

大量的研究顯示, 鄒家山鈾礦床的形成與堿交代關(guān)系緊密, 整個(gè)相山礦田鈾成礦作用過程中廣泛存在鈉交代、鉀交代或鉀鈉混合交代(杜樂天和王文廣, 1998; 程華漢和杜樂天, 1998; 杜樂天, 1987, 2002, 2011; 杜樂天和王玉明, 1984; 王運(yùn)等, 2012)。盡管有的鈾礦體還有部分硅化、螢石化、碳酸鹽化、磷灰石化等, 但鈉和鉀是常量組分, 其帶入和帶出可使整個(gè)體系的原有組分發(fā)生較大變化, 并改變成礦作用的物理化學(xué)條件, 極大地影響成礦作用過程和地質(zhì)表現(xiàn)。

通常這些堿交代作用交織在一起、各有主次, 并與其他蝕變共生(吳俊奇等, 1998; 李子穎等, 2004),難以分辨出不同堿交代類型的地質(zhì)表現(xiàn)及對(duì)礦體最終形成的影響有多大。作者在研究鄒家山礦床時(shí)發(fā)現(xiàn)了較為典型的鈉交代和鉀交代礦體, 通過對(duì)典型鈉交代和鉀交代(簡稱鈉化和鉀化)含礦斷裂(礦體)及蝕變巖剖面的地球化學(xué)特征比較, 研究兩者的異同, 試圖探討兩者與鈾成礦作用關(guān)系, 期待得到一些有關(guān)鈾成礦作用的信息。

1 堿交代礦化蝕變典型剖面

據(jù)前期工作基礎(chǔ)(王運(yùn)等, 2010, 2012; 胡寶群等, 2011; 王運(yùn), 2011), 在鄒家山礦床中找到較為典型的鈉交代礦化蝕變巖剖面(如圖 1a)及鉀交代礦化蝕變巖剖面(如圖1b, c)。

由鄒家山幾個(gè)中段礦體產(chǎn)狀來看, 礦體嚴(yán)格受斷裂控制, 圍巖為碎斑熔巖或流紋英安斑巖等。井下物探測(cè)量顯示, 斷裂中間的破碎帶為富礦體,向兩側(cè)鈾品位降低, 超過了斷裂邊界多降至邊界品位之下。鈉化和鉀化礦體都發(fā)育不同程度的紅化現(xiàn)象。含礦斷裂中央的破碎帶, 發(fā)育強(qiáng)烈的水云母化、螢石化、黃鐵礦化、碳酸鹽化等蝕變, 含礦斷裂的外側(cè)蝕變明顯減弱。鄒家山礦床乃至整個(gè)相山礦田中鈾礦體的產(chǎn)出特征大致相似。

(a) 鈉交代礦化蝕變巖剖面(剖面N), 位于鄒家山露天采場(標(biāo)高200 m), 含礦斷裂的產(chǎn)狀為70°∠60°, 樣品取樣編號(hào)從右至左依次為N1～N6, 含礦斷裂兩側(cè)紅化明顯; (b) 鄒家山4號(hào)礦帶10號(hào)中段鉀交代礦化蝕變巖剖面(剖面K1), 含礦斷裂的產(chǎn)狀為233°∠47°, 斷裂兩側(cè)邊界平直; (c) 鄒家山4號(hào)帶9號(hào)中段鉀交代礦化蝕變巖剖面(剖面K2), 含礦斷裂的產(chǎn)狀為273°∠37°, 含礦斷裂邊界彎曲但清晰。

2 鈉化和鉀化礦體剖面主量元素特征比較

3條典型剖面的主量元素測(cè)試結(jié)果如表1所示。據(jù)表1中化學(xué)成分可知:

(1) 在鈉化礦體剖面中(剖面 N), 與圍巖相比,鈉化礦石中Na2O明顯增高, SiO2、P2O5、TiO2和LOI略有增加; 而K2O明顯減少, Fe2O3T、Na2O+K2O和CaO略有減少; Al2O3、MgO和MnO則變化不明顯。

