贛西北洞上鈾礦床產鈾花崗巖的時代、巖石地球化學特征及其地質意義

黨飛鵬， 呂 川， 唐湘生， 張 勇， 肖志斌， 李志鵬， 湯君陽，張 濤

1.核工業二七〇研究所，江西 南昌 330200；

2.核資源與環境國家重點實驗室，江西 南昌 330013；

3.東華理工大學地質調查研究院，江西 南昌 330013；

4.中國地質調查局鈾礦地質重點實驗室，天津 300170

0 引言

九嶺地區位于九嶺-鄣公山鎢錫多金屬成礦帶的西段，是江西省重要的W–Sn–Cu–Mo–Li–Nb–Ta–U礦集區，已探明有色金屬、稀有金屬、貴金屬和放射性礦產200余處。九嶺地區的鈾礦找礦工作成果豐碩，該區北部落實了修水鈾礦化集中區，發現了董坑、保峰源、大椿、白土、洞下等鈾礦床，礦化類型為碳硅泥巖型（趙鳳民，2011）；南部宜豐—奉新一帶開展了放射性伽瑪測量和鈾礦普查，僅發現了洞上鈾礦床和茅坪、東槽鈾礦化點，礦化類型為花崗巖型硅質脈亞型，均分布在燕山期甘坊巖體內。已有研究集中在洞上鈾礦床地質特征、礦化特征、礦化富集規律及控礦因素等方面，認為鈾礦體定位在北北東向甘坊-蘭溪硅化斷裂內及其上下盤，賦礦圍巖為中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖（竇小平，2004；竇小平等，2015），但產鈾花崗巖的形成時代及成因尚不清楚。為此，文章在野外地質調查的基礎上，對洞上鈾礦床產鈾花崗巖進行巖相學、年代學及巖石地球化學系統分析，并結合區域構造演化，探討產鈾花崗巖形成的構造背景與產鈾潛力。

1 研究區地質特征

九嶺地區位于揚子板塊東南緣江南造山帶中段，基底地層為新元古界雙橋山群淺變質巖，蓋層為南華紀和震旦紀—中三疊世的海相沉積地層、白堊紀—古近紀陸相地層（王迪，2017；段政等，2019；圖1）。其中，雙橋山群（）廣泛出露于九嶺地區北部、西部和南部，是斷陷環境中形成的海相泥砂質碎屑巖-火山碎屑巖-噴發熔巖組合（蔣少涌等，2015；項新 葵等，2015a，2015b）。南 華系（Nh1）—奧陶系（O）分布于北部（圖1b），為一套連續的碳酸鹽巖-硅質巖沉積組合，是海相沉積蓋層。上三疊統（T3）為海陸交互相的含煤建造，下中侏羅統（J1-2）為河湖相沉積，上白堊統（K2）—新近系（N）為紅色巖系，分布在西部和南部，是陸相沉積蓋層?；椎貙影l生了褶皺作用，形成了九嶺復式緊密線型褶皺，軸線呈近東西（北東東）向。斷裂構造以近東西（北東東）向壓扭性斷裂和北東、北北東向走滑斷裂為主，次為北西向、近南北向硅化斷裂。巖漿巖以晉寧期中—酸性侵入巖和燕山期酸性侵入巖套、巖枝、巖脈為主，前者侵位于雙橋山群中，形成了巨大的九嶺巖基，整體呈近東西向展布，出露面積大于4000 km2，是華南最大的花崗質巖基之一，也是鎢多金屬礦化的賦礦圍巖；后者侵位于九嶺巖基或雙橋山群中，規模大小不一，與北部鎢-錫-銅礦化及南部鈾-鈮-鉭-鋰等金屬成礦作用關系密切（蔣少涌等，2015；張勇等，2017，2019，2020；張勇，2018；張達等，2021）。

