粤北产铀与不产铀花岗岩中铀矿物特征的电子探针研究及其找矿意义_张龙.pdf

2016 年 5 月 May 2016 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol．35，No． 3 310 ～319 收稿日期 2016 －02 －02; 修回日期 2016 －04 －28; 接受日期 2016 －05 －20 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， 研究方向为成因矿物学与找矿矿物学。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 02545357 2016 03031010 DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 2016． 03． 015 粤北产铀与不产铀花岗岩中铀矿物特征的电子探针研究及其 找矿意义 张龙1，陈振宇2*，田泽瑾3，黄国龙4 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． 地质出版社，北京 100083;4． 核工业 290 研究所，广东 韶关 512026 摘要 晶质铀矿的含量、 形貌、 成分、 铀矿物类型、 与铀矿物共存的矿物组合等特征可以作为产铀与不产铀岩 体的判别标志， 为花岗岩型铀矿找矿工作提供了一种新的技术手段。长江岩体和九峰岩体是粤北地区典型 的产铀与不产铀花岗岩体， 本文利用电子探针测试了九峰岩体的铀矿物并与长江岩体进行对比研究。结果 表明， 九峰岩体的铀矿物主要为晶质铀矿， 其化学年龄可分为两组， 分别为 ～160 Ma、 ～105 Ma， 与长江岩体 的两组晶质铀矿年龄基本一致; 其中第一组年龄代表岩体的成岩年龄， 第二组年龄与粤北地区 ～105 Ma 的 基性岩脉侵入时代相对应; 但九峰岩体缺少长江岩体中 ～74 Ma 的成矿年龄。相比于长江岩体， 九峰岩体的 铀矿物受到后期热液事件的影响较小， 铀没有发生明显的活化、 转移， 因而未能富集成矿， 没有形成具有工业 价值的铀矿床。 关键词 铀矿物; 电子探针; 判别标志; 长江岩体; 九峰岩体 中图分类号 P575． 1文献标识码 A 花岗岩型铀矿是指与花岗岩体在空间上具有共 生关系且在成因上有密切联系的热液型铀矿床 ［1 ］。 花岗岩型铀矿床在我国分布相当广泛， 我国是世界 上花岗岩型铀矿床最发育、 类型最多样、 分布最广泛 的国家。我国的花岗岩型铀矿床主要分布在南岭地 区的诸广山、 贵东和桃山复式岩体， 过去经常把这些 复式岩体统称为产铀岩体， 事实上铀矿床仅与其中 的一个或几个侵入体有内在联系， 如诸广山复式岩 体的长江岩体、 企岭岩体， 贵东复式岩体的下庄岩 体、 冒峰岩体 ［2 ］。前人往往根据岩体中是否产出重 要工业价值的铀矿床、 岩体的岩石学特征以及地球 化学特征等方面来判别产铀岩体与不产铀岩 体 ［2 －6 ］。晶质铀矿是产铀花岗岩的标型矿物， 在评 价岩体的含矿性方面具有重要意义， 可以利用晶质 铀矿来判别产铀岩体和不产铀岩体 ［7 －8 ］。 粤北诸广山地区是我国重要的花岗岩型铀矿产 地， 该地区具有多个产铀岩体， 也有一些不产铀岩 体， 长江岩体和九峰岩体即为其中产铀岩体和不产 铀岩体的代表。作者课题组最近应用电子探针对产 铀的长江岩体中的铀矿物年龄进行了详细的研 究 ［9 ］， 获得晶质铀矿/沥青铀矿的化学年龄值可分 为三组 ～ 155 Ma、～ 106 Ma 和 ～ 74 Ma， 前两组年 龄出现在晶质铀矿中， 分别代表岩体的形成时代和 后期热液改造的一次地质事件， 第三组年龄出现在 沥青铀矿中， 代表铀矿的主要成矿时代。九峰岩体 中的铀矿物特征及年龄尚未系统地研究， 并且前人 对产铀岩体与不产铀岩体中铀矿物的对比研究相对 较少。本文对不产铀的九峰岩体中的铀矿物进行观 察与分析， 并运用电子探针测年方法对铀矿物进行 定年， 通过比较九峰岩体和长江岩体铀矿物特征 包括含量、 成分、 形貌等方面 的差异性， 探讨产铀 岩体与不产铀岩体的判别标志及其找矿意义， 研究 两岩体铀矿物化学年龄的地质意义以及成分演化特 征， 探讨两岩体与铀成矿的关系。 