李普濤,辜平陽,李永軍
(1.中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心,陜西 西安 710054;2.中國地質(zhì)調(diào)查局造山帶地質(zhì)研究中心,陜西 西安 710054;3.長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西 西安 710054)
古陸塊邊緣造山帶通常具有良好的鈾成礦地質(zhì)條件。首先,古陸塊是最早期形成的成熟陸殼,本身富集鈾等大離子親石元素,容易為鈾等多金屬成礦提供物質(zhì)來源;其次,古陸塊邊緣造山帶往往是構(gòu)造薄弱地帶,殼幔物質(zhì)作用強(qiáng)烈、巖漿活動頻繁,容易造成成礦物質(zhì)大規(guī)模富集[1-2],為鈾成礦創(chuàng)造有利條件。因此,不同時代的古陸板塊邊緣造山帶在一定程度上控制著鈾礦床的時空分布[1-4]。
小秦嶺-北秦嶺地區(qū)位于秦嶺造山帶東部,長期處于華北板塊、秦嶺微地塊以及揚(yáng)子板塊之間[5-7],經(jīng)歷了新太古代-古元古代(呂梁期)華北板塊南緣基底形成與演化、古生代(加里東期)北秦嶺微地塊與華北板塊南緣基底的拼接、早中生代三疊紀(jì)(印支期)揚(yáng)子板塊與華北板塊的俯沖、碰撞、造山以及晚中生代侏羅紀(jì)以來(燕山期-喜山期)陸內(nèi)構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化等多個重要構(gòu)造演化階段[5-7],使得本區(qū)域成為具有古陸塊邊緣造山帶特征的鈾成礦有利區(qū)。從全國鈾成礦區(qū)帶劃分上來看,小秦嶺-北秦嶺地區(qū)位于秦嶺-大別鈾成礦省、北秦嶺鈾成礦帶[8]。目前,已在北秦嶺-小秦嶺地區(qū)發(fā)現(xiàn)4 期3 種類型的鈾礦,如在小秦嶺華陽川地區(qū)發(fā)現(xiàn)古元古代(呂梁期)花崗偉晶巖型鈾礦[9-10]、早中生代三疊紀(jì)(印支期)碳酸巖型鈾礦[11-18]以及晚中生代白堊紀(jì)(燕山期)的破碎帶蝕變巖型鈾礦[9,16-18];在北秦嶺藍(lán)田牧戶關(guān)巖體西北端發(fā)現(xiàn)晚中生代晚白堊世以來(燕山期-喜山期)的花崗巖破碎帶蝕變巖型鈾礦[19-24];在北秦嶺“商南-丹鳳三角區(qū)”發(fā)現(xiàn)了古生代奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)(加里東期-海西期)偉晶巖型[25-29]和晚中生代白堊紀(jì)(燕山期)破碎帶蝕變巖型鈾礦[30-31]??梢?,小秦嶺-北秦嶺地區(qū)存在的4 期鈾成作用均與秦嶺造山帶的構(gòu)造演化歷史關(guān)系密切。本文對小秦嶺-北秦嶺地區(qū)的多期次不同類型鈾礦的成礦規(guī)律進(jìn)行了總結(jié),并在秦嶺造山帶構(gòu)造演化背景分析的視角下認(rèn)識區(qū)內(nèi)的鈾成礦作用,以期加深對北秦嶺鈾成礦帶內(nèi)的鈾礦成因和分布的理解。
小秦嶺-北秦嶺地區(qū)整體屬于華北板塊(南緣)一級構(gòu)造單元,由小秦嶺構(gòu)造帶和北秦嶺構(gòu)造帶兩個二級構(gòu)造單元組成(圖1)[5-7]。