1—第四系；2—古近系；3—上白堊統；4—奧陶系；5—寒武系；6—下南華統；7—新元古界雙橋山群；8—晉寧期花崗巖；9—燕山早期第一階段花崗巖；10—燕山早期第二階段花崗巖；11—燕山晚期花崗巖；12—細晶巖脈、花崗斑巖脈；13—推滑覆斷層、剝離斷層；14—斷裂構造；15—不整合界線；16—地質界線；17—巖相界線；18—鈾礦床及名稱a—大地構造位置簡圖（張勇，2018）；b—鈾礦地質簡圖圖1 九嶺地區大地構造位置及鈾礦地質簡圖Fig.1 Geotectonic location map and uranium geological map of Jiuling area(a) Geotectonic location map (Zhang, 2018); (b) Uranium geological map1–Quaternary; 2–Paleogene; 3–Upper Cretaceous; 4–Ordovician; 5–Cambrian; 6–Lower Nanhuan System; 7–Neoproterozoic Shuangqiaoshan Group; 8–Granite of Jinning Period; 9–Granite of first stage in Early Yanshanian; 10–Granite of second stage in Early Yanshanian; 11–Granite of Late Yanshanian; 12–fine-grain dike or ranite-porphyry vein; 13–nappe structure; 14–fault structure; 15–unconformity; 16–geological boundary;17–lithologic interface; 18–uranium deposit

洞上鈾礦床位于九嶺地區南部燕山期甘坊巖體中部，主要受北北東向蘭溪-甘坊硅化斷裂控制（圖1，圖2）。礦床內主要出露燕山早期中粗粒斑狀黑云母花崗巖、中粗粒二云母花崗巖和燕山晚期細晶巖、細粒白云母花崗巖。蘭溪-甘坊斷裂斜貫該區，帶內常見灰色—紅褐色硅質-玉髓脈、硅化角礫巖、硅化碎裂巖等，上下盤次一級硅化斷裂（裂隙）發育，多呈帶組狀。北北東向斷裂控制著鈾礦體的產狀、規模、形態等。鈾礦化產于中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖中，硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、螢石化等熱液蝕變發育，地表常見鈣鈾云母、銅鈾云母。鈾礦石以瀝青鈾礦-硫化物型和瀝青鈾礦-螢石型為主。

1—新元古界雙橋山群；2—晉寧期花崗閃長巖；3—晉寧期二長花崗巖；4—燕山早期第一階段花崗巖；5—燕山早期第二階段花崗巖；6—燕山晚期第一階段花崗巖；7—細晶巖脈、花崗斑巖脈；8—斷裂構造；9—地質界線、巖相界線；10—鈾礦床及名稱；11—取樣位置及編號圖2 洞上地區鈾礦地質簡圖（據周建廷等，2011；秦程，2018修編）Fig.2 Uranium geological map of Dongshang deposit（modified after Zhou et al., 2011; Qin, 2018）1–Neoproterozoic Shuangqiaoshan Group; 2–granodiorite of Jinning Period; 3–monzonitic granite of Jinning Period; 4–granite of first stage in Early Yanshanian; 5–granite of second stage in Early Yanshanian; 6–granite of Late Yanshanian; 7–fine-grain dike or ranite-porphyry vein;8–fault structure; 9–geological boundary or lithologic interface; 10–uranium deposit; 11–sampling point and number

2 樣品和分析方法

洞上產鈾花崗巖采樣位置見圖2。LA–ICP–MS鋯石和獨居石U–Pb定年樣品選自JL2020-7樣品。在巖石學觀察的基礎上，選取新鮮樣品（JL2020-6、JL2020-7、JL2020-8）進行全巖主微量元素及稀土元素分析。

2.1 巖相學特征

中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖，呈灰白色至淺肉紅色（圖3a），似斑狀結構，塊狀構造。礦物組成含量分別為石英（30%～35%）、鉀長石（20%～35%）、斜長石（15%～30%）、黑云母（5%～15%）和白云母（0%～10%），副礦物有磷灰石、鋯石、獨居石等。鏡下觀察，具似斑狀結構，斑晶為鉀長石和石英。鉀長石含量為10%～15%，呈寬板狀，卡氏雙晶及凈邊結構，大?。?～6）mm×（6～12）mm，以條紋長石、正長石為主；石英粒徑為5 mm，部分可見裂紋（圖3b）?；|為斜長石、微斜長石、石英、黑云母及白云母。斜長石呈半自形—自形柱狀，以更 -鈉長石為主，部分被白云母交代（圖3c）。石英呈他形粒狀，具有波狀消光。黑云母呈板狀，弱綠泥石化；白云母分為板狀和細小針狀、蠕蟲狀兩期，可見綠泥石和白云母組成的黑云母假晶（圖3d）。鈾礦化部位常見赤鐵礦化、硅化、水云母化、螢石化等熱液蝕變（圖3e、3f）。