盡管鈉化礦石中 Na2O+K2O總量要比圍巖低,但鈉化礦石和圍巖中總堿摩爾數(shù) M(Na2O+K2O)幾乎一樣, M(Na2O/K2O)在礦石明顯增大。這說明鈉化過程中, 鈉含量增高、鉀含量降低, 但總堿摩爾數(shù)基本保持不變。

(2) 在鉀化礦體剖面中(剖面 K1、K2), 與圍巖相比, 鉀化礦石中 K2O、Al2O3、P2O5、TiO2和LOI明顯增加, 水云母化等黏土化明顯。Na2O和 SiO2明顯減少, 強(qiáng)烈去Si和Na, Na消失殆盡, 去Si可達(dá)23%～47%。其他MgO、MnO、Fe2O3T和CaO則變化規(guī)律不明顯。

鉀化礦石中M(Na2O+K2O)略有減少, 大致減少20%～30%, 但 M(Na2O/K2O)在礦石中明顯降低、礦石中的鈉含量極低。

(3) 鉀化礦石的 LOI明顯很高, 遠(yuǎn)高于鈉化礦石, 說明鉀化礦石中含更多的揮發(fā)分。

(4) 堿交代(鉀化、鈉化)礦石中的 TiO2都高于圍巖。

(5) 與礦體圍巖相比, 無論鈉化礦體還是鉀化礦體, 礦石中Na2O+K2O總量和M(Na2O+K2O)并沒增加, 還有所下降, 但M(Na2O/K2O)卻有巨大差別。

本次研究較難得是發(fā)現(xiàn)一條較為典型的鈉化富鈾礦體(如圖1a)。鈉交代礦體取樣完整, 可見到兩側(cè)未蝕變的圍巖, 有利于礦體、近礦蝕變巖與非礦化圍巖之間的比較。受井下坑道寬度限制, 兩條鉀化礦體剖面較短, 采到的圍巖樣品都已發(fā)生弱蝕變,沒有采到未蝕變的圍巖樣品。

表1 鄒家山礦床典型堿交代礦體剖面主量元素組成(%)Table 1 Major element(%) compositions of the alkali metasomatized ores in the Zoujiashan uranium ore-deposit (%)

3 鈉化和鉀化礦體剖面稀土元素特征比較

由表 2可見, 鈉化和鉀化礦體中稀土元素的含量具有較明顯的差異:

(1) 與圍巖相比, 鈉化礦石中∑REE降低, 平均下降25%左右; 輕重稀土比(LaN/YbN)略有下降; δEu稍有降低。但總體來說, 鈉化礦石中稀土各特征值變化不太大。

(2) 與圍巖相比, 鉀化礦石中的稀土特征變化較大, ∑REE明顯提高, 是圍巖的2倍以上; 輕重稀土比(LaN/YbN)明顯降低, 礦石中 HREE明顯富集;與近礦蝕變圍巖相比, 礦石中δEu值略有降低。

(3)兩類堿交代礦石的稀土特征對(duì)比顯示: 鈉化礦石的δEu值小、Eu虧損更為明顯, ∑REE低, 更富集輕稀土。鉀化礦石的δEu值稍大一些, ∑REE高, 更富集HREE。兩類堿交代礦石中, δCe極為相近, 鈉化礦石的δCe略高。

(4) 兩類堿交代圍巖的稀土特征對(duì)比顯示: 鈉化圍巖∑REE低, Eu虧損更為明顯一些, 但兩類圍巖的輕重稀土比值較為接近。

(5) 對(duì)比稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化曲線圖(圖 2), 可見鈉化礦石與鉀化礦石曲線特征明顯不同: 鈉化礦石與圍巖的稀土配分曲線近乎相同, 而鉀化礦石中的稀土含量明顯高于圍巖、且礦石中的重稀土所占比例明顯增高。

4 鈉化和鉀化礦體剖面其他微量元素特征比較

3條礦體剖面的其他微量元素的含量如表3。

由表3可知:

(1) 與圍巖相比, 鈉交代礦化蝕變剖面N中, 鈉化礦石中: 明顯增高的元素有U和Mo, 略有增高的有Th、Sr、Cs、Ga、W和V。明顯降低的有Ba、Pb和Rb, 略有降低的有Co和Nb。變化規(guī)律不明顯的有Cr、Ni、Cu、Zn、Tl、Ta、Zr、Hf和Y。

