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      我國鈾礦床類型分類研究(一)

      2014-12-16 08:30:52童航壽
      世界核地質(zhì)科學 2014年1期
      關(guān)鍵詞:鈾礦床鈾礦礦床

      童航壽

      (核工業(yè)北京地質(zhì)研究院,北京 100029)

      我國鈾礦床類型分類研究(一)

      童航壽

      (核工業(yè)北京地質(zhì)研究院,北京 100029)

      鈾礦床類型的歷史沿革研究是鈾成礦學研究中的重要內(nèi)容之一,為鈾礦地學者所關(guān)注。中國鈾礦床類型研究從引進到發(fā)展已走過近60年的歷程,積累了大量的資料有待總結(jié)。筆者自20世紀60年代初至今一直關(guān)注鈾礦床類型的研究,并積累了國內(nèi)外鈾礦床分類80余例,其中我國鈾礦床類型方案約50例,從中獲得了許多啟示。通過對我國鈾礦床類型研究小結(jié)、反思,提出新的分類方案構(gòu)想,分(一)、(二)兩部分進行簡要論敘。

      中國鈾礦床類型;歷史回顧;分類反思;新方案構(gòu)想

      1 歷史回顧

      我國鈾礦地質(zhì)工作與勘查及鈾礦床類型分類研究工作相比歐美及前蘇聯(lián)國家起步雖晚但發(fā)展很快。1934年,中國地學者南延宗、田奇鐫、李銘德、劉銘坤和吳磊伯等首次在廣西壯族自治區(qū)鐘山地區(qū)鎢-錫礦床的開掘坑口發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦、脂鉛鈾礦和磷鈾礦物的鈾礦化顯示。1954年在廣西壯族自治區(qū)發(fā)現(xiàn)第1塊鈾礦石;1957年,首次在貴東花崗巖體內(nèi)發(fā)現(xiàn)第1個鈾礦床 “希望”礦床[1]。20世紀60~70年代期間,鈾礦勘查成果顯著,為爾后的鈾礦床開發(fā)奠定了堅實基礎(chǔ),逐步確立花崗巖型、火山巖型、砂巖型和碳硅泥巖型礦床為我國的四大工業(yè)類型鈾礦床,其儲量占全國總儲量的90%以上,建立了花崗巖型、火山巖型、砂巖型和碳硅泥巖型鈾礦成礦理論,其中花崗巖型鈾礦床勘查和研究處于世界同類型鈾礦床的前列,砂巖型鈾礦床自20世紀90年代以來已作為我國主攻目標類型,取得了勘查和研究的重要成果。1997年,中國核工業(yè)總公司地質(zhì)總局編著的 《中國鈾礦找礦指南》全面系統(tǒng)闡述了中國重要工業(yè)類型鈾礦床區(qū)域地質(zhì)背景、地質(zhì)礦化特征、鈾成礦地質(zhì)條件、成礦類型、成礦模式、找礦判據(jù)和勘查方法,四大工業(yè)類型鈾礦床分布概況,找礦歷史和典型礦床剖析及找礦前景[1],為我國發(fā)展核電事業(yè)對鈾礦資源需求和尋找富大、超大型鈾礦床發(fā)揮了重要作用。2005年,黃凈白、黃世杰和張金帶等編著的《中國鈾成礦帶概論》[2],以花崗巖型、火山巖型、砂巖型和碳硅泥巖型鈾礦床類型為主線,對我國鈾礦地質(zhì)系統(tǒng)50年來的鈾礦勘查和科研成果進行全面系統(tǒng)總結(jié)和成礦理論升華。21世紀初葉,在中國核工業(yè)地質(zhì)局組織下撰寫的 《中國鈾礦床研究評價》(花崗巖型、火山巖型、砂巖型和碳硅泥巖型以及其他類型)5部鈾礦專著已經(jīng)問世,它將對我國鈾礦床類型研究的深化,對鈾成礦理論升華和指導鈾礦勘查均具有重要的理論和實踐意義。

