电子探针测年方法应用于粤北长江岩体的铀矿物年龄研究_张龙.pdf

2016 年 1 月 January 2016 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 35，No． 1 98 ～107 收稿日期 2015 －09 －11; 修回日期 2016 －01 －12; 接受日期 2016 －01 －18 基金项目 中国地质大调查项目 “广东诸广山南部地区铀多金属矿成矿地质条件与综合找矿方法研究” 12120113090500 作者简介 张龙， 硕士研究生， 成因矿物学与找矿矿物学研究方向。E- mail 1621997995 qq． com。 通讯作者 陈振宇， 博士， 教授级高级工程师， 主要从事矿物学和微束分析研究。E- mail czy7803126． com。 文章编号 0254- 5357 2016 01- 0098- 10DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2016． 01． 016 电子探针测年方法应用于粤北长江岩体的铀矿物年龄研究 张龙1，陈振宇2*，田泽瑾1，黄国龙3 1． 中国地质大学 北京 地球科学与资源学院，北京 100083; 2． 中国地质科学院矿产资源研究所， 国土资源部成矿作用与资源评价重点实验室，北京 100037; 3． 核工业 290 研究所，广东 韶关 512026 摘要 晶质铀矿被认为是花岗岩型铀矿成矿的主要矿源提供者， 在评价 岩体的含矿性和确定成岩成矿年龄方面有重要意义。长江岩体属于诸 广山复式岩体的一部分， 是粤北地区重要的产铀花岗岩体， 本文利用电 子探针对该岩体中的铀矿物进行研究。结果表明 长江岩体中的铀矿物 多以充填或被黄铁矿包围的形式存在， 或者分布于石英、 黑云母、 绿泥石 等矿物中; 铀矿物类型主要有晶质铀矿、 沥青铀矿、 铀石、 铀钍石四种。 晶质铀矿/沥青油矿的化学年龄值可分为三组 ～ 155 Ma、～ 106 Ma 和 ～74 Ma。第一组年龄代表岩体的形成时代， 后两组年龄代表铀矿的多期次成矿作用年龄。铀矿物从成岩 后到 ～106 Ma， 成分没有发生明显变化， 直到 ～74 Ma 后才发生明显的 U 元素活化、 迁移。因此， 可以推测长 江岩体地区主要的铀矿成矿期应发生在 ～74 Ma 及之后。 关键词 电子探针定年; 晶质铀矿; 铀矿成矿; 长江岩体; 粤北 中图分类号 P597． 3; P619． 14文献标识码 A 晶质铀矿是花岗岩中富铀的副矿物， 早在 1968 年法国的 Ranchin［1 ］使用电子探针对花岗岩中晶质 铀矿进行分析， 通过 U、 Th、 Pb 的分析结果计算晶质 铀矿的化学年龄， 此后很多学者对晶质铀矿的电子 探针测年法进行了研究 ［2 －5 ］。研究表明， 花岗岩中 晶质铀矿不但可以给出岩体的成岩或铀矿的成矿年 龄， 还可能给出后期蚀变的年龄 ［5 －6 ］。此外， 作为花 岗岩中最主要的含铀矿物， 晶质铀矿被认为是花岗 岩型铀矿成矿的主要矿源提供者， 是产铀矿花岗岩 的标型矿物， 在评价岩体的含矿性方面有重要意 义 ［7 －8 ］。因此， 对花岗岩中晶质铀矿的研究， 不仅可 以给出花岗岩的成岩、 铀矿的成矿及后期热液蚀变 的年龄信息， 还可以获得花岗岩型铀矿的成矿作用 信息。 粤北诸广山地区是我国重要的花岗岩型铀矿产 地， 其中分布有多个铀矿床， 长江岩体是诸广山复式 岩体中典型的产铀岩体。前人对粤北地区铀矿床的 地球化学、 年代学以及铀矿床成因等方面进行了较 多研究 ［9 －14 ］， 但是对岩体中的铀矿物研究很少， 其 中该 地 区 的 年 代 学 研 究 多 采 用 锆 石 U － Pb 法 ［10 －14 ］， 电子探针测年方法尚未得到应用。电子探 针测年方法具有简单快速、 无损微区原位测年、 可获 得多种信息以及可借助背散射图像有效避免表层、 裂隙等铅易丢失区域等优点 ［15 ］， 本文利用电子探针 对长江岩体中铀矿物的赋存状态、 铀矿物类型及铀 矿物化学年龄进行研究， 讨论了成岩成矿的时代和 铀的成矿作用过程。 1区域地质背景 诸广山岩体是一个由加里东期、 印支期和燕 山期岩体组成的巨型复式岩体， 在岩体内部， 细晶 岩、 花岗斑岩、 辉绿岩、 煌斑岩等各类脉岩十分发 89 ChaoXing 育［10 －11］。