圖1 小秦嶺-北秦嶺構(gòu)造帶大地構(gòu)造位置(a)和區(qū)域地質(zhì)簡圖(b)(據(jù)文獻(xiàn)[34]修改)Fig.1 Geotectonic position(a)and regional geological map of Xiaoqinling-north Qingling area(b)(modified after reference[34])
小秦嶺構(gòu)造帶由華北板塊南緣基底(Ar-Pt1)、熊崤裂谷(ChX)和克拉通盆地(Jx-O)等3個三級構(gòu)造單元組成[5-7],總體表現(xiàn)為一個變質(zhì)核雜巖-拆離構(gòu)造[32-33]。變質(zhì)核雜巖屬于華北陸塊南緣基底,主要由新太古代-古元古代太華巖群(Ar3-Pt1)組成;拆離構(gòu)造主要是中-新元古代以來的拆離蓋層,包括熊崤裂谷(ChX)+克拉通盆地(Jx-O)。小秦嶺構(gòu)造帶范圍由山前斷裂、山后斷裂和洛南-欒川斷裂(北秦嶺和小秦嶺構(gòu)造帶分界斷裂)等3 個邊界斷裂限制,其中山前斷裂和山后斷裂控制了變質(zhì)核雜巖的出露范圍,山后斷裂和洛南-欒川斷裂是拆離蓋層的邊界斷裂。邊界斷裂往往是區(qū)域性深大斷裂,向下延伸可達(dá)莫霍界面以下。邊界斷裂形成的一系列次級斷裂具有多期次、疊加性和不同性質(zhì)的特征,為區(qū)內(nèi)鈾等多金屬成礦提供了有利構(gòu)造條件。
北秦嶺構(gòu)造帶由寬坪弧后盆地(Pt2-3)、斜峪關(guān)島弧及弧后盆地(Pz1-3)和秦嶺地塊(Pt1)等3 個三級構(gòu)造單元組成[5-7],屬于華北陸塊南緣活動陸緣。北秦嶺構(gòu)造帶是一個具有基底和蓋層的微地塊構(gòu)造,與華北陸塊基底具有不同的巖石地球化學(xué)特征,很可能是一個獨(dú)立發(fā)展的古微地塊[5-7]。北秦嶺的基底主要由秦嶺巖群(Pt1)組成,物質(zhì)起源最早可追溯到古元古代(約2.2~2.0 Ga),蓋層主要由斜峪關(guān)島弧及弧后盆地(Pz1-3)和寬坪弧后盆地(Pt2-3)沉積體系組成。北秦嶺構(gòu)造帶的南、北邊界分別為商丹斷裂帶和洛南-欒川斷裂。根據(jù)全球超大陸重建,古生代奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)北秦嶺微地塊向華北板塊俯沖、碰撞、拼接,成為華北板塊南緣的一部分[35-37],共同接受早奧陶世陶灣群的沉積[5]。北秦嶺“商南-丹鳳三角區(qū)”的古生代偉晶巖型鈾礦與北秦嶺微地塊和華北板塊的拼接關(guān)系密切。中生代侏羅紀(jì)以來,東秦嶺構(gòu)造巖漿活動發(fā)育,又形成了受花崗巖漿熱液疊加改造形成的藍(lán)田牧戶關(guān)花崗巖破碎帶型鈾礦。
小秦嶺-北秦嶺地區(qū)的典型鈾礦床(礦點(diǎn))的成礦地質(zhì)特征及成礦作用見表1。
華陽川地區(qū)位于小秦嶺構(gòu)造帶西部,目前共發(fā)現(xiàn)3 期3 種類型鈾礦,分別是:偉晶巖型鈾礦、碳酸巖型鈾礦和構(gòu)造-巖漿熱液疊加改造型鈾礦。偉晶巖型鈾礦在華陽川礦區(qū)及外圍均有發(fā)現(xiàn),含鈾偉晶巖呈較大的單脈狀侵入到太華巖群中,巖石成分相當(dāng)于花崗質(zhì),含鈾礦物為鈮鈦鈾礦和少量晶質(zhì)鈾礦。顯微鏡下可見到鈮鈦鈾礦、晶質(zhì)鈾礦與鋯石等定年礦物共生在鉀長石、石英、黑云母等造巖礦物的晶間裂隙,顯示出成巖期成礦的特征。鋯石U-Pb 年代學(xué)數(shù)據(jù)將含鈾偉晶巖的成巖成礦年代約束在古元古代(2.0~1.8 Ga)[9-10]。