華南地區(qū)新元古代花崗巖鈾成礦機(jī)制
——以摩天嶺花崗巖為例

徐爭(zhēng)啟 宋昊 尹明輝 張成江 程發(fā)貴 唐純勇

1. 成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 6100592. 地學(xué)核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 6100593. 廣西壯族自治區(qū)三〇五核地質(zhì)大隊(duì)，柳州 545005

眾所周知，鈾資源是十分重要的能源資源和戰(zhàn)略資源。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的工作，我國(guó)鈾礦勘查與研究取得了重要進(jìn)展，在華南發(fā)現(xiàn)了以花崗巖型鈾礦、火山巖型鈾礦和碳硅泥巖型鈾礦為代表的多種鈾礦類(lèi)型(Huetal., 2008, 2009; 張金帶等, 2011)。華南地區(qū)產(chǎn)鈾花崗巖以印支期到燕山期花崗巖為主，其中又以燕山期花崗巖最為重要。前人圍繞華南地區(qū)印支-燕山期花崗巖及其鈾礦成礦規(guī)律進(jìn)行了數(shù)十年的研究，取得了大量的重要成果(金景福和胡瑞忠, 1985; 金景福等, 1992; 陳培榮和劉義, 1990; 倪師軍和金景福, 1992; 倪師軍等, 1993; Huetal., 1993, 2008; 胡瑞忠, 1994; 胡瑞忠等, 2007, 2015; 馮海生等, 2009; 朱捌, 2010; 黃國(guó)龍等, 2015; 凌洪飛, 2011; 張金帶等, 2011; 范洪海等, 2012; 祁家明等, 2014, 2015; 譚忠銀等, 2015; 高飛等, 2015; 徐浩等, 2018; 梁良等, 2019)。

華南地區(qū)除印支期-燕山期花崗巖中產(chǎn)鈾外，還有少量的古老花崗巖中也產(chǎn)鈾礦。位于廣西北部的新元古代摩天嶺花崗巖體中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)鈾礦床，使得摩天嶺巖體以我國(guó)最老產(chǎn)鈾花崗巖而聞名于世。長(zhǎng)期以來(lái)，前人對(duì)摩天嶺巖體及其周?chē)貙幼隽舜罅康难芯抗ぷ?，主要從巖體年齡、成因及其所反映的大地構(gòu)造環(huán)境及演化等方面進(jìn)行了較為深入的研究(李獻(xiàn)華, 1999; 李江海和穆劍, 1999; 吳根耀, 2000; 凌文黎和程建萍, 2000; 王劍, 2000)，對(duì)摩天嶺巖體鈾成礦進(jìn)行了初步探討(鄒明亮等, 2011; 徐爭(zhēng)啟等, 2011, 2012; 祁家明等, 2013; 鄧春源等, 2014)，但對(duì)作為最古老花崗巖鈾成礦機(jī)理研究尚不明確，嚴(yán)重制約著該區(qū)鈾礦找礦工作的開(kāi)展，也制約著花崗巖型鈾礦成礦規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

本文在詳細(xì)總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量調(diào)查和分析，重新認(rèn)識(shí)和總結(jié)摩天嶺巖體特征及其鈾礦成礦規(guī)律，通過(guò)研究不同類(lèi)型巖石、蝕變圍巖、礦石及其熱液脈體的巖石學(xué)、地球化學(xué)特征，對(duì)與瀝青鈾礦密切共生的方解石碳氧同位素、黃鐵礦稀有氣體同位素等進(jìn)行系統(tǒng)研究，進(jìn)一步探討成礦流體的來(lái)源及其演化過(guò)程，揭示摩天嶺花崗巖體鈾礦成礦機(jī)理，總結(jié)成礦規(guī)律。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子板塊與華南地塊結(jié)合部之江南造山帶西南側(cè)，桂北隆起的核部、揚(yáng)子板塊西南部九萬(wàn)大山隆褶帶之復(fù)合部位(圖1)。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置示意圖(據(jù)王劍, 2000; 宋昊等, 2015修改)1-摩天嶺巖體和元寶山巖體；2-中元古代地層；3-新元古代地層；4-巖漿巖；5-斷裂Fig.1 Geotectonic location in the study area (modified after Wang, 2000; Song et al., 2015)1-Motianling-Yuanbaoshan granite; 2-Pt2 strata; 3-Pt3 strata; 4-magmatic rocks; 5-fault

圖2 桂北摩天嶺-元寶山地區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)徐爭(zhēng)啟等, 2014; 宋昊等, 2015修改)1-第四系；2-寒武系；3-震旦系；4-丹洲群；5-四堡群；6-新元古代雪峰期花崗巖；7-新元古代雪峰期花崗混合巖；8-晚中元古代花崗閃長(zhǎng)巖；9-中元古代基性-超基性巖；10-鈾礦床；11-鈾礦點(diǎn)；12-斷層；13-地層不整合界線；14-中酸性巖脈Fig.2 Geological map of the Motianling-Yuanbaoshan area in northern Guangxi (modified after Xu et al., 2014; Song et al., 2015)1-Quaternary; 2-Cambrian System; 3-Sinian System; 4-Danzhou Group; 5-Sibao Group; 6-Neoproterozoic granite; 7-Neoproterozoic granite migmatite; 8-Late Mesoproterozoic granodiorite; 9-Mesoproterozoic basic-ultrabasic rocks; 10-uranium deposits; 11-uranium ore spots; 12-faults; 13-unconformity boundary; 14-intermediate and acid dike

1.1 地層

研究區(qū)出露有基底地層?；诪樵糯驮绻派貙?，元古界為四堡群、丹洲群、震旦系，早古生界主要是寒武系(圖2)。

中元古界四堡群(Pt2S)，由弱變質(zhì)砂泥巖、變粉砂巖、砂質(zhì)板巖及多層超基性-基性火山巖組成。按巖性組合自上而下可分為九小組、文通組、魚(yú)西組，總厚大于4594m。

上元古界丹洲群(Pt3D)，分為白竹組、合桐組、三門(mén)街組、拱洞組，以三江-融安斷裂為界，兩側(cè)以含礫片巖、含礫千枚巖，變質(zhì)砂礫巖與下伏四堡群呈角度不整合，未見(jiàn)火山巖；東側(cè)未見(jiàn)底，在合桐組與拱洞組之間夾多層基性火山巖，并有大量透鏡狀、似層狀基性-超基性巖順層侵入。

震旦系(Z)，可分陡山沱組灰黑色、灰綠色頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖夾白云巖透鏡體；老堡組灰白-灰黑色薄-中厚層狀硅質(zhì)巖。

新生界主要為第四紀(jì)殘坡積物、沖洪積物，分布于緩坡、河流沿岸。

圖3 摩天嶺巖體SiO2-K2O (a，實(shí)線據(jù)Peccerillo and Taylor, 1976; 虛線據(jù)Middlemost, 1985)和A/CNK-A/NK (b，據(jù)Maniar and Piccoli, 1989)圖解Fig.3 SiO2 vs. K2O (a, solid line after Peccerillo and Taylor, 1976; dotted line after Middlemost, 1985) and A/CNK vs. A/NK (b, after Maniar and Piccoli, 1989) diagrams of Motianling granite

1.2 構(gòu)造

研究區(qū)經(jīng)受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，構(gòu)造比較復(fù)雜，四堡運(yùn)動(dòng)和廣西運(yùn)動(dòng)使四堡群和丹洲群至下古生界的地層強(qiáng)烈褶皺。斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，構(gòu)造線方向主要為北東向，次為北西向。摩天嶺巖體中有四條北東向斷裂，自西到東依次為麻木嶺斷裂(Fm)、梓山坪斷裂(Fz)、高武斷裂(Fg)和烏指山斷裂(Fw)，其中高武斷裂帶規(guī)模最大。四堡深大斷裂處于摩天嶺巖體和元寶山巖體之間。在元寶山巖體的西側(cè)有平硐嶺斷裂、東側(cè)有三江-融安斷裂。北西向的斷裂往往錯(cuò)斷北東向的大斷裂(圖2)。