013 ChaoXing 1区域地质背景 粤北诸广山地区按时间顺序分为加里东岩体、 海西期岩体、 印支期岩体和燕山期岩体四个时期的 岩体， 其中燕山期岩体包括长江岩体、 九峰岩体、 三 江口岩体、 红山岩体、 企岭岩体、 茶山岩体、 赤坑岩 体、 百顺岩体和日庄岩体， 成岩年龄在 154 ～170 Ma 之间 ［10 －12 ］。本文研究的是燕山期的长江岩体和九 峰岩体 如图 1 ， 长江岩体位于诸广山复式岩体的 东南部， 与印支期油洞岩体呈侵入接触; 九峰岩体位 于诸广山岩体的西北部， 两个岩体在地理位置上直 线距离相隔约 40 km。长江岩体主要受棉花坑断裂 和油洞断裂等构造控制， 九峰岩体构造特征比较简 单， 主要发育南北向断裂， 其中较为大型的断裂构造 是两江口断裂、 九峰断裂、 大王山断裂。长江岩体主 要岩性是中粗粒 － 中粒黑云母花岗岩， 蚀变类型主 要有硅化、 绿泥石化、 黄铁矿化、 绢云母化、 钾长石 化、 钠长石化、 萤石化等。九峰岩体的岩性主要是中 粗粒 － 中粒黑云母花岗岩， 蚀变类型主要有硅化、 绿 泥石化、 钾长石化、 钠长石化等， 但蚀变程度明显低 于长江岩体。目前， 长江岩体内已经发现数个有重 要工业意义的铀矿床， 为产铀岩体; 而九峰岩体中尚 未发现有工业价值的铀矿床， 为不产铀岩体。 图 1诸广山岩体地质简图 据朱捌， 2010［13 ］ Fig． 1Simplified geological map of Zhuguang mountains Modified from Zhu［13 ］， 2010 1断裂; 2硅化蚀变碎裂; 3采样位置。 2样品情况及分析方法 2． 1样品采集及其岩相学特征 本文所用样品采自九峰岩体的地表露头， 采样 位置如图 1 所示。九峰岩性主要是灰白色中粗粒 － 中粒黑云母花岗岩， 花岗结构、 包含结构， 块状构造， 主要矿物为石英、 钾长石、 黑云母、 斜长石、 绿泥石， 其中钾长石含量远不及长江岩体， 黑云母保存较好， 轻微绿泥石化; 副矿物主要有磷灰石、 晶质铀矿、 磁 铁矿、 锆石、 独居石、 磷钇矿、 黝帘石。 2． 2样品分析方法 将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。葛祥坤 2013 ［14 ］对铀矿 物的电子探针测年方法进行了详细的研究， 为本文 工作提供了很好的参考。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 1 ～5 μm， 修正 方法 ZAF。所用标准样品及分析时间分别为 U － UO2 20 s 、 Y － 钇铝榴石 30 s 、 Th － 方钍石 30 s 、 Pb － PbCr2O4 100 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 113 第 3 期张龙， 等 粤北产铀与不产铀花岗岩中铀矿物特征的电子探针研究及其找矿意义第 35 卷 ChaoXing 薇辉石 10 s 、 Fe － Fe2O3 10 s 、 Si － 钠长石 10 s 等。U、 Th、 Pb 均选用 Mα 线， 分别用 PET U、 Th 和 PETH Pb 晶体测量。元素谱线、 背景位置的选择、 谱线的干扰校正等参考了文献［ 14］ 。元素 U、 Th、 Pb 的检测限分别为 147 μg/g、 65 μg/g、 55 μg/g。 对于铀矿物化学年龄的计算方法， 通过对 Bowles［15 ］提到的三个应用于晶质铀矿的电子探针 定年计算方法进行比较， 并结合前人的研究经 验 ［14 －22 ］， 本文选用 Ranchin［23 ］的推导公式计算晶质 铀矿 的 化 学 年 龄。单 点 年 龄 的 分 析 误 差 参 考 Bowles ［15 ］， 为年龄值的 5。 图 2九峰岩体铀矿物背散射电子照片 Fig． 2The backscattered electron images of uraninites of Jiufeng granite Ur铀矿物; Py黄铁矿; Qz石英; Bt黑云母; Chl绿泥石。 3九峰岩体铀矿物特征和定年结果 3． 1九峰岩体铀矿物的基本特征 3． 1． 1铀矿物产状 利用电子探针背散射图像和能谱对九峰岩体的 铀矿物进行观察分析， 发现九峰岩体的铀矿物与石 英、 黑云母等矿物关系密切， 主要以分布于主要造岩 矿物之中或者矿物粒间及裂隙的形式存在 图 2a ～ d 。