Qtz—石英；Pl—斜長石；Ms—白云母；Chl—綠泥石；Kfs—鉀長石a—淺肉紅色中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖；b—似斑狀結構，圖中石英斑晶超出視域（+）；c—斜長石被白云母交代，綠泥石呈黑云母假晶（+）；d—綠泥石和白云母組成黑云母的假晶（+）；e—野外露頭，發育鉀長石化、褐鐵礦化；f—巖石手標本，見鉀長石化、水云母化圖3 洞上產鈾花崗巖巖石學特征Fig.3 Petrological characteristics of the U-bearing granite in Dongshang deposit(a) medium-coarse biotite granite; (b) orphyritic texture (+); (c) muscovitize (+); (d) chloritization and muscovitize (+); (e) K-alferation and ferritization of geological outcrop; (f) K-alferation and hydromicazation of hand specimens

2.2 主微量元素及稀土元素分析

主量元素檢測采用四硼酸鋰-偏硼酸鋰混合熔劑，與樣品混勻后在1150～1250℃下熔融并鑄成玻璃熔片，借助島津X熒光光譜儀進行測定。X光管最大電壓40 kV，最大電流95 mA，利用康普頓射線為內標校正基體效應。各元素含量測量范圍介于0.002%～99%之間。微量及稀土元素采用電感耦合等離子體質譜法測定，樣品前處理方式為封閉溶礦，用氫氟酸、高氯酸、硝酸、鹽酸等處理，檢測儀器為美國PerkinElmer公司NexION2000B型電感耦合等離子體質譜儀，選擇不同質核比的離子檢測某個離子的強度，計算某種元素的含量。儀器主要性能（Li（7）≤3% RSD，Y（89）≤3% RSD，Tl（204）≤3%RSD），霧化氣流量0.98 L/min，等離子體氣流1.2 L/min，射頻功率1200 W，用內標法進行校正。

2.3 鋯石U–Pb年齡分析

鋯石制靶方法見宋彪等（2002）。鋯石陰極發光圖像拍攝和LA–ICP–MS鋯石U–Pb同位素測定均在中國地質調查局鈾礦地質重點實驗室完成。借助New Wave 193 nm激光剝蝕系統和Thermo Fisher Neptune多接收等離子體質譜儀進行LA–ICP–MS分析，剝蝕孔徑35 μm，剝蝕頻率8 Hz，輸出能量5 mJ，年齡外標為鋯石GJ-1，元素含量外標為NIST610（肖志斌等，2017）。定年數據處理采用ICPMSDataCal 11.0（Liu et al.，2008，2010）進行。樣品U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權平均計算通過Isoplot /Ex_ver3（Ludwig，2003）完成。

2.4 獨居石U–Pb年齡分析

獨居石U–Pb年齡分析在東華理工大學核資源與環境國家重點實驗室完成，借助GeoLasHD 193 nm激光剝蝕系統和7900 ICP–MS電感耦合等離子體質譜儀進行LA–ICP–MS分析，剝蝕孔徑16 μm，剝蝕頻率3 Hz，輸出能量3 mJ，年齡外標為國際獨居石TS-Mnz，元素含量外標為玻璃標準物質NIST610。定 年 數 據 處 理 采 用ICPMSDataCal 11.0（Liu et al.，2008，2010）進行。樣品U-Pb年齡諧和圖繪制和年齡加權平均計算通過Isoplot /Ex_ver3（Ludwig，2003）完成。