1.3 巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖分布廣泛，主要出露中元古代及新元古代侵入巖和火山巖。侵入巖主要包括花崗巖類(lèi)和鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖類(lèi)。中元古代代表性的花崗巖類(lèi)巖體為本洞花崗閃長(zhǎng)巖體，新元古代代表性的花崗巖巖體為摩天嶺花崗巖體和元寶山花崗巖體(李獻(xiàn)華, 1999)。摩天嶺和元寶山地區(qū)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖類(lèi)主要為中元古代四堡期，龍勝地區(qū)鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖類(lèi)主要為新元古代雪峰期火山巖(葛文春等, 2001; Lietal., 2003)。

2 摩天嶺巖體巖石地球化學(xué)及年代學(xué)特征

2.1 巖石學(xué)特征

研究區(qū)與鈾成礦關(guān)系密切的花崗巖體為新元古代雪峰期摩天嶺巖體和元寶山巖體。摩天嶺巖體為一巨型的橢圓形復(fù)式巖體，橢圓長(zhǎng)軸呈NNE向，南北向最長(zhǎng)大于45km，東西向最寬大于25km，出露面積為955km2(圖2)。主體巖性為斑狀黑云母二長(zhǎng)花崗巖，斑晶由鉀長(zhǎng)石、石英組成，粒度大小不一，粒徑一般2～5mm，大者可達(dá)50mm。

摩天嶺巖體分相清楚，內(nèi)部相和過(guò)渡相比較發(fā)育，邊緣相發(fā)育較差。三個(gè)相帶面積比為4.7:4:1。細(xì)?；◢弾r的小巖體比較發(fā)育，大小不等，由幾十平方千米到幾百平方米或更小。主體巖性為片麻狀粗粒、中粗粒變斑狀黑云母花崗巖。巖體中片麻狀構(gòu)造廣泛發(fā)育，片麻理比較明顯，但各地發(fā)育程度不等，一般與圍巖片理產(chǎn)狀一致，靠近邊部的傾角一般較陡，中部則較緩。在主體內(nèi)，圍巖的殘留體比較常見(jiàn)，與區(qū)域構(gòu)造線的方向基本一致。在殘留體和主體之間也多為漸變關(guān)系，即由變質(zhì)巖經(jīng)細(xì)粒花崗巖再變?yōu)榇至；◢弾r。

2.2 地球化學(xué)特征

2.2.1 樣品采集及分析測(cè)試方法

本文研究過(guò)程中采集摩天嶺巖體不同粒度的新鮮花崗巖樣品29件，其中粗?；◢弾r11件，中粗?；◢弾r9件，中?；◢弾r4件，細(xì)粒花崗巖5件。樣品送往核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心。

常量元素含量采用X射線熒光光譜法進(jìn)行測(cè)定，在Axios X射線熒光光譜儀上完成。FeO含量采用濕化學(xué)滴定法測(cè)試分析，遵守GB/T 14506.14—2010；其他常量元素分析遵守GB/T 14506.28—2010，采用GBW07211和GBW07108作為分析標(biāo)樣，分析誤差小于3%。

微量元素采用電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)分析測(cè)定，樣品研磨到200目后消解制成溶液，在ELEMENT XR ICP-MS分析儀上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試遵守GB/T 14506.30—2010，并用GBW07103和GBW07104作為分析標(biāo)樣，含量大于10×10-6的元素分析誤差優(yōu)于5%，含量小于10×10-6的元素分析誤差優(yōu)于10%。

2.2.2 常量元素地球化學(xué)特征

摩天嶺巖體常量元素分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可以看出，無(wú)論是粗粒還是細(xì)粒結(jié)構(gòu)，摩天嶺巖體均具有富硅、富堿、鋁過(guò)飽和、鉀大于鈉的特點(diǎn)。與中國(guó)花崗巖和世界花崗巖平均值相比，本區(qū)巖體的Si、Fe、Ca、K含量比中國(guó)花崗巖和世界花崗巖平均值高；Al含量與中國(guó)花崗巖和世界花崗巖平均值相當(dāng)；Mn、P、Mg、Ti和Na的含量明顯低于中國(guó)花崗巖和世界花崗巖的平均值。表明摩天嶺巖體為高K、Ca，低Mn、Na花崗巖。

摩天嶺巖體SiO2-K2O和A/CNK-A/NK圖解(圖3)表明，摩天嶺巖體屬于高鉀鈣堿過(guò)鋁質(zhì)花崗巖。

來(lái)志慶(2009)研究認(rèn)為，摩天嶺花崗巖屬于S型花崗巖。根據(jù)本次研究數(shù)據(jù)，做出摩天嶺花崗巖的成因判別圖(圖4)，從圖中可以看出，摩天嶺巖體屬于S型花崗巖，盡管投點(diǎn)比較分散，但圖中所有粗?；◢弾r和中?；◢弾r及大部分中粗粒和細(xì)?；◢弾r投在S型花崗巖區(qū)，僅有1個(gè)中粗?；◢弾r樣品投在I型花崗巖區(qū)，1個(gè)細(xì)粒花崗巖投在A型花崗巖區(qū)，根據(jù)野外觀察，這2個(gè)樣品采集于摩天嶺巖體的補(bǔ)體花崗巖之中。

表1摩天嶺巖體常量元素分析結(jié)果(wt%)

Table 1 Analysis results of major elements in Motianling granite (wt%)

樣品號(hào)SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OK2OMnOTiO2P2O5FeO備注M00277.459.935.100.290.291.523.860.070.190.093.95M00477.9210.682.940.160.372.065.460.040.040.052.55M005-171.2414.143.460.640.190.258.430.040.180.052.40M005-377.3110.633.510.560.190.205.640.040.170.082.75M006-274.0212.582.710.310.121.477.060.030.140.071.55M017-373.9113.032.780.400.441.265.470.040.090.062.15M02477.8410.513.700.260.301.843.640.040.250.052.00M02573.2212.214.350.361.512.594.120.070.270.123.50M02874.7311.204.480.370.621.984.890.060.120.113.00M029-169.9915.643.000.610.482.025.900.060.290.132.15M037-274.4711.896.240.500.150.143.560.060.270.093.35最大值77.9215.646.240.641.512.598.430.070.290.133.95最小值69.999.932.710.160.120.143.560.030.040.051.55平均值74.7412.043.840.410.421.395.280.050.180.082.67粗?；◢弾rM00170.2413.594.861.242.102.653.180.110.390.133.55M010-175.8411.025.080.890.130.114.340.050.270.063.05M04177.6112.241.580.570.070.155.980.010.160.070.90M04470.7314.862.440.320.171.928.000.030.090.081.60M078-173.8012.593.310.660.192.435.010.090.160.091.65M078-570.1514.744.070.740.242.025.240.110.160.131.45M078-673.2613.912.400.500.302.575.400.050.140.141.15M078-772.4314.192.750.770.332.275.630.050.200.151.40M03675.0212.192.810.340.872.355.080.050.210.141.85最大值77.6114.865.081.242.102.658.000.110.390.153.55最小值70.1511.021.580.320.070.113.180.010.090.060.90平均值73.2313.263.260.670.491.835.320.060.200.111.84中粗?；◢弾rZK1-579.7510.392.810.370.230.174.060.040.050.141.95M01174.6812.592.060.430.772.525.300.020.050.091.25M015-374.1113.562.420.420.110.615.610.040.120.061.25M017-178.029.723.860.460.700.484.000.140.080.043.20最大值79.7513.563.860.460.772.525.610.140.120.143.20最小值74.119.722.060.370.110.174.000.020.050.041.25平均值76.6411.572.790.420.450.954.740.060.070.081.91中粒花崗巖M015-175.3112.113.540.390.191.404.830.050.070.072.55M029-274.3812.601.830.220.262.096.980.050.110.121.40M04075.7510.864.710.290.282.005.530.050.100.083.95M07170.8316.251.930.410.182.545.760.040.080.090.80M07973.2014.591.860.370.263.235.080.030.120.090.70最大值75.7516.254.710.410.283.236.980.050.120.123.95最小值70.8310.861.830.220.181.404.830.030.070.070.70平均值73.8913.282.770.340.232.255.640.040.100.091.88細(xì)?；◢弾r中國(guó)花崗巖平均值71.9913.861.370.810.123.813.421.550.210.201.70Li, 1995世界花崗巖平均值71.3014.321.210.710.054.073.661.840.310.121.64劉英俊和曹勵(lì)明, 1987