      我國鈾礦床類型多樣,還具有我國獨特的鈾-汞型,鈾-硼型礦床和礦化類型。對我國鈾礦床的分類研究,早在20世紀60年代初即已開始,如胡紹康、童航壽、偉永福[3],童航壽[4-8], 涂江 漢(1973), 陳肇 博[9],王炎庭[10], 黃 世 杰 (1979), 杜 樂 天[11], 金 景 福(1982), 李 田 港[12], 姚 振 凱[13-14], 賀 偉 建(1987),馮石(1988),張祖還、章邦桐、倪琦生[15],羅朝文、 王劍鋒[16],劉德長、 孫文鵬、童航壽等[17], 周維勛、 劉興忠、 王祖邦[18], 張祖還 (1991), 任紀舜[19], 黃劭顯、 杜樂天、謝佑新、張待時、陳 功、萬國良、季樹藩[20],劉小宇、 陳肇博[21], 陳祖伊、 黃世杰[22], 仉寶聚、 高必娥[23], 劉興忠[1], 閔茂中[24], 李子穎、 李秀珍、 林錦榮[25], 李順初(2001), 羅毅、王明太、李建紅等[26],黃凈白、黃世杰、張金帶等[27], 余達淦、 吳仁貴、 陳培榮[28],范洪海等[29], 核工業(yè)北京地質(zhì)研究院[30], 方錫 珩[31], 趙 鳳 民[32], 陳 戴 生[33], 方 錫 珩 等(2012), 劉武生等(2012),張金帶[27], 漆富成等[34](2012), 童航壽、 田建吉[35](2013), 邵飛等(2013)等地學者,迄今已先后提出數(shù)十種分類方案,有全國性分類方案,也有區(qū)域性分類方案。其分類依據(jù)或準則有所不同:有按成因分類、有按主巖分類、有按成因和主巖結(jié)合分類、有按含鈾建造分類、有按大地構(gòu)造分類、有按礦床構(gòu)造分類、有按工業(yè)分類、有按主巖兼顧礦床構(gòu)造和礦體形態(tài)分類、有按礦石成礦元素組合分類、或按礦物組合分類等,各有側(cè)重,均做出了應有貢獻。筆者匯總了我國20世紀60年代以來有關(guān)鈾礦床礦化類型的劃分方案,對此作了歷史沿革的回顧,為我國鈾成礦學研究提供了基礎(chǔ)檔案資料,同時對類型分類研究進行了初步總結(jié)和探討(關(guān)于我國鈾礦床分類案例概表從略)。

      2 我國鈾礦床分類研究小結(jié)

      2.1 產(chǎn)鈾建造的多樣性

      在產(chǎn)鈾沉積巖-變質(zhì)巖建造中有:(1)含鈾-鐵石英巖建造;(2)含硼-鈾變粒巖建造;(3)含鈾石英巖建造; (4)含鈾礫巖建造; (5)含鈾磷塊巖建造;(6)含鈾黑色頁巖建造;(7)含鈾碳硅泥巖建造;(8)含鈾灰?guī)r建造;(9)含鈾褐煤地瀝青建造;(10)含鈾砂巖建造等。

      在產(chǎn)鈾巖漿巖建造中有:(1)產(chǎn)鈾堿性巖漿巖建造;(2)產(chǎn)鈾花崗巖建造;(3)產(chǎn)鈾火山巖建造。

      2.2 賦礦主巖類型的多樣性

      賦礦主巖類型有:(1)霞石霓霞堿性巖漿巖型;(2)混合巖-變質(zhì)巖型;(3)磁鐵石英巖型;(4)變粒巖、大理巖型;(5)白崗巖、偉晶巖型; (6)夕卡巖型; (7)花崗巖型; (8)火山巖型; (9)交代巖型; (10)碳硅泥巖型;(11)硅質(zhì)角礫巖型;(12)灰?guī)r型;(13)黑色頁巖型;(14)磷塊巖型; (15)砂巖型; (16)煤巖型;(17)砂泥巖型;(18)砂礫巖型等。

