陳佑緯 胡瑞忠, 2 駱金誠 董少花

1. 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽 5500812. 中國科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049

近年來，隨著激光-電感耦合等離子質(zhì)譜(LA-ICP-MS)以及離子探針(SIMS)等微區(qū)分析技術(shù)的發(fā)展和普及，微區(qū)分析已成為地球科學(xué)研究中的重要技術(shù)手段(Chenetal., 2014, 2015; 胡瑞忠等，2014)。微區(qū)分析不僅具有高效、便捷等特點(diǎn)，還具有微米尺度的高空間分辨率，對于分析成因復(fù)雜或多期疊加的礦物具有獨(dú)特優(yōu)勢。因此，微區(qū)分析在礦床學(xué)上被廣泛運(yùn)用于成礦年代學(xué)、礦物化學(xué)、成礦流體特征等方面的研究，對厘定礦床成礦時(shí)代、揭示礦物成分變化及其原因以及精細(xì)刻畫成礦過程等方面具有十分重要的作用。

熱液鈾礦床是指不同成因的含鈾熱液，在火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖的斷裂、裂隙或剪切帶等開放空間，以充填或交代等方式形成的富鈾地質(zhì)體(Ruzickaetal., 1993)，因其受控于斷裂帶，因此又常被稱為脈型(Vein type)鈾礦床。我國的熱液鈾礦床主要分布在華南地區(qū)，過去幾十年該區(qū)的熱液鈾礦床一直是我國重要的鈾資源來源。這些鈾礦床主要賦存在花崗巖、火山巖和碳硅泥巖中，我國學(xué)者分別將其稱為花崗巖型、火山巖型和碳硅泥巖型鈾礦床(杜樂天, 1982)。幾十年來，前人針對這些鈾礦床開展了大量研究，并在賦礦圍巖特征(張成江，1991；林錦榮，1992；Zhangetal., 2003；吳烈勤等，2005；Chenetal., 2012；馮明月和何德寶，2012；趙葵東和蔣少涌，2015)、成礦流體性質(zhì)(胡瑞忠和金景福，1990；陳培榮等，1991；鄧平等，2002；姜耀輝等，2004；朱捌等，2006；凌洪飛，2011；劉成東等，2016)、成礦構(gòu)造背景(陳躍輝等，1997；鄧平等，2002；陳培榮，2004；胡瑞忠等，2004, 2007；張萬良，2011；邵飛等，2014)、成礦機(jī)理(Huetal., 1993, 2008, 2009; 胡瑞忠, 1994;李子穎，2006；童航壽，2010；杜樂天，2011; 胡瑞忠等, 2015；林錦榮等，2016)等方面取得了許多重要的認(rèn)識。但由于技術(shù)條件的限制，以往的研究多以賦礦圍巖、脈石或礦石礦物的全巖地球化學(xué)研究為主，而對鈾礦物的礦物化學(xué)、成因?qū)W及成礦年代學(xué)的研究相對較少，由此也限制了對華南熱液鈾礦床成因及其動力學(xué)背景的認(rèn)識。此外，由于熱液鈾礦床常具有多期次成礦的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的全巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)難以完全避免多期組分疊加的影響，鈾礦物的微區(qū)原位分析是解決這些問題的關(guān)鍵手段之一。

苗兒山鈾礦田是華南的五大鈾礦田之一, 其內(nèi)分布著眾多熱液鈾礦床，如沙子江、雙滑江、孟公界和白毛沖等花崗巖型鈾礦床以及鏟子坪碳硅泥巖型鈾礦床等(圖1)。其中，沙子江大型鈾礦床是該礦田內(nèi)最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的花崗巖型鈾礦床。自20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)該礦床以來，前人對沙子江鈾礦床開展了大量研究，主要集中于構(gòu)造特征(李嫵巍等, 2011a; 李嫵巍, 2016)、控礦條件(王正慶等，2017, 2018)、成礦流體特征(石少華等，2011a, b, c)、賦存花崗巖特征(伍靜等, 2012; 胡歡等, 2013; Zhao, 2016;)和成礦年代學(xué)(李耀松，1978(1)李耀松. 1978. 中國鈾礦成礦時(shí)代. 二機(jī)部北京第三研究所四室. 內(nèi)部資料；石少華等，2010；Luoetal., 2017)等，而關(guān)于鈾礦物的礦物化學(xué)研究較為缺乏，因而該礦床的礦化過程等還存在較大爭議。本次研究選擇沙子江鈾礦床的瀝青鈾礦為研究對象，利用電子探針、激光等離子體質(zhì)譜以及二次離子探針等微區(qū)分析技術(shù)，確定了瀝青鈾礦的U-Pb同位素及元素組成，探討了瀝青鈾礦的成分特征及其對化學(xué)年齡的影響，為進(jìn)一步揭示沙子江鈾礦床的成礦過程和成礦機(jī)理提供了重要證據(jù)。

1 地質(zhì)背景及樣品描述

苗兒山鈾礦田位于揚(yáng)子板塊與華夏板塊結(jié)合部位，揚(yáng)子板塊的江南陸緣隆起帶南緣, 苗兒山-越城嶺花崗巖穹窿構(gòu)造西翼的苗兒山巖體中段(圖1)，屬于郴州-欽州鈾成礦帶的一部分(黃凈白和黃世杰，2005)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，形成了以NNE向?yàn)橹鞯淖呋瑯?gòu)造體系, 控制了區(qū)內(nèi)鈾礦化的發(fā)育(李嫵巍等，2011a)。

苗兒山巖體是一個(gè)以加里東期花崗巖為主體的復(fù)式巖體，其中的印支期和燕山期花崗巖以小巖基、巖株產(chǎn)出(Sunetal., 2005)。沙子江鈾礦床是桂北地區(qū)最大的花崗巖型鈾礦床，礦床位于苗兒山復(fù)式花崗巖體的中段，礦體產(chǎn)出于豆乍山花崗巖體內(nèi)側(cè)并與香草坪花崗巖體相接觸(圖1)。豆乍山花崗巖體的巖性為灰色到灰白色中細(xì)粒二云母花崗巖，成巖年齡為228Ma左右(謝曉華等, 2008)。而香草坪花崗巖體是區(qū)內(nèi)的主要礦化圍巖，除沙子江鈾礦床外，該區(qū)的其它鈾礦床均位于該巖體中，巖性主要為中粗粒斑狀黑云母花崗巖，成巖年齡為211Ma左右(李嫵巍等，2011b)。巖石地球化學(xué)研究顯示，兩巖體均為殼源成因的強(qiáng)過鋁質(zhì)花崗巖(胡歡等，2012)。部分基性脈巖在苗兒山巖體中段呈巖墻(群)產(chǎn)出, 巖性較為復(fù)雜,年代不詳(石少華等，2011a)。