经过对大量的光薄片观察发现， 长江岩体含有 较多的黄铁矿， 铀矿物常与黄铁矿紧密共生 ［9 ］; 九 峰岩体则含有较多的磁铁矿， 几乎不含有黄铁矿。 3． 1． 2铀矿物成分特征 从九峰岩体的光薄片中挑选出 10 颗铀矿物进 行电子探针测试， 分析结果如表 1 所示。九峰岩体 晶质铀矿 除编号为 JF － 9 － 5、 JF － 9 － 6 的其他颗 粒 的主 元 素 UO2含 量 变 化 范 围 在 79. 22 ～ 93. 24之间， 平均值为 84. 95; ThO2含量变化范 围在 1. 57 ～ 7. 82 之间， 平均值为 4. 49; PbO 含量变化范围在 1. 01 ～ 1. 93 之间， 平均值为 1. 38; SiO2、 CaO 和 FeO 含量很低， SiO2 CaO FeO 平均值为 0. 26; 稀土元素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 平均含量为 3. 76。与长江岩体的晶质铀 矿相比， 九峰岩体晶质铀矿的主元素 UO2、 ThO2和 PbO 平均含量略低， 稀土元素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 含量相对较高。少数晶质铀矿 编号为 JF － 9 －5、 JF －9 －6 遭受了蚀变改造， Si、 Ca、 Fe 等作为 杂质元素进入晶质铀矿， UO2含量变化范围为 73. 70 ～93. 96， 平均值为 79. 95; PbO 含量变 化范围为 0. 61 ～ 1. 02， 平均值为 0. 85; ThO2 含量 变 化 范 围 为 1. 34 ～ 2. 77，平 均 值 为 1. 88; SiO2 CaO FeO 含 量 为 4. 99 ～ 213 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 14. 15， 平均值为 9. 78; 稀土元素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 平均值为 1. 02。与未受蚀变改造的晶 质铀矿相比， UO2、 ThO2和 PbO 含量有所减少， 而杂 质元素 SiO2 CaO FeO 含量则明显增加， 稀土元 素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 含量有所降低。 结合晶体形貌和成分特征判断， 九峰岩体中铀 矿物类型较为简单， 主要是晶质铀矿; 而长江岩体中 的铀矿物主要有晶质铀矿、 沥青铀矿、 铀石以及铀钍 石四种类型 ［9 ］。 3. 2九峰岩体铀矿物电子探针化学定年结果 本文采用电子探针测年方法对九峰岩体的铀矿 物进行研究， 运用 Ranchin［23 ］的推导公式计算晶质 铀矿的化学年龄， 计算结果如表 1 所示。编号为 JF －9 －5、JF －9 －6 的颗粒由于受蚀变改造的影响而 使其 UO2、 ThO2和 PbO 含量有所降低， 不再计算其 化学年龄。将九峰岩体晶质铀矿的年龄结果进行概 率分布统计作图 图 3 ， 可看出化学年龄可以分为 两组， 峰值年龄分别为 ～ 160 Ma、～ 105 Ma， 而第一 个年龄组 ～160 Ma 所有点的加权平均年龄为 159 3 Ma MSWD 0. 88 ， 第二个年龄组 ～105 Ma 所有点的加权平均年龄为 106 3 Ma MSWD 6. 5 ， 可见概率分布统计图的峰值年龄与相应年龄 组加权平均年龄具有较好的一致性。 图 3九峰岩体铀矿物化学年龄频率图 Fig． 3Chemical ages frequency plot of uranium minerals in Jiufeng granite 4九峰岩体铀矿物年龄的有效性判定及其 地质意义 4． 1九峰岩体铀矿物年龄的有效性判定 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、 Si 的含量来判断 Pb 是否丢失 ［16， 24 －26 ］。从分 析结果 表 1 可以看出， 在晶质铀矿 除编号为 JF －9 －5、JF － 9 － 6 的其他颗粒 中， SiO2 CaO FeO 含量很低， 平均值仅为 0． 