      2.3 礦石元素組合類型的多樣性

      各種鈾礦床類型中,礦石元素組合豐富多彩, 其類型有: (1)純U型; (2)U-Th型;(3)U-Th-REE 型; (4)U-Mo 型; (5)U-W 型;(6)U-Be 型;(7)U-Sn 型;(8)U-Cu 型;(9)U-Hg型; (10)U-Pb-Zn 型; (11)U-Fe 型;(12)U-B 型;(13)U-REE-Nb 型;(14)U-Ti型;(15)U-Cr-Fe 型 ; (16)U-V-Au-Ag 型;(17)U-Mo-Se型;(18)U-Se 型;(19)U-Ge型;(20)U-P 型; (21)U-Y-Ni-Ge 型; (22)U-多元素型,其中U-Hg型和U-B型為我國所特有。

      2.4 礦石礦物組合類型的多樣性

      各種鈾礦床類型中,礦石礦物組合類型眾多: (1)U-微晶石英型; (2)U-螢石型;(3)U-綠泥石型; (4)U-絹云母型; (6)U-水云母型;(7)U-方解石型;(8)U-黏土型;(9)U-迪開石型; (10)U-鈉長石型; (11)U-鉀長石型;(12)U-磷酸鹽型; (13)U-砷化物型;(14)U-黃鐵礦型;(15)U-赤鐵礦型;(16)U-多金屬型;(17)U-有機質(zhì)型等,最近在花崗巖型大類中確立的U-絹英巖型,為高溫鈾礦富礦類型,是鈾礦物組合上的新突破,具有重要的理論和實踐意義。

      2.5 成因類型的多樣性

      從成因角度劃分的鈾礦類型包括:(1)與霓霞正長巖有關(guān)的殘巖漿交代型(又稱巖漿分異堿性熱液型);(2)與白崗巖有關(guān)的變質(zhì)熱液型;(3)與花崗巖有關(guān)的深源幔汁交代型;(4)與火成巖中花崗巖型有關(guān)的高、中、低溫熱液型;(5)與火成巖中火山巖型有關(guān)的中低溫熱液型;(6)與火成巖無明顯聯(lián)系的熱造式碳硅泥巖型有關(guān)的中低溫熱液型;(7)與火成巖無明顯聯(lián)系的不整合面型有關(guān)的中低溫熱液型;(8)與砂礫巖有關(guān)的深源堿質(zhì)交代型;(9)與火成巖無明顯聯(lián)系而與砂巖型有關(guān)的低溫熱液再造型(又稱內(nèi)生砂巖型);(10)與外生砂巖型有關(guān)的沉積成巖冷液和淋積-冷液型;(11)與變質(zhì)作用有關(guān)的沉積變質(zhì)熱液型以及多因作用下的復成型等。

      2.6 礦床類型劃分準則的多種性

      從20世紀60年代初迄今先后提出的鈾礦床礦類型劃分準則包括:(1)成因分類準則;(2)主巖分類準則;(3)成因和賦礦圍巖結(jié)合分類準則;(4)主巖為主兼顧礦床構(gòu)造和礦體形態(tài)結(jié)合分類準則;(5)大地構(gòu)造分類準則;(6)控礦構(gòu)造分類準則;(7)地球化學、構(gòu)造地球化學分類準則;(8)礦石成礦元素組合分類準則;(9)礦石礦物組合分類準則;(10)礦質(zhì)和熱液源結(jié)合分類準則;(11)工業(yè)分類準則;(12)工業(yè)-成因分類準則; (13)以產(chǎn)鈾建造為主體的成因分類準則等。

      2.7 同一鈾礦床類型劃分歸屬的多解性

      據(jù)不完全統(tǒng)計,目前我國鈾礦床分類中,由于分類依據(jù)或準則不同,出現(xiàn)不少同一鈾礦床有多種分類歸屬,如:3110、387、373、3701、 381、 383、 384、 320、 3105、 412、376、 6712、 6713、 6714、 504、 433、 434、8411、3075、月亮山和大英昌等20多個鈾礦床,不同的地質(zhì)學者有相異的分類歸屬。

      2.8 礦床類型級別劃分的有序性

      我國鈾礦床類型級別劃分已逐步有序化,從大類→亞類→次亞類→礦床式,目前我國鈾礦床類型中已確定了50多個鈾礦床式[27],逐步與國土資源部對礦產(chǎn)潛力評估技術(shù)的統(tǒng)一要求接軌,與同礦床系列序次相呼應。