圖1 苗兒山鈾礦田地質(zhì)簡圖(據(jù)石少華等，2010)Fig.1 Schematic geological map of the Miaoershan uranium deposit (after Shi et al., 2010)

區(qū)內(nèi)構(gòu)造,以NNE向新資斷裂帶為主，該斷裂帶控制了礦體的產(chǎn)出(李嫵巍等，2011a)。鈾礦化主要賦存于該斷裂帶及其上下盤的蝕變碎裂花崗巖和花崗碎裂巖中。礦床圍巖蝕變發(fā)育，其中與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變主要為硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、鉀長石化、高嶺石化等。礦石礦物主要為瀝青鈾礦，還發(fā)育較多的硅鈣鈾礦、鈣鈾云母等次生鈾礦物。瀝青鈾礦主要呈浸染狀、脈狀、腎狀及球粒狀等產(chǎn)出于硅化帶及其兩側(cè)的碎裂巖類巖石中。脈石礦物主要為黃鐵礦、赤鐵礦、石英、螢石、方解石等。

礦石巖性為赤鐵礦化碎裂花崗巖，手標(biāo)本可見賦礦花崗巖整體受到較強(qiáng)烈的赤鐵礦化作用，巖石整體發(fā)紅，且較為碎裂，可見瀝青鈾礦脈沿著花崗巖碎裂部分發(fā)育(圖2a)，表面可見部分黃色次生鈾礦物。光學(xué)顯微鏡下，可見瀝青鈾礦脈與石英和黃鐵礦等呈平行排列分布(圖2b)，部分瀝青鈾礦內(nèi)部可見自形程度較好的黃鐵礦，顯示黃鐵礦具有多期次特征(圖2c)。許多瀝青鈾礦內(nèi)部裂隙較發(fā)育，且裂隙邊部的瀝青鈾礦常受到蝕變作用的影響(圖2c, d)。

圖2 沙子江鈾礦床礦石樣品照片(a)手標(biāo)本照片上可見明顯的瀝青鈾礦脈；(b)礦石樣品的光學(xué)顯微照片，可見瀝青鈾礦脈與黃鐵礦脈、石英脈共生；(c)瀝青鈾礦的背散射照片，瀝青鈾礦內(nèi)部發(fā)育少量黃鐵礦；(d) 蝕變的瀝青鈾礦多分布于裂隙邊部.Q-石英; Py-黃鐵礦; Urn-瀝青鈾礦; A-Urn-蝕變的瀝青鈾礦Fig.2 Photography of the ore from the Shazijiang uranium deposit(a) pitchblende vein in the altered granite (field photography); (b) veins of pitchblende, pyrite and quartz with intergrowth relationship (reflected light); (c) BSE image of the pitchblende with pyrite inside; (d) altered pitchblende occur nearby the cracks. Q-quartz; Py-pyrite; Urn-pitchblende; A-Urn-altered pitchblende

2 分析方法

將手標(biāo)本樣品沿瀝青鈾礦脈磨制成適當(dāng)?shù)墓獗∑?，在偏光顯微鏡下進(jìn)行鏡下鑒定，并圈定其中的瀝青鈾礦脈。對選擇的光薄片進(jìn)行掃描電鏡鑒定后，選擇合適的瀝青鈾礦區(qū)域進(jìn)行電子探針分析、LA-ICP-MS微量元素分析以及SIMS U-Pb同位素分析。

所有分析測試均在加拿大曼尼托巴大學(xué)地質(zhì)系完成。掃描電鏡型號為Zeiss Sigma型場發(fā)射掃描電鏡，工作電壓為20kV，束斑為10μm，電流為10nA。

瀝青鈾礦U-Pb同位素分析在CAMECA IMS-7f 型二次粒子質(zhì)譜上完成，詳細(xì)的樣品準(zhǔn)備和分析測試流程見Fayeketal. (2002)和Sharpe and Fayek (2011)。測試用強(qiáng)度為10nA的一次O2-離子束通過12.5kV加速電壓轟擊樣品表面，束斑約為10μm,質(zhì)量分辨率為1300。采用離子計(jì)數(shù)器檢測離子：204Pb+、206Pb+、207Pb+、208Pb+、235U+和238U+。利用50V的補(bǔ)償電壓擬制氫化物同質(zhì)異位素的干擾，每個(gè)樣品點(diǎn)測量時(shí)間約12min。分析過程中，利用PbO含量不同的三個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部晶質(zhì)鈾礦標(biāo)樣(LAMNH,TKK,PC-06)建立工作校正曲線進(jìn)行校正，標(biāo)樣信息及校正方法見Sharpe and Fayek(2016)。分析結(jié)果采用ISOPLOT軟件處理(Ludwig, 2003)。需要說明的是該方法僅適用于晶質(zhì)鈾礦的定年測試，由于該儀器分辨率相對較低，對于其它鈾含量相對低的礦物且基體復(fù)雜的樣品定年并不合適，同時(shí)蝕變將嚴(yán)重影響定年測定結(jié)果，故該方法僅適用于較新鮮的晶質(zhì)鈾礦。

電子探針分析在CAMECA SX100型電子探針儀器上完成，其工作電壓為15kV，電流為20nA,束斑為5μm。定量分析的標(biāo)樣: U為金屬鈾，Pb為方鉛礦，Th為釷石，Na為鈉閃石，Si和Ca為透輝石，La、Ce、Nd、Y均為獨(dú)居石，Al、K為正長石，Ti為榍石，F(xiàn)e為鐵橄欖石，其中U、Pb、Th為60秒積分，其余為20秒積分。利用X-PHI方法校正(Merlet, 1992)，元素的檢出限約為0.03%。

在電子探針分析的基礎(chǔ)上，選擇同一位置進(jìn)行稀土元素分析，該分析由LA-ICP-MS完成。激光剝蝕系統(tǒng)為New Wave公司生產(chǎn)的LUV213型Nd-YAG激光，ICP-MS為Thermo公司的 Element 2高分辨電感耦合等離子質(zhì)譜。激光剝蝕過程中采用氦氣作載氣，由一個(gè)T型接頭將氦氣和氬氣混合后進(jìn)入ICP-MS中。分析束斑大小為20μm，頻率為5Hz，能量密度約為3J/cm2, 每個(gè)采集周期包括大約30s的空白信號和50s的樣品信號。以美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所研制的人工合成硅酸鹽玻璃標(biāo)樣NIST610為外標(biāo)，電子探針?biāo)鶞y試的鈾元素含量作為內(nèi)標(biāo)對元素含量進(jìn)行定量計(jì)算，對分析數(shù)據(jù)的離線處理采用軟件Iolite完成(Patonetal., 2011)。