259， 即杂质元素并 未大量进入晶质铀矿的晶格， 这部分晶质铀矿未被 蚀变改造， 因此可以推断没有发生 Pb 丢失; 再者初 始铅所占比例很小， 可以忽略不计 ［16， 27 －28 ］， 所以晶 质铀矿的年龄是可靠的。而部分晶质铀矿 编号为 JF －9 －5、 JF －9 －6 遭受了蚀变改造， Si、 Ca、 Fe 等 作为杂质元素大量进入晶质铀矿， 发生了 U、 Pb 的 明显丢失， 因此没有进行年龄计算。 4． 2九峰岩体铀矿物化学年龄的地质意义 九峰岩体中晶质铀矿的第一组年龄为 ～ 160 Ma， 该年龄值与采用锆石 U － Pb 同位素方法测得的 九峰岩体年龄值 154 ～162 Ma［24， 29 －30 ］非常接近， 因 此， 晶质铀矿的第一组年龄应代表九峰岩体的成岩 年龄， 对应的是燕山早期。九峰岩体的成岩年龄与 长江岩体的成岩年龄基本一致， 都在 155 ～ 160 Ma 之间， 两岩体都属于燕山期早期侵入体， 是同一时期 岩浆活动形成的产物。 九峰岩体晶质铀矿的第二组年龄为 ～105 Ma， 与长江岩体的第二组晶质铀矿年龄 ～106 Ma 一致， 这组年龄与粤北地区 ～ 105 Ma 的一期基性岩脉年 龄 ［31 ］相近， 说明长江岩体和九峰岩体都受到了区域 上同一期基性岩脉相关热事件的影响。但九峰岩体 的铀矿物没有 ～ 74 Ma 的年龄， 这是华南地区主要 的一期铀矿成矿年龄 ［9， 32 ］， 说明区域上的这一期热 液事件没有对九峰岩体产生重要影响， 九峰岩体没 有发生成矿作用。 5九峰岩体和长江岩体的对比研究 晶质铀矿的含量、 形貌、 成分、 铀矿物类型、 与铀 矿物共存的矿物组合等特征可以作为产铀与不产铀 岩体的判别标志， 以下针对九峰岩体和长江岩体作 一对比分析。 5． 1九峰岩体和长江岩体铀矿物的形貌特征对比 根据电子探针测试的数据， 九峰岩体和长江岩 体的形貌特征对比如下。 1 大小 两个岩体的铀矿物都是颗粒微小， 粒 径一般在 5 ～150 μm 之间。整体而言， 长江岩体的 铀矿物粒径大于九峰岩体， 在长江岩体中发现的铀 矿物最大粒径可达 250 μm， 而九峰岩体不足 150 μm， 这可能是由于长江岩体本身铀含量高于九峰岩 体 长江岩体铀含量平均为18． 3 μg/g［11 ］， 九峰岩体 铀含量平均为 10． 58 μg/g［33 ］ 。 2 晶形 整体来看， 九峰岩体铀矿物晶形相对 较好， 以立方体和八面体为主， 有时可呈长方体 见 313 第 3 期张龙， 等 粤北产铀与不产铀花岗岩中铀矿物特征的电子探针研究及其找矿意义第 35 卷 ChaoXing 表 1九峰岩体铀矿物的电子探针分析结果及化学年龄 Table 1EPMA data of the main elements in Jiufeng granite and their chemical ages 样品编号 含量 含量 UO2ThO2 PbO SiO2 CaOFeO Y2O3Ce2O3Nd2O3 总量UThPb 年龄 Ma JF －1 －1 －179． 436．461． 64－0．170．085．400．380．3093．8670．025．681．52159 JF －1 －1 －279． 224．211． 040．080．160．385．230． 420．2991．0369．833．700．97103 JF －1 －1 －387． 762． 271．010．04－0．251．910．490．4394．1577．361．990．9491 JF －1 －1 －481． 075．481． 37－0．140．114．840．410．3093．7271．464．821．27131 JF －3B －1 －181． 187．051． 73－0．120．024．230．560．5095．3771．566．201．60164 JF －3B －1 －281． 374．991． 200．030．14－4．390．430．3092．8571．734．391．11115 JF －3B －1 －381． 604．881． 190．030．08－3．920．470．3792．5571．934．291．11114 JF －3B －1 －484． 004．371． 09－0．080．023．880．350．3894．1874．053．841．