表2 鄒家山礦床典型堿交代礦體剖面稀土元素組成(×106-)Table 2 REE concentrations of the alkali metasomatized ores in the Zoujiashan uranium ore-deposit (×106-)

總體來看, 鈉化礦石中除U和Mo明顯高、Ba明顯降低外, 其他微量元素含量在鈉化礦石及其圍巖中相差不大。

(2) 與圍巖相比, 鉀交代礦化剖面K1、K2中, 鉀化礦石中: 明顯增高的元素有U、Mo、Be、Li、W、Pb、Y、Tl、Th、Cs、Nb和Zr, 略有增高的有Hf、Cu、Ni、Rb、Ta、Co和V, 降低較明顯的有 Ba, Ga,變化規(guī)律不明顯的有 Cr、Zn和 Sr?？傮w來看, 除Ba和 Ga含量較圍巖降低外, 鉀化礦石中大多數(shù)微量元素的含量都有所增加。

(3) 對(duì)比鈉化和鉀化礦體剖面微量元素成分變化規(guī)律, 相同之處是兩類交代的礦石中, 都富 U和Mo, 明顯降低的是Ba。

通過比較鈉化和鉀化礦化蝕變巖剖面中的微量元素特征, 得出這些微量元素成礦與這兩類堿交代的親疏關(guān)系。如鈉化和鉀化都有可能形成鉬礦, 或者說堿交代都利于 Mo礦的形成, 稀土礦化可能僅與鉀化有關(guān), Pb和Cu等多金屬礦可能與鉀化關(guān)系更為密切。因此, 對(duì)鉀化和鈉化等堿交代作用研究, 可能給出整個(gè)相山礦田鈾等多金屬成礦演化系列(張萬良和鄒茂卿, 2014; 胡寶群等, 2015)的一些信息。

5 堿交代礦化蝕變巖地球化學(xué)特征比較及相關(guān)討論

通過典型的鈉化和鉀化蝕變巖剖面的化學(xué)成分比較, 可能帶來一些鈾成礦作用的啟示。

5.1 礦化蝕變巖剖面地球化學(xué)特征比較

由表 4 可見, 鈉化和鉀化礦石在化學(xué)成分特征的異同: (1)與礦體兩側(cè)的圍巖比較, 兩類堿交代礦石中都富U和Mo, 而貧Ba; (2)鈉化對(duì)原巖化學(xué)成分的改變不是很強(qiáng)烈, 除了鈉含量明顯增高、鉀含量明顯降低(即M(Na2O/K2O)明顯增大)外, 其他元素含量變化并不明顯, 特別是鈉化過程中M(Na2O+K2O)幾乎不變; (3)鉀化對(duì)原巖化學(xué)成分改變很大: 除了鉀含量變高外, 強(qiáng)烈去Na和Si, Na消失殆盡, 且許多成礦元素含量增加明顯。在德興銀山鉛鋅銅礦床中, 也出現(xiàn)強(qiáng)鉀化去鈉Na和Si, Na消失殆盡的現(xiàn)象(李滿根等, 2007); (4)鈉化礦石與其圍巖相比, M(Na2O+K2O)不變。而鉀化礦石與其圍巖相比, 礦石中總堿摩爾數(shù)有20%～30%的減少; (5)無論鈉化還是鉀化, 礦石中Na2O+K2O總量和M(Na2O+ K2O)并沒增加、甚至還有所下降, 但M(Na2O/K2O)卻有巨大差別。

5.2 堿交代與鈾成礦關(guān)系

鉀化礦石鈾品位很高, 在鄒家山4號(hào)帶、9號(hào)帶和10號(hào)帶中段多次采到鈾品位達(dá)10%～15%的礦石。

鈉化礦石鈾品位相對(duì)較低, 現(xiàn)在本研究中未發(fā)現(xiàn)特高品位(也不排除前人開采完畢且時(shí)間久遠(yuǎn)、未曾記錄下最高品位)。但是鈉化礦石在沙洲礦床和云際礦床中常見, 與鄒家山礦床相比, 這兩個(gè)礦床以品位較低為特征。

結(jié)合已有的資料(王運(yùn)等, 2010, 2012; 胡寶群等, 2011, 2015; 邱林飛等, 2012; 王倩等, 2015)推斷:

(1) 鈉化形成的鈾礦石品位相對(duì)較低, 而鉀化礦石的鈾品位高。鉀化是富礦體形成的必要條件(李滿根等, 2007), 且鉀化(即去Si和Na)越充分, 鈾成礦更好。鉀化愈強(qiáng)烈, 稀土增加越多, 且越富重稀土。如在鄒家山、山南(邵飛等, 2012)礦床中鉀化特別強(qiáng)烈, 鈾品位高、儲(chǔ)量大; 而云際、沙洲和紅衛(wèi)礦床則鈉化強(qiáng)、后期鉀化弱, 都是鈾品位低、儲(chǔ)量小的中小礦床。

(2) 在相山地區(qū)存在不少鉀、鈉交代現(xiàn)象, 且在同一過程中兩者通常是相互排斥, 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。主要表現(xiàn)為鈉鉀成分一種明顯增加而另一種明顯減少(胡寶群等, 2011), 即 M(Na2O/K2O)兩極變化, 而Na2O+K2O總量并不一定增加。但不同時(shí)代的鈉鉀交代可能疊合在同一礦體或地質(zhì)體中。

由上述研究可知, 鈉化和鉀化有一共同特征,都可富U和Mo。但鈉化(除了M(Na2O/K2O)明顯變化外)對(duì)整個(gè)原巖組成的改變較少, 而鉀化則伴隨著強(qiáng)烈去Si和Na、極大地改變?cè)瓗r的化學(xué)成分。

(3) 綜合已有的年代學(xué)研究(范洪海等, 2003; 陳正樂等, 2013; 楊水源, 2013), 就相山地區(qū)而言, 鈉化可能與火山活動(dòng)形成的環(huán)狀構(gòu)造活動(dòng)有關(guān), 礦化發(fā)生的時(shí)間大致為 115 Ma(本區(qū)火山巖和次火巖的年齡在134～136 Ma左右); 而鉀化主要與撫州-永豐盆地東南緣 NE向斷裂構(gòu)造活動(dòng)有關(guān), 礦化發(fā)生的時(shí)間大致為90～98 Ma(時(shí)間上要晚于K2上限的99.8 Ma); 晚期NE向斷裂橫切、或疊加早期火山活動(dòng)所形成的斷裂(胡寶群等, 2015)。對(duì)于鄒家山礦床, 鉀化主要與鄒-石斷裂相關(guān)。對(duì)于沙洲、山南礦床, 鉀化主要與 NE向斷裂構(gòu)造有關(guān)。云際礦床總體而言, 鉀化不太發(fā)育。

(4) 相山東南部可能未抬升, 出露較大面積的次火山巖, 顯示出較強(qiáng)鈉化。西北部則表現(xiàn)為抬升,并遭受剝蝕, 顯示出細(xì)小的次火巖巖根; 由于撫-崇盆地東南緣斷裂不是垂直抬升, 而造成局部張性斷裂, 引發(fā)大規(guī)模的鉀化而成礦(胡寶群等, 2015)。相山西北部富集鈾礦床的原因, 可能是盆地西北深大斷裂切得很深, 在熱的驅(qū)動(dòng)下, 盆地中的流體(也可能有部分地幔來源)沿鄒-石斷裂上升致局部張性環(huán)境中而成礦。

5.3 對(duì)華南熱液鈾成礦作用的一些啟示

堿交代與鈾成礦關(guān)系密切, 在其他地區(qū)也有堿交代的鈾礦床(Smellie and Laurikko, 1984; Alexandre, 2010; Cuney et al., 2012)。但不同的交代類型可形成不同類型鈾礦床, 或在鈾成礦過程中不同堿交代類型對(duì)鈾成礦的貢獻(xiàn)不同( Rusinova et al., 2001)。

表3 鄒家山礦床典型堿交代礦體剖面微量元素組成(×10–6)Table 3 Trace element (×10–6) concentrations of the alkali metasomatized ores in the Zoujiashan uranium ore-deposit

表4 鄒家山礦床典型堿交代礦體剖面化學(xué)成分特征比較Table 4 Comparison of the chemical compositions of the alkali metasomatized ores in the Zoujiashan uranium ore-deposit