3 分析結(jié)果

掃描電鏡下可見到許多瀝青鈾礦的明暗程度明顯不一致(背散射圖像)，蝕變較強(qiáng)的裂隙周邊多顯示出暗色的背散射圖像。為了研究后期蝕變作用對瀝青鈾礦成分及年代學(xué)的影響，我們還測試了少量蝕變?yōu)r青鈾礦的主微量元素組成。分析所選取未蝕變的瀝青鈾礦在背散射圖像下較為均勻，沒有明顯的分帶或裂隙，同時(shí)遠(yuǎn)離蝕變區(qū)域。而蝕變的瀝青鈾礦均位于切穿未蝕變?yōu)r青鈾礦的裂隙邊部，從其背散射圖像的明暗程度可確認(rèn)強(qiáng)弱蝕變的影響。

3.1 瀝青鈾礦的SIMS U-Pb同位素組成

對沙子江鈾礦床未蝕變的瀝青鈾礦開展了SIMS U-Pb同位素分析，分析的16個(gè)點(diǎn)均位于同一條瀝青鈾礦脈上(圖2c)，分析結(jié)果見表1?？梢钥闯?，所分析的16個(gè)點(diǎn)的U-Pb同位素組成變化較大，所有投影點(diǎn)在諧和圖解上呈線狀分布(圖3)，這表明“未蝕變”瀝青鈾礦形成后可能發(fā)生了少量鉛的丟失，其上交點(diǎn)年齡為101.3±4.5Ma，該年齡基本可解釋為瀝青鈾礦的形成年齡。

表1瀝青鈾礦的SIMSU-Pb同位素特征

Table 1 The SIMS U-Pb isotope characteristics of the pitchblende

Spot No.206Pb204PbError (%)207Pb204PbError (%)207Pb206PbError (%)208Pb204PbError (%)207Pb235UError (%)206Pb238UError (%)SZJ-12444.9 14.9 136.7 15.0 0.1 1.3 22.4 15.5 0.07791.30.01070.3SZJ-22329.1 15.3 134.1 15.3 0.1 1.4 25.5 15.7 0.07381.40.00990.3SZJ-32900.5 16.7 163.3 16.7 0.1 1.3 24.1 17.1 0.08011.30.01090.3SZJ-43401.0 15.8 178.8 15.9 0.1 1.2 17.2 16.6 0.09391.20.0140.3SZJ-53502.9 15.3 181.7 15.3 0.1 1.1 24.5 15.8 0.10411.20.01540.3SZJ-63107.9 15.1 165.2 15.1 0.1 1.2 25.2 15.7 0.10141.20.0150.3SZJ-73043.9 12.8 165.6 12.9 0.1 1.2 23.2 13.3 0.09511.20.01390.3SZJ-83311.7 17.7 176.9 17.7 0.1 1.2 24.4 18.1 0.08581.30.01250.3SZJ-92523.7 14.1 136.3 14.2 0.1 1.2 18.7 14.8 0.08231.30.01170.3SZJ-103556.2 13.9 190.0 13.9 0.1 1.1 26.8 14.3 0.09541.20.0140.3SZJ-113230.7 14.6 179.2 14.6 0.1 1.3 26.8 15.1 0.08081.30.01160.3SZJ-122676.1 14.1 148.2 14.2 0.1 1.3 24.7 14.9 0.08861.30.01250.3SZJ-132517.0 15.1 147.2 15.1 0.1 1.3 30.8 15.6 0.08541.40.0120.3SZJ-143285.3 16.0 176.7 16.1 0.1 1.3 27.4 16.6 0.08751.30.01250.3SZJ-152636.1 14.1 0.0 14.2 0.1 1.3 18.2 14.9 0.08941.30.01320.3SZJ-163132.3 17.7 169.5 17.7 0.1 1.3 20.0 18.2 0.08741.30.01280.3

圖3 瀝青鈾礦的U-Pb諧和年齡圖解Fig.3 U-Pb concordia diagram for the pitchblende

3.2 瀝青鈾礦的主量元素成分

沙子江鈾礦床中瀝青鈾礦的電子探針主量元素分析結(jié)果見表2?？梢钥闯?，沙子江鈾礦床未蝕變的瀝青鈾礦的鈾、鈣元素含量較高，其中UO2為83.32%～89.10%，CaO為3.28%～3.97%, 而鉛、釷含量較低，其中PbO為0.88%～1.64%，ThO2<0.1%。硅含量變化相對較大，SiO2為0.10%～2.68%。Na2O、TiO2、FeO的含量均較低，均低于0.6%。分析總量相對較高為86.4%～97.3%。

蝕變?yōu)r青鈾礦的主量元素含量變化較大。相對較低含量的元素包括鈾(UO2為60.68%～82.62%)，鉛和釷(PbO含量為0.02%～1.9%，ThO2<0.1%)、鈉(Na2O為0.03%～0.44%)、鉀和鈦(<0.7%)，分析總量也較低(81.16%～95.59%)。但具有較高的鈣、硅、鐵含量，其中CaO為4.75%～5.98%，SiO2為4.28%～14.02%，F(xiàn)eO為0.36%～0.57%。在瀝青鈾礦的Harker圖解上(圖4)，可以看出未蝕變?yōu)r青鈾礦的SiO2與UO2呈明顯的負(fù)相關(guān)，SiO2主要與UO2替換進(jìn)入瀝青鈾礦晶格。蝕變?yōu)r青鈾礦相對于未蝕變?yōu)r青鈾礦具有較低的UO2、Na2O、PbO而具有較高的CaO、SiO2以及FeO。

3.3 瀝青鈾礦的稀土元素組成

沙子江鈾礦床中瀝青鈾礦的LA-ICPMS稀土元素分析結(jié)果見表2。未蝕變?yōu)r青鈾礦的稀土元素總量較低，ΣREE為178×10-6～456×10-6，輕重稀土分異明顯(LREE/HREE)N為8.8～12.1，且有明顯的負(fù)Eu異常(δEu=0.1～1.2)，與世界上其它地區(qū)脈型熱液鈾礦床中瀝青鈾礦的稀土元素組成特征相似(圖5)。