3 分析結果

3.1 鋯石U–Pb年齡

洞上產鈾花崗巖樣品（JL2020-7）中鋯石呈無色透明或淺黃色，大部分晶型較好，短柱至長柱狀，長90～285 μm，寬45～90 μm，長/寬比1∶2～1∶3，CL圖像顯示鋯石韻律環帶清晰（圖4），具有核-邊結構，為典型的巖漿結晶鋯石（吳元保和鄭永飛，2004）。

圖4 洞上產鈾花崗巖CL圖像、測點位置及206Pb/238U視年齡值Fig.4 CL images，analysis point and 206Pb/238U apparent ages of the U-bearing granite in Dongshang deposit

文章對樣品（JL2020-7）中28顆鋯石進行了29個測點分析，結果列于表1。鋯石中U含量為135×10-6～5890×10-6，Th含量為102×10-6～1980×10-6，Th/U=0.05～1.49（平均值0.53>0.3），屬巖漿結晶鋯石（吳元保和鄭永飛，2004）。在206Pb/238U-207Pb/235U諧和圖中，數據點大都落在諧和線上或靠近諧和線，下交點年齡為152±1 Ma（圖5a）。其中19個206Pb/238U視年齡值介于154～150 Ma之間的測點加權平均年齡為152±1 Ma（MSWD=1.3；圖5b），表明洞上產鈾花崗巖形成于燕山早期（晚侏羅世）。

表1 洞上產鈾花崗巖鋯石LA–ICP–MS U–Pb定年分析結果Table 1 Data of LA–ICP–MS zircon U–Pb dating of the U-bearing granite in Dongshang deposit

圖5 洞上產鈾花崗巖鋯石U–Pb諧和圖和加權平均206Pb/238U年齡圖Fig.5 Concordia diagrams of the zircon U–Pb dating and weighted mean diagrams of 206Pb/238U apparent ages for the U-bearing granite in Dongshang deposit

3.2 獨居石U–Pb年齡

洞上產鈾花崗巖樣品（JL2020-7）中獨居石呈淺黃色、透明，為半自形—自形短柱狀、粒狀，粒徑40～180 μm。背散射（BSE）圖像中獨居石內部結構均勻，部分邊部出現晶棱圓化、港灣狀結構，無明顯環帶。獨居石U–Pb同位素測定結果見表2。對19顆獨居石進行U–Pb同位素測年，共獲得19個有效點，208Pb/232Th年齡值大多分布于諧和曲線上或附近（圖6a），下交點年齡151±1 Ma（MSWD=1.16）；對其中15個諧和測點的206Pb/238U年齡進行加權平均，結果為151±2 Ma（MSWD=1.6；圖6b），表明洞上產鈾花崗巖形成于燕山早期（晚侏羅世）。

表2 洞上產鈾花崗巖獨居石LA–ICP–MS U–Pb定年分析結果Table 2 Data of LA–ICP–MS monaite U–Pb dating of the U-bearing granite in Dongshang deposit

3.3 地球化學特征

洞上產鈾花崗巖的主微量元素和稀土元素檢測結果詳見表3。JL2020-6、JL2020-7和JL2020-8數據為此次測得，GF8-1、GF9-1、GF10-1和GF11-1數據引自王迪（2017）。

表3 洞上產鈾花崗巖主量元素（%）、微量元素（×10-6）及稀土元素（×10-6）分析結果Table 3 The analytical results major elements (%), trace elements (×10-6) and REEs (×10-6) of the U-bearing granite in Dongshang deposit