偉晶巖型鈾礦為華陽川地區(qū)第一期鈾成礦,起到了鈾元素的預(yù)富集成礦作用。碳酸巖型鈾礦是華陽川鈾礦的主要成礦類型[11-18],含鈾碳酸巖呈細(xì)網(wǎng)脈狀產(chǎn)出在太華巖群裂隙中,已有的一些年代學(xué)數(shù)據(jù)[16-18],將成礦時代約束在印支期(235~201 Ma)。碳酸巖型鈾礦為華陽川地區(qū)第二期鈾成礦,是華陽川鈾礦的主成礦期。構(gòu)造-巖漿熱液疊加改造型鈾礦類型主要為富鈾破碎帶蝕變巖,大量產(chǎn)出在靠近華山、老牛山花崗巖體外圍的太華巖群中。根據(jù)破碎帶中穿插的、與燕山期華山巖體相連通的花崗細(xì)晶巖脈,以及已有年代學(xué)數(shù)據(jù)(141.9~93.72 Ma)[9,16-18,38],推測為燕山期花崗巖漿作用產(chǎn)生的熱液活動對已有富鈾地質(zhì)體疊加改造形成,代表了華陽川地區(qū)第三期鈾成礦。
藍(lán)田鈾礦田位于北秦嶺構(gòu)造帶牧戶關(guān)巖體西北端,主要包括魏家溝、小南溝、韓家堡、吊莊等4 個礦床,其成礦規(guī)律基本一致,是典型的花崗巖破碎帶型鈾礦[19-20]。礦床所在的牧戶關(guān)巖體是一個晚侏羅世-早白堊世(198~120 Ma)多次侵入形成的復(fù)式花崗巖體[21-24]。巖石類型主要為黑云母二長花崗巖,巖石內(nèi)的晶質(zhì)鈾礦為鈾礦形成提供了礦源層。礦田北側(cè)緊鄰東西向鐵爐子-三要深大斷裂,深大斷裂派生出的近南北向次級斷裂帶則嚴(yán)格控制了礦體的分布范圍和產(chǎn)出狀態(tài)。由于礦體賦存在斷裂破碎帶內(nèi),礦石建造主要為瀝青鈾礦+黏土(+赤鐵礦)組合。目前,在破碎帶內(nèi)的鈾礦體中已發(fā)現(xiàn)3 期成礦年齡(98 Ma、11.8 Ma、7~5.2 Ma),與牧護(hù)關(guān)花崗巖體存在較大的礦巖時差,體現(xiàn)了后期構(gòu)造-流體的疊加改造成礦作用[22]?!吧棠?丹鳳三角區(qū)”鈾礦田位于北秦嶺構(gòu)造帶,目前已發(fā)現(xiàn)兩期兩種鈾礦類型。大體以分水嶺斷裂為界,斷裂帶以北主要為偉晶巖型鈾礦,以南為構(gòu)造-巖漿熱液疊加改造型鈾礦。偉晶巖型鈾礦主要產(chǎn)出在古生代奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)(485~359 Ma)的大巖體、巖株的外圍的偉晶巖脈密集帶中,如光石溝鈾礦分布在灰池子巖體和大毛溝巖株外圍約0~200 m 范圍內(nèi),礦體產(chǎn)出規(guī)律顯示了花崗巖漿演化序列中特定階段(黑云母偉晶巖階段)的成巖成礦現(xiàn)象。含鈾偉晶巖的成巖成礦時代集中在約400 Ma 左右[25-29],代表了“商南-丹鳳三角區(qū)”的第一期成礦(主成礦期)。疊加改造型鈾礦與東秦嶺早白堊世(135~97 Ma)的構(gòu)造-花崗巖漿熱液作用有關(guān)[30-31],主要分布在富鈾的秦嶺巖群分布區(qū),礦體呈脈狀、細(xì)脈浸染狀產(chǎn)于硅化、紅化和碳酸鹽化破碎帶蝕變巖中,鈾礦物以瀝青鈾礦為主,顯示出典型的疊加改造成因鈾礦特征,代表了“商南-丹鳳三角區(qū)”第二期鈾成礦作用。