01101 JF －3B －1 －580． 657．311． 710．070．190．033．740．350．2294．2871．106．431．58163 JF －3B －1 －682． 504． 821．19－0．060．054．130．260．2393．2472．734．231．11113 JF －3B －1 －783． 835．521． 01－0．090．013．940．320．3795．0873．894．850．9393 JF －3B －1 －880． 755．891． 320．040．17－4．250．370．2693．0471．185．181．23127 JF －3B －1 －981． 584．701． 13－0．120．014．260．350．2892．4371．924．131．05108 JF －3B －1 －1083． 897． 821．780．020．090．043．880．290．1897．9873．956．871．65163 JF －3B －1 －1181． 714．841． 11－0．090．043．700．370．5092．3572．024．251．03106 JF －3B －1 －1280． 685．091． 23－0．120．014．130．410．4492．1271．124．471．15119 JF －3B －1 －1381． 024．661． 09－0．09－3．820．440． 4091．5471．424．101．02105 JF －3B －1 －1481． 397．111． 73－0．14－4．090．470． 5495．4771．756．251．60164 JF －3B －1 －1582． 304．671． 13－0．030．083．580．300．3592．4472．554．101．05107 JF －3B －1 －1681． 187．051． 73－0．120．024．230．560．5095．3771．566．201．60164 JF －3B －1 －1781． 374．991． 200．030．14－4．390．430．3092．8571．734．391．11115 JF －3B －1 －1880． 954．731． 17－0．090．024．310．630．4592．3471．354．161．08112 JF －3B －1 －1981． 254．291． 030．010．090．043．600．280．3190．8971．623．770．9699 JF －3B －1 －2081． 484．281． 06－0．180．023．530．470．4191．4271．823．760．98101 JF －5 －1 －182． 676． 831．650．01－0．262．950．440．4095．2072．876．001．53154 JF －5 －1 －286． 124．751． 180．250．010．502．980． 600．5296．9275．924．181．09107 JF －7B －1 －179． 826． 631．600．010．070．155．750．250．1994．4570．365．831．49155 JF －7B －1 －279． 423． 661．08－0．020．126．670．340．2491．5570．013．221．01107 JF －7B －1 －380． 623．831． 200．05－0．137．440．210．2093．6771．073．361．11116 JF －7B －2 －180． 184．881． 09－－0．255．240．300．2292．1670．684．291．01106 JF －7B －2 －280． 406．211． 420．030．020．515．450．200．1794．4170．875．461．32137 JF －7B －2 －379． 394． 441．130．080．020．335．840．160．1091．4969．993．911．05111 JF －8 －1 －191． 884． 571．930．07－0．161．240．140．10100．0980．994．021．79164 JF －8 －1 －290． 492．491． 370．08－0．141．530．270．0396．4079．772．191．28119 JF －8 －1 －391． 