3.3.1 主量元素特征

洞上產鈾花崗巖SiO2含量為72.1%～75.6%（平均值73.9%），高硅；K2O含量為3.75%～4.77%（平均值4.33%），Na2O含 量 為3.36%～3.82%（平 均 值3.61%），K2O+Na2O含 量 為7.26%～8.43%（平 均 值7.95%），富堿；在SiO2-（K2O+Na2O）圖解上均投點于花崗巖區（圖7a），在SiO2-K2O圖解上落入高鉀鈣堿性系列（圖7b）。K2O/Na2O比值為1.07～1.42（平均值1.20），富鉀貧鈉。Al2O3含量為13.5%～15.2%（平均值14.4%），富 鋁，A/CNK=Al2O3/（CaO+Na2O+K2O）=1.12～1.29（平 均 值1.22>1.1），A/NK = Al2O3/（Na2O+K2O）=1.26～1.42（平 均 值 1.35）， 在 A/CNKA/NK圖解上均落于過鋁質巖區（圖7c）。TiO2含量為0.07%～0.17%，低鈦，與副礦物中少見鈦鐵礦、磷灰石的特征一致。FeOT含量為0.75%～1.28%（平均值1.07%），MgO含 量 為0.19%～0.31%（平 均 值0.26%），Mg#=31.4～41.5（平 均 值36.1），貧 鐵 鎂。CaO和P2O5含量分別為0.43%～0.76%和0.23%～0.28%，在SiO2-P2O5圖解上SiO2與P2O5的含量呈明顯的正相關（圖7d），顯示S型花崗巖特征（王文龍等，2017）。這些主量元素特征表明，洞上產鈾花崗巖屬高鉀鈣堿性系列過鋁質花崗巖，與華南殼源重熔型（S型）花崗巖主量元素特征一致（凌洪飛等，2006）。

JL數據為文中分析結果，GF數據引自王迪（2017）a—SiO2-(K2O+Na2O)圖（Middlemost，1994）；b—SiO2-K2O圖（Peccerillo and Taylor，1976）；c—A/CNK-ANK圖（Maniar and Piccoli，1989）；d—SiO2-P2O5圖圖7 洞上產鈾花崗巖主量元素圖解Fig.7 Main element diagrams of the U-bearing granite in Dongshang deposit(a) SiO2–(K2O+Na2O) diagram (Middlemost, 1994); (b)SiO2–K2O diagram (Peccerillo and Taylor, 1976); (c) A/CNK–ANK diagram (Maniar and Piccoli, 1989); (d) SiO2–P2O5 diagramThe JL data was analyzed for this article; The GF data was quoted from Wang (2017).

3.3.2 微量元素特征

洞上產鈾花崗巖富集Rb、U、Pb和Ta，虧損Ba、Sr和Nb、Ti，屬低Ba、Sr花崗巖，是殼源物質低程度部分熔融的產物（Harris and Inger，1992）。微量元素蛛網圖左側隆起、右側平緩（圖8a），與華南殼源重熔型（S型）花崗巖微量元素特征一致（凌洪飛等，2006）。Zr、Nb、Ce和Y含 量 偏 低，Zr+Nb+Ce+Y含量為57.0×10-6～136×10-6，遠低于A型花崗巖中Zr+Nb+Ce+Y含量的下限（350×10-6，Whalen et al.，1987）。Nb/Ta比值2.14～5.79（平均值2.98）遠小于正?；◢弾r值（Nb/Ta=11），Zr/Hf比值26.4～44.8，有3個樣品Zr/Hf比值40.7～44.8高于正?；◢弾r值（Zr/Hf=33 ～ 40），說明該類巖漿演化過程中存在熔體與富揮發分流體的相互作用，使得Ta、Zr趨向富集而Nb、Hf相對虧損。U含量為8.44×10-6～35.9×10-6，整體大于8×10-6，屬富鈾花崗巖，與華南鈾成礦省產鈾花崗巖的特征一致。

JL數據為此研究分析結果，GF數據引自王迪（2017）a—微量元素原始地幔標準化蛛網圖；b—稀土元素球粒隕石標準化配分曲線圖8 洞上產鈾花崗巖微量元素原始地幔標準化蛛網圖及稀土元素球粒隕石標準化配分曲線（標準化數值引自Sun and McDonough （1989））Fig.8 Primitive mantle-normalized trace element spider diagram and chondrite-normalized REE distribution pattern of the U-bearing granite in Dongshang deposit (normalized values after Sun and McDonough(1989))(a) Primitive mantle-normalized trace element spider diagram; (b) Chondrite-normalized REE distribution patternThe JL data was analyzed for this article; The GF data was quoted from Wang (2017).