2.2.3 微量元素地球化學(xué)特征

表2是摩天嶺巖體微量元素和稀土元素分析結(jié)果表。摩天嶺巖體微量元素蛛網(wǎng)圖如圖5所示。從圖5可以看出，摩天嶺巖體Sr、Ba、P、Ti呈強(qiáng)烈虧損，Rb高度富集，Nb呈弱富集狀態(tài)。Sr和Ba的虧損可能是由于長(zhǎng)石結(jié)晶的緣故，也可能是源區(qū)物源所致(徐爭(zhēng)啟等, 2014)。巖漿演化早期，基性礦物較早結(jié)晶，酸性礦物則較晚結(jié)晶。在長(zhǎng)石結(jié)晶過(guò)程中Sr和Ba可以作為類(lèi)質(zhì)同相置換Ca，因此早期長(zhǎng)石結(jié)晶消耗了母巖漿中大部分的Sr和Ba，致使晚期酸性巖漿中相對(duì)貧Sr、Ba。

表2摩天嶺巖體微量元素和稀土元素分析結(jié)果(×10-6)

Table 2 Analysis results of trace elements and REE in Motianling granite (×10-6)

樣品號(hào)M029-1M041M044M078-1M078-5M078-6M078-7ZK1-5M029-2M040M071M079Rb313294327247279324270447356370372293Sr86.516.149.516.519.118.713.55.0420.319.79.4819.5Nb8.007.365.758.348.449.319.426.5610.28.198.68.4Ba56117058910512556.611516620.72423.8110Th12.213.612.612.911.712.811.212.416.416.212.614.2U4.845.376.361012777.616.415.2273.28.734.72Zr74.492.971.787.377.610389.999.1117129100118Hf2.283.112.93.552.863.863.354.14.014.784.584.74La2818.913.99.8115.28.1710.94.3319.79.196.3614.7Ce52.539.6292420.519.817.39.78311513.221.4Pr7.434.613.232.63.712.082.491.155.172.471.543.54Nd26.617.311.61014.17.958.784.2318.68.934.612.5Sm6.414.163.062.823.542.222.131.264.842.761.493.55Eu0.9520.370.670.1770.2140.150.1270.0660.1860.1150.0490.17Gd5.833.412.892.513.062.231.841.234.992.81.523.56Tb1.220.7340.5570.6290.6830.5850.4940.3671.220.7790.5090.987Dy7.44.243.013.944.063.642.92.417.365.353.575.93Ho1.330.870.490.7590.7420.7330.5990.481.321.070.731.01Er3.372.521.32.242.262.221.91.44.063.342.253.04Tm0.5270.3730.1720.3750.3640.3730.2970.1910.5790.580.4290.506Yb2.982.251.122.262.242.461.961.43.373.882.923.28Lu0.4020.3470.1310.3240.2970.3230.2760.2340.4180.5490.4380.44Y36.521.918.119.219.819.315.513.2402820.224.5

圖4 摩天嶺巖體成因類(lèi)型圖(底圖據(jù)Collins et al., 1982)Fig.4 Genetic type chart of Motianling granite (base map after Collins et al., 1982)

圖5 摩天嶺巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蜘蛛網(wǎng)圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.5 Chondrite-normalized trace element spider diagrams of Motianling granite (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

從摩天嶺巖體微量元素構(gòu)造環(huán)境判別圖(圖6)中可以看出，投點(diǎn)全部落于火山弧花崗巖和同碰撞花崗巖區(qū)域，這與前人(來(lái)志慶, 2009)的研究結(jié)果一致。

圖6 摩天嶺巖體Y-Nb圖解(底圖據(jù)Pearce et al., 1984)WPG-板內(nèi)花崗巖；VAG-火山弧花崗巖；Sysn-COLG-同碰撞花崗巖；ORG-大洋中脊斜長(zhǎng)花崗巖Fig.6 Y vs. Nb chart of Motianling granite (base map after Pearce et al., 1984)WPG-intraplate granite; VAG-volcanic arc granite; Sysn-COLG-collisional granite; ORG-plagioclase granite of mid-ocean ridge

圖7 摩天嶺巖體球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough, 1989)Fig.7 Chondrite-normalized REE patterns of Motianling granite (normalization values after Sun and McDonough, 1989)

2.2.4 稀土元素地球化學(xué)特征

摩天嶺巖體的球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式見(jiàn)圖7。從表2和圖7可以看出，摩天嶺巖體不同粒度花崗巖稀土元素配分模式總體上具有相似的規(guī)律性，均富輕稀土，有較強(qiáng)的Eu負(fù)異常，Ce異常特征不明顯。但不同粒度花崗巖稀土元素配分模式略有差異，細(xì)?；◢弾rEu負(fù)異常更為明顯且較為接近，輕重稀土分異較弱；中粗?；◢弾rEu負(fù)異常較為分散，輕重稀土分異相對(duì)較大；粗粒花崗巖與中粗?；◢弾r稀土元素配分模式類(lèi)似。反映了形成它們的花崗質(zhì)熔體經(jīng)歷了高度的結(jié)晶分異作用。

2.3 年代學(xué)特征

圖8 摩天嶺巖體鋯石年齡分布圖Fig.8 Zircon age distribution map of the Motianling granite

關(guān)于摩天嶺巖體的時(shí)代，一直存在不同看法。20世紀(jì)60年代1:20萬(wàn)三江、羅城和融安幅區(qū)調(diào)報(bào)告(廣西區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì),1966(1)廣西區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì).1966. 1:20萬(wàn)三江、羅城和融安幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告)認(rèn)為其時(shí)代是加里東期；1:5萬(wàn)滾貝等四幅區(qū)調(diào)報(bào)告(廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院, 1994(2)廣西區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院.1994. 1:5萬(wàn)滾貝、大平東、三防、為才東幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告. 1-221)采用鋯石U-Pb法所測(cè)定的同位素年齡值分別為：更丹地區(qū)872±12Ma，吉羊地區(qū)858±50Ma，汪洞地區(qū)859±29Ma，水碾地區(qū)822±30Ma。趙子杰和宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所(1987)測(cè)得摩天嶺巖體全巖Rb-Sr同位素年齡為845Ma，饒冰等(1989)測(cè)得九桶巖體的Rb-Sr等時(shí)線年齡為668Ma，李獻(xiàn)華(1999)利用鋯石SHRIMP U-Pb定年法測(cè)定摩天嶺巖體和元寶山巖體的年齡分別為825±8Ma和824±4Ma。在筆者研究的摩天嶺巖體中測(cè)得不同類(lèi)型巖漿巖鋯石SHRIMP U-Pb年齡結(jié)果顯示(徐爭(zhēng)啟等, 2014)，花崗巖鋯石年齡具有多期特征，主要集中在770～828Ma，少量測(cè)點(diǎn)為85Ma左右，極少量測(cè)點(diǎn)為218Ma(表3、圖8)。