秦嶺造山帶是華北板塊與揚(yáng)子板塊長期互相作用形成的復(fù)合型造山帶[6-7],形成現(xiàn)今的由兩個主縫合帶(商丹和勉略縫合帶)和3 個塊體(華北板塊南緣及北秦嶺微地塊、南秦嶺微地塊和揚(yáng)子板塊北緣)組成的“三塊兩帶”的構(gòu)造格局[6-7]。秦嶺造山帶的形成與演化主要經(jīng)歷了太古宙至中-新元古代古陸塊體物質(zhì)起源和形成、新元古代晚期至中生代初期古陸塊體構(gòu)造格局及相對位置形成和中生代以來的古陸塊體完成俯沖、碰撞和陸內(nèi)造山、抬升等三大構(gòu)造演化階段。從鈾成礦作用發(fā)生的視角來看,小秦嶺-北秦嶺地區(qū)的4 個期次鈾成礦作用與秦嶺造山帶古陸塊體的構(gòu)造演化密切相關(guān),可以說,幾乎每期鈾成礦作用都發(fā)生在秦嶺造山帶內(nèi)部古陸塊體之間相互作用引發(fā)的構(gòu)造、巖漿和熱液活動時期。
古元古代(2.0~1.8 Ga)偉晶巖型鈾礦,主要分布在小秦嶺構(gòu)造帶的華陽川地區(qū),形成于華北克拉通的終極克拉通化過程[39-40]。第五春榮等[41]認(rèn)為在華北克拉通南緣基底存在一個“太古宙地塊”,其物質(zhì)起源可追溯到中太古代-新太古代(2.91~2.50 Ga),于古元古代末期(1.97~1.80 Ga)與其他古陸塊拼接形成華北克拉通統(tǒng)一結(jié)晶基底。華北克拉通南緣小秦嶺構(gòu)造帶基底太華巖群的形成年代集中在~2.8 Ga、~2.5 Ga、~2.3 Ga 和2.0~1.8 Ga等幾個時間階段[41-46],表明太華巖群是華北克拉通南緣基底陸塊演化的重要產(chǎn)物。古元古代(2.0~1.8 Ga)的哥倫比亞超大陸重建圖給出了華北克拉通的位置(圖2)[47-49],可以看出華北克拉通南緣總體上屬于板塊邊緣地帶,伴隨著板塊俯沖、碰撞和造山過程,構(gòu)造、巖漿、熱液事件廣泛發(fā)育,為鈾元素富集成礦提供了有利條件。
圖2 古-中元古代哥倫比亞超大陸復(fù)原圖Fig.2 The proposed Paleo-Mesoproterozoic Supercontinent Columbia
華北克拉通統(tǒng)一結(jié)晶基底形成后,進(jìn)入持續(xù)的伸展構(gòu)造環(huán)境。根據(jù)小秦嶺地區(qū)垣頭A 型花崗巖體出現(xiàn)的時代以及巖石地球化學(xué)特征指示,推測大約~1.85 Ga 是由碰撞向伸展構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的時期[50]。這一時期也與華陽川地區(qū)含鈾偉晶巖中獲得的鋯石U-Pb 年代(2.0~1.8 Ga)[9-10]基本一致。垣頭A型花崗巖鋯石Hf同位素二階段模式年齡為3.22~2.78 Ga[50],與其成巖年齡(~1.85 Ga)存在較大的時差,顯示其為古陸殼物質(zhì)(如中太古代太華巖群)循環(huán)演化的重要體現(xiàn)。因此,早期(中太古代)古陸殼物質(zhì),在后期(古元古代)構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程中發(fā)生部分熔融,形成富鈾花崗偉晶巖脈乃至成礦,是古元古代含鈾偉晶巖的一般成礦模式。
