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相山铀矿田邹家山矿床特富矿石中磷灰石流体包裹体研究

郭晶晶  
【摘要】:相山铀矿田是目前我国已发现规模最大、品位最富的火山岩型铀矿田。前人通过岩相学观察、电子探针分析、常微量元素分析、流体包裹体等方法,对于相山铀矿田富大矿体的成矿机理进行了深入研究。但在流体包裹体研究方面,前人多选择结晶良好、透明度高的脉石矿物中流体包裹体进行研究,这些脉石矿物一般为成矿晚期或成矿期后结晶的产物,所得结果难于准确反映成矿流体的信息。鉴于此,本文选择邹家山铀矿床特富(指U3%,下同)矿石中与铀矿物紧密共生的磷灰石及其微细晶透明矿物,在岩相学观察、主量元素分析的基础上,进行电子探针分析、扫描电镜–能谱分析、流体包裹体测温、激光拉曼光谱分析及其稳定同位素分析,探讨成矿流体特征,进而揭示火山岩型热液铀矿床富、大铀矿成矿机理。主要取得以下认识:(1)特富铀矿石中的铀矿物主要有钛铀矿、沥青铀矿及铀石,伴生矿物主要有黄铁矿、钾长石、云母和磷灰石等。地球化学分析表明,特富铀矿石U含量为3.14%~11.45%,P_2O_5为1.06%~7.066%,U与P_2O_5呈正相关。贫铀矿石U含量为0.024%~0.047%,P_2O_5为1.49%~2.11%。特富铀矿石中U与P_2O_5的含量明显高于贫铀矿石。(2)特富铀矿石中可见两种类型的磷灰石,显微特征差异明显。一类为微晶磷灰石(Ap1型),含黑色矿物包裹体,其晶形较差,形状不规则,粒度小,呈淡黄色或暗灰色,透明度较差,呈微粒状、蠕虫状等。与钛铀矿明显共生,推测为主成矿阶段的产物。与这类磷灰石共生的主要有微晶石英和紫黑色细晶萤石,应同属主成矿阶段的产物;另一类为中粗晶磷灰石(Ap2型),自形程度高,形状规则,部分呈六方柱形,粒度大。围绕钛铀矿或沥青铀矿生长,推测为成矿晚阶段产物。(3)邹家山铀矿床流体性质:(1)主成矿阶段流体包裹体的均一温度集中在270℃~330℃,盐度变化范围为5.11%~8.95%Na Cleqv。成矿晚阶段流体包裹体的均一温度集中在180℃~220℃,盐度变化范围为4.96%~9.47%Na Cleqv,成矿温度最低为180℃。(2)主成矿阶段流体密度平均值为0.79g/cm~3,成矿压力271.06×10~5Pa,成矿深度0.9km;成矿晚阶段流体密度平均值为0.91g/cm~3,成矿压力188.25×10~5Pa,成矿深度0.63km。主成矿阶段成矿压力较大,成矿深度较深,成矿晚阶段成矿压力较小,成矿深度较浅,表明邹家山矿床后期可能遭受剥蚀或抬升作用。(3)激光拉曼测试表明,邹家山铀矿床紫黑色细晶萤石中包裹体气体成分主要为H_2,微晶石英中包裹体气体成分主要为O_2和CO_2,指示了成矿流体中的气体组分以H_2、O_2为主,可能含有少量的CO_2。成矿早阶段成矿流体可能为富H_2的还原性流体,成矿晚阶段氧逸度增加,可能为更富O_2的氧化性流体。(4)氢氧同位素研究表明,邹家山铀矿床主成矿阶段成矿流体以岩浆水为主,而成矿晚阶段有大气降水的混入,从主成矿阶段–成矿晚阶段,成矿流体由岩浆水向大气降水演化。硼同位素研究表明,邹家山铀矿床δ~(11)B值变化范围为-38.29‰~-17.12‰,说明其成矿物质主要来源于地壳,可能含有少量地幔物质的参与。(4)本文通过流体包裹体研究,结合前人的研究,认为富大铀矿是两期成矿叠加所形成的。主成矿阶段成矿流体为中(高)温中低盐度富H_2的还原性流体,在还原环境中UO_2~(2+)被还原沉淀形成铀矿物。成矿晚阶段成矿流体为中低温低盐度富O_2的氧化性流体,成矿晚阶段成矿流体与主成矿阶段还原性成矿物质相遇,使得铀活化再沉淀从而形成富大矿体。


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