岩体内断裂构造具有多向性、 规模大、 活动频繁、 性质多变和等间距分布的特点， 这是岩 体内能形成多个铀矿田的一个重要因素。长江岩 体位于诸广山复式岩体的东南部， 处于南北向和 北东向断裂的交汇部位， 为燕山期侵入岩体， 呈岩 基状产出， 出露面积约 300 km2， 与毗邻的印支期 油洞岩体呈明显的侵入接触。长江岩体的岩性主 要是中粗粒 － 中粒黑云母花岗岩， 呈灰色、 灰白色 和肉红色等， 中粗粒 － 中粒花岗结构、 不等粒结 构。围岩蚀变发育， 蚀变类型主要有绿泥石化、 硅 化、 黄铁矿化、 萤石化、 钾长石化、 钠长石化、 方解 石化等。锆石 U － Pb 年龄指示长江岩体的形成年 龄为 155 ～ 161 Ma［10， 13 －14］， 岩石地球化学研究表 明， 诸广山南体内的燕山早期花岗岩体都形成于 板内伸展构造环境， 它们是在该区经历古太平洋 板块持续俯冲一定时期以后， 使先期印支地块与 华南地块碰撞产生的薄弱构造带发生进一步伸展 的背景下， 由位于中、 下地壳部位的古老变质沉积 岩发生部分熔融的方式形成［10， 13 －14］。 图 1长江岩体分布及采样位置略图 据黄国龙等［13 ］， 2014 Fig． 1Distribution sketch of sampling in Changjiang granite modified from Huang et al． ， 2014 1实测、 推测地质界线; 2硅化断裂带; 3铀矿床; 4采样位置。 2样品采集和定年分析方法 2． 1样品采集及其岩相学特征 本文 所 用 样 品 为 编 号 为 CJ304 、 CJ211 和 KC301 三个系列， 采自诸广山长江岩体的钻孔岩心 和铀矿床， 采样位置如图 1 所示。CJ304 系列样品 主要是中粗粒黑云母花岗岩， 而 CJ211 系列样品主 要是中粗粒 － 中粒黑云母花岗岩， 这两个系列样品 的主要矿物均为石英、 钾长石、 黑云母、 斜长石、 绿泥 石， 其中黑云母和绿泥石多共生在一起， 且黑云母多 被绿泥石化; 副矿物除了晶质铀矿外， 主要有黄铁 矿、 磷灰石、 榍石、 锆石、 独居石、 方解石、 磁铁矿、 磷 钇矿、 白钨矿等矿物。KC301 是矿石矿物， 采自 301 铀矿床， 矿石物质成分相对简单， 矿石矿物主要以沥 青铀矿为主， 脉石矿物是赤铁矿矿化的微晶石英。 2． 2样品电子探针定年 将所采集的样品制成光薄片， 先进行显微镜下 观察， 圈定感兴趣区， 再喷碳后利用电子探针进行背 散射观察与元素定量分析。电子探针分析在中国地 质科学院矿产资源研究所电子探针实验室完成， 仪 99 第 1 期张龙， 等 电子探针测年方法应用于粤北长江岩体的铀矿物年龄研究第 35 卷 ChaoXing 器型号为 JXA －8230， 元素定量分析的测试条件为 加速电压 20 kV; 束流 50 nA; 束斑大小 5 μm， 颗粒 较小时可缩小至 1 μm， 修正方法 ZAF。所用标准样 品主要为 U － UO2 测试时间 20 s 、 Y － 钇铝榴石 30 s 、 Th － 方钍石 30 s 、 Pb － PbCr2O4 60 s 、 Ce － 合成稀土五磷酸盐 20 s 、 Nd － 合成稀土五磷 酸盐 20 s 、 Ca － 钙蔷薇辉石 10 s 、 Fe － Fe2O3 10 s 、 Si － 钠长石 10 s 等。其中元素 U、 Th、 Pb 分析线系为 Mα， 元素 Y、 Ce、 Nd 分析线系为 Lα， 元 素 Ca、 Fe、 Si 分析线系为 Kα。 图 2长江岩体中铀矿物赋存类型背散射图像 Fig． 2The BSE images of uranium minerals’existence characteristics in the Changjiang rocks Ur铀矿物; Py黄铁矿; Qz石英; Chl绿泥石; Mt磁铁矿。 电子探针测年方法是以放射性元素衰变理论为 基础， 通过电子探针测量铀矿物中的 U、 Th、 Pb 含 量， 根据衰变公式， 最终计算出其形成年龄。电子探 针的高空间分辨率 最小束斑 1 μm 尤其适用于经 历多期热地质事件的单颗粒矿物分析， 有可能获得 多期多阶段的年龄信息。由于本文的晶质铀矿年龄 都低于 200 Ma， 根据前人的研究经验 ［3， 6， 16 ］， 本文选 用 Ranchin［1 ］的经验公式计算晶质铀矿的化学 年龄。 