      2.9 礦床類型時控的多齡性和工業(yè)富集的時限性

      通過對我國各種鈾礦床(礦化)類型同位素成礦年齡168個數(shù)據(jù)(含不同方法定值)的不完全調(diào)查統(tǒng)計表明,鈾礦床(礦化)成礦年齡具有多齡、多時代的特點,成礦時代分布具有不均性,成礦強度具有明顯的時限性,成礦時代從老到新的時代分布統(tǒng)計結(jié)果(%):中-古元古代占6.5;古生代中的寒武紀和志留紀各占1.2,泥盆紀占5.4,石炭紀占2.4,二疊紀占3;中生代的三疊紀占3,侏羅紀占8.93,白堊紀占30.36;新生代的古近紀占26.2,新近紀占11.9。構(gòu)造旋回中的成礦峰值時限百分比序列(%),以中生代的燕山構(gòu)造旋回最強,占39.19,次為新生代的喜山構(gòu)造旋回占38.1,海西構(gòu)造旋回占10.8,中條構(gòu)造旋回占6.5,印支構(gòu)造旋回占3,加里東構(gòu)造旋回占2.4。上述統(tǒng)計表明構(gòu)造旋回中成礦時限最大峰值為中生代的燕山—喜山構(gòu)造旋回, 合占 77.29(表 1)。 據(jù)報道[36], 全球在新生代形成的礦床不僅數(shù)量多,而且規(guī)模大,這亦為我國鈾礦勘查在時限上提供了找礦方向。

      表1 中國鈾礦床(礦化)類型成礦同位素年齡值時序分布概表Table 1 Distribution of ore-forming isotopic age of uranium deposit(mineralization) types in China

      上述成礦工業(yè)富集時限與筆者[8,37]對華南花崗巖型、火山巖型、碳硅泥巖型和碳酸鹽巖型和砂巖型(據(jù)160個鈾礦床成礦同位素年齡值統(tǒng)計)鈾成礦工業(yè)富集的相關(guān)數(shù)據(jù)時限基本吻合(圖 1)。

      圖1反映了華南鈾成礦省鈾礦工業(yè)富集時限演化特點,時代標量總體表明,從115 Ma的火山巖型→80 Ma的花崗巖型→45 Ma的層控型(碳硅泥巖型、碳酸鹽巖型和砂巖型)鈾礦化工業(yè)富集的時控特征,它們均處在燕山、喜山構(gòu)造旋回中兩構(gòu)造幕之間的過渡期,正值中、新生代構(gòu)造-巖漿活化 (地洼構(gòu)造活動)強烈時期,地幔蠕動活躍,熱能積聚高潮期,在地幔蠕動應力制約下,陸殼由擠壓轉(zhuǎn)到引張穩(wěn)定時期,此時正是成礦省地裂斷陷帶大量出現(xiàn)、中基性脈巖廣布、鈾礦系列的硅質(zhì)脈發(fā)育和構(gòu)造-熱液活動頻繁的四位一體出現(xiàn)時期。隨著中、新生代地殼構(gòu)造運動對陸殼的強烈活化,導致鈾元素在富鈾層(體)的構(gòu)造-地球化學環(huán)境中演化增量,從地層預富集→巖漿重熔預富集→礦期賦礦脈體充填疊加工業(yè)富集,以及多途徑的鈾源、液源和熱源等成礦條件的綜合作用下,鈾在特定的地質(zhì)構(gòu)造部位富集成工業(yè)礦床[37]。

      圖1 華南鈾成礦省鈾礦工業(yè)富集時限與地殼運動關(guān)系示意圖 (據(jù)童航壽,1982)Fig.1 Relation of metallogenic ages to tectonic movement in South China uranium metallogenic province (After Tong Hang-shou, 1982)