3.3.3 稀土元素特征

洞上產鈾花崗巖ΣREE=21.6×10-6～50.7×10-6（平均 值39.6×10-6），LREE/HREE=6.75～8.07（平 均 值7.51），（La/Yb）N=8.50～12.0（平均值10.1），明顯富集輕稀土，虧損重稀土。（La/Sm）N=2.78～3.61（平均值3.13），輕稀土分餾明顯；（Gd/Yb）N=1.86～2.32（平均值2.16），重稀土分餾較弱。球粒隕石標準化配分曲線呈現輕稀土配分曲線相對較陡而重稀土配分曲線相對平坦的特征（圖8b）；δEu=0.34～0.48（平均值0.39），Eu虧損較明顯，與華南殼源重熔型（S型）花崗巖稀土元素特征一致（凌洪飛等，2006）。

4 討論

4.1 成巖時代

近些年，部分學者對甘坊巖體內鈮鉭鋰等稀有金屬礦產的賦礦圍巖開展了鋯石U-Pb定年，年齡介于147～141 Ma之間（王迪，2017；秦程，2018；劉瑩，2019），并對花崗巖中含鈾的鈮鐵礦族礦物開展U-Pb定年，年齡為144 Ma（劉瑩，2019；Xie et al.，2019）。但是產鈾花崗巖的形成時代尚未精確厘定。文章對洞上鈾礦床產鈾花崗巖中含鈾副礦物——鋯石和獨居石開展LA-ICP-MS U-Pb定年，獲得年齡為152～151 Ma（圖5，圖6），表明該花崗巖形成于晚侏羅世，是燕山早期酸性巖漿上侵的產物。

4.2 源區性質與巖石成因

洞上產鈾花崗巖室內定名為中粗粒斑狀黑（二）云 母 花 崗 巖，高 硅（w（SiO2）>70%）、富 鋁（A/CNK>1.1），屬高鉀鈣堿性系列花崗巖；在A/CNK-A/NK、SiO2-P2O5圖解（圖7c、7d）以及（Zr+Nb+Ce+Y）-（K2O+Na2O）/CaO和 （Zr+Ce+Y）-（Rb/Ba）圖解上（圖9a、9b）大都投點于或靠近S型花崗巖區。

FG—酸性花崗巖；OGT—未發生分異花崗巖；JL數據為文中分析結果，GF數據引自王迪（2017）a—（Zr+Nb+Ce+Y）-（（K2O+Na2O）/Ca2O）圖解（底圖引自Whalen et al.（1987））；b—（Zr+Ce+Y）-（Rb/Ba）圖解（底圖引自Whalen et al.（1987））圖9 洞上產鈾花崗巖巖石類型判別圖解Fig.9 Discrimination diagrams for the rock-type of the U-bearing granite in Dongshang deposit(a) (Zr+Nb+Ce+Y)–((K2O+Na2O)/Ca2O) diagram (Schema from Whalen et al.(1987)); (b) (Zr+Ce+Y)–(Rb/Ba) diagram (Schema from Whalen et al.(1987))

過鋁質花崗巖的CaO/Na2O>0.3，暗示源區物質富含斜長石；CaO/Na2O<0.3，暗示源區物質富黏土礦物（Sylvester，1998；蘭鴻鋒等，2016）。洞上產鈾花崗巖CaO/Na2O=0.13～0.20<0.3，表明其源區物質主要是富黏土礦物的泥質巖石，與Rb/Sr-Rb/Ba和（Na2O+K2O）/（MgO+FeOT+TiO2）-（Na2O+K2O+MgO+FeOT+TiO2）圖解中該類花崗巖投點于“富黏土源區-泥巖”區和“富白云母的變泥質巖”區的結果一致（圖10），暗示其源區物質可能是在大陸穩定區經歷強烈地殼化學風化和較弱物理剝蝕的貧斜長石的黏土泥質巖（蘭鴻鋒等，2016）。