3铀矿物特征和定年结果 3． 1铀矿物的赋存状态特征 利用电子探针对样品中的铀矿物进行观察， 发 现 在长江岩体中含有较多的铀矿物， 它们大小不 一， 大者可达 260 μm， 小的不足 5 μm。铀矿物赋存 状态也是各不相同， 主要有以下几种类型。 1 与黄铁矿关系 黄铁矿对铀矿形成具有较 好的指示作用。铀矿物有的充填在黄铁矿颗粒之间 如图 2a ; 有的铀矿物则是被黄铁矿包围着， 形成 环边 如图 2b ; 有的与黄铁矿形成连晶 如图 2c 。 2 与石英关系 主要嵌布在石英中， 此类型的 铀矿物一般颗粒较小， 基本不足 30 μm 如图 2d 。 3 与绿泥石、 黑云母关系 长江岩体中有一定 数量的铀矿物与绿泥石、 黑云母关系密切， 铀矿物多 分布于黑云母或绿泥石之中 如图 2e 。 4 与其他矿物关系 除了上述类型外， 也有少 量的铀矿物分布于钾长石、 白云母、 磁铁矿等矿物 中， 如图 2f 所示， 铀矿物镶嵌在磁铁矿之中。 综上可知， 长江岩体中的铀矿物多以充填或者 被黄铁矿包围的形式存在， 或者分布在黑云母、 绿泥 石等矿物中， 这与韦龙明等 2014 ［16 ］的研究结果基 本是一致的。 3． 2铀矿物的化学成分特征 分别选择长江岩体中 CJ304 和 CJ211 两个系列 中的 9 个铀矿物颗粒以及矿石矿物 KC301 系列中 的 2 个铀矿物颗粒进行电子探针成分测试， 共测试 了 77 个点， 测试结果见表 1。根据分析结果及 UO2 PbO － SiO2 CaO FeO 作图 见图 3a ， 可以 将长江岩体中的铀矿物分为以下 4 种类型。 001 第 1 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 表 1铀矿物的电子探针分析结果及化学年龄 Table 1EPMA analytical results of the main elements and their ages 样品编号 含量 含量 UO2ThO2 PbO SiO2 CaOFeO Y2O3Ce2O3Nd2O3 总量UThPb 年龄 Ma CJ304 －1 －184．0418．6591．631000．431．6560．3580．31697．09174．0827．6101．514148．7 CJ304 －1 －283．7056．1771．0970．00800．4571．6240．2830．23693．58773．7865．4281．018101．5 CJ304 －2 －188．0965．2531．1930．01800．0421．1870．138095．92777．6574．6161．107105．4 CJ304 －2 －286．7375．4861．2520．0100．0211．0450．2140．03194．79676．4594．8211．162112．2 CJ304 －2 －388．8126．9341．802000．0120．9410．1130．03398．64778．2886．0941．673156．9 CJ304 －2 －488．9675．7191．4080．273000．9460．0950．04297．4578．4245．0261．307123．0 CJ304 －2 －589．4835．0541．34000．0570．8830．160．04997．02678．8794．4411．244116．7 CJ304 －2 －690．1336．4161．8190000．8210．1710．01699．37679．4525．6381．689156．4 CJ304 －2 －790．2764．1761．2770．01400．0160．8270．1850．00496．77579．5783．6701．185110．6 CJ304 －2 －886．995．4491．182000．0551．0410．1460．04194．90476．6824．7891．097105．6 CJ304 －2 －990．5464．7811．5310000．6970．139097．69479．8164．2021．421131．9 CJ304 －2 －10 91．8233．3651．257000．0340．6240．160．01597．27880．9422．9571．167107．4 CJ304 －2 －1191．