      1998 年,葉錦華對中國大陸在不同地質(zhì)歷史時期的993個金屬礦床統(tǒng)計表明,其中中生代金屬礦床數(shù)466個,占金屬礦床總數(shù)的46.9%,新生代礦床數(shù)146個,占總數(shù)的14.7%,合計中新生代金屬礦床數(shù)占總數(shù)的61.6%[38],與筆者上述的鈾礦床的時限峰值基本一致。據(jù)毛景文[39]等報導,華南中生代金屬礦床年齡分布統(tǒng)計表明,成礦主要年齡分布于80~200 Ma之間,其中130~170 Ma是華南地區(qū)成礦峰期,如南嶺中部的大型W-Sn礦床均在此期形成,華南淺成低溫的Au,Ag礦床主要集中在95~110 Ma之間,U礦主要類型(花崗巖型——下莊和火山巖型——相山)代表性成礦年齡分別為(81.2±27)Ma和(102±20)Ma(鄧 平等,2003,凌洪飛等,2003)。毛景文等認為華南地區(qū)大規(guī)模的成礦作用主要發(fā)生在150~170 Ma、126~140 Ma和80~110 Ma這3個時間段,前一階段(150~170 Ma)以 Cu-Pb-Zn-W 礦化為主,后一階段(80~110 Ma)以 Sn-Au-Ag-U礦化為主,中間階段(126~140 Ma)為第1階段的延續(xù)[如柿竹園W-多金屬的第2期礦化(134±1.6)Ma]與千里山巖體的第2期花崗巖[(134 ±6)~(137±7)Ma]時代相近(毛景文等,1998,2005)。華南下莊礦田的333礦床的晶質(zhì)鈾礦和白鎢礦共生新類型的鈾礦化年齡與華南的U-W石英脈型成礦期(140~160 Ma)相當;與毛景文等劃分的大規(guī)模成礦作用的第1階段相一致,亦即杜樂天(2010)劃分的第2期堿交代作用時期;之后的絹云巖化型(新類型)鈾礦床為第3期(120~140 Ma)堿交代作用之后,相當于毛景文等(2005)劃分的第3階段大規(guī)模成礦作用。上述3個成礦階段,均有大量的基性巖脈形成,它們均是地球動力學演化過程的產(chǎn)物[40],在第3成礦階段的礦脈同位素年齡(105.6±4)Ma(蘇文越等(1998)與胡瑞忠(2003))測定的輝綠巖墻和偏堿性巖體時代(100~106 Ma)年齡測定時代一致,認為成礦與中基性巖脈有內(nèi)在的聯(lián)系。

      根據(jù)前人的統(tǒng)計資料,我國東部地區(qū)(105°E, 45°N以南) 集中了全國 80%以上的大型、特大型金屬礦床,Au、Ag、Cu、Pb、Zn、 Sb、 W、 Sn、 Mo、 Bi、 Li、 Be、 Nb 和 Ta等礦床的成礦作用主要發(fā)生在80~180 Ma(基本上相當于燕山期),成礦具有顯著的突發(fā)性(華仁民等,1999)。 毛景文等(2000)分別對中國東部 Au、 Ag、 W、 Sn、 Cu、 Mo、 Pb和Zn礦床成礦時代所做的直方圖(圖2)表明,成礦主要時期在80~180 Ma,尤其是130~160 Ma更為集中,以130 Ma為鼎盛時期(相當于筆者對華南鈾礦峰值時限的燕山晚期)。裴榮富等(1998)統(tǒng)計的華北地塊北側(cè)的299個金屬礦床的成礦年齡中,燕遼地區(qū)占244個,成礦時代為燕山期的占78.7%。

      趙鳳民(2010)[41]研究亞洲地區(qū)的鈾成礦期,主要鈾礦床類型(堿交代型、火山巖型、花崗巖型和碳硅泥巖型)集中在中新生代的燕山-喜山構(gòu)造運動時期,次為華力西(海西)期構(gòu)造運動時期(圖3)。

      筆者所例舉上述包括中國在內(nèi)的亞洲地區(qū)主要金屬礦床 (包括鈾礦床)成礦時代基本上集中于中新生代,它們均受地殼演化的地球動力學制約。

      圖2 中國東部Au(Ag)、Sn-W和Cu-Mo-Pb-Zn礦床成礦時代直方圖 (據(jù)毛景文,2000)Fig.2 Histogram of metallogenic epoch of Au(Ag) deposit, Sn-W deposit and Cu-Mo-Pb-Zn deposit in East China (After Mao Jing-wen, 2000)