古生代偉晶巖型鈾礦主要分布在北秦嶺構(gòu)造帶的“商南-丹鳳三角區(qū)”,形成于古生代奧陶紀(jì)—泥盆紀(jì)(485~359 Ma)一次熔融事件中一個完整花崗巖成巖序列的特定階段(黑云母偉晶巖階段)[25-29],反映了北秦嶺古生代的構(gòu)造花崗巖漿活動的成礦作用。古生代發(fā)生的北秦嶺微地塊和華北板塊南緣俯沖、碰撞作用,標(biāo)志著秦嶺造山帶開始形成(圖3)[51]。北秦嶺微地塊中的二郎坪巖群蛇綠巖和丹鳳巖群基性火山巖(消亡洋盆)的形成年代分別為488~466 Ma、500~442 Ma[52],代表了北秦嶺微地塊開始和華北板塊南緣拼接的開始年代。作為北秦嶺和華北板塊南緣共同蓋層的早奧陶世陶灣群(485~470 Ma)的形成,標(biāo)志者北秦嶺微地塊和華北板塊已經(jīng)聯(lián)接為一體[5-7]。
圖3 東亞早古生代~410 Ma 古中華陸塊群的重建[51]Fig.3 The reconstruction of Early Paleozoic~410 Ma Chinese Blocks in East Asia[51]
志留紀(jì)(約419 Ma)以后,北秦嶺微地塊和華北板塊南緣進(jìn)入后碰撞演化時期[35-37],北秦嶺構(gòu)造帶的古生代構(gòu)造花崗巖漿活動也伴隨著構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換大量發(fā)育。以含鈾偉晶巖為代表的鈾成礦作用也大量集中在約400 Ma 左右[25-29]?!吧棠?丹鳳三角區(qū)”的含鈾偉晶巖脈,到巖株到巖基,顯示出同源巖漿演化的物質(zhì)特征,如灰池子巖體及外圍的巖株、巖脈地球化學(xué)特征均顯示其源區(qū)為下地殼物質(zhì)。秦嶺巖群作為富鈾古老基底[53],物質(zhì)起源可追溯到古元古代(2.2~2.0 Ga),是區(qū)內(nèi)各類花崗巖漿巖的源區(qū)物質(zhì),也為本區(qū)含鈾偉晶巖的形成提供了成礦物質(zhì)條件。因此,北秦嶺偉晶巖型鈾礦可能形成于早古生代奧陶紀(jì)-泥盆紀(jì)(485~359 Ma)以來的北秦嶺微地塊同華北板塊南緣基底發(fā)生拼接過程中的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換階段[53]。
三疊紀(jì)碳酸巖型鈾礦主要分布在小秦嶺華陽川地區(qū)。已有的含鈾碳酸巖的年代學(xué)數(shù)據(jù)將成礦時代約束在中晚三疊世(235~201 Ma)[16-18]。碳酸巖按構(gòu)造環(huán)境可劃分為兩種類型,分別是裂谷型和造山帶型[54]。裂谷型碳酸巖形成于板內(nèi)裂谷環(huán)境,和地幔柱活動有關(guān);造山帶型碳酸巖多形成于板塊邊緣造山帶,和板塊俯沖、碰撞有關(guān)。區(qū)域上,華北板塊南緣的北秦嶺構(gòu)造帶存在一個碳酸巖帶,形成于三疊紀(jì)揚(yáng)子板塊向華北板塊俯沖、碰撞過程[55-56],成因類型屬于造山帶型。三疊紀(jì),在揚(yáng)子板塊向華北板塊的俯沖、碰撞過程中,深部仍然殘存的洋殼(勉略洋殼和商丹洋殼)板片,發(fā)生低程度部分熔融形成碳酸巖漿,沿深大斷裂上升到裂隙發(fā)育的淺部地層中形成網(wǎng)脈狀的含礦碳酸巖脈(圖4)。這些含礦碳酸巖漿在上升過程中,首先在較下部的新太古界太華巖群中形成如華陽川碳酸巖型鈾礦床[11-18],隨后在較上部的中元古界熊耳群火山巖中形成如大石溝等碳酸巖型鉬鉛多金屬礦床[57-60]。