935．1911．8770．00100．0940．6490．14099．88281．0364．5621．742159．1 CJ304 －2 －12 91．6893．7561．807000．0340．750．198098．23480．8243．3011．677154．4 CJ304 －2 －13 88．5724．7371．326000．0090．8590．1330．01695．65278．0764．1631．231116．8 CJ304 －2 －1489．526．7881．7750000．9370．094099．11478．9125．9651．648153．4 CJ304 －2 －15 90．5633．7841．228000．0590．7960．215096．64579．8313．3251．140106．2 CJ304 －2 －16 91．8893．2681．151000．0410．7090．144097．20281．0002．8721．06898．3 CJ304 －2 －17 86．9165．6861．2350001．060．1310．07195．09976．6164．9971．146110．3 CJ304 －2 －1886．498．4821．789000．0031．0770．2040．04598．0976．2417．4541．661158．8 CJ304 －2 －19 89．0734．2171．1490．12500．0370．880．0810．10295．66478．5183．7061．067100．8 CJ304 －2 －20 89．7493．5441．1780．10600．0441．0270．208095．85679．1143．1141．094102．9 CJ304 －3 －188．7335．8471．766000．4111．6470．2150．16198．7878．2185．1381．639154．5 CJ304 －3 －289．5765．5291．6720．08600．6351．4640．1870．01699．16578．9614．8591．552145．1 CJ304 －3 －388．3554．3161．2640．01100．5942．3050．240．22297．30777．8853．7931．173111．8 CJ304 －3 －484．0028．1731．704000．0782．4360．3050．16196．85974．0487．1821．582155．8 CJ304 －3 －583．6355．341．2630．14300．1212．6580．190．16793．51773．7244．6931．172117．3 CJ304 －3 －683．4017．1421．386000．2232．3460．2370．17894．91373．5186．2761．287128．1 CJ304 －3 －783．9158．5651．7340．02200．1212．3610．3450．17197．23473．9717．5271．610158．4 CJ304 －3 －883．444．5371．1790．03200．3652．0260．1860．21391．97873．5523．9871．094110．2 CJ304 －3 －982．9946．7051．357000．0952．1750．3050．17993．8173．1595．8921．260126．3 CJ304 －3 －10 83．3158．6441．6990．0700．0132．3910．2640．18796．58373．4427．5961．577156．2 CJ304 －3 －11 83．5196．1051．229000．0642．3840．2180．18793．70673．6225．3651．141114．0 CJ304 －3 －12 85．7824．8241．207000．1862．6860．2680．26795．2275．6174．2391．120109．6 CJ304 －3 －13 90．6795．6321．8280．02300．8571．8420．2450．082101．18879．9344．9491．697156．7 CJ211 －1 －182．6495．1781．23000．1853．5830．2890．29393．40772．8554．5501．142115．