      圖3 亞洲地質(zhì)演化與鈾成礦 (據(jù)趙鳳民,2010)Fig.3 Geological evolution and uranium ore formation in Asia (After Zhao Feng-min, 2010)

      3 關(guān)于中新生代金屬大規(guī)模成礦作用的動力學機理討論

      自侏羅紀以來我國大陸特別是東部長達2 000多公里的大陸呈現(xiàn)一系列重大的地質(zhì)成礦事件(包括重要的鈾礦成礦事件),華南、華北和東北出現(xiàn)成礦大爆發(fā),許多地質(zhì)學者進行了探討,提出了各種解釋,例如:(1)認為成礦大爆發(fā)受板內(nèi)變形控制,強調(diào)板內(nèi)伸展和后造山作用導致大規(guī)模成礦[38]; (2)認為成礦大爆發(fā)是強烈構(gòu)造-巖漿熱事件的產(chǎn)物,導致地球動力學大調(diào)整和巖石圈大減?。廴渭o舜[19](1992, 1998), 華仁民等(1999), 毛景文等(1999, 2000, 2005)], 1999 年, 李獻華總結(jié)華南燕山期成礦與白堊紀花崗巖活動和巖石圈伸展作用有關(guān),劃分出153~164 Ma,136~146 Ma, 122~129 Ma, 101~109 Ma 和87~97 Ma 5次花崗巖侵位事件,認為均是巖石圈減薄的地球動力學事件導致的結(jié)果。謝桂清 (2003)提出華南地區(qū)巖石圈伸展出現(xiàn)6個階段,總體可歸并為155~180 Ma,125~145 Ma和75~110 Ma 3個大階段,其與成礦作用相呼應;(3)認為成礦高峰是處于地球內(nèi)部地幔蠕動的活躍時期,是大地熱能積聚的增高期,造成燕山期大規(guī)模成礦的相應金屬成礦期形成地洼型多種礦物組合。華南地區(qū)廣泛發(fā)育的 W、 Sn、 Bi、 Mo、 Cu、 Pb、 Zn、U、 Th、 Be、 Li、 Cd、 In、 Ga、 Ge、 Nb、 Ta、REE、Y、Au、Se和Te等內(nèi)生金屬礦產(chǎn)等,其動力機制主要來自地球內(nèi)部,特別是以放射性元素在內(nèi)所導生的熱能聚散運動與地幔物質(zhì)蠕動相伴生,發(fā)生大規(guī)模的水平和垂直運動,華南地區(qū)大規(guī)模成礦主要發(fā)生在燕山期,是金屬成礦的主成礦期,是地幔蠕動活躍導致成礦物質(zhì)交代疊加富集的結(jié)果[43]。筆者[37,44](2012, 2002)在地洼構(gòu)造動力學機制基礎(chǔ)上曾提出 “地球膨縮,熱能聚散,重力分異,地幔蠕動,多因聚焦,涌動交替”的拆離構(gòu)造動力學機制的構(gòu)想[44],分析了華南鈾礦與伸展型和擠壓型拆離構(gòu)造的相關(guān)性,兩者總是遵循地幔蠕動的 “動”“靜”交替發(fā)生,在中生代形成NNE-NE向為主擠壓應力場,導生華南眾多的推覆拆離構(gòu)造;進入新生代,區(qū)域性的地幔流體向東及南東擴散,形成許多拉伸盆地及伸展型拆離構(gòu)造,在兩種構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換期,正是華南地區(qū)的盛鈾期,許多工業(yè)鈾礦床出現(xiàn)在構(gòu)造應力場轉(zhuǎn)換和成礦時代的過渡期。鈾礦富集多數(shù)受推覆拆離和滑覆拆離疊加的復合型拆離構(gòu)造制約,它們直接或間接控制華南眾多的鈾礦田,礦床的產(chǎn)出,強調(diào)成礦構(gòu)造動力學的內(nèi)因和外因相結(jié)合,以及力源、熱源、液源和鈾源的時空耦合;華南中新生代大規(guī)模成礦是主要成礦要素最佳耦合的結(jié)果;(4)認為華南燕山期金屬成礦大爆發(fā)源自上地幔軟流層運動,玄武巖漿空前發(fā)育,此后幔汁強烈上涌,出現(xiàn)幾十種金屬礦床的堿交代熱液成礦作用,暗色巖墻的貫入,正是大區(qū)域地殼減薄,拉張伸展構(gòu)造開始的重要標志,也是幔汁上涌的通道,產(chǎn)生大規(guī)模堿交代巖并成礦(杜樂天,2009,2011);(5)認為中新生代成礦大爆發(fā)與地幔柱構(gòu)造動力學機制有關(guān)。地幔柱構(gòu)造和熱點活動理論已成為礦床學等許多學科關(guān)注和研究的前沿領(lǐng)域,它的形成與演化及動力學觀點成為繼大陸漂移和板塊構(gòu)造以后的第3次地學浪潮(哈因 V E,1996),該構(gòu)造理論緊密結(jié)合成礦作用,并且有新的發(fā)展和創(chuàng)新,如牛樹銀等[42](2002)提出地幔枝構(gòu)造理論,論證了中國東部燕山期成礦大爆發(fā)的動力學機制,厘定了華北地幔亞熱柱及幔枝構(gòu)造對冀北、太行、小秦嶺和膠遼等大量金屬礦床形成的控制作用,以實際的研究成果探討了中新生代成礦的大陸動力學機制;王登紅,陳毓川,徐志剛[45]應用地幔柱構(gòu)造成礦理論提出白堊紀中國東部大規(guī)模成礦作用與地幔柱有關(guān);李子穎等[25](1999)將地幔柱熱點理論應用于華南鈾礦成礦規(guī)律研究;筆者[46](2010)應用地幔柱構(gòu)造控礦理論, 厘定了華南亞幔柱及其對華南成礦省內(nèi)鈾、鎢、銅、鉛、鋅、金、汞、銻、鈮和鉭等多金屬礦種的控制作用;指出以桂東為中心的亞幔柱環(huán)中心是大型構(gòu)造網(wǎng)結(jié)控制的多期同位巖漿活動的主要地段;華南亞幔柱導生的幔枝構(gòu)造、線性構(gòu)造和隱伏、半隱伏古陸富鈾殘塊相互耦合控制華南眾多鈾礦田、礦床的產(chǎn)出;鈾礦床和其他金屬礦床同時受制于多期地幔柱構(gòu)造作用導致多次地幔物質(zhì)上涌與多次脈動形成的同位幔柱環(huán)及板內(nèi)的拆離幔根和多種力源誘導的導礦、布礦和容礦構(gòu)造網(wǎng)絡(luò),在地殼演化進程中的特定四維坐標系內(nèi)有利的地球化學障中沉淀成礦。