表3廣西摩天嶺巖體鋯石LA-MC-ICP-MSU-Pb年齡測(cè)定結(jié)果(據(jù)徐爭(zhēng)啟等,2014)

Table 3 Zircon LA-MC-ICP-MS U-Pb dating results of Motianling granite (after Xuetal., 2014)

樣品號(hào)巖性年齡(Ma)誤差(Ma)測(cè)點(diǎn)數(shù)M015-1細(xì)粒花崗巖795.2±2.817770±4.65M016-1云英巖786±141385±114M021-02電英巖741.8±1.917M040細(xì)?；◢弾r782.5±2.519M062-3細(xì)?；◢弾r828±1222M063-1鈉長(zhǎng)巖797±927Y007細(xì)?；◢弾r782.7±5.0884.1±2.85218±152ZK2-10中細(xì)粒黑云母花崗巖782.9±2.815

研究中分析測(cè)得的摩天嶺巖體年齡與前人分析結(jié)果總體一致，但時(shí)代略偏小，這主要因?yàn)槟μ鞄X巖體巖性變化較大，不同粒度花崗巖之間形成年齡有一定的差異，本研究主要測(cè)試的是中粒到細(xì)?；◢弾r，前人測(cè)試的大部分是粗?；◢弾r。這種差異反映了整個(gè)江南造山帶新元古代構(gòu)造-巖漿演化過(guò)程(宋昊等, 2015)。綜合分析認(rèn)為，摩天嶺巖體形成于770～850Ma，屬于新元古代雪峰期。

表4摩天嶺巖體斷裂附近鈾礦分布統(tǒng)計(jì)

Table 4 Distribution statistics of uranium deposits near the faults in Motianling granite

斷裂名稱(chēng)礦床(點(diǎn))備注烏指山斷裂(Fw)礦點(diǎn):大河邊、頭坪、滾貝、躍進(jìn)橋;礦床:新村烏指山斷裂南延還有吉羊和同樂(lè)礦點(diǎn)分布高武斷裂(Fg)礦點(diǎn):烏華、堯岜、維洞、如雷茶山礦點(diǎn)西距高武斷裂800m,古湯礦點(diǎn)西距高武斷裂約2km梓山坪斷裂(Fz)礦點(diǎn):大橋、高強(qiáng)、梓山坪、如臘、大蒙達(dá)亮礦床在該斷裂南延方向麻木嶺斷裂(Fm)礦點(diǎn):俾門(mén)、高堤

圖9 達(dá)亮礦床礦石鏡下特征(a)浸染狀瀝青鈾礦(Ur)；(b)團(tuán)塊狀及脈狀瀝青鈾礦；(c)瀝青鈾礦與黃銅礦(Clp)共生；(d)黃銅礦、斑銅礦(Bn)及藍(lán)輝銅礦(Dg)共生Fig.9 Microscopic characteristics of pitchblende in Daliang deposit(a) disseminated pitchblende (Ur); (b) massive and vein pitchblende; (c) symbiosis of pitchblendeand chalcopyrite (Clp); (d) symbiosis of chalcopyrite, porphyry (Bn) and chalcopyrite (Dg)

3 摩天嶺地區(qū)鈾礦化特征

3.1 鈾礦的分布及產(chǎn)出特征

摩天嶺地區(qū)鈾礦化類(lèi)型豐富，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鈾礦床(點(diǎn))22個(gè)。從產(chǎn)出位置來(lái)看，有花崗巖內(nèi)部型(新村礦床)和接觸帶型(達(dá)亮礦床)。所有礦點(diǎn)均分布于不同類(lèi)型的斷裂附近或斷裂帶內(nèi)(圖2、表4)。

3.2 鈾礦化類(lèi)型

摩天嶺地區(qū)鈾礦化類(lèi)型按其獨(dú)特的礦物共生組合可分為下列三類(lèi)(表5)。

(1)鈾-綠泥石型：主要由瀝青鈾礦與綠泥石組成，代表性礦床(點(diǎn))有達(dá)亮礦床、茶山礦點(diǎn)。瀝青油礦呈浸染狀、團(tuán)塊狀、脈狀，與蠕綠泥石、膠黃鐵礦等共生。此外尚有磷鈾礦、水硅鈾礦、水硫鈾礦及深黃鈾礦等次生鈾礦物。金屬礦物除黃鐵礦外，可見(jiàn)黃銅礦、斑銅礦等(圖9)。

(2)鈾-硅化帶型：主要由瀝青鈾礦與不同類(lèi)型石英組成，該類(lèi)型鈾礦是摩天嶺地區(qū)分布最廣的鈾礦類(lèi)型。摩天嶺地區(qū)新村礦床，吉羊、古湯、俾門(mén)、躍進(jìn)橋、堯岜等礦點(diǎn)及甲朶、拉培、頭坪、梓山坪等礦化點(diǎn)均屬于該類(lèi)型。瀝青鈾礦同灰黑色、棕紅色微晶石英，肝紅色、黑紅色玉髓以及膠狀黃鐵礦、赤鐵礦密切共生或是呈小脈體或是呈角礫狀膠結(jié)物產(chǎn)于含礦硅化構(gòu)造帶中。次生鈾礦物有脂鉛鈾礦、鈣鈾云母、銅鈾云母和硅鈣鈾礦。金屬礦物除膠狀黃鐵礦外，還有少許的白鐵礦。

(3)鈾-螢石型：主要由瀝青鈾礦與螢石組成，該類(lèi)型鈾礦化可疊加在上述兩類(lèi)型鈾礦之內(nèi)。新村礦床主要疊加在礦床中部600～760m標(biāo)高中。達(dá)亮礦床及吉羊、同樂(lè)、俾門(mén)等礦點(diǎn)，螢石在局部地段呈團(tuán)塊狀、小透鏡體狀與瀝青鈾礦共同產(chǎn)出。金屬礦物除膠狀黃鐵礦外，尚有鏡鐵礦、黃銅礦，非金屬礦物則以螢石為主。

表5鈾礦化成因類(lèi)型及礦物組合

Table 5 Genesis types and mineral assemblages of uranium mineralization in Motianling area

成因類(lèi)型鈾礦物金屬礦物非金屬礦物鈾-硅化帶型鈾-螢石型瀝青鈾礦及少量鈾黑、脂鉛鈾礦、硅鈣鈾礦、鈾云母等黃鐵礦、膠黃鐵礦、白鐵礦微晶石英以及玉髓為主黃鐵礦、膠黃鐵礦、少許鏡鐵礦、黃銅礦螢石為主,少量玉髓、微晶石英、方解石等鈾-綠泥石型瀝青鈾礦、水硅鈾礦、水硫鈾礦、磷鈾礦、深黃鈾礦黃鐵礦、膠黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦等蠕綠泥石,少量石英

3.3 鈾礦化蝕變特征

3.3.1 總體蝕變特征

摩天嶺巖體巖石蝕變作用廣泛而強(qiáng)烈，主要有鉀鈉長(zhǎng)石化、云英巖化、黃鐵礦化、硅化、綠泥石化、絹云母化以及水云母化、螢石化、碳酸鹽化等。其中鉀長(zhǎng)石化主要分布在構(gòu)造帶附近，其特點(diǎn)是石英明顯減少，長(zhǎng)石含量增加，長(zhǎng)石呈肉紅色，化學(xué)成分除了SiO2減少外，Al2O3、K2O+Na2O、Fe2O3及MgO、U含量都增加。在新村礦床烏指山斷裂(Fw)上盤(pán)可見(jiàn)鈉長(zhǎng)石化。云英巖化、電英巖化多見(jiàn)于巖體邊緣接觸帶內(nèi)帶。