7 CJ211 －1 －285．1946．321．7160．22300．0272．1580．2450．19296．07575．0995．5541．593155．9 CJ211 －1 －384．3844．7431．2340．2800．1862．6990．3150．30594．14674．3844．1681．146113．9 CJ211 －1 －486．1946．2411．63000．4982．4250．2120．10397．30375．9805．4851．513146．5 CJ211 －1 －587．9424．4091．1690．14200．9552．0590．2060．34697．22877．5213．8751．085103．8 CJ211 －1 －688．394．1571．058000．6231．880．1860．19696．4977．9163．6530．98293．6 CJ211 －1 －783．5744．5861．155000．1452．8950．270．29592．9273．6704．0301．072107．7 CJ211 －1 －886．023．3911．133000．0092．4180．230．22193．42275．8272．9801．052103．2 CJ211 －1 －985．3263．4721．149000．0392．8660．3720．33993．56375．2153．0511．067105．5 CJ211 －1 －10 85．9924．1091．1440．017002．030．2190．26593．77675．8023．6111．062104．0 CJ211 －1 －11 88．4826．8721．709000．391．8650．2830．24999．8577．9976．0391．586149．3 CJ211 －1 －12 87．5284．2191．108000．2331．9760．2620．15395．47977．1563．7081．02998．9 CJ211 －1 －13 87．6044．6191．176000．0821．8480．2530．20695．78877．2234．0591．092104．7 CJ211 －1 －14 84．2544．1581．099000．0542．7610．4260．48493．23674．2693．6541．020101．9 CJ211 －1 －15 81．6354．2291．0990．31400．0823．3110．2610．28291．21371．9613．7161．020105．1 CJ211 －2 －191．4386．5281．849000．0630．5730．0770100．52880．6035．7371．716156．7 CJ211 －2 －289．7477．3361．867000．1240．5510．138099．76379．1126．4471．733160．6 101 第 1 期张龙， 等 电子探针测年方法应用于粤北长江岩体的铀矿物年龄研究第 35 卷 ChaoXing 续表 1 样品编号 含量 含量 UO2ThO2 PbO SiO2 CaOFeO Y2O3Ce2O3Nd2O3 总量UThPb 年龄 Ma CJ211 －2 －388．3067．6151．804000．0911．0880．1640．06299．1377．8426．6921．675157．5 CJ211 －2 －488．1877．3461．814000．5140．7580．1440．02298．78577．7376．4561．684158．7 CJ211 －2 －588．6886．7681．899000．0741．0330．1530．08698．70178．1785．9481．763165．6 CJ211 －3 －191．4974．8631．7970．01300．7770．830．22099．99780．6554．2741．668153．2 平均值87．3285．5261．4360．0340．0000．1851．6320．2110．13096．48376．9804．8561．333－ CJ304 －4 －177．49700．8032．1219．4830．2921．0330．7171．25393．19968．3140．0000．74582．4 CJ304 －4 －276．75100．7122．9087．1320．2811．