133．051． 930．480．060．131．590． 260．1098．7380．332．681．79166 JF －9 －1 －192． 282． 881．930．540．070．161．480． 160．0899．5881．352．531．79164 JF －9 －1 －291． 363． 221．340．09－0．241．540．260．1798．2080．532．831．24114 JF －9 －1 －387． 544．261． 620．050．020．251．080． 210．0695．0777．173．741．51144 JF －9 －1 －492． 154． 371．810．190．250．341．170． 180．08100．5381．943．841．68152 JF －9 －1 －586． 682． 871．110．080．040．201．080． 110．0292．1976．412．521．03101 JF －9 －2 －192． 281． 911．490．07－0．101．210．220．0797．3681．341．681．38127 JF －9 －2 －291． 782．301． 850．08－0．081．200．140．0597．4880．912．021．71158 JF －9 －2 －392． 471．571． 26－0．010．071．260．240．0796．9481．511．381．17107 JF －9 －3 －191． 792．551． 220．04－0．151．170．130．0197．0580．912．241．13105 JF －9 －3 －293． 242．611． 450．02－0．131．250．160．1398．9882．192．291．34122 JF －9 －3 －390． 583．971． 280．03－0．211．280．100．1297．5579．843．491．19110 JF －9 －3 －487． 443．561． 670．14－0．191．900．380．2695．5377．083．131．55149 JF －9 －3 －588． 801．811． 170．01－0．081．440．260．2893．8478．281．591．09104 JF －9 －3 －688． 533．561． 240．10－0．171．430．140．0895．2478．043．131．15109 JF －9 －4 －190． 104．991． 740．05－0．201．250．260．1198．7079．424．381．61150 JF －9 －4 －285． 933．561． 170．620．120．141．260． 150．0993．0275．743．131．09107 JF －9 －4 －389． 554． 701．86－－0．071．480．350．1898．1978．944．131．73162 JF －9 －5 －190． 962．771． 021．931．401．660．950． 18－100．86 JF －9 －5 －280． 992． 200．773．631．742．260．770． 07－92．44 JF －9 －5 －374． 451． 760．614．022．371．490．650． 110．0385．48 JF －9 －6 －173． 701． 420．8412．200．291．661．020．050．0191．19 JF －9 －6 －274． 551． 770．9511．550．501．880．940．040．0692．23 JF －9 －6 －385． 081． 340．897．641．311．140．990． 220．0798．67 413 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 图 4长江岩体 a， b， c 和九峰岩体 d， e， f 铀矿物二次电子照片 Fig． 4The secondary electron images of uraninites in Changjiang and Jiufeng granites Ur铀矿物; Py黄铁矿。 图 4d、 e、 f ， 这可能是由于九峰岩体的热液蚀变作 用低于长江岩体， 晶质铀矿没有或只是轻微蚀变。 