3.3.2 新村礦床圍巖蝕變特征

新村礦床產(chǎn)于烏指山硅化斷裂帶(Fw)及其次級(jí)斷裂中(圖10)。礦床圍巖蝕變豐富，有硅化、螢石化、黃鐵礦化、絹云母化、水云母化、高嶺土化、葉臘石化、赤鐵礦化及綠泥石化等。新村礦床螢石分布廣泛，呈細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，有顏色、結(jié)晶程度各不相同的多種類(lèi)型，其中以紫黑色、粉末狀的螢石與鈾礦化關(guān)系密切；淡色、結(jié)晶程度較好的螢石往往與成礦晚期的梳妝石英及方解石共生，與鈾成礦無(wú)關(guān)。

圖10 新村礦床4號(hào)勘探線剖面示意圖Fig.10 Profile sketch of No.4 exploration line of Xincun deposit

礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變具有明顯的分帶性，在硅化帶內(nèi)的蝕變以充填物微晶石英為主，絹云母和黃鐵礦化次之；硅化帶上盤(pán)以絹云母化為主，硅化、黃鐵礦化、綠泥石化次之，形成上蝕變帶；硅化帶下盤(pán)以硅化、赤鐵礦化為主，絹云母化、綠泥石化、螢石化次之，形成下蝕變帶。其中，斷裂帶上盤(pán)硅化作用有較明顯的期次性，分為三個(gè)期次：礦前期充填入的白色微晶、細(xì)晶石英，這期石英為淡紫色，呈他形、眼球狀、聚粒聯(lián)斑構(gòu)造；成礦期的雜色微晶石英和玉髓脈；礦后期的淡色梳狀石英脈，純度高。

硅化帶下盤(pán)鈾礦化具有不同的蝕變特征，充填物以富含與瀝青鈾礦緊密共生的膠狀黃鐵礦與Fw硅化帶上盤(pán)略有不同。F10、F12主要充填物雜色玉髓-微晶石英脈，脈旁近礦圍巖蝕變以紅化、水云母化為主；F11-1和F11-2則以充填物紫黑色石英脈為主，蝕變類(lèi)型以硅化、高嶺土化為主(圖10)。

3.3.3 達(dá)亮礦床圍巖蝕變特征

達(dá)亮礦床蝕變類(lèi)型多，無(wú)明顯的分帶性，但巖體接觸帶內(nèi)外帶蝕變特征有明顯的差異。內(nèi)接觸帶蝕變強(qiáng)，主要有綠泥石化、云英巖化、鉀長(zhǎng)石化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、硅化、絹云母化、沸石化、螢石化、碳酸鹽化、高嶺土化等。外接觸帶蝕變較弱，主要有綠泥石化、硅化、黃鐵礦化、碳酸鹽化、螢石化等。

達(dá)亮礦床圍巖蝕變根據(jù)顏色、形態(tài)及相互關(guān)系，可區(qū)分出不同的期次?？捎^察到有明顯期次的蝕變礦物包括硅化、水云母化、綠泥石化和螢石化。

硅化：成礦前期硅化以交代為主，部分形成石英巖；成礦期充填微晶石英，常與膠狀黃鐵礦相伴生，瀝青鈾礦分散在石英礦物顆粒間；成礦后期為白色石英，梳狀石英脈充填于巖石裂隙中。

水云母化也可分為三期：成礦前期由斜長(zhǎng)石蝕變形成絹云母，顏色淺、 分布廣，由于蝕變使其巖石孔隙度增大，是成礦有利圍巖；成礦期絹云母顏色淡黃，常與細(xì)分散黃鐵礦伴生，呈微脈狀分布于瀝青鈾礦脈的兩側(cè)或?yàn)r青鈾礦脈沿絹云母邊緣沉淀；成礦后期絹云母常與粘土礦物共生。

表6摩天嶺地區(qū)元古界地層含鈾情況

Table 6 Uranium-bearing situation of Proterozoic strata in Motianling area

群組U (×10-6)Th (×10-6)U/Th丹州群拱洞組4.114.70.28合桐組6.417.20.37白竹組21.315.11.41四堡群魚(yú)西組5.414.90.36九小組11.417.00.67白巖頂組7.416.10.46

綠泥石化與鈾礦物關(guān)系密切。在礦區(qū)內(nèi)普遍存在由黑云母蝕變形成的葉綠泥石。與鈾礦化關(guān)系較為密切的綠泥石化為蠕綠泥石，顏色較深，富鐵鎂，粒徑小，有兩種存在形式：1)交代條紋長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石，被交代的礦物有時(shí)尚保留原有輪廓；2)呈脈狀、網(wǎng)脈狀分布于蝕變巖石中，或呈破碎巖石的角礫膠結(jié)物產(chǎn)出。它常與膠狀黃鐵礦和瀝青鈾礦緊密共生，多在富礦地段出現(xiàn)。

礦區(qū)內(nèi)螢石化根據(jù)礦物形態(tài)分為兩種：成礦期螢石呈紫黑色，結(jié)晶程度差，偶見(jiàn)于深部鉆孔中；成礦后期螢石顏色淺、結(jié)晶程度好，分布也較少。

4 摩天嶺地區(qū)鈾成礦規(guī)律

4.1 鈾源

中新元古代四堡群和丹州群沉積過(guò)程中產(chǎn)生了原始鈾的富集，由四堡群經(jīng)過(guò)部分熔融形成花崗巖時(shí)對(duì)沉積巖中的鈾再次活化，導(dǎo)致形成富鈾花崗巖。高背景的圍巖可以為摩天嶺地區(qū)鈾礦提供充足的鈾源。

4.1.1 地層中的鈾是鈾礦成礦來(lái)源之一

關(guān)于四堡群和丹州群地層鈾含量，前人曾做過(guò)大量的分析研究(廣西壯族自治區(qū)305核地質(zhì)大隊(duì), 1980(3)廣西壯族自治區(qū)305核地質(zhì)大隊(duì). 1980. 桂北摩天嶺花崗巖體鈾礦成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(cè).1-75)，在四堡群采樣109個(gè)(白巖頂組92個(gè)，九小組17個(gè))作鈾含量分析，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)白巖頂組地巖中鈾含量為1.4×10-6～19.7×10-6，平均為6.2×10-6，變異系數(shù)高達(dá)49%，鈾的含量比地殼巖石中鈾的平均含量高2～3倍。九小組鈾含量變化范圍3×10-6～11×10-6，平均為6.2×10-6。本文研究中測(cè)得摩天嶺地區(qū)元古界地層鈾釷含量見(jiàn)表6所示，發(fā)現(xiàn)丹洲群白竹組鈾含量可達(dá)21.3×10-6，四堡群九小組鈾含量達(dá)到11.4×10-6。據(jù)前人所做浸泡實(shí)驗(yàn)(廣西壯族自治區(qū)305核地質(zhì)大隊(duì), 1980)，用浸出的鈾除以浸取之前巖石中的鈾，得到鈾浸出率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)四堡群平均鈾浸出率達(dá)46.24%，其中黑云變粒巖最高，達(dá)74%，變質(zhì)粉砂巖次之，平均48.02%，云母石英片巖最低，為32.56%?？梢?jiàn)花崗巖圍巖地層不但有較高的鈾含量，而且較容易浸出，完全可以為鈾成礦提供鈾源(賴(lài)伏良, 1982)。

表7巖體巖石浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果一覽表

Table 7 Experimental results of rock immersion in granite

巖性U(×10-6)Th(×10-6)U浸出率(%)Th/U樣品數(shù)粗粒黑云母花崗巖5.391438.42.6012中粒黑云母花崗巖8.4811.729.21.3821細(xì)粒黑云母花崗巖9.599.730.21.0119平均值8.1711.2531.681.3852云英化花崗巖5.1328.67白云母化花崗巖10.8928.12綠泥石化花崗巖7.0730.95絹云母化花崗巖5.636.43鉀交代花崗巖38.326.05