3470．911．44891．48967．6560．0000．66173．8 CJ304 －4 －377．79500．6562．2448．4650．2961．4630．9111．3493．1768．5760．0000．60967．0 CJ304 －4 －478．11400．8952．3678．2590．1781．270．5421．12392．74868．8570．0000．83191．1 CJ304 －4 －575．84300．7062．4018．2260．2471．3131．512．46792．71366．8560．0000．65574．0 CJ304 －4 －674．7900．7363．9036．9480．3321．7180．8851．51190．82365．9270．0000．68378．2 CJ304 －4 －776．27700．7062．2098．3330．2781．3440．851．40791．40467．2380．0000．65573．6 CJ304 －4 －877．39300．7193．3395．7980．3591．3980．9241．25891．18868．2220．0000．66773．9 CJ304 －4 －976．87400．8972．0389．2070．2491．1320．8562．06793．3267．7640．0000．83392．8 平均值76．8150．0000．7592．6147．9830．2791．3350．9011．54292．22867．7120．0000．704－ CJ211 －4 －117．20854．920．38213．3941．2320．0683．570．1980．20791．179 CJ211 －4 －217．58954．290．24818．6132．8890．7991．1970．2390．12495．988 平均值17．39954．6050．31516．0042．0610．4342．3840．2190．16693．584 KC301 －1 －166．8160017．2561．6610．0442．6110．4520．45289．292 KC301 －1 －260．72200．02818．6331．46205．6640．4460．44687．401 KC301 －1 －369．95900．06517．1371．7710．0151．6910．3840．38491．406 KC301 －1 －460．33100．01619．4251．8190．3483．6390．6320．63286．842 KC301 －2 －159．72500．0119．5551．6610．1223．7570．7180．71886．266 KC301 －2 －269．8250011．3274．3671．2130．020．7810．78188．314 KC301 －2 －371．1520011．0264．371．1230．1140．8160．81689．417 KC301 －2 －468．7570012．2014．4451．3040．0730．7870．78788．354 KC301 －2 －561．2440018．1621．4730．0284．5320．4730．47386．385 KC301 －2 －669．60700．00513．0112．2890．222．2840．6080．60888．632 平均值65．8140．0000．01215．7732．5320．4422．4390．6100．61088．231 晶质铀矿 图 3a 区域 A 主元素 UO2含量变化 范围为 81． 635 ～ 91． 930， 平均值 87． 239; ThO2含量变化范围为 2． 806 ～ 8． 659， 平均值 5． 349; PbO 含量变化范围为 1． 023 ～ 1． 899， 平均值 1． 393; SiO2、 CaO 和 FeO 含量很低， SiO2 CaO FeO 平均值为 0． 220; 稀土元素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 平均值为 1． 973。长江岩体中晶 质铀矿主元素 UO2、 ThO2的平均含量均高于我国其 他地区花岗岩型铀矿中的晶质铀矿 ［17 ］。 沥青铀矿 图 3a 区域 B UO2含量变化范围为 74． 790 ～ 78． 114， 平均值 76． 