從相山礦田中主要礦床特征來看, 要形成富大鈾礦床, 僅有鈉化是不夠的, 必須要有強(qiáng)鉀化。鉀化是超大型鈾礦存在的必要條件。

鑒于鉀化會(huì)引起強(qiáng)烈去Na、去Si, 所以鉀化、鈉化、硅化之間應(yīng)有一定的成生聯(lián)系。鈉化相關(guān)的礦產(chǎn)有鎢、錫, 如贛南產(chǎn)鈾花崗巖體的外圍接觸帶附近產(chǎn)有大量的鎢錫礦床(吳俊奇等, 1998)。而鉀化相關(guān)的礦石則可能與U、Mo、HREE和Th等有關(guān)(劉正義等, 2015; 王倩等, 2015)。硅化相關(guān)礦產(chǎn)則可能是Au、Ag等相關(guān), 在鄒家山礦床的4號(hào)帶380采場,本研究測(cè)試發(fā)現(xiàn)局部Au和Ag的含量異常, 分別可達(dá)0.112 g/t和99.2 g/t, 遠(yuǎn)高于地殼背景值。

由本研究可知, 鈾成礦作用過程中是否發(fā)生鈉、鉀交代, 不是以鈉鉀總量的絕對(duì)值來判定, 而是據(jù)切過礦體剖面中礦石、強(qiáng)蝕變圍巖、弱蝕變圍巖、未蝕變圍巖的鈉鉀含量相對(duì)變化來確認(rèn)的。因?yàn)椴煌膸r性鈉鉀含量不同, 堿交代時(shí)鉀或鈉有帶入、也有帶出, Na2O+K2O總量及M(Na2O+K2O)不一定是增加的, 這一點(diǎn)需特別注意。本次研究的鈉化礦石中M(Na2O+K2O)與未蝕變的圍巖近于一致, 而鉀化礦石中的 M(Na2O+K2O)還有減少, 即鈉鉀交代礦石中Na2O+K2O總量并沒有增加, 但 M(Na2O/K2O)發(fā)生明顯的變化。在研究堿交代時(shí), 使用 M(Na2O/K2O)相對(duì)Na2O+K2O總量更能反映堿交代過程中堿質(zhì)的變化。

5.4 鈾成礦過程中堿交代研究的下一步思考

(1)鈉化和鉀化的時(shí)間關(guān)系。是先后關(guān)系、誰先誰后, 還是多次反復(fù)？還是伴隨著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的波次式交替進(jìn)行？(2)鈉化和鉀化的空間關(guān)系。垂向上誰上誰下, 平面上哪個(gè)處于中心位置哪個(gè)處于邊部,哪個(gè)溫度高、哪個(gè)溫度低？(3)鈉化明顯地可看出是鈉的帶入、而鉀的帶出, 但是礦石與圍巖的堿總量不變。而鉀化表現(xiàn)為鉀略有增加, 而鈉明顯帶出且消失殆盡, 為什么？(4)兩者之間是否存在成生關(guān)系？(5)強(qiáng)烈鉀化時(shí)會(huì)明顯去 Si, 那些帶出的硅質(zhì)去哪里？硅化在鈾成礦作用中的地位及與鈉化、鉀化的關(guān)系？硅化在花崗巖型鈾礦床中常見, 多表現(xiàn)為微晶石英, 事實(shí)上硅化是廣泛存在于酸性巖的構(gòu)造破碎帶, 與鈾礦化、金礦化等有關(guān)。鉀化中伴隨著強(qiáng)烈的去Si和Na, 是否意味著硅在熱液中的溶解度更大, 容易和鈉一起被帶出？