圖4 秦嶺三疊紀(jì)花崗巖類成因類型及構(gòu)造背景示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[2]修改)Fig.4 Genetic types and tectonic settings of the Triassic granitoids in Qingling orogeny(modified after reference[2])
在三疊紀(jì)北秦嶺地區(qū)的碳酸巖形成過程中,勉略縫合帶和商丹縫合帶在地殼深部的殘余洋殼板片是形成碳酸巖漿的源區(qū)物質(zhì)。商丹縫合帶中的洋殼物質(zhì)起源于寒武紀(jì)(約540~480 Ma)商丹洋(原特提斯洋分支)[35-37],代表了商丹縫合帶最早的物質(zhì)起源時代。商丹縫合帶形成于晚泥盆世-早石炭世(約370~320 Ma)南秦嶺微地塊和華北板塊南緣(+北秦嶺微地塊)碰撞造山過程。勉略縫合帶中的洋殼物質(zhì)起源于早泥盆世(約~400 Ma)的勉略洋(古特提斯洋分支),代表了勉略縫合帶最早的物質(zhì)起源時代。勉略縫合帶形成于印支期揚(yáng)子板塊北緣和華北板塊南緣(+北秦嶺微地塊+南秦嶺微地塊)的俯沖、碰撞造山過程。大約從晚二疊世(260~252 Ma)開始,揚(yáng)子板塊北緣和華北板塊南緣(+北秦嶺微地塊+南秦嶺微地塊)之間的南北相對的構(gòu)造格局已經(jīng)形成[2,56];中晚三疊世(約240~220 Ma)開始,揚(yáng)子板塊北緣與華北板塊南緣(+北秦嶺微地塊+南秦嶺微地塊)開始“自東向西”接觸,發(fā)生“拉鏈?zhǔn)健钡母_、碰撞。因此,在深部殘存的勉略洋殼和商丹洋殼板片發(fā)生局部熔融、分異,為北秦嶺地區(qū)的幔源碳酸巖型鈾鉬等提供了物質(zhì)條件[54-60]。
在小秦嶺-北秦嶺地區(qū)已知鈾礦床(礦點(diǎn))分布區(qū)均發(fā)現(xiàn)了賦存在構(gòu)造破碎帶蝕變巖中疊加改造型鈾礦體,體現(xiàn)了侏羅紀(jì)以來東秦嶺構(gòu)造、巖漿、熱液活動對已有富鈾地質(zhì)體的疊加改造成礦效應(yīng)。東秦嶺地區(qū)侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)構(gòu)造巖漿活動強(qiáng)烈,根據(jù)鋯石U-Pb 年齡可劃分為晚侏羅世—早白堊世(160~130 Ma)和早白堊世晚期(120~100 Ma)兩個階段[61-62]。晚侏羅世—早白堊世(160~130 Ma)是秦嶺造山帶由東西向古特提斯構(gòu)造體系轉(zhuǎn)換為北東向?yàn)I西太平洋主動陸緣構(gòu)造體系轉(zhuǎn)化階段[5-7];早白堊世晚期(120~100 Ma)東秦嶺造山帶開始進(jìn)入到巖石圈快速減薄、擠壓與伸展共存的演化階段。在這個過程中,以擠壓環(huán)境下由古老地殼物質(zhì)部分熔融形成的花崗巖漿,在隨后伸展的環(huán)境下沿深大斷裂上升就位,形成了的花崗巖漿熱液對區(qū)內(nèi)已有的富鈾地質(zhì)體進(jìn)行疊加改造成礦??梢姡瑑纱螛?gòu)造體制轉(zhuǎn)換是東秦嶺地區(qū)侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)構(gòu)造巖漿活動強(qiáng)烈的根本原因。