4.1.2 花崗巖巖體是鈾的另一個(gè)來(lái)源

摩天嶺巖體鈾含量背景值較高，巖體鈾含量不均勻，在巖體東南部達(dá)10×10-6～18×10-6，而巖體中部包括新村一帶只有4×10-6～5×10-6。元寶山巖體中，粗?；◢弾r中U含量12×10-6，Th含量11×10-6；中?；◢弾r中U含量11.8×10-6，Th含量13.0×10-6；細(xì)?；◢弾rU含量8.5×10-6，Th含量10.4×10-6。本文研究中所采集的花崗巖鈾平均值大于15×10-6(表2)。

據(jù)廣西壯族自治區(qū)305核地質(zhì)大隊(duì)(1994(4)廣西壯族自治區(qū)305核地質(zhì)大隊(duì).1994. 達(dá)亮礦床勘查報(bào)告. 1-89)所做的浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表7)表明，摩天嶺巖體鈾含量本身相對(duì)較高，平均達(dá)到8.17×10-6，不同粒度花崗巖鈾浸出率不同，粗?；◢弾r浸出率達(dá)38.54%，平均為31.68%。經(jīng)蝕變的巖石除云英巖化、綠泥石化、絹云母化巖石稍低于正常巖石平均值外，以鉀長(zhǎng)石化花崗巖鈾浸出率為最高，達(dá)到36%左右。如果熱源足夠，上述浸出率還要提高。因此，摩天嶺花崗巖巖體本身完全可以給鈾礦成礦提供一定量的鈾源。

4.2 流體來(lái)源

前人在研究摩天嶺巖體達(dá)亮礦床時(shí)，根據(jù)含氧脈石礦物(石英、方解石等)的氧同位素分析來(lái)確定礦液中水的來(lái)源，認(rèn)為達(dá)亮礦床成礦流體來(lái)源于大氣降水(張祖還等, 1988)。

隨著礦床研究方法技術(shù)的不斷進(jìn)步，近年來(lái)通過(guò)對(duì)與成礦關(guān)系密切的方解石碳氧同位素以及黃鐵礦稀有氣體同位素的研究來(lái)確定成礦流體來(lái)源逐漸成為一種行之有效的方法(胡瑞忠, 1994; Stuartetal., 1995; 胡瑞忠等, 2007)。本文采集達(dá)亮礦床與瀝青鈾礦共生在一起的成礦期方解石脈和浸染狀黃鐵礦分別做碳氧同位素和稀有氣體同位素。碳氧同位素組成在成都理工大學(xué)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室MAT-253質(zhì)譜儀上完成，質(zhì)譜儀測(cè)試最小精度為0.01‰，碳氧同位素測(cè)試時(shí)以PDB為標(biāo)準(zhǔn)，然后再將δ18OPDB換算成δ18OSMOW，換算公式為：δ18OSMOW=1.03086×δ18OPDB+30.86(Nafietal., 2004)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表8。

表8成礦期方解石脈C、O同位素組成

Table 8 C and O isotopic compositions of calcite veins in metallogenic period

樣品號(hào)巖性取樣地點(diǎn)δ13CPDB (‰)δ18OSMOW (‰)ZK1-9ZK2-13M076-2M076-1M077-1方解石達(dá)亮礦床-8.4213.31達(dá)亮礦床-8.8410.45同樂(lè)礦點(diǎn)-16.8017.99同樂(lè)礦點(diǎn)-17.2015.64同樂(lè)礦點(diǎn)-17.4516.32

稀有氣體同位素研究以石英脈中挑選的成礦期浸染狀黃鐵礦為測(cè)試對(duì)象，樣品送往中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所蘭州油氣資源研究中心做稀有氣體同位素分析，工作儀器為MM5400質(zhì)譜儀，工作標(biāo)準(zhǔn)為蘭州市皋蘭山頂?shù)目諝猓?He/4He值為1.4×10-6，即Ra，詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方法參見(jiàn)(葉先仁等, 2001)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9。

4.2.1 碳、氧同位素特征及示蹤

從達(dá)亮鈾礦床和同樂(lè)鈾礦點(diǎn)成礦期的方解石碳、氧同位素組成特征可以看出(表8)，δ13CPDB介于-17.45‰～-8.42‰之間，平均值為-13.74‰；δ18OSMOW介于10.45‰～17.99‰之間，平均值為14.75‰。其中達(dá)亮礦床的δ13CPDB介于-8.84‰～-8.42‰之間；δ18OSMOW介于10.45‰～13.31‰之間。

碳、氧同位素是示蹤成礦流體中∑CO2來(lái)源的有效方法(Deményetal., 2010; 石少華等, 2011)。熱液成礦流體中碳一般有以下三種來(lái)源：巖漿或地幔來(lái)源的碳、沉積碳酸鹽巖的碳以及有機(jī)質(zhì)中的碳(沈渭州, 1987; Zheng and Hoefs, 1993; 彭建堂和胡瑞忠, 2001)。研究表明，δ13CPDB在-9‰～-3‰最能代表地幔等原始巖漿碳同位素組成，沉積碳酸鹽巖的δ13CPDB值為0‰左右，有機(jī)碳的δ13CPDB值為-25‰(Faure, 1986)。從圖11可以看出，達(dá)亮礦床的碳、氧同位素值投影點(diǎn)主要落在巖漿-地幔等深部流體碳附近，并較靠近于巖漿為代表的深部流體，說(shuō)明了達(dá)亮礦床成礦流體具有深部來(lái)源的特點(diǎn)。相較于達(dá)亮礦床，同樂(lè)鈾礦方解石的碳同位素更低，而氧同位素更高。這可能是由于這些方解石是不同階段熱液演化的產(chǎn)物。前人研究認(rèn)為，只有熱液流體發(fā)生CO2去氣作用或者流體與圍巖的水-巖反應(yīng)時(shí)方解石的δ13C-δ18O才會(huì)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(Zheng and Hoefs, 1993)。圖11亦能看出，摩天嶺地區(qū)鈾礦床方解石的δ13C-δ18O呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。因此，摩天嶺地區(qū)鈾礦床的方解石主要以熱液去氣成因或水-巖反應(yīng)成因。

圖11 摩天嶺地區(qū)鈾礦床碳、氧同位素組成圖(底圖據(jù)劉建明和劉家軍, 1997)Fig.11 Carbon and oxygen isotope compositions of uranium deposits in Motianling granite (base map after Liu and Liu, 1997)

4.2.2 稀有氣體同位素特征及其證據(jù)

從表9可以看出，3He/4He比值為0.001～0.046Ra，平均值為0.019Ra，40Ar/36Ar比值除其中1個(gè)樣品未被檢測(cè)出來(lái)外，其余樣品為270.8～2300.9，平均值為658.4。除1個(gè)樣品外，其余樣品的40Ar/36Ar均明顯高于大氣Ar同位素組成(40Ar/36Ar=295.5)。

研究表明，稀有氣體的來(lái)源主要有以下幾種：大氣、地殼和地幔。大氣的3He/4He值為1Ra，地殼物質(zhì)的3He/4He值為0.01～0.05Ra，地幔流體的3He/4He值為6～9Ra(Turneretal., 1993; 葉先仁等, 2001)。據(jù)表9可以看出，達(dá)亮鈾礦床成礦流體3He/4He介于0.001～0.046Ra之間，處于地殼物質(zhì)的范圍內(nèi)。

由于本次研究中未測(cè)黃鐵礦樣品中的U、Th含量，因而無(wú)法恢復(fù)樣品中稀有氣體的原始值，所以所測(cè)的數(shù)據(jù)只能代表礦床形成時(shí)成礦流體中稀有氣體的組成趨勢(shì)(張國(guó)全等, 2010)。盡管如此，3He/4He值也還是能夠大致判別達(dá)亮礦床成礦流體來(lái)源。從圖12可以看出，達(dá)亮礦床成礦期黃鐵礦3He/4He與40Ar/36Ar比值之間存在著良好的正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明流體以地殼來(lái)源為主，并具有逐漸向深部來(lái)源演化的趨勢(shì)，顯示了成礦流體具有地殼與深部流體混合，以地殼來(lái)源為主的特點(diǎn)。