蝕變的瀝青鈾礦也表現(xiàn)為明顯的輕稀土富集型，稀土元素總量更低，變化范圍為ΣREE為142.4×10-6～246.3×10-6，輕重稀土分異明顯(LREE/HREE)N為8.8～12.4，也有明顯的負(fù)Eu異常(δEu=0.1～1.2)?？梢钥闯?，除了稀土元素含量相對較低外，蝕變與未蝕變?yōu)r青鈾礦的稀土元素配分模式還保持了相似的特征。

4 討論

4.1 瀝青鈾礦的成分特征及其指示意義

表2瀝青鈾礦的化學(xué)組成(主量元素:wt%；稀土和微量元素:×10-6)

Table 2 The chemical compositions of pitchblende (major elements: wt%; trace elements: ×10-6)

樣品號1-11-21-32-12-22-32-43-13-23-33-44-14-25-2礦物瀝青鈾礦Na2O0.43 0.50 0.48 0.35 0.36 0.47 0.56 0.50 0.49 0.48 0.48 0.49 0.47 0.39 SiO20.43 0.83 0.89 0.53 2.46 0.99 0.93 0.59 1.12 1.70 1.29 1.74 0.93 0.55 TiO20.34 0.09 0.07 0.25 0.28 0.18 0.10 0.09 0.31 0.27 0.33 0.28 0.33 0.25 FeO0.13 0.13 0.10 0.09 0.09 0.38 0.14 0.43 0.39 0.28 0.31 0.45 0.50 0.28 UO288.85 88.61 87.12 88.19 85.82 89.73 87.50 87.78 88.07 87.99 86.56 87.05 89.44 89.68 CaO3.87 3.79 3.37 3.28 3.28 3.61 3.93 3.70 3.83 3.97 3.85 3.66 3.70 3.85 PbO1.15 1.15 1.07 0.89 1.10 1.10 1.04 1.11 1.00 0.88 0.96 1.02 1.04 0.83 ThO20.01 0.02 0.00 0.00 0.00 0.07 0.00 0.06 0.01 0.05 0.03 0.01 0.02 0.00 Ce2O30.05 0.09 0.14 0.05 0.13 0.00 0.11 0.01 0.09 0.05 0.00 0.11 0.00 0.00 K2O0.71 0.71 0.70 0.70 0.73 0.73 0.69 0.69 0.71 0.74 0.71 0.70 0.71 0.68 Y2O30.05 0.06 0.07 0.03 0.06 0.09 0.00 0.02 0.04 0.05 0.06 0.10 0.01 0.00 Nd2O30.00 0.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Dy2O30.00 0.16 0.05 0.00 0.00 0.09 0.10 0.02 0.19 0.05 0.00 0.06 0.15 0.02 La2O30.00 0.02 0.02 0.01 0.09 0.05 0.02 0.02 0.06 0.07 0.02 0.10 0.00 0.09 Total96.03 96.23 94.09 94.39 94.40 97.49 95.11 95.10 96.34 96.59 94.63 95.77 97.30 96.62 Age (Ma)95.996.291.574.995.591.488.394.484.974.282.886.886.468.7La122.8 142.7 —110.6117.6173.1—134.377.3——97.2—82.2 Ce161.9 165.0 —143.2109.1156.4—115.867.5——107.4—72.7 Pr15.0 14.6 —13.08.813.9—9.65.4——9.4—6.4 Nd56.6 55.1 —51.336.656.8—40.220.9——34.6—23.2 Sm10.8 10.4 —10.06.410.4—6.22.6——7.5—4.3 Eu0.0 0.8 —0.70.20.7—0.50.0——0.4—0.3 Gd14.7 13.4 —12.09.814.1—11.06.0——7.9—6.3 Tb2.2 1.9 —2.21.62.2—1.50.8——1.1—0.8 Dy11.2 11.3 —10.97.512.1—8.63.7——6.7—5.0 Ho2.5 2.3 —2.11.52.8—2.00.7——1.3—1.2 Er5.9 5.9 —5.24.56.4—4.52.2——3.4—2.6 Tm1.0 0.8 —0.60.70.8—0.70.2——0.5—0.3 Yb5.8 4.7 —4.23.65.7—4.01.5——3.1—2.2 Lu0.7 0.7 —0.60.60.8—0.60.4——0.6—0.3 Y68.1 74.3 —64.572.9102.3—78.535.1——54.7—42.9 ΣREE411.1 429.5 —366.6308.7456.2—339.4189.3——281.1—207.9 LREE367.2 388.7 —328.6278.8411.3—306.5173.7——256.5—189.1 HREE43.9 40.8 —37.929.944.9—32.915.6——24.6—18.9 LREE/HREE10.2 11.6 —10.411.310.9—11.49.9——11.9—11.9 δEu1.2 0.3 —0.20.10.2—0.20.9——0.2—0.2 δCe0.9 0.9 —0.90.70.7—0.70.5——0.8—0.7 樣品號5-35-45-56-16-26-46-56-67-11-41-54-54-64-7礦物瀝青鈾礦弱蝕變?yōu)r青鈾礦強(qiáng)蝕變?yōu)r青鈾礦Na2O0.57 0.58 0.43 0.44 0.37 0.43 0.33 0.42 0.49 0.29 0.44 0.05 0.07 0.03 SiO20.60 1.78 2.16 1.14 0.10 2.10 2.39 2.88 2.68 5.69 4.28 14.02 12.58 12.79 TiO20.41 0.36 0.38 0.42 0.28 0.34 0.41 0.38 0.26 0.34 0.37 0.36 0.35 0.29 FeO0.26 0.35 0.32 0.29 0.34 0.40 0.36 0.43 0.39 0.36 0.37 0.56 0.57 0.52 UO287.53 85.58 86.87 89.10 89.18 85.45 85.94 85.18 83.32 82.62 80.18 68.94 60.68 65.78 CaO3.45 3.69 3.73 3.30 3.41 3.31 3.32 3.35 3.36 3.75 4.65 5.58 5.98 5.11 PbO1.12 1.13 1.60 1.40 1.05 1.07 1.15 1.17 1.09 0.60 1.90 0.02 0.04 0.00 ThO20.00 0.00 0.03 0.00 0.00 0.00 0.03 0.02 0.00 0.04 0.04 0.02 0.00 0.00 Ce2O30.00 0.17 0.16 0.17 0.18 0.06 0.06 0.07 0.14 0.00 0.24 0.00 0.03 0.04