      地幔柱構(gòu)造成礦理論正在深化中,特別是超級地幔柱的形成機制及其對成礦大爆發(fā)的聯(lián)系值得探究。1991年Larson等對白堊紀超級地幔柱及其與白堊紀的地磁場在超時之間的成因聯(lián)系做了詳細討論,認為約在125 Ma時期,地球核幔邊界形成了一個超級地幔柱,導致中生代太平洋俯沖帶的形成,并誘發(fā)了脈沖,白堊紀突發(fā)性的洋殼快速生長的脈沖作用與來自核-幔邊界的超級地幔柱的形成有成因聯(lián)系;1997年,Pavoni通過洋底磁條帶推論,在中侏羅世的180 Ma以來太平洋和非洲存在超級地幔羽(地幔柱),正是由于這兩個超級地幔柱上升,從而派生巖石圈板塊與上地幔發(fā)生放射狀的水平位移和大地水準面的異常隆起(太平洋隆起達1 200 m,非洲隆起達800 m),其與核幔邊界隆起具有對應關(guān)系(非洲隆升3 500 m,太平洋隆升3 000 m),推導上述兩個超級地幔柱的產(chǎn)生可能是液態(tài)外核和固態(tài)地幔之間流動速度不同發(fā)生摩擦,產(chǎn)生漩渦,從而誘發(fā)核幔邊界的隆升[38]。這是超級地幔柱產(chǎn)生的動力學根源,核-幔邊界的漩渦運動誘導的超級地幔柱的水平和垂向運動,板塊構(gòu)造的水平運動可以解釋其中一種力源與超級地幔柱形成的水平運動有內(nèi)在聯(lián)系;筆者推導:華北、華南地區(qū)的亞幔柱可能是太平洋超級地幔柱的子系統(tǒng),太平洋板塊主力源可能導源于太平洋的超級地幔柱誘導的水平運動;太平洋板塊和華南、華北亞幔柱及其伴生的擠壓型和伸展型拆離構(gòu)造均受制于太平洋超級地幔柱的地球動力學機制,它可能是中國東部成礦大爆發(fā)的地球動力學的主要機因之一[35]。