巖石和礦物的微量元素含量在巖漿演化過程中變化明顯，是推演構造-巖漿作用等地質過程的有效示蹤劑（趙振華，1992；Zhao and Zhou，1997；王濤等，2019；郭小飛等，2022）。洞上產鈾花崗巖具有較高的Rb/Sr和Rb/Nb比值，平均值分別為12.6和32.4，暗示其源巖為成熟度較高的陸殼物質。Rb/Sr和Rb/Ba比值與SiO2含量呈弱的正相關關系，暗示該類花崗質巖漿經歷了較強的結晶分異演化。重稀土元素弱分異，（Gd/Yb）N=1.86～2.32，暗示巖漿源區較深。負Eu異常明顯，δEu=0.34～0.48，暗示巖漿演化過程中存在較強的斜長石分離結晶或者源區物質為貧斜長石的黏土泥質巖（陳迪等，2022）。

結合洞上產鈾花崗巖所在的甘坊巖體周緣出露新元古界雙橋山群安樂林組，巖石組合以變余粉砂巖、砂巖和板巖夾灰黑色炭質板巖為主，分析認為該類花崗巖可能是上地殼富鋁的淺變質巖系（雙橋山群）在減壓增溫的條件下部分熔融的產物。

4.3 成巖構造背景

華南中生代花崗巖的成因主要是地殼物質的部分熔融，地幔物質參與較少，并且大規模印支—燕山期巖漿上侵的動力學背景是從擠壓-伸展轉向后碰撞階段的拉張環境，表現為多階段多幕次脈動式活動的特點（譚俊等，2007；王莉娟等，2013；郭春麗等，2014；孫建東等，2022）。燕山運動被劃分出造山 的 主 擠 壓（165～145 Ma）、過 渡（145～130 Ma）、主伸展（130～110 Ma）、次擠壓（110～90 Ma）和再伸展（90～80 Ma）等多個階段（董樹文等，2007；張岳橋等，2007；項新葵等，2015a，2015b）。燕山早期江南造山帶再次活化，構造-巖漿活動背景由先擠壓轉向拉張-伸展（毛景文等，2011），構造應力場的轉換利于幔源物質上涌，進而誘發九嶺地區殼源物質發生重熔，形成過鋁質中酸性、酸性巖漿。

洞上產鈾花崗巖在Rb–（Y+Nb）和Ta–Yb圖解上投點于同碰撞花崗巖區，靠近后碰撞花崗巖區（圖11），表明該花崗巖是燕山早期主擠壓階段（165±5～145 Ma）九嶺地區新元古界雙橋山群富白云母的變泥質巖在碰撞造山的背景下經不同程度部分熔融形成的酸性巖漿，沿東西向、北東向斷裂上侵、冷凝的產物（毛景文等，2008）。

syn-COLG—同碰撞花崗巖；WPG—板內花崗巖；post-COLG—后碰撞花崗巖；VAG—火山弧花崗巖；ORG—洋脊花崗巖；JL數據為文中分析結果，GF數據引自王迪（2017）a—Rb–（Y+Nb）圖解（底圖引自Pearce（1996））；b—Ta–Yb圖解（底圖引自Pearce（1996））圖11 洞上產鈾花崗巖構造環境判別圖解Fig.11 Discrimination diagrams for the tectonic environment of the U-bearing granite in Dongshang deposit(a) Rb–(Y+Nb) diagram (Schema from Pearce (1996)); (b)Ta–Yb diagram (Schema from Pearce (1996))

4.4 鈾成礦潛力分析

花崗巖中鋯石的高U含量、低Th/U比值是判別產鈾與非產鈾花崗巖的有效依據之一（陳振宇和王登紅，2014）。洞上產鈾花崗巖JL2020-7樣品中28顆鋯石的U、Th含量均變化較大，U含量為135×10-6～5890×10-6（平 均 值1456×10-6>1000×10-6），Th含量為102×10-6～1980×10-6，Th/U比值平均為0.53（接近0.52；表3），與產鈾花崗巖的鋯石特征一致。在CaO/Na2O–Al2O3/TiO2圖解中，洞上產鈾花崗巖與諸廣花崗巖型鈾礦集區產鈾的長江巖體和桃山鈾礦田產鈾的打鼓寨巖體均投點于產鈾花崗巖區（圖12）。