續(xù)表2

Continued Table 2

樣品號5-35-45-56-16-26-46-56-67-11-41-54-54-64-7礦物瀝青鈾礦弱蝕變?yōu)r青鈾礦強(qiáng)蝕變?yōu)r青鈾礦K2O0.73 0.71 0.73 0.71 0.70 0.70 0.73 0.70 0.73 0.68 0.75 0.65 0.67 0.66 Y2O30.07 0.10 0.09 0.10 0.03 0.06 0.10 0.10 0.03 0.13 0.10 0.02 0.02 0.02 Nd2O30.21 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.06 0.00 0.00 0.03 0.00 0.10 0.03 Dy2O30.03 0.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.14 0.00 0.30 La2O30.00 0.07 0.11 0.00 0.01 0.06 0.01 0.00 0.01 0.07 0.00 0.06 0.06 0.00 Total95.00 94.69 96.61 97.07 95.66 94.00 94.82 94.76 92.51 94.59 93.34 90.44 81.16 85.58 Age (Ma)95.598.6136.3116.787.593.199.19397.454.884.72.35.40La69.9 76.2 123.7 104.5 —70.9 89.4 114.5 85.6 77.3 83.2 65.7 58.2 65.8 Ce60.5 70.4 141.7 110.0 —65.4 116.9 154.3 101.9 78.5 99.0 63.6 54.8 59.5 Pr5.5 6.5 13.3 9.3 —5.0 12.2 14.6 9.7 6.9 10.2 5.5 4.7 5.4 Nd21.3 24.4 51.8 38.1 —22.4 49.2 53.9 38.5 25.7 44.5 20.3 20.8 18.5 Sm3.6 4.2 9.2 6.9 —3.9 11.0 13.2 8.2 5.0 8.8 3.6 3.7 3.6 Eu0.3 0.4 0.7 0.4 —0.2 0.6 0.8 0.6 0.2 0.5 0.5 0.3 0.0 Gd4.7 5.8 12.2 10.7 —6.0 11.2 13.2 10.2 6.8 11.2 5.4 5.8 5.0 Tb0.9 1.1 2.0 1.3 —0.7 1.8 1.9 1.7 1.0 1.6 0.8 0.7 0.8 Dy4.5 4.9 9.7 6.5 —4.7 9.4 11.6 8.5 4.9 8.5 3.8 4.1 3.9 Ho0.9 1.1 1.9 1.6 —1.0 1.8 2.3 1.6 1.1 1.7 0.9 1.0 0.9 Er2.1 2.7 4.6 3.5 —2.2 4.2 4.8 4.1 3.0 4.2 2.7 2.1 2.0 Tm0.4 0.4 0.6 0.5 —0.4 0.5 0.7 0.7 0.4 0.5 0.4 0.3 0.2 Yb1.8 2.5 2.9 3.4 —2.1 3.4 4.1 3.3 2.7 2.9 1.6 1.4 1.7 Lu0.2 0.4 0.4 0.5 —0.4 0.7 0.5 0.6 0.4 0.5 0.4 0.3 0.3 Y36.2 42.7 71.3 64.6 —45.8 71.3 55.7 70.1 51.1 75.1 40.8 41.5 30.2 ΣREE176.7 200.9 374.7 297.2 —185.4 312.3 390.5 275.2 213.9 277.5 175.4 158.1 167.6 LREE161.1 182.0 340.5 269.3 —167.9 279.3 351.4 244.5 193.6 246.3 159.3 142.4 152.7 HREE15.5 18.8 34.3 28.0 —17.5 33.0 39.0 30.8 20.3 31.2 16.1 15.7 14.9 LREE/HREE12.0 10.9 12.0 12.0 —12.1 8.8 10.4 9.4 8.8 9.3 12.4 10.8 12.1 δEu0.2 0.3 0.2 0.2 —0.2 0.2 0.2 0.2 0.1 0.2 0.4 0.2 1.2 δCe0.6 0.7 0.8 0.8 —0.8 0.8 0.9 0.8 0.6 0.8 0.8 0.7 0.7

注：Age為瀝青鈾礦的化學(xué)年齡(Ma)，計(jì)算方法據(jù)Bowles (2015); “—”表示未分析

圖4 瀝青鈾礦的Hacker圖解Fig.4 The Hacker diagrams of the pitchblende

圖5 瀝青鈾礦的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989)稀土元素的數(shù)據(jù)來源：不同類型鈾礦床引自Mercadier et al. (2011), 豆乍山花崗巖引自胡歡等(2012)Fig.5 Chondrite-normalized REE patterns diagrams for the pitchblende (normalization values after Sun and McDonough, 1989)Data sources for the REE contents: Types of the uranium deposits from Mercadier et al. (2011), and the Douzhashang granites from Hu et al. (2012)

研究表明，晶質(zhì)鈾礦中的ThO2含量是判斷其形成溫度的重要指標(biāo)(Frimmeletal., 2014; Mukhopadhyayetal., 2016)。由于U和Th具有相似的性質(zhì)和離子半徑，晶質(zhì)鈾礦結(jié)晶時(shí)，Th4+能替換部分U4+進(jìn)入晶質(zhì)鈾礦晶格。高溫條件下Th4+在熔體中具有較高的溶解度，而低溫?zé)嵋褐蠺h4+具有較低溶解度 (Grandstaff, 1976; Fryer and Taylor, 1987; F?rster, 1999)，因此高溫巖漿成因的晶質(zhì)鈾礦比低溫?zé)嵋撼梢蚓з|(zhì)鈾礦具有更高的ThO2(Alexandre and Kyser, 2005; Frimmeletal., 2014; Mukhopadhyayetal., 2016)。同時(shí)晶質(zhì)鈾礦中的稀土元素含量也隨著結(jié)晶溫度的上升而升高(Eglingeretal., 2013)。瀝青鈾礦是晶質(zhì)鈾礦的隱晶質(zhì)變種，其成分特征與晶質(zhì)鈾礦一致。本次研究的瀝青鈾礦中ThO2和稀土元素含量均很低(<0.1%)，這表明瀝青鈾礦為低溫?zé)嵋撼梢?，在U/Th-ΣREE辨別圖解(Frimmeletal., 2014)上，沙子江鈾礦床的瀝青鈾礦投影點(diǎn)處于低溫?zé)嵋盒蛥^(qū)域(圖6a)。