6 結(jié) 論

研究顯示兩類堿交代鈾礦化特征有較明顯的區(qū)別, 對(duì)鈾成礦作用的意義各異。

(1) 兩類堿交代礦化相同之處: 與礦體兩側(cè)的圍巖比較, 兩類堿交代礦石都是富集U和Mo(但在鉀化礦石中更富集), 而Ba含量都明顯降低。

(2) 兩類堿交代礦化特征不同之處: 鈉化對(duì)原巖化學(xué)成分的改變不強(qiáng), 除了鈉含量明顯增高、鉀含量明顯降低(M(Na2O/K2O)明顯增大)外, 礦石中M(Na2O+K2O)不變, 其他元素變化并不明顯、仍保持圍(或原)巖的化學(xué)成分特征。鉀化對(duì)原來的礦物及化學(xué)成分改變很大, 除了富鉀外, 強(qiáng)烈去Si和Na, Na消失殆盡、去Si可達(dá)23%～47%, 礦石中 M(Na2O+ K2O)有 20%～30%的減少, 而許多微量(成礦)元素含量明顯增加, 特別是稀土元素明顯增高、且重稀土增加更快。兩類堿交代中元素行為反差最大的組分是Na2O, K2O, SiO2和REE, 鈉交代過程中Na2O和SiO2增加, K2O和REE減少, M(Na2O/K2O)明顯增大,而鉀交代過程正相反。

(3) 在相山鈾成礦過程中, 僅有鈉化時(shí)鈾的含量較低, 強(qiáng)鉀化是形成富鈾礦的必要條件。

致謝： 在此要特別感謝兩位匿名審稿人, 不僅提出了寶貴的學(xué)術(shù)建議, 還對(duì)文字進(jìn)行了細(xì)致的修改。

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Geochemistry of Alkali Metasomatized Rocks of Zoujiashan Uranium Ore-deposit in Xiangshan Ore-field

HU Baoqun1, WANG Qian1, 2, QIU Linfei3, SUN Zhanxue1, WANG Yun4, LV Guxian5and HU Rongquan6
(1. Fundamental Science Laboratory on Radioactive Geology and Exploration Technology, East China University of Technology, Nanchang 330013, Jiangxi, China; 2. Chifeng Institute of Geology and Mineral Exploration and Development of Inner Mongolia, Chifeng 024000, Inner Mongolia, China; 3. Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China; 4. Jiangxi Institute of Coal Geology for Exploration Research, Nanchang 330000, Jiangxi, China; 5. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China; 6. Fuzhou Jin’an Uranium Co. Ltd., CNNC, Le’an 344301, Jiangxi, China)

In the Zoujiashan ore deposit of the Xiangshan ore-field, uranium mineralization is closely related to alkali metasomatism. Sodium metasomatism and potassium metasomatism impact quite differently on uranium mineralization. Three ore-body profiles in the Zoujiashan ore-deposit are investigated to delineate the roles of sodium metasomatism and potassium metasomatism in uranium mineralization. The results showed that (1) Compared with the surrounding rock, ore bodies with sodium or potassium metasomatism are rich in U and Mo, but significantly poor in Ba; (2) Chemical changes of sodium metasomatism are less obvious, except the significant increase of Na/K ratios, whilst the alkali contents (Na2O+K2O) are somewhat constant; (3) Mineral and chemical changes of the potassium metasomatism are significant. Potassium metasomatism resulted in the intensive enrichment of K, and removal of Si and Na. Potassium metasomatism resulted in 20%-30% decrease of the total alkali, and signi ficant increases of trace elements, and the heavy rare earth elements in particular; (4) In two alkali metasomatism types, the components with the biggest contrast in behavior are Na2O, SiO2, K2O and REE. In the sodium metasomatism, the contents of Na2O and SiO2are increasing as well as decreasing in K2O and REE, so as to increase significantly in the mole ratio of Na2O/K2O. However, all are the contrary in the potassium metasomatism; (5) Strong potassium metasomatism is a prerequisite for the formation of high grade uranium ores in the Xiangshan ore-field, while the sodium metasomatism that predated the potassium metasomatism played a much less important role in the uranium mineralization.

ore-bearing fault; geochemistry of hydrothermal alteration; alkali metasomatism; uranium ore-deposit; Zoujiashan

P612; P595

A

1001-1552(2016)02-0377-009

10.16539/j.ddgzyckx.2016.02.015

2015-03-22; 改回日期: 2015-07-22

項(xiàng)目資助: 國家自然科學(xué)基金(41472069, 41172078和40862005)和江西省自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(20152ACB20015)聯(lián)合資助。

胡寶群(1965–), 男, 教授, 主要從事巖礦地球化學(xué)研究。Email: bqhu@ecit.cn