Question

成矿作用探讨

Answer 1

虽然相山矿田矿床的含矿围岩不尽相同，但它们的成矿机制是相似的，是在同一成矿系统作用下形成的不同形式、不同赋矿空间的矿床。

一、成矿物质来源

碎斑熔岩、花岗斑岩、流纹英安斑岩均具有很高的相近的δ¹⁸O值，夏林圻等(1992)测试的数据是:碎斑熔岩(碎斑流纹岩)11.32～12.00，花岗斑岩(黑云母二长花岗斑岩)11.54，流纹英安斑岩(黑云母石英二长斑岩)11.28。反映它们都是由地壳物质重熔形成，其源区以上部陆壳富黏土质的沉积变质岩为主。

邹家山矿床矿石中U与Th的关系很密切，呈正消长关系，常构成铀钍混合型矿石。Th含量一般比U低，但局部可达1%以上。空间上无U、Th分带现象。由于U、Th在表生热液中是趋于分离的，U、Th的共生富集规律，表明它们来源于深部的岩浆体系，而且都是以氟化物形式共同迁移上来的?

沥青铀矿的稀土总量大于矿石，矿石的稀土总量又大于碎斑熔岩的(也大于花岗斑岩的)，U含量与稀土总量同步增长的规律是由它们相似的地球化学性质所决定的，且碎斑熔岩重稀土含量大于矿石，矿石重稀土含量大于沥青铀矿，稀土配分模式图(图4－7)也反映了这种变化特征。但δEu的变化不大，均表现为较强烈的Eu负异常，表明它们又有内在的联系(张万良等，2005)。

图4-7 矿石、沥青铀矿及成矿围岩稀土配分型式

成矿期萤石的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.71327，碎斑熔岩钾长石⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.7124(范洪海，2001)。由于成矿期萤石成矿年龄要比碎斑熔岩的成岩年龄晚，成矿热液中的Sr同位素组成会有一定的增长，因而它们的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr是基本一致的。

成矿期水云母的δ¹⁸O为14.13～10.88，其δ¹⁸O_H2O为1.83～1.42，矿后期方解石的δ¹⁸O为5.20，其δ¹⁸O_H2O为－9.14。根据云际和巴泉矿床的资料，以钠长石化为主的碱交代热液的δ¹⁸O_H2O为1.54～5.16。

从成矿期到成矿后，成矿热液的δ¹⁸O_H2O值是逐渐降低的，这与许多岩浆热液矿床(包括斑岩型)的成矿热液δ¹⁸O_H2O的变化规律一致(张理刚，1985)，即成矿早期或前期，成矿流体主要以岩浆水为主，之后，岩浆水不断与地下水或大气降水混合，δ¹⁸O_H2O逐渐降低，至成矿后期大气降水是主要组分。

因此认为，成矿物质与碎斑熔岩和花岗斑岩一样，都是深部岩浆过程的产物，都来源于深部的岩浆体系，即成矿物质、斑岩、火山岩具有相同的来源(张万良等，2009)。

二、成矿物质迁移和沉淀

根据蚀变矿物的共生组合关系，围岩蚀变可明显划分为两期，早期为以钠长石化为特征的碱交代，形成温度范围为110～330℃;晚期为以水云母化、萤石化为特征的酸蚀变，形成温度范围为86～200℃。早期的碱交代蚀变除钠长石化外，还有磷灰石化、赤铁矿化、碳酸盐化、绿泥石化、硅化，碱交代蚀变相对较弱，分布仅局限于较深部位，形成的是一些单铀低品位的铀矿化。热液呈碱性，阳离子以Na⁺和Ca²⁺为主，阴离子主要是CO^2－₃、HPO^2－₄，其次是Cl^－。U迁移的存在形式为［UO₂(CO₃)₂］^2－和［UO₂HPO₄］⁰，沥青铀矿是在含矿热液的性质发生变化如温度、pH降低的过程中而形成的。

晚期的酸性蚀变形成的萤石化和水云母化常共生在一起，并伴随强烈铀矿化以及黄铁矿化和少量金属硫化物，有时也伴生硅化。矿化蚀变以沿裂隙充填为主，同时对两侧岩石进行交代。热液呈弱酸—酸性，阳离子以K⁺和Ca²⁺为主，阴离子有F^－、SO^2－₄、CO^2－₃、H₂PO^－₄、Cl^－等，U在含矿热液中的迁移形式可能是［UO₂F₃］^－、［UO₂F₄］^2－、［UO₂H₂PO₄］⁺、［UO₂(SO₄)］⁰、［UO₂(CO₃)₂］^2－，沥青铀矿是在富含碳酸盐、氟化物、多硫、中等盐度以及热液性质向中性演化过程中沉淀的。

源于较深部的富U的高化学能量热流体，初始性质呈碱性，温度＞300℃，阳离子主要是Ca²⁺、Na⁺，而阴离子则包括CO^2－₃、PO^3－₄、SO^2－₄、SiO^4－₄、F^－等，当其与围岩发生反应时，围岩中碱性较弱的阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺以及部分K⁺被置换出来进入流体，造成岩石的强钠长石化和溶液组分的不断变化;随着Na⁺的大量消耗，溶液的pH降低了，并逐渐向弱碱性至中性演化及U不断富集并开始沉淀，Ca²⁺与溶液中的PO^3－₄结合生成磷灰石，形成U－磷灰石型矿石，当PO^3－₄消耗完之后，多余的Ca²⁺又与溶液中的CO^2－₃化合生成方解石，形成U－方解石型矿石，Mg²⁺、Fe²⁺与溶液中的SiO^4－₄结合生成绿泥石，形成U－绿泥石型矿石。随着溶液中的SiO^4－₄、CO^2－₃、PO^3－₄的不断消耗，溶液向弱酸性至酸性演化，溶液中的强酸性组分SO^2－₄，F^－等逐渐增多，其中S^2－增多到一定程度时，则与溶液中的Fe²⁺及其他金属离子结合生成黄铁矿等金属硫化物，这种偏酸性的溶液或沿裂隙充填交代早先形成的碱交代岩或矿体，或沿裂隙继续运移，并与围岩发生化学反应，如长石的分解，生成大量水云母或萤石，形成U－萤石水云母型矿石，并与少量磷结合形成磷灰石。此时，溶液中除Si之外的阴离子或阳离子逐渐消耗殆尽，溶液向富Si的酸性溶液转化，最后形成矿后期的硅化带。