4.3 熱源

研究區(qū)的熱源主要來(lái)自于區(qū)域變質(zhì)作用和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。研究區(qū)地處揚(yáng)子板塊和華南板塊的結(jié)合部位，自從新元古代形成摩天嶺巖體以來(lái)經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。每一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)均對(duì)研究區(qū)產(chǎn)生了顯著的影響。對(duì)研究區(qū)影響最大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是加里東運(yùn)動(dòng)和燕山-喜山運(yùn)動(dòng)，這兩次重大地質(zhì)事件均提供了豐富的熱源。

表9成礦期黃鐵礦流體包裹體稀有氣體組成同位素組成

Table 9 Isotopic composition of noble gases in pyrite fluid inclusions during metallogenic period

樣品號(hào)M014ZK2-6ZK2-9M043M027-4M023-4M070-24He (cm3STP/g) (E-7)40554821026889836051184335135.320Ne (cm3STP/g) (E-7)7040.911851.560.991.480.12740Ar (cm3STP/g) (E-7)24.826.072740.420.65.968.463He/4He (Ra)0.017700.020690.0010160.0089810.0071020.036070.0455940Ar/36Ar未檢測(cè)出405.5270.8318.6301.2353.12300.9

圖12 黃鐵礦3He/4He與40Ar/36Ar關(guān)系圖Fig.12 3He/4He and 40Ar/36Ar diagram of pyrite

加里東運(yùn)動(dòng)在研究區(qū)的表現(xiàn)是形成了一次范圍廣泛的區(qū)域變質(zhì)事件，提供了豐富的熱源。這次區(qū)域變質(zhì)事件導(dǎo)致摩天嶺巖體花崗巖產(chǎn)生了明顯的變質(zhì)，云母等礦物呈現(xiàn)了明顯的定向構(gòu)造，形成了片麻理，片麻理為北東-南西走向，傾向北西?；◢弾r中的黑云母測(cè)試年齡約為360Ma左右，反映了加里東運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的區(qū)域變質(zhì)作用(廣西壯族自治區(qū)305核地質(zhì)大隊(duì), 1994)，該次區(qū)域變質(zhì)事件在區(qū)域上提供了大量的熱量，同時(shí)產(chǎn)生了一次十分重要的鈾成礦作用，形成了達(dá)亮礦床及多個(gè)礦點(diǎn)。

摩天嶺地區(qū)在燕山-喜山期，與華南其他地區(qū)處于相同的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景，即處于伸展構(gòu)造背景下(胡瑞忠等, 2015)，產(chǎn)生了區(qū)域性大斷裂，形成了一系列北東-北北東向的斷裂。摩天嶺巖體內(nèi)部有4個(gè)大斷裂分布，從西到東依次為：麻木嶺斷裂、梓山坪斷裂、高武斷裂、烏指山斷裂。這些斷裂的形成伴隨著大量的熱量的釋放，一方面提供了熱源，另一方面溝通了深部流體，產(chǎn)生了豐富的熱液，形成了硅化斷裂帶。伴隨著鈾成礦作用的發(fā)生，形成了以新村鈾礦床為代表的一系列硅化帶型鈾礦床、礦點(diǎn)。

4.4 控礦因素

4.4.1 巖性控礦

巖性對(duì)鈾礦(化)的控制主要表現(xiàn)在鈾礦化往往產(chǎn)出在不同類(lèi)型巖性的接觸部位，如達(dá)亮礦床產(chǎn)于沉積變質(zhì)巖與花崗巖的內(nèi)外接觸帶，以?xún)?nèi)接觸帶為主；同一類(lèi)型巖石不同結(jié)構(gòu)構(gòu)造類(lèi)型的巖性界限處，如達(dá)亮礦床的部分礦體產(chǎn)于中細(xì)?；◢弾r與粗?；◢弾r的接觸部位，同樂(lè)鈾礦點(diǎn)的礦化產(chǎn)于粗?；◢弾r和細(xì)?；◢弾r的接觸部位。巖性之所以對(duì)鈾礦產(chǎn)生控制作用，主要是因?yàn)樵趦煞N性質(zhì)不同或結(jié)構(gòu)構(gòu)造有異的巖性界面處物理化學(xué)條件有顯著的變化(張成江等, 2001)，即有一個(gè)明顯的地球化學(xué)障或地球化學(xué)界面，致使原有含礦流體成分和性質(zhì)發(fā)生了變化，最終導(dǎo)致鈾的富集沉淀。

4.4.2 斷裂控礦

根據(jù)斷裂與成礦的關(guān)系，將控礦斷裂分為導(dǎo)礦構(gòu)造和容礦構(gòu)造。研究區(qū)的導(dǎo)礦構(gòu)造是北東向的深大斷裂，容礦構(gòu)造可以是北東向的次級(jí)斷裂，也可以是北西向的斷裂。如新村礦床的主要礦體賦存于北東向的次級(jí)斷裂帶中，這些次級(jí)斷裂帶既有北西傾向，也有南東傾向(圖10)。達(dá)亮礦區(qū)的容礦構(gòu)造則主要為走向北東、傾向南東的斷裂，這種斷裂帶規(guī)模均不大，且大多與區(qū)域上的斷裂產(chǎn)狀不完全一致。

5 摩天嶺地區(qū)鈾成礦作用及成礦模式

5.1 鈾成礦作用

摩天嶺-元寶山地區(qū)的鈾成礦作用屬于多期次成礦，至少可以分為鈾的前期預(yù)富集作用及兩次大的鈾成礦事件。兩次大的成礦事件主要為加里東-海西期成礦事件和喜山期成礦事件。

5.1.1 鈾的預(yù)富集作用

如前文表6所示，研究區(qū)四堡群和丹洲群在形成時(shí)鈾含量較高，四堡群平均鈾含量8.01×10-6，遠(yuǎn)高于地殼豐度值1.7×10-6，特別是文通組鈾含量可以達(dá)到11.4×10-6。丹洲群平均鈾含量10.6×10-6，白竹組鈾含量可達(dá)21.3×10-6?？梢?jiàn)，四堡群、丹洲群在沉積成巖過(guò)程中鈾得到了最初的高背景值。

在雪峰運(yùn)動(dòng)的作用下，原先沉積成巖的中元古代四堡群等地層，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及巖石自身重力壓力之下，發(fā)生了原地重熔。在巖石重熔及結(jié)晶分異過(guò)程中，鈾發(fā)生了重新分配。摩天嶺巖體中的鈾具有較高的背景值，巖體平均鈾含量可達(dá)15×10-6，遠(yuǎn)高出酸性巖漿巖3.5×10-6的含量水平。

上述沉積成巖作用、重熔作用以及結(jié)晶分異作用過(guò)程中使得最初含量較低的鈾逐漸活化富集，形成了最初的預(yù)富集作用過(guò)程。

5.1.2 加里東-海西期鈾成礦事件

研究區(qū)在加里東期經(jīng)受了劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了一次范圍廣泛的區(qū)域變質(zhì)事件，使得原有巖石(包括摩天嶺巖體、元寶山巖體及其圍巖)發(fā)生了一次顯著的區(qū)域變質(zhì)作用，花崗巖中產(chǎn)生了明顯的定向構(gòu)造和片麻理。此次區(qū)域變質(zhì)作用，使得巖體及圍巖中的鈾再次產(chǎn)生活化。加里東晚期到海西早期，在深部流體及熱液的共同作用下，研究區(qū)產(chǎn)生了一次重要的鈾礦成礦作用，在摩天嶺巖體西南部形成了達(dá)亮鈾礦床，在元寶山巖體東部，形成了多個(gè)鈾礦點(diǎn)。本文在研究過(guò)程中，挑選達(dá)亮礦床富礦石樣品送往核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心，采用傳統(tǒng)的同位素稀釋法進(jìn)行分析，獲得瀝青鈾礦年齡401Ma(樣品號(hào)M078-3)。此外，廣西壯族自治區(qū)305核地質(zhì)大隊(duì)(1994)在研究中獲得瀝青鈾礦年齡360Ma。由此可見(jiàn)，加里東晚期到海西早期是摩天嶺巖體一次重要的鈾成礦事件。

