搜索
第7卷第2期高校地质学报Vol.7No.22001年6月GeologicalJournalofChinaUniversitiesJune2001:1006O7493(2001)02O139O07Nd、Sr、Pb,,,,,(南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室及地球科学系,江苏南京210093):对相山大型火山岩型铀矿田中邹家山和沙洲铀矿床及其赋矿围岩(碎斑熔岩及次花岗闪长斑岩)进行了Nd、Sr、Pb同位素研究。结果表明:成矿期萤石的ENd(t)值(-6.7~-8.3)和初始87Sr/86Sr比值(0.7145~0.7207)与赋矿围岩的ENd(t)值(-6.2~-9.4)和初始87Sr/86Sr比值(0.7121~0.7192)相似。在ENd(t)-t图上,成矿期萤石数据点的投影域与赋矿围岩的基本吻合,均落在相山元古宙基底演化域范围内。成矿期黄铁矿的铅同位素组成在206Pb/204Pb-207Pb/204Pb关系图上呈线性分布,而火山岩的铅同位素组成位于此相关线低值一端。利用异常铅线的斜率及成矿年龄计算出富铀地质体的形成年龄为144Ma,这与赋矿围岩的成岩年龄(135~140Ma)接近。因此,相山铀矿田成矿物质主要来自富铀的火山-侵入杂岩,而火山-侵入杂岩则是由类似于地表出露的元古宙基底变质岩部分熔融形成的。由此可见,相山铀矿田的成矿物质主要来源于地壳。:Nd、Sr、Pb同位素;成矿物质来源;相山铀矿田:P597:A相山铀矿田是我国目前所发现的最大的火山岩型铀矿田,前人曾对其成矿热液和成矿物质来源进行过较多的O、S、C同位素及部分Pb、He、Ar同位素研究[1~3],但在矿床成因方面仍存在分歧。其主要观点有:成矿物质和成矿热液既有深部来源也有浅部来源,即/双混合0模式[1];岩浆热液与大气降水深循环作用混合成矿[2];地下水在高地温场下萃取火山岩中的铀¹;地幔流体(气体)参与,导致热液中的铀还原沉淀[3]等。本文在相山铀矿田首次测定了矿石中成矿期萤石的Sm2Nd同位素组成,并对矿石中黄铁矿和萤石分别做了Pb、Sr同位素分析,以进一步探讨相山铀矿田的成矿物质来源。1地质概况相山铀矿田地处扬子板块与华南加里东褶皱带的接合部位,同时又位于北东向赣杭火山岩成矿带与近南北向大王山)于山花岗岩成矿带的交汇部位。控制矿田的为一大型塌陷式火山盆地。火山活动具有两个明显的旋回:第一旋回呈近东西向裂隙式、串珠状喷溢,形成中酸性流纹英安岩;第二旋回呈中心式喷溢,形成一套酸性火山熔岩)碎斑熔岩。它们的就位机制:2000O12O28;:2001O02O21:/973/项目(编号G1999043211)及国家自然科学基金项目(编号49632080)¹周文斌.华东南中生代典型铀成矿水热系统与成矿作用研究.南京大学博士学位论文.1995均受太平洋板块向欧亚板块俯冲而产生的北东向断裂构造走滑体系制约[4]。大规模火山活动期后,整个火山机构产生强烈的塌陷作用,导致次火山岩沿环状塌陷断裂、推覆构造面及各种层间离张断裂充填,形成环状次火山岩岩墙(图1)。燕山运动末期(大约100Ma),由于太平洋板块俯冲引起的弧后松弛作用,致使东南沿海发生大规模拉张、裂解,在相山地区则表现为中基性脉岩的侵位并形成一系列呈北东向展布的沉积红盆。相山铀矿田的基底主要为中元古宙晚期低绿片岩相)角闪岩相变质岩系,后在晋宁晚期及加里东期经历了强烈的变质、变形作用[5]。1.砂砾岩(sandyconglomerate);2.下段晶玻屑凝灰岩、上段碎斑熔岩(crystal2vitrictuffoflowermemberandclasto2porphyriticlavaofuppermember);3.下段紫红色粉沙岩、上段流纹英安岩(purplishredsiltstoneoflowermemberandrhyodaciteofuppermember);4.砂岩、砾岩(sandstoneandsandyconglomerate);5.砂岩、石英砂岩(sandstoneandquartzosesandstone);6.变质岩(metamorphicrock);7.次花岗闪长斑岩(subgranodioriteporphyry);8.次斑状花岗闪长岩(subporphyriticgranodiorite);9.花岗岩(granite);10.火山颈(推测)[neck(inferred)];11.断裂(fault);12.取样位置(samplinglocation)图1相山铀矿田地质略图Fig.1GeologicalsketchmapofXiangshanarea相山铀矿田的铀矿化主要产在相山破火山机构内。矿化有两期:第一期为铀-赤铁矿型,主要发育在矿田的东部;第二期为铀-萤石、水云母型,在西部较为发育。沙洲及邹家山铀矿床分别是上述两种铀矿化类型的典型代表。赋矿围岩主要为碎斑熔岩、流纹英安岩及次火山岩,但在次火山岩体与基底变质岩接触带的变异部位,往往在变质岩一侧也存在铀的富集。在切穿火山岩盖层的断裂构造与不同旋回火山岩的岩性界面或与缓倾的次火山岩岩墙的夹持区、爆破角砾岩筒内和中性的石英二长斑岩脉对铀都具有一定的富集作用。后者脉体自身可以构成矿化体。2样品采集及分析方法选择相山铀矿田两个典型铀矿床)))邹家山矿床和沙洲矿床的富矿脉进行系统的取样,140高校地质学报7卷并挑选出成矿期的萤石及黄铁矿分别作Nd、Sr和Pb的同位素测定。测试工作由中国科学院地质研究所同位素实验室完成。Sm、Nd、Rb和Sr采用阳离子交换法提纯,其同位素比值测定采用VG2354质谱计,Nd、Sr同位素比值分别用146Nd/144Nd=0.7219和86Sr/88Sr=0.1194进行标准化。实验室全流程本底:Rb、Sr为10-10~10-11g,Sm、Nd为10-11~10-12g。其分析方法和流程见文献[6]。