      2005 年,鄧晉福、莫宣學和M.F.J Flower等[47]論述了中新生代的火成巖省與岡瓦納超級大陸的裂解相伴生,是由超級地幔柱誘導的結(jié)果;在中新生代歐亞大陸形成,伴生分散火成巖省,其特點是巖漿源區(qū)發(fā)生在400 km深度界面,其上面的軟流圈形成水平流使巖石圈變形,發(fā)生的擠壓和伸展作用伴生的巖漿活動在時空上共存,被擠出的軟流圈快速水平流動,拖拉上覆巖石圈運移,發(fā)生巖石圈伸展減薄和裂開,誘發(fā)熱的軟流圈物質(zhì)上涌,由于減壓作用可導致軟流圈物質(zhì)局部熔融,繼而發(fā)生玄武質(zhì)噴發(fā),由于淺地幔熱量大大小于深部地幔熱量,其產(chǎn)生的巖漿量遠小于大火成巖省大體積的較均一的玄武質(zhì)巖漿活動[47];筆者認為華南分布有廣泛的花崗巖類和一些玄武巖及眾多的中基性暗色脈巖,代表了分散火成巖省特點,它有別于典型大火成巖省的特征。鄧晉福等[47]還提出白堊紀的大火成巖省主要集中在大洋區(qū),而分散的火成巖省主要集中在大陸區(qū)。不論是由超級地鰻柱誘發(fā)的大火成巖省,還是由地幔柱或亞地幔柱誘發(fā)的分散火成巖省均發(fā)生于中新生代,它們的動力學機制均可發(fā)生地幔蠕動地殼減薄,伸展或拉伸拆離,幔汁上涌,堿交代作用強烈,中基性脈巖發(fā)育伴隨著成礦大爆發(fā)。其動力學基因是多因素的,成礦大爆發(fā)是各種成礦因素的有機耦合。地球各圈層經(jīng)歷了千奇百怪的變形作用,從單一的動力學成因觀點難以圓滿解釋復雜的構(gòu)造變形的成礦動力學過程,只有通過許多相對真理性的動力學成因機制相互補充,篩選共性。地學發(fā)展的現(xiàn)階段,應用地幔柱構(gòu)造成礦理論并逐步加以深化,會對地質(zhì)歷史上的成礦大爆發(fā)機制做出較客觀的解釋[待續(xù)(二)]。

      值核工業(yè)北京地質(zhì)研究院建院55周年之際,敬獻此文以茲紀念。

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      Study on the classification of uranium deposits in China(Ⅰ)

      TONG Hang-shou
      (Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China)

      s:Study on the changes of the deposit classification remains one important part in uranium metallogenesis,and much attention has been paid by the uranium geologists. Study on the deposit classification in China from the introduction to the development has already experienced nearly 60 years and a large amount of information has been accumulated and need to summarize.Much attention has been paid on the study on the uranium deposit classification by the author since 1960’s, more than 80 examples of uranium deposit classifications have been accumulated,in which about 50 examples are uranium deposit types schemes in China,much inspiration has been obtained.By summarizing and rethinking the study on the uranium deposit types in China,a brand-new classification scheme has been raised,which will be divided into two parts to discuss in brief,this paper is the first part.

      the uranium deposit types in China; historical review; classification rethinking; new concept scheme

      P618;P619.14

      A

      1672-0636(2014)01-0001-09

      10.3969/j.issn.1672-0636.2014.01.001

      2013-04-01;

      2013-06-16

      童航壽(1931— ),男,浙江黃巖人,高級工程師(研究員級),長期從事鈾礦地質(zhì)科研工作。E-mail:tonghangshou9818@163.com

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