从晶体形态来看， 九峰岩体中的铀矿物均属于晶质 铀矿， 而没有沥青铀矿 一般呈脉状、 不规则状 。 3 表面特征 通过电子探针二次电子图像 图 4a ～ f 可以看出， 产铀与不产铀花岗岩中铀矿物的 微形貌特征存在较大差异。产铀的长江岩体的铀矿 物 图 4b、 c 表面经常粗糙不平， 存在较多裂隙， 溶 蚀现象较为严重， 有的甚至以碎小颗粒形式存在; 而 不产铀的九峰岩体的铀矿物 图 4d、 e、 f 表面比较 平坦光滑， 裂隙较少， 只有轻微溶蚀现象。 5． 2产铀岩体与不产铀岩体的判别标志 由于晶质铀矿本身含有较高的铀， 且在后期改 造时最易释放出铀， 因此晶质铀矿是铀成矿的主要 物质来源之一 ［1， 7 －8 ］。张成江［7 ］通过对贵东岩体产 铀和不产铀岩体中晶质铀矿的系统研究， 总结出含 量、 成分、 溶蚀现象的判别标志。本文通过系统研究 长江岩体和九峰岩体的铀矿物特征， 在上述判别标 513 第 3 期张龙， 等 粤北产铀与不产铀花岗岩中铀矿物特征的电子探针研究及其找矿意义第 35 卷 ChaoXing 志的基础上， 补充了铀矿物类型、 与铀矿物共存的矿 物组合等产铀岩体和不产铀岩体的判别标志。 1 产铀长江岩体中的铀矿物多与黄铁矿、 绿 泥石、 石英等矿物共存， 岩体中的磁铁矿含量很低; 而不产铀的九峰岩体中含有较多的磁铁矿， 几乎不 含黄铁矿， 铀矿物多与石英、 黑云母等矿物共存。黄 铁矿的大量存在指示较还原环境， 磁铁矿则指示相 对氧化的环境。这与铀矿一般产出于相对还原的环 境相吻合。因此， 与铀矿物共存的矿物组合可以作 为区别产铀岩体与不产铀岩体的一个标志。 2 从晶质铀矿的晶形角度来看， 相对于长江 岩体， 九峰岩体中晶质铀矿的晶形保存得更加完好。 通过对两岩体中晶质铀矿的对比发现， 长江岩体中 晶质铀矿溶蚀现象更加强烈， 且晶形破坏程度较大， 是作为判断铀矿化的重要标志 ［7 －8 ］。晶质铀矿晶形 的破坏以及溶蚀是热液蚀变作用和自变质作用的结 果， 是岩体中的铀发生活化转移的直接证据。 3 长江岩体中的铀矿物主要有晶质铀矿、 沥 青铀矿、 铀石以及铀钍石四种类型， 而九峰岩体中的 铀矿物类型较为简单， 均是晶质铀矿， 因此铀矿物类 型也可以作为区别产铀与不产铀岩体的一个标志。 4 产铀的长江岩体中晶质铀矿的 UO2含量略 高于不产铀的九峰岩体。前人研究认为产铀岩体中 晶质铀矿的 ThO2含量一般低于不产铀岩体［7 ］， 但本 地区产铀的长江岩体中晶质铀矿的 ThO2含量高于 不产铀的九峰岩体， 因此晶质铀矿 ThO2含量的高低 可能不是判断铀成矿的一个标志。 5 据文献统计， 岩体中晶质铀矿的含量与铀成 矿有一定关系， 晶质铀矿含量越高， 则成为产铀岩体 的概率就越大， 例如贵东地区， 产铀的下庄岩体中晶 质铀矿的含量明显高于不产铀的鲁溪岩体和隘子岩 体 ［ 7 ］。因此， 可以通过岩体中是否含有较多的晶质铀 矿来判断是否产铀。对于长江岩体和九峰岩体中晶 质铀矿的含量， 后续将进行人工重砂定量分析查明。 不过从显微镜下和电子探针下对铀矿物的查找情况 来看， 长江岩体比九峰岩体中更容易找到铀矿物。 综上可知， 晶质铀矿的含量、 形貌、 成分、 铀矿物 类型、 与铀矿物共存的矿物组合等方面可以作为产铀 与不产铀岩体的判别标志， 这些判别标志的某一个标 志可能不能作为产铀与不产铀岩体的独立判别标志， 在实际应用中往往需要综合考虑上述多种标志。 5． 3铀矿物的成分演化及铀成矿作用 花岗岩型铀矿的成矿作用受构造 － 岩浆 － 蚀变 “三位一体” 的严格控制， 热液蚀变交代在铀矿的形 成过程中发挥了重要作用。长江岩体和九峰岩体形 成于同一时期 155 ～ 160 Ma ， 岩石地球化学研究 表明两个岩体均属于高硅、 高铝、 碱性 － 钙碱性系 列， 两岩体的 U 含量都高于世界花岗岩平均水平; 两岩体的 Sr － Nd － Hf 同位素组成与华南壳源型花 岗岩类似， 指示两者均来自古元古代变质沉积岩的 部分熔融， 具有相似的成岩物源 ［30 ］。造成这两个岩 体产铀能力不同的主要因素可能是后期岩浆 － 构造 活动及蚀变作用的差异。 长江岩体形成于燕山早期 ～ 155 Ma ［ 10， 12， 30 ］， 长江岩体中的晶质铀矿最早年龄也为 ～155 Ma， 说明 晶质铀矿是伴随长江岩体一起形成的， 而后受到不同 期次热液蚀变活动的影响。