相對于其它元素，沙子江鈾礦床的瀝青鈾礦具有較高的CaO含量(>3%)以及少量SiO2,暗示瀝青鈾礦中的“雜質(zhì)”元素主要以Ca2+和Si4+替換U4+進(jìn)入晶格為主，而其它元素如Na2O、K2O、TiO2、FeO含量較低(<1%)，表明這些元素替換進(jìn)入晶格較少，這可能是由于Ca2+與U4+的離子半徑十分接近(1.06?和1.05?)、而其它離子具有比U4+明顯小的離子半徑有關(guān)。在哈克圖解上(圖4)，可以明顯看出瀝青鈾礦蝕變過程中U、Si、Ca、Pb等元素具有以下變化趨勢：(1)SiO2和CaO與UO2表現(xiàn)出較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，蝕變?yōu)r青鈾礦的SiO2和CaO含量增加，UO2含量降低，說明蝕變過程有較多Si、Ca替換了U；(2)PbO與UO2總體表現(xiàn)為正負(fù)相關(guān)關(guān)系，蝕變?yōu)r青鈾礦的PbO和UO2含量低于未蝕變?yōu)r青鈾礦，說明瀝青鈾礦蝕變過程有U和Pb的丟失。

4.2 瀝青鈾礦的稀土元素特征及其對源區(qū)的啟示

盡管稀土元素在晶質(zhì)鈾礦中的分異機(jī)制目前還不非常清楚，但大量的統(tǒng)計(jì)資料表明，晶質(zhì)鈾礦(瀝青鈾礦)的稀土配分模式，可能主要受控于其形成過程的物理化學(xué)條件和源區(qū)性質(zhì)。因此，晶質(zhì)鈾礦的稀土元素組成常被用于判斷鈾礦床的成因類型(Mercadieretal., 2011; Keeganetal., 2012; Frimmeletal., 2014; Mayeretal., 2015; Spanoetal., 2017)。

圖6 瀝青鈾礦的U/Th-ΣREE圖解(a, 底圖據(jù)Frimmel et al., 2014)和(LREE/HREE)N-ΣREE圖解(b, 底圖據(jù)Mercadier et al., 2011)Fig.6 The U/Th vs. ΣREE (a, after Frimmel et al., 2014) and (LREE/HREE)N vs. ΣREE (b, after Mercadier et al., 2011) discrimination diagrams of the pitchblende

沙子江鈾礦床中瀝青鈾礦的稀土配分模式與世界上其它脈型鈾礦床相似，均為右傾的輕稀土富集型，且具有明顯的負(fù)Eu異常。在(LREE/HREE)N-ΣREE圖解上(圖6b)，沙子江鈾礦床的投影點(diǎn)靠近中低鹽度流體區(qū)，前人的流體包裹體研究表明，沙子江鈾礦床的流體具有低溫(158～274℃)、低鹽度(1.06%～7.73%NaCleqv)等特征(石少華等，2011b)，因此沙子江鈾礦床應(yīng)該與其它國外低溫中低鹽度的脈狀型鈾礦具有相似的特性(Mercadieretal., 2011)，其瀝青鈾礦的REE配分模式主要受到源區(qū)REE配分模式的控制，暗示源巖可能和瀝青鈾礦具有相似的稀土配分模式，這也意味著在源區(qū)浸取的過程中，傳輸過程以及沉淀過程，稀土元素均未發(fā)生明顯的分異。從圖5可見，沙子江鈾礦床的賦礦花崗巖(豆乍山巖體)與瀝青鈾礦的稀土元素配分模式十分相似，表明沙子江鈾礦床的鈾源可能主要與豆乍山巖體相關(guān)，雖然不能完全排除其它鈾源的貢獻(xiàn)。

4.3 蝕變作用對瀝青鈾礦成分的影響及其意義

晶質(zhì)鈾礦具有較強(qiáng)的化學(xué)活動性，對氧化環(huán)境十分敏感(Grandstaff, 1976; Finch and Ewing, 1992)，其形成以后，在后期氧化性流體交代或表生作用下，晶質(zhì)鈾礦能與流體發(fā)生元素替換，導(dǎo)致其成分發(fā)生變化(Kotzer and Kyser, 1993; Kempe, 2003; Alexandre and Kyser, 2005)。本次研究表明，蝕變?yōu)r青鈾礦相對于未蝕變的瀝青鈾礦具有較低的UO2、Na2O、PbO含量和較高的SiO2、CaO、FeO含量，說明蝕變過程中存在這些元素的遷出和進(jìn)入。其中變化最大的為SiO2(從未蝕變?yōu)r青鈾礦的0.1%～2.88%升高到蝕變?yōu)r青鈾礦的4.28%～14.02%)，表明在蝕變過程中Si4+容易進(jìn)入瀝青鈾礦晶格，結(jié)合哈克圖解上蝕變?yōu)r青鈾礦的SiO2與UO2呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)(圖4)，表明蝕變過程中Si4+與U4+發(fā)生了大量交換，這可能跟低溫流體中Si4+的活度較高有關(guān)，同時(shí)也暗示瀝青鈾礦的Si含量對蝕變反應(yīng)較為敏感。蝕變過程中鈣的地球化學(xué)行為與硅相似。另一方面，由于Pb4+和U4+的離子半徑有較大差異，因此衰變形成的Pb4+離子不容易進(jìn)入瀝青鈾礦晶格。因此，Pb4+較易在后期蝕變過程中丟失，造成蝕變?yōu)r青鈾礦相對于未蝕變的瀝青鈾礦具有較低的PbO含量。

蝕變?yōu)r青鈾礦除相對較低的稀土元素總量外，與未蝕變的瀝青鈾礦具有十分相似的稀土元素配分模式。這表明稀土元素在蝕變過程中并未發(fā)生明顯分異，蝕變對瀝青鈾礦的稀土元素配分模式無明顯的影響，LA-ICP-MS分析測試顯示的瀝青鈾礦稀土元素配分模式，基本可代表瀝青鈾礦沉淀時(shí)的稀土元素分配特征。

圖7 沙子江鈾礦床的電子探針化學(xué)年齡圖解(a)所有瀝青鈾礦的化學(xué)年齡直方圖；(b)未蝕變?yōu)r青鈾礦的化學(xué)年齡加權(quán)平權(quán)計(jì)算圖解；(c)“早期”瀝青鈾礦的化學(xué)年齡加權(quán)平權(quán)計(jì)算圖解；(d)“晚期”瀝青鈾礦的化學(xué)年齡加權(quán)平權(quán)計(jì)算圖解Fig.7 The EPMA U-Th-Pb chemical age of the pitchblende(a) histogram of chemical age; (b) weighted average of the chemical age; (c) weighted average of the “early” chemical age; (d) weighted average of the “l(fā)ate” chemical age

從我們的研究可以看出，蝕變作用可導(dǎo)致Si4+大量進(jìn)入瀝青鈾礦替換U4+，瀝青鈾礦的SiO2含量可作為判斷瀝青鈾礦蝕變強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，由于瀝青鈾礦的稀土元素配分模式不受蝕變的影響，因此開展不同類型礦床不同期次瀝青鈾礦的微區(qū)稀土元素特征研究，有望對揭示熱液鈾礦成礦條件(鈾源、溫度、流體性質(zhì)等)和源區(qū)特征等提供重要證據(jù)。