藍(lán)田鈾礦是典型的花崗巖-破碎帶型鈾礦[19-20],存在較大的成巖(151 Ma[21])成礦(98 Ma、11.8 Ma、7~5.2 Ma[19])時差,體現(xiàn)了成巖后多期次構(gòu)造、流體的疊加改造成礦效應(yīng)[22]。牧護(hù)關(guān)含鈾花崗巖體形成于晚侏羅世-早白堊世(160~130 Ma)秦嶺造山帶構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化階段[21];早白堊世晚期(120~100 Ma)東秦嶺造山帶快速伸展-減薄,為深部流體上升參與鈾元素的活化、遷移提供了有利構(gòu)造條件。同時,新生代以來隨著秦嶺山脈快速隆升,形成以地表水為主的淋濾作用也對鈾元素起到了再富集的作用[19]。
華陽川地區(qū)的疊加改造型鈾礦主要分布在靠近華山、老牛山花崗巖體的外側(cè)的太華巖群的破碎帶蝕變巖中。破碎帶蝕變巖中存在與華山花崗巖體貫通的花崗偉(細(xì))晶巖脈[9]。在華陽川地區(qū)的古元古代含鈾偉晶巖和三疊紀(jì)含鈾碳酸巖中也得到晚侏羅世-晚白堊世(141.9~93.72 Ma[9,38])的鈾成礦年代數(shù)據(jù),略晚于華山和老牛山花崗巖體的主體形成時代(152~131.9 Ma[61-66])。因此,根據(jù)含鈾破碎帶蝕變巖的分布特征、產(chǎn)出狀態(tài)和年代學(xué)數(shù)據(jù),表明華陽川地區(qū)存在晚侏羅世以來花崗巖漿熱液作用對已有富鈾地質(zhì)體疊加改造成礦現(xiàn)象?!吧棠?丹鳳三角區(qū)”目前已發(fā)現(xiàn)高山寺和張灣等兩個構(gòu)造熱液成因的鈾礦點(diǎn),含鈾礦物主要為瀝青鈾礦,呈細(xì)脈浸染狀、脈狀分布在蝕變巖中,成礦年齡為135~97 Ma[30-31]。高山寺和張灣等兩個礦點(diǎn)主要分布于商丹縫合帶北界分水嶺斷裂以南的商丹結(jié)合帶內(nèi),周邊斷裂體系發(fā)育,花崗巖體和圍巖(如秦嶺巖群)鈾元素含量較高,具備良好的構(gòu)造、巖漿、熱液成礦條件,體現(xiàn)了“商南-丹鳳三角區(qū)”早白堊世以來(135~97 Ma)的疊加改造成礦作用。
根據(jù)小秦嶺-北秦嶺構(gòu)造帶鈾礦的成礦規(guī)律和構(gòu)造演化背景分析,可以看出區(qū)內(nèi)鈾礦具有“古老地層+深大斷裂+巖漿作用”耦合成礦的成因機(jī)制。
古老地層往往是結(jié)晶基底,富含鈾等大離子親石元素,可以直接作為礦源層或作為富鈾花崗巖的源區(qū)間接提供成礦物質(zhì)元素。如小秦嶺構(gòu)造帶的基底太華巖群,晚期(古元古代)含鈾偉晶巖為早期(中太古代)陸殼物質(zhì)的局部熔融形成[9];北秦嶺構(gòu)造帶的基底秦嶺巖群,物質(zhì)起源可追溯到古元古代(2.2~2.0 Ga),其中的富鈾變質(zhì)沉積巖體系為后期疊加改造型鈾礦直接提供礦源,或?yàn)楣派烩檪ゾr間接提供源區(qū)物質(zhì)[53]。
由于秦嶺造山帶為不同時代的板塊之間拼合形成,故板塊邊界往往作為薄弱地帶,發(fā)育巨大的可溝通地殼深部乃至上地幔的深大斷裂[5-7]。如控制小秦嶺構(gòu)造帶變質(zhì)核雜巖出露的山前、山后斷裂,作為北秦嶺構(gòu)造帶和華北板塊南緣基底邊界的洛南-欒川斷裂,以及商丹斷裂帶和勉略斷裂帶等,都是劃分區(qū)域性構(gòu)造單元的深大邊界斷裂。這些深大斷裂控制了富鈾花崗巖體的空間分布,為深部流體提供了上升通道,一系列次級斷裂帶為鈾元素就位成礦提供必要空間。