815; PbO 含量 变化范围为 0． 656 ～ 0． 897， 平均值 0． 759; ThO2含量低于检出限; SiO2 CaO FeO 平均值为 10． 819， 其中 CaO 含量较高， 平均值 7． 902; 稀 土元素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 平均值为 4． 070。 与晶质铀矿相比， UO2和 PbO 含量明显减少， 并且几 乎不含 ThO2， 而杂质元素含量则明显增加。 3 铀石， 即水硅铀矿 图 3a 区域 C 为矿石 矿物，其 中 UO2含 量 变 化 范 围 为 59. 725 ～ 71. 152， 平均值 65. 814; PbO 含量很低， 平均值 为 0. 012; ThO2含量低于检出限。与沥青铀矿相 比， SiO2含量明显升高 平均值 15. 773 ; CaO 含 量则明显降低 平均值 2. 532 ; FeO 含量略有升 高， SiO2 CaO FeO 总量也明显升高 平均值 18. 747 ; 稀土元素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 平均 值为 3. 658， 略有降低。 4 铀钍石 图 3a 区域 D UO2含量明显减少， 平均含量约 17. 399; ThO2平均值为 54. 605; PbO 平均值为 0. 315; SiO2、 CaO 和 FeO 含量与矿 石矿物基本相同， SiO2 CaO FeO 总量平均值为 18. 498; 稀土元素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 平均值 为 2. 768， 略有降低。 3． 3电子探针化学定年结果 根据电子探针分析的 U、 Th、 Pb 元素含量， 运用 Ranchin［1 ］的经验公式计算铀矿物的化学年龄， 结果 见表 1。矿石矿物 铀石 由于 PbO 含量过低， 没有 201 第 1 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 图 3铀矿物的元素含量与年龄及元素之间的相关关系 Fig． 3Correlationship diagrams of elements content and ages of uranium minerals 进行年龄计算， 铀钍石由于不适用 Ranchin［1 ］的经 验公式， 也没有计算年龄。将晶质铀矿和沥青铀矿 的年龄结果进行概率统计分布作图 见图 4 ， 可以 分为三组年龄， 峰值年龄分别为 ～155 Ma、 ～106 Ma 和 ～74 Ma， 前两组年龄出现在晶质铀矿中， 第三组 年龄出现在沥青铀矿中。在 UO2－ 年龄和 UO2－ PbO、 ThO2－ 年龄和 ThO2－ PbO 及 SiO2 CaO FeO － 年龄和 SiO2 CaO FeO － PbO 相关图上 见图 3b ～ g ， 也可以明显地分为三组， 并且分别具 有非常相似的分组特征; 而在 PbO － 年龄相关图上 图 3h ， 两者显示很好的正相关性， 表明晶质铀矿 和沥青铀矿的年龄主要取决于其 PbO 的含量。在 稀土元素 REE Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 － 年龄相关 图上 图 3i ， 二者显示弱的负相关性， 即铀矿物具 有稀土元素含量越高， 其年龄越小的趋势。 4长江铀矿床的成岩成矿时代和成矿过程 4． 1铀矿物化学年龄的有效性判定 晶质铀矿或沥青铀矿的电子探针测年应用首先 图 4铀矿物化学年龄频率图 Fig． 4Chemical ages frequency plot of uranium minerals 要满足以下两个条件 ①所测矿物自形成后， 没有经 过后期改造， 即未发生 U、 Th、 Pb 的丢失; ②要求待 测矿物中初始铅含量为零。在铀矿发生后期改造过 程中， Si 和 Ca 会进入铀矿物的晶格， 造成 Pb 丢失， 因此可根据晶质铀矿中 Ca 和 Si 来判断 Pb 是否丢 失 ［18 －19 ］。从分析结果可以看出， 在第一组晶质铀矿 中， SiO2 CaO FeO 含 量 很 低，平 均 值 仅 301 第 1 期张龙， 等 电子探针测年方法应用于粤北长江岩体的铀矿物年龄研究第 35 卷 ChaoXing 0． 