区域上 ～105 Ma 幔源基 性岩脉的侵入使一些晶质铀矿遭受改造， UO2、 ThO2 和 PbO 含量略有降低但不明显; ～74 Ma 是铀的主成 矿期 ［ 32 ］， 此时铀矿物的 UO 2、 ThO2和 PbO 含量明显降 低， SiO2CaO FeO 和 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 含 量明显升高， 表明晶质铀矿在不同期次热液活动作用 下遭受改造， U 元素发生了活化、 迁移， 经过成矿作用 形成沥青铀矿和铀石等矿石矿物。 九峰岩体的晶质铀矿同样是伴随着岩体一起形 成的， 从 ～ 160 Ma 成岩到 ～ 105 Ma， 铀矿物的主元 素 UO2平均含量变化很小， ThO2和 PbO 含量略降 低; SiO2 CaO FeO 含量有所增加， 稀土元素 Y2O3 Ce2O3 Nd2O3 含量变化很小， 表明区域上 ～105 Ma 幔源基性岩脉的侵入对九峰岩体中的晶 质铀矿产生了一定影响， 但并未使 U 元素发生明显 的活化、 迁移。而在 105 Ma 之后， 九峰岩体中未发 现新的晶质铀矿或沥青铀矿年龄， 表明后期区域上 基性岩脉的侵入及热液活动对九峰岩体不产生影响 或者影响很小， 因此在九峰岩体内没有形成具有工 业价值的铀矿床。 6结论 电子探针技术是研究铀矿物赋存状态、 形貌、 成 分特征和成岩成矿时代等方面的有效技术手段， 其 测试结果可以作为产铀与不产铀岩体的判别标志。 本文利用电子探针发现相比于不产铀岩体， 产铀岩 体中的铀矿物含量相对较高， 常与还原性矿物 如 黄铁矿 共生， 表面常见溶蚀特征， 成分变化较大， 除晶质铀矿外， 还常有沥青铀矿、 铀钍矿、 铀石等， 这 些差异可以作为判断产铀与不产铀岩体的标志。长 江岩体中铀矿物的化学年龄可分为三组， 九峰岩体 中晶质铀矿的化学年龄可分为两组。两岩体的第一 组铀矿物年龄 ～155 Ma、 ～106 Ma 与其岩体形成 年龄 155 ～ 160 Ma 一致; 第二组年龄 分别为 ～ 106 Ma、 ～105 Ma 与粤北地区100 5 Ma 的基性岩 613 第 3 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2016 年 ChaoXing 脉侵入时代相对应， 指示该期岩浆热液活动对两岩 体均产生了一定影响， 但未能使其 U 发生明显的活 化、 迁移; 长江岩体的第三组年龄 ～74 Ma 与其成矿 年龄一致， 表明在 100 5 Ma 之后长江岩体继续受 到区域上与基性岩脉侵入有关的岩浆热液活动的影 响， U 发生了明显的活化、 迁移， 并在 ～ 74 Ma 时富 集成矿; 而九峰岩体中未发现 100 5 Ma 之后的晶 质铀矿或沥青铀矿年龄， 表明后期的区域岩浆热液 活动没有对九峰岩体产生足够成矿的影响， 故不能 形成具有工业价值的铀矿床。 致谢 核工业北京地质研究院葛祥坤博士提供了晶 质铀矿的参考样品， 并对本文提出了中肯的修改意 见， 在此表示衷心感谢 7参考文献 ［ 1］杜乐天编著． 花岗岩型铀矿文集［ M］ ． 北京 原子能出 版社， 1982 1 －99． Du L T． On the Granite- type Uranium Deposits［M］ ． Beijing Atomic Energy Press， 1982 1 －99． ［ 2］张成江． 华南几个杂岩体中产铀与非产铀花岗岩的成 因及其与铀成矿关系［J］ ． 成都理工学院学报， 1996， 23 4 31 －38． Zhang C J． The Genesis of Uranium- and Non- uranium- bearing Granites from Several Compls South China and Their Relationship to Uranium Mineralization［J］ ． Journal of Chengdu Institute of Technology， 1996， 23 4 31 －38． ［ 3］陈佑纬， 毕献武， 胡瑞忠， 等． 贵东复式岩体印支期产 铀与非产铀花岗岩地球化学特征对比研究［ J］ ． 矿物 岩石， 2009， 29 3 106 －114． Chen Y W， Bi X W， Hu R Z，