圖中源區劃分引自Sylvester（1998）；產鈾、非產鈾和過渡型花崗巖區劃分引自蘭鴻鋒等（2016）；JL數據為文中分析結果，GF數據引自王迪（2017），打鼓寨巖體數據引自徐勛勝等（2021），長江巖體數據引自田澤瑾（2014）圖12 花崗巖與源巖關系圖Fig.12 Relation diagram of granite and source rock

在《花崗巖型鈾礦找礦指南（EJ/T976—96）》（中國核工業總公司，1996）中，產鈾花崗巖是指產有鈾礦床和具有潛在鈾資源的花崗巖，地質特征包括地殼成熟度高、基底巖石鈾含量高、多階段巖漿活動、酸性和中基性巖脈發育、斷裂發育、白云母化和堿交代作用強烈、鈾場和γ場不均勻、出現偏高場等，屬殼源重熔型（S型）花崗巖；副礦物以鈦鐵礦系列為主，富硅（SiO2含量為70%～75%），富堿（K2O+Na2O含 量 為7%～9%），鋁 過 飽 和（A/CNK>1.10），鉀大于鈉，銣鍶初始比大于0.710，富含U（含量>8×10-6）、Rb、Cs、Li、Be、W、Sn、Ta和F等 元素，Rb/Sr比值高，Th/U比值小于3，輕稀土富集，銪負異常明顯，鋯石鈾含量高。

洞上產鈾花崗巖Rb/Sr比值（平均值12.6）和Rb/Nb比值（平均值32.4）高，CaO/Na2O（平均值0.17）<0.3，暗示其源自成熟度較高的陸殼物質，且源區物質以富黏土的泥質巖為主。該花崗巖所處的甘坊巖體是燕山期早晚2期共3階段7次中酸性—酸性巖漿脈動式活動的產物。巖體內北東、北北東向硅化斷裂發育，自變質蝕變以白云母化為主，沿斷裂常見赤鐵礦化、硅化、水云母化、螢石化等熱液蝕變。并且，該花崗巖是過鋁質高鉀鈣堿性S型花崗巖，顯微鏡下見磷灰石、鋯石、獨居石等副礦物，富硅（SiO2平均含量73.9%）、富堿（K2O+Na2O平均含量7.95%）、鋁過飽和（A/CNK平均值1.22）、鉀大于鈉（K2O/Na2O平均值1.20），富含U（U平均含量20.5×10-6）、Rb、Cs、Li、Be、W、Sn、Ta和F等元素，釷鈾比值（平均值0.31）小于3，輕稀土富集（LREE/HREE平均值7.51）、銪負異常明顯（δEu平均值0.39），鋯石U（平均含量1456×10-6）高。這些地球化學組分特征與諸廣花崗巖型鈾礦集區產鈾的長江巖體和桃山鈾礦田產鈾的打鼓寨巖體的地球化學組分特征一致（表4），表明該花崗巖具有提供鈾源的條件與潛力。

表4 洞上產鈾花崗巖、長江巖體、打鼓寨巖體巖石地球化學組分對比表Table 4 Comparison table of petrogeochemical components of Dongshang U-bearing granite, Changjiang granite and Daguzhai granite

5 結論

（1）洞上產鈾花崗巖為中粗粒斑狀黑（二）云母花崗巖，鋯石和獨居石U-Pb年齡分別為152±1 Ma和151±2 Ma，年齡在誤差范圍內一致，表明該花崗巖是燕山早期酸性巖漿上侵的產物。

（2）洞上產鈾花崗巖富硅、高堿、富鉀貧鈉、高鋁、低鈦、貧鐵鎂，微量元素Ba、Sr、Nb、Ti虧損、Rb、U、Pb、Ta富集，輕稀土富集且分餾明顯，屬高鉀鈣堿性過鋁質S型花崗巖，是燕山早期同碰撞造山的主擠壓階段九嶺地區新元古界雙橋山群安樂林組富白云母的變泥質巖部分熔融的產物。

（3）洞上產鈾花崗巖與產鈾的長江巖體、打鼓寨巖體具有相似的巖石地球化學特征，富鈾、Rb/Sr比值高、Th/U比值小于3、鋯石鈾含量高等指示其為產鈾花崗巖，具有提供鈾源的條件與潛力。