5.1.3 燕山-喜山期鈾成礦事件

隨著燕山-喜山運(yùn)動(dòng)的不斷發(fā)展，與中國(guó)東部及南部所處構(gòu)造動(dòng)力學(xué)背景一致，在伸展構(gòu)造背景下，研究區(qū)形成了一系列的北北東向的斷裂(胡瑞忠等, 2015)。這些斷裂的形成溝通了深部成礦物質(zhì)和流體，導(dǎo)致了一次范圍廣泛的鈾成礦事件。此次鈾成礦作用在整個(gè)中國(guó)南方是一次十分重要的鈾成礦作用，形成了許多大中型鈾礦床，在嶺南花崗巖諸廣山巖體、貴東巖體中形成了多個(gè)大型鈾礦床(胡瑞忠等, 2004, 2015)。研究區(qū)的新村鈾礦床及眾多鈾礦點(diǎn)就是喜山早期形成的，新村礦床瀝青鈾礦測(cè)試的成礦年齡為47Ma(廣西壯族自治區(qū)305核地質(zhì)大隊(duì), 1980)。在研究區(qū)以東的越城嶺、貓兒山一帶，也有燕山晚期和喜山早期的鈾礦床的形成，如產(chǎn)子坪鈾礦(黃世杰等, 1985)。研究區(qū)以西黔中地區(qū)白馬硐鈾礦床喜山早期為主要成礦期(陳露明, 1990)。

5.2 鈾成礦模式探討

摩天嶺地區(qū)的鈾成礦與含鈾豐富的地層及巖體有關(guān)，也與地質(zhì)構(gòu)造演化密不可分。根據(jù)前述研究，認(rèn)為摩天嶺地區(qū)鈾礦是多期次成礦作用的結(jié)果。綜合前人資料及本次研究，將摩天嶺地區(qū)花崗巖型鈾礦成礦模式討論如下。

中元古代四堡期的沉積預(yù)富集作用。距今1800～1000Ma，研究區(qū)處于一個(gè)海相環(huán)境，沉積了厚度超多5000m的碎屑巖、火山巖等巖石。鈾隨著這些物質(zhì)的沉積、成巖，有了最初的預(yù)富集，使得地層中的鈾含量達(dá)到了5.4×10-6～11.7×10-6。四堡期末期(1000Ma)，地殼抬升，并受到近南北向構(gòu)造力的作用，導(dǎo)致了四堡期地層形成了軸向近東西向的褶皺。

新元古代雪峰期，地殼下沉，沉積了丹洲群地層，導(dǎo)致丹洲群與四堡群之間形成角度不整合。隨后，研究區(qū)經(jīng)歷了碰撞、晚碰撞、后碰撞等階段(宋昊等, 2015)。在晚碰撞階段(900～790Ma)，由于碰撞積累的能量以及地層自身的壓力，導(dǎo)致四堡群地層熔融，形成了摩天嶺巖體和元寶山巖體主體，之后在后碰撞階段(790～750Ma)，又有巖漿活動(dòng)，并且呈雙峰式脈動(dòng)，形成了細(xì)?；◢弾r補(bǔ)體。在此過(guò)程中，鈾進(jìn)一步活化和富集。

加里東期的區(qū)域變質(zhì)作用，形成了片麻狀構(gòu)造，提供了大量的熱，導(dǎo)致花崗巖及圍巖地層中的鈾大規(guī)?；罨?。這種活化主要出現(xiàn)在巖體的邊緣部位，由于巖體與圍巖接觸面具有相對(duì)的空間和低壓區(qū)，導(dǎo)致含礦流體向這些地區(qū)流動(dòng)，最終在海西早期在內(nèi)外接觸帶形成了達(dá)亮鈾礦床及多處鈾礦化。

燕山晚期-喜山早期的伸展構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了新的成礦作用的產(chǎn)生(100～45Ma)。燕山晚期-喜山早期，隨著新華夏構(gòu)造體系的形成與發(fā)展，在研究區(qū)形成了一系列北北東向的壓扭性的深大斷裂。與這些深大斷裂伴隨形成了一系列北西向的斷裂。這些深大斷裂溝通了地殼深部物質(zhì)與能量，導(dǎo)致深部物質(zhì)和流體沿導(dǎo)礦構(gòu)造上涌，在合適的容礦構(gòu)造中富集沉淀，形成了新村鈾礦床和一系列鈾礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)。

綜上所述，認(rèn)為摩天嶺-元寶山地區(qū)的鈾礦是在成礦物質(zhì)來(lái)源多樣，多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主導(dǎo)，構(gòu)造-巖漿-熱事件共同作用的條件下形成的。

6 結(jié)論

(1)摩天嶺巖體巖性主要為黑云母花崗巖、二云母花崗巖，巖體分帶明顯，屬于富硅、富堿、鋁過(guò)飽和、鉀大于鈉的S型花崗巖，構(gòu)造背景為同碰撞花崗巖，摩天嶺巖體形成時(shí)代為770～850Ma，屬于新元古代，是我國(guó)南嶺花崗巖帶最古老的產(chǎn)鈾花崗巖。

(2)摩天嶺巖體鈾礦類(lèi)型豐富，鈾礦分布受構(gòu)造控制明顯。鈾礦類(lèi)型以鈾-綠泥石型和鈾-硅化帶型為主，達(dá)亮礦床為典型的鈾-綠泥石型鈾礦床，新村鈾礦是摩天嶺巖體鈾-硅化帶型鈾礦的代表，均分布在斷裂帶及其附近。

(3)摩天嶺巖體及其圍巖中鈾背景值較高，且無(wú)論花崗巖還是圍巖板巖中鈾的浸出率均較高，分別達(dá)到32%、46%以上，鈾極易活化，是良好的鈾源。成礦流體有深部來(lái)源，是大氣降水與深部來(lái)源共同作用的結(jié)果。熱源是加里東期的區(qū)域變質(zhì)作用和構(gòu)造活動(dòng)以及喜馬拉雅期的構(gòu)造伸展活動(dòng)。

(4)摩天嶺地區(qū)鈾礦成礦時(shí)代主要為兩期：加里東晚期和喜馬拉雅早期，其中達(dá)亮鈾礦形成時(shí)代為360～401Ma，為華南地區(qū)成礦時(shí)代最早的鈾礦床，是加里東晚期的區(qū)域變質(zhì)作用和構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物。新村鈾礦形成于47Ma，是喜馬拉雅期伸展構(gòu)造背景下的鈾成礦作用的結(jié)果。

(5)高背景的鈾含量是成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)，構(gòu)造熱事件是成礦的主導(dǎo)因素。摩天嶺地區(qū)鈾成礦是巖性-構(gòu)造-熱事件共同作用的結(jié)果，經(jīng)歷了中元古代四堡期的沉積預(yù)富集作用、新元古代雪峰期地殼熔融富集作用、加里東期的區(qū)域變質(zhì)作用形成了達(dá)亮鈾礦；燕山晚期-喜山早期的伸展構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了新的鈾成礦作用的產(chǎn)生，形成了新村鈾礦。