4.4 瀝青鈾礦的成分對年代學(xué)的制約

年代學(xué)研究一直是華南熱液鈾礦床研究的重點(diǎn)之一，前人針對熱液鈾礦床的年代學(xué)開展了大量的研究。但由于技術(shù)方法的限制，前人多采用瀝青鈾礦TIMS同位素稀釋法或電子探針U-Th-Pb化學(xué)年齡法。一方面，TIMS同位素稀釋法盡管具有較高的精度，但由于熱液礦床中瀝青鈾礦通常以集合體形式產(chǎn)出，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易蝕變且常包裹其它礦物等，測定得到的同位素年齡常常為無地質(zhì)意義的混合年齡(駱金誠等，2019)；另一方面，由于瀝青鈾礦具有非常高的鈾含量，在衰變過程中會釋放出大量ɑ粒子破壞晶格，在后期流體作用下容易發(fā)生蝕變，使Ca、Si等雜質(zhì)陽離子元素進(jìn)入礦物晶格，而發(fā)生U和Pb丟失，從而使得計(jì)算的化學(xué)年齡會偏于年輕(Kempe, 2003; Alexandre and Kyser, 2005; Suzuki and Kato, 2008)，同時(shí)得出鈾礦具有多期次的錯(cuò)誤認(rèn)識。

圖8 瀝青鈾礦的成分與年代學(xué)相關(guān)圖解(a) SiO2-PbO圖解；(b)CaO-PbO圖解；(c) SiO2-化學(xué)年齡圖解; (d) CaO-化學(xué)年齡圖解Fig.8 The diagrams of content and chemical age of the pitchblende(a) SiO2 vs. PbO diagram；(b)CaO vs. PbO diagram；(c) SiO2 vs. chemical age diagram; (d) CaO vs. chemical age diagram

我們對沙子江鈾礦床中的瀝青鈾礦開展了電子探針U-Th-Pb成分分析，采用Bowles(2015)的方法計(jì)算化學(xué)年齡。計(jì)算結(jié)果(表2)表明，未蝕變?yōu)r青鈾礦的化學(xué)年齡介于74.9～136.3Ma，主要集中于85～100Ma之間，其中有2個(gè)點(diǎn)的化學(xué)年齡大于115Ma，明顯高于其它點(diǎn)，這可能是受到蝕變帶出的Pb形成微細(xì)顆粒的方鉛礦的影響。而蝕變的瀝青鈾礦發(fā)生了不同程度的Pb丟失，其化學(xué)年齡為0～85Ma，明顯低于未蝕變的瀝青鈾礦。如果將所有未蝕變?yōu)r青鈾礦年齡加權(quán)平均進(jìn)行計(jì)算(除去年齡異常高的兩個(gè)點(diǎn)，假設(shè)電子探針測試的表面年齡計(jì)算誤差為5%)，那么得到的化學(xué)年齡的加權(quán)平均值90.6±2.5Ma (MSWD=6.2) (圖7b)，其加權(quán)平均方差較大，說明數(shù)據(jù)較為離散。在瀝青鈾礦化學(xué)年齡的直方圖上(圖7a)，化學(xué)年齡主要出現(xiàn)在80～90Ma和90～100Ma二個(gè)區(qū)間，如果將這兩個(gè)區(qū)間的化學(xué)年齡分別計(jì)算平均年齡，可以得到“兩期礦化”的加權(quán)平均年齡分別為94.9±1.6Ma (MSWD=1.3)(圖7c)和85.8±1.4Ma (MSWD=1.1)(圖7d)，這顯然與瀝青鈾礦均是同一條脈的地質(zhì)事實(shí)是相悖，因此這“兩期”成礦事件其實(shí)瀝青鈾礦形成后元素發(fā)生替換，使PbO發(fā)生丟失而表現(xiàn)出來的“假象”。

前人對晶質(zhì)鈾礦電子探針化學(xué)年齡的研究顯示，晶質(zhì)鈾礦化學(xué)年齡的變化主要與Ca含量相關(guān)，晶質(zhì)鈾礦(瀝青鈾礦)的高Ca含量則被認(rèn)為是由于蝕變帶入晶格與U和Pb發(fā)生替換(Kempe, 2003; Alexandre and Kyser 2005; Suzuki and Kato 2008)。我們的研究顯示，未蝕變?yōu)r青鈾礦亦具有較高的CaO含量，這可能是瀝青鈾礦形成時(shí)Ca進(jìn)入晶格而導(dǎo)致。而瀝青鈾礦發(fā)生蝕變后，最主要的成分變化是Si替代U，而Ca的替換進(jìn)入相對較少。從SiO2-PbO和CaO-PbO協(xié)變圖上(圖8a，b)可以看出，PbO與SiO2和CaO均呈明顯的負(fù)相關(guān)，暗示蝕變作用導(dǎo)致Si和Ca進(jìn)入并伴隨著Pb的丟失。在化學(xué)年齡與SiO2和CaO的相關(guān)圖解上也可以發(fā)現(xiàn)，化學(xué)年齡與SiO2和CaO也明顯呈線性負(fù)相關(guān)(圖8c，d)，且當(dāng)SiO2為零時(shí)瀝青鈾礦的化學(xué)年齡為98Ma左右，與瀝青鈾礦的SIMS年齡(101.3±4.5Ma)相當(dāng)。因此，通過SiO2與化學(xué)年齡的線性關(guān)系反推似乎可以得到合理的瀝青鈾礦形成年齡。而當(dāng)CaO為零時(shí)，瀝青鈾礦的化學(xué)年齡為220Ma, 其年齡遠(yuǎn)大于瀝青鈾礦的SIMS年齡，這也暗示瀝青鈾礦形成時(shí)就含有一定量的CaO。

上述研究表明，瀝青鈾礦的表面年齡或化學(xué)年齡受礦物蝕變的影響較大，特別是對于PbO含量較低的年輕瀝青鈾礦，利用瀝青鈾礦表面年齡或化學(xué)年齡時(shí)應(yīng)該結(jié)合其元素成分和產(chǎn)出特征綜合判斷。