Pb在氢溴酸体系中采用阴离子交换法分离提纯,铅同位素质谱测定也采用VG2354质谱计,全流程Pb的空白本底为2@10-8g,分析精度优于3j。Nd、Sr和Pb的同位素分析结果见表1、表2及表3。1Sm2NdTable1Sm2NdisotopiccompositionsofwallrocksandfluoritefromoresintheXiangshanuraniumore2field样品号岩性(矿物)Sm(@10-6)Nd(@10-6)147Sm/144Nd143Nd/144Ndt(Ma)ENd(t)ENd(t)*tDM(Ma)X9721次花岗闪长斑岩11.21065.420.10370.512099?9135-8.9-9.41659Sb21次花岗闪长斑岩9.50061.210.09390.512165?6135-7.5-7.91545X99211石英二长斑岩7.82043.280.10930.512262?4135-5.8-6.21406X9221碎斑熔岩5.79020.540.17040.512188?8140-8.3-8.51586X9222碎斑熔岩7.11031.210.13770.512199?8140-7.5-7.81535X9224碎斑熔岩6.97032.470.12970.512182?8140-7.7-8.11554X921成矿期萤石8.04029.850.16300.512232?998-7.51509Xs921成矿期萤石3.46016.430.12750.512198?498-7.71526Xs9211成矿期萤石2.00010.210.11870.512164?498-8.31571Xz921成矿期萤石4.13027.670.09030.512225?598-6.71446Xz9221成矿期萤石43.330179.10.14630.51218?498-8.31574Xz9226成矿期萤石83.040170.20.29510.512293?398-8.01546注:ENd(t)*为采用成矿年龄(98Ma)计算的值。表中X921、Xs921及Xs9211为沙洲矿床次花岗闪长斑岩中的矿石;Xz921、Xz9221及Xz9226为邹家山矿床碎斑熔岩中的矿石。2Rb2SrTable2Rb2SrisotopiccompositionsofwallrocksandfluoritefromoresintheXiangshanuraniumore2field样品号测定对象Rb(@10-6)Sr(@10-6)87Rb/86Sr87Sr/86Srt(Ma)ISr资料来源Xs921成矿期的萤石22.22295.40.217960.721028?1980.7207本文Xz9221成矿期的萤石8.551136.00.021970.714502?1980.7145本文X9721次花岗闪长斑岩184.50202.32.9010.717574?3980.7135本文Sb21次花岗闪长斑岩177.50205.32.5050.715619?7980.7121本文X1碎斑熔岩190.74110.15.0010.72103?19980.7141文献[11]X2碎斑熔岩281.8794.78.5990.72955?40980.7176文献[11]X3碎斑熔岩292.5192.09.1900.73089?26980.7181文献[11]X4碎斑熔岩288.64102.88.1150.73053?6980.7192文献[11]X5碎斑熔岩280.7789.99.0260.73013?7980.7176文献[11]X6碎斑熔岩231.56137.45.0900.72421?1980.7171文献[11]X7碎斑熔岩277.0589.48.9560.73036?25980.7179文献[11]注:ISr为采用成矿年龄(98Ma)计算的值。3Table3PbisotopecompositionsofpyritefromoresintheXiangshanuraniumore2field样品号测定矿物206Pb/204Pb207Pb/204Pb208Pb/204PbX29黄铁矿22.98615.83338.745XS921黄铁矿27.66716.07238.662XS9214黄铁矿20.75815.85738.9381412期范洪海等:江西相山铀矿田成矿物质来源的Nd、Sr、Pb同位素证据3同位素特征3.1Nd2Sr由于Nd、Sr同位素质量数大且不同同位素之间的相对质量差小,因而,它们在从源岩中被浸取时,不仅不会产生同位素分馏,而且在转移进入成矿热液并随之迁移过程中,即使成矿热液的物理化学条件发生变化,其同位素组成一般也不会变化[7]。因此,通过测定成矿期某些热液矿物及可能的矿源层(体)的Nd、Sr同位素组成,可判断矿床的成矿物质来源[8]。根据所分析的成矿期萤石的Nd、Sr同位素组成(表1,2)可以看出:在碎斑熔岩及次花岗闪长斑岩矿石中,成矿期萤石的ENd(t)值分别为-6.7~-8.3和-7.5~-8.3,tDM值分别为1446~1574Ma和1509~1571Ma;碎斑熔岩及次花岗闪长斑岩的ENd(t)值分别为-7.8~-8.5和-7.9~-9.4,tDM值分别为1535~1586Ma和1545~1659Ma;元古宙基底变质岩在成矿时期(t=98Ma)的ENd(t)值为-6.9~-13.4,tDM值为1458~2084Ma[9]。因此,无论是ENd(t)值还是tDM值,成矿期萤石均与其围岩(碎斑熔岩及次花岗闪长斑岩)以及基底变质岩相似,意味着相山火山-侵入杂岩以及基底变质岩为铀成矿提供了物质来源。图2相山铀矿田赋矿围岩及成矿期萤石的ENd(t)-t图(基底变质岩演化域的数据引自文献[9])Fig.2tvs.ENd(t)diagramofwallrocksandfluoritefromoresintheXiangshanuraniumore2field在ENd(t)-t图(图2)上,成矿期萤石的数据点基本上落在相山元古宙基