220， 而且 SiO2 CaO FeO 与 UO2 PbO 、 PbO 及晶质铀矿年龄 图 3a、 f、 g 之间没有明显的 相关性， 因此可以推断晶质铀矿未发生 Pb 丢失， 其 年龄是可靠的; 而在沥青铀矿和铀石中， SiO2 CaO FeO 和 UO2 PbO 总体上呈负相关关系， 指示 SiO2 CaO FeO 作为杂质元素替代了作为 主要元素的 UO2 PbO ， 但在沥青铀矿的 SiO2 CaO FeO － PbO 相关图 图 3f 及 SiO2 CaO FeO － 沥青铀矿年龄相关图 图 3g 上， 二者并未 显示明显的相关关系， 表明在沥青铀矿中也没有发 生明显的 Pb 丢失， 其年龄也是可靠的。另一方面， 张昭明 ［2 ］通过对中生代花岗岩中晶质铀矿中同位 素的分析， 确认放射性成因铅占绝大多数， 初始铅所 占比例很小， 可以忽略不计。陈岳龙等 2005 ［20 ］也 指出， 晶质铀矿中几乎没有初始铅。综上可知， 本文 利用电子探针分析获得的化学年龄是有效的。 4． 2铀矿物化学年龄的地质意义 前人对华南地区的花岗岩型铀矿床已作过大量 的成岩成矿年代学研究， 研究认为华南铀矿的成矿 年代学具有如下特点 ［21 ］ ①花岗岩型铀矿的成矿时 间明显晚于花岗岩成岩时间， 矿岩时差达 40 ～ 700 Ma; ②成矿年龄数据统计结果表明， 华南地区铀矿 床大致有 6 个彼此同时的主成矿期， 它们分别为距 今约140 5、 120 5、 100 5、 90 5、 70 5 和50 5 Ma， 而且铀矿床的成矿时代与该区白垩纪古近纪 岩石圈伸展事件的时代具有良好的对应关系， 铀矿 床与侵入花岗岩体中代表拉张环境的基性岩脉具有 很好的同时性 ［22 －24 ］; ③同一矿田或矿床往往具有两 个以上的成矿年龄， 指示成矿作用具有多期多阶段 的特征。 长江岩体中晶质铀矿的第一组年龄为 ～ 155 Ma， 该 年 龄 值 与 邓 平 等 2011 ［10 ］、黄 国 龙 等 2014 ［13 ］以及田泽瑾 2014［14 ］用锆石 U － Pb 同 位素法测得的长江岩体年龄值 155 ～161 Ma 非常 接近， 因此， 第一组晶质铀矿的年龄指示的应是长江 岩体的成岩年龄， 对应燕山早期。最近韦龙明等 2014 ［16 ］在粤北石人嶂钨矿区的花岗岩、 云英岩和 含钨石英脉中也发现晶质铀矿， 并使用电子探针测 年法获得其化学年龄为 151 ～ 157 Ma， 认为其代表 岩体的成岩时代， 也与本文第一组年龄一致。 晶质铀矿的第二组年龄为 ～106 Ma， 明显晚于 长江岩体的成岩年龄， 为燕山晚期喜山早期。这 组年龄与粤北地区 ～ 105 Ma 的一期基性岩脉年 龄 ［23 ］几乎一致， 也与华南地区普遍存在的 100 5 Ma 的铀成矿期次非常接近， 应指示长江岩体中的一 期铀矿成矿作用。实际上， 第二组年龄的范围比较 大 93 ～ 132 Ma ， 若使用 Isoplot 软件再细分， 还可 分为 3 组年龄 ～ 127 Ma、～ 113 Ma 和 ～ 103 Ma。 最近， Luo 等 2015 ［25 ］使用离子探针 SIMS 对贵东 岩体中仙石铀矿床的晶质铀矿进行了原位微区测年 研究， 也获得了 135 4 Ma、 113 2 Ma 和 104 2 Ma 的三组年龄， 与本文细分的三组年龄十分接近。 这三组年龄也可以与上述华南地区的几个铀矿成矿 期次及基性岩脉侵入时代相对应， 说明长江岩体中 的晶质铀矿受到了区域上与基性岩脉相关的热事件 的持续影响， 也可以代表长江岩体成岩之后的几次 与基性岩脉侵入有关的热液事件年龄。 晶质铀矿的第三组年龄 ～74 Ma 为沥青铀矿 的年龄， 该年龄与黄国龙等 2010 ［26 ］在长江岩体内 302 铀矿床中获得的沥青铀矿 U － Pb 年龄 68． 7 2． 7 Ma 和 Sm － Nd 年龄 70 11 Ma 非常接近， 也 与华南其他铀矿床 70 5 Ma 的这期成矿年龄相近， 应代表长江岩体的另一期铀矿成矿作用。从化学成 分上来看， 此年龄段的铀矿物与矿石矿物中的铀矿 物成分比较接近， 推测这一时期为铀的主要成矿期。 前人很多研究表明， 华南地区燕山晚期喜山 期中基性岩脉所代表的构造伸展 － 地壳拉张作用提 供了可以活化、 浸取富