4.5 沙子江鈾礦床形成的動力學(xué)背景

盡管對于華南晚中生代構(gòu)造運(yùn)動的動力學(xué)機(jī)制具有不同的認(rèn)識(Gilderetal., 1996; Zhou and Li, 2000; Li and Li, 2007; Sunetal., 2007; Chenetal., 2008; Maoetal., 2013)，但華南自白堊紀(jì)處于多階段巖石圈伸展旋回已是眾多學(xué)者的共識。而華南熱液鈾成礦與這一時(shí)期的巖石圈伸展具有密切的關(guān)系。空間上，華南鈾礦床通常與代表巖石圈伸展作用的斷陷盆地和幔源基性脈巖密切相伴(陳肇博，1982；陳祖伊等，1983；杜樂天和王玉明，1984; Huetal., 1993, 2008, 2009；陳躍輝等，1997；Minetal., 1999；胡瑞忠等，2004，2007, 2015)；時(shí)間上，大量的鈾成礦年齡與基性脈巖的成巖時(shí)間相吻合(胡瑞忠等，2007；Huetal., 2008)。近年來鈾礦物微區(qū)分析得到部分應(yīng)用，獲得了一些高精度的熱液鈾成礦年齡(葛祥坤等，2011，2013；Luoetal., 2015a, b；Bonnettietal., 2018；郭春影等，2018)，這些年齡進(jìn)一步證明鈾成礦時(shí)代與基性脈巖反映的巖石圈伸展時(shí)代具有一致性。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，華南不同類型的熱液鈾礦床在成礦時(shí)代上具有很好的一致性，集中在白堊紀(jì)-第三紀(jì)約145～30Ma的范圍內(nèi)，呈現(xiàn)出多期次成礦的特點(diǎn)(胡瑞忠等，2004，2007，2015；Huetal., 2008；王正慶等，2013；張萬良和鄒茂卿，2013；郭春影等，2018)，無論從整個(gè)年齡范圍還是從其中的峰值年齡來看，華南鈾礦床的成礦時(shí)代都與該區(qū)中生代以來的巖石圈伸展事件的時(shí)代具有較好的對應(yīng)關(guān)系(張守本，2004；Huetal., 2008)。盡管對幔源流體(巖漿)鈾成礦的作用有著不同的認(rèn)識(Huetal., 1993, 2008; 杜樂天，1996，2011；李子穎等，2006；胡瑞忠，2007, 2015；王正其等，2010)，但巖石圈伸展控制了華南白堊紀(jì)熱液鈾成礦已被大多數(shù)學(xué)者所接受。

前人對沙子江鈾礦床相關(guān)的定年工作已做了部分工作，如李耀松(1978)對沙子江鈾礦床10件瀝青鈾礦的U-Pb同位素年齡分析得到52～136Ma的206Pb/238U表面年齡。石少華(2010)對沙子江鈾礦床中的瀝青鈾礦進(jìn)行了TIMS U-Pb同位素定年工作，獲得了53±6.4Ma的等時(shí)線年齡，以及1個(gè)104.4Ma的表面年齡，提出沙子江鈾礦床具有兩期成礦的特點(diǎn)。Luoetal. (2015b)對瀝青鈾礦開展了電子探針U-Th-Pb定年，獲得了97.5±4.0Ma和70.2±1.6Ma兩期年齡，其中97.5±4.0Ma為五個(gè)表面年齡的平均值?？梢钥闯銮叭说难芯恳扬@示沙子江鈾礦床可能存在100Ma左右的早期礦化，但由于年齡數(shù)據(jù)偏少，且為表面年齡或化學(xué)年齡。本次研究對沙子江礦床中的瀝青鈾礦開展SIMS微區(qū)U-Pb同位素年齡分析，獲得的年齡為101.3±4.5Ma(圖3)，與上述研究得到的早期年齡在誤差范圍內(nèi)一致，確認(rèn)沙子江鈾礦床存在100Ma左右的鈾成礦事件。這一年齡與華南花崗巖型鈾礦的主成礦期吻合(～100Ma,張萬良和鄒茂卿，2013)，也與相山火山巖型鈾礦床(99±2Ma，Minetal., 1999)的鈾成礦事件相一致，同時(shí)也與此時(shí)華南正處于白堊紀(jì)巖石圈拉伸的大地構(gòu)造背景相吻合(Zhouetal., 2016)。結(jié)合該礦床成礦期方解石碳同位素組成顯示成礦流體中的CO2具有幔源特征(石少華等，2010)，以及區(qū)內(nèi)發(fā)育白堊紀(jì)新資斷陷紅盆及基性脈巖，我們認(rèn)為白堊紀(jì)巖石圈伸展導(dǎo)致該區(qū)深大斷裂活動，富CO2幔源流體沿深大斷裂上升，并與循環(huán)的地下水結(jié)合形成熱液流體。富含礦化劑的熱液流體與富鈾花崗巖體相互作用，將其中的鈾元素浸出形成富鈾熱液。富鈾熱液在壓力的作用下繼續(xù)向上運(yùn)移，并在構(gòu)造薄弱帶由于壓力降低以及還原劑作用(基性巖或碳質(zhì)有機(jī)質(zhì)等)，鈾從熱液中沉淀形成沙子江鈾礦床。

5 結(jié)論

(1)瀝青鈾礦蝕變過程中稀土元素總量明顯降低，但稀土元素配分模式基本不受蝕變影響，為具有明顯負(fù)Eu異常的輕稀土富集型，與豆乍山花崗巖體相似，礦床中的稀土元素等應(yīng)主要來自該花崗巖體。這也表明稀土元素在流體從源區(qū)浸取、遷移和瀝青鈾礦的沉淀過程中，未發(fā)生明顯分餾。

(2)瀝青鈾礦發(fā)生蝕變會導(dǎo)致硅大量進(jìn)入瀝青鈾礦晶格而導(dǎo)致鈾和鉛的丟失。瀝青鈾礦中的SiO2含量有可能作為判斷瀝青鈾礦蝕變強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。瀝青鈾礦的表面年齡或化學(xué)年齡受蝕變影響較大，在化學(xué)年齡-SiO2趨勢線上SiO2趨于零時(shí)的化學(xué)年齡基本可代表瀝青鈾礦的形成年齡。

(3)瀝青鈾礦的SIMS微區(qū)原位U-Pb年齡為101.3±4.5Ma，表明沙子江鈾礦床存在100Ma左右的鈾成礦作用。受巖石圈伸展控制形成的富CO2流體與富鈾花崗巖相互作用浸取出花崗巖中的鈾，并在合適的構(gòu)造部位沉淀形成了沙子江鈾礦床。

致謝野外研究得到中核集團(tuán)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院田建吉高工、陳東歡高工和王正慶博士的大力幫助; 兩位評審人對論文提出了寶貴的修改意見。在此謹(jǐn)致謝意。