巖漿作用成礦一般表現(xiàn)為兩種方式。一是巖漿熔體直接成礦,如以華陽川地區(qū)的古元古代偉晶巖型鈾礦和“商南-丹鳳三角區(qū)”的古生代偉晶巖型鈾礦,都是富鈾古老地層(太華巖群、秦嶺巖群)為源區(qū),形成的富鈾花崗巖、偉晶巖的預(yù)富集乃至成礦;如華陽川地區(qū)的三疊紀(jì)碳酸巖型鈾礦是深部的碳酸巖漿熔體直接成礦[11-18]。二是花崗巖漿活動的疊加改造成礦作用,如花崗巖漿活動提供熱源,或直接提供巖漿晚期熱液,在構(gòu)造有利地帶對已有富鈾地質(zhì)體中的鈾元素進(jìn)行活化、遷移,形成疊加改造型鈾礦。
小秦嶺-北秦嶺地區(qū)目前已在小秦嶺華陽川地區(qū)和北秦嶺藍(lán)田牧護(hù)關(guān)巖體、“商南-丹鳳三角區(qū)”等地發(fā)現(xiàn)多期次不同類型鈾礦,其成礦特征、構(gòu)造演化背景及成礦模式如下:
1)古元古代偉晶巖型鈾礦主要分布在小秦嶺華陽川地區(qū)太華巖群分布區(qū),成巖成礦時代約束在古元古代(2.0~1.8 Ga),華北克拉通基底陸塊拼接完成后由碰撞轉(zhuǎn)向伸展的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換背景。早期(中太古代)太華巖群物質(zhì),在后期(古元古代)構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換過程中發(fā)生部分熔融,形成富鈾花崗偉晶巖脈乃至成礦;
2)古生代偉晶巖型鈾礦主要分布在北秦嶺“商南-丹鳳三角區(qū)”,形成于古生代奧陶紀(jì)—泥盆紀(jì)(485~359 Ma)北秦嶺地區(qū)的構(gòu)造花崗巖漿活動,成礦年代大量集中在約400 Ma作用,形成于北秦嶺微地塊同華北板塊南緣基底拼接過程中的構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換階段,基底秦嶺巖群中的富鈾變質(zhì)沉積巖發(fā)生局部熔融,形成本區(qū)含鈾黑云母偉晶巖;
3)三疊紀(jì)碳酸巖型鈾礦主要分布在小秦嶺華陽川地區(qū),成礦時代在中晚三疊世(235~201 Ma),形成于三疊紀(jì)揚(yáng)子板塊向華北板塊南緣(+北秦嶺微地塊+南秦嶺微地塊)發(fā)生俯沖、碰撞的造山過程。深部殘存洋殼(勉略洋殼和商丹洋殼)板片,發(fā)生低程度部分熔融形成碳酸巖熔漿,沿深大斷裂上升就位到淺部形成網(wǎng)脈狀含鈾碳酸巖脈;
4)疊加改造型鈾礦與侏羅紀(jì)以來東秦嶺的構(gòu)造花崗巖漿活動關(guān)系密切,在小秦嶺-北秦嶺地區(qū)已發(fā)現(xiàn)鈾礦床(礦點(diǎn))或鈾元素背景較高的地區(qū)均有發(fā)現(xiàn),成礦時代主要集中在晚侏羅世—早白堊世(151~93.72 Ma),并持續(xù)至新生代(11.8 Ma、7~5.2 Ma),體現(xiàn)了侏羅紀(jì)以來東秦嶺地區(qū)構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換背景下花崗巖漿活動的鈾成礦效應(yīng);
5)小秦嶺-北秦嶺地區(qū)鈾礦具有“古老地層+深大斷裂+巖漿作用”耦合成礦的成因機(jī)制。古老地層往往是富鈾基底,作為礦源層或富鈾花崗巖的源區(qū)提供成礦物質(zhì)來源。深大斷裂為深部流體提供了上升通道以及必要的礦體就位空間,同時也控制了富鈾花崗巖的空間分布。巖漿作用成礦體現(xiàn)為巖漿熔體成礦或巖漿活動提供熱液疊加改造成礦。