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南岭地区发育多时代花岗岩类,是东亚环太平洋晚中生代花岗岩带的重要组成部分,并盛产与之有成因联系的钨、锡、锂、铍、铌、钽、铀等矿产,其中铀矿资源量占我国铀资源量的80%以上。南岭范围内的粤北地区是我国最重要的铀矿产区,发育有我国最好的两大产铀花岗岩体—诸广山岩体和贵东岩体,已开发的和潜在的铀资源都很丰富。我国目前已知的产铀花岗岩为数并不很多,因此在广泛出露的各种花岗岩体中,判别出产铀花岗岩体,就成为当前找矿工作的重要环节。
进入二十一世纪以来,粤北产铀岩体的岩石地球化学研究、铀成矿理论及成矿作用研究等均取得了重大进展,众多学者在对华南中生代构造岩浆活动的期次及铀成矿作用关系上取得了一些新的成果和认识,但在该区产铀岩体的年代学、地球化学和铀成矿机制研究等方面仍存在一些问题,主要体现在对产铀岩体的成岩年龄、相邻产铀岩体间的亲缘关系、产铀岩体的地球化学特征与其产铀潜能之间的相关关系等方面缺乏明确的认识。针对这些问题,本文以同位素年代学和岩石地球化学为主要研究内容,采用最新的测试技术和方法,对粤北地区主要的产铀岩体,包括诸广山岩体、贵东岩体和龙源坝岩体,从成岩时代、地球化学特征和铀矿化特征三个方面进行了详细的研究,取得了如下认识:
1、诸广山岩体以长江镇为界,东部和西部花岗岩的形成时代分别属于印支期和燕山期,东部花岗岩的锆石U—Pb年龄为208.0~235.3Ma,属于印支期花岗岩;西部斑状二云母花岗岩的锆石U—Pb年龄为167.4Ma,属于燕山期花岗岩;东部印支期花岗岩可进一步分为东西侧两个部分,西侧为印支早期花岗岩,锆石U—Pb年龄为233.9~235.3Ma,东侧为印支晚期花岗岩,锆石U—Pb年龄为208.0~210.0Ma。
2、贵东岩体中笋洞岩体的单颗粒锆石U—Pb同位素年龄为172.1Ma,与已有的年龄资料189.1Ma相差17Ma之多,该结果证实了贵东岩体东段燕山期岩浆活动的多阶段性,基于此定年结果,本文将原笋洞岩体进一步划分为高栋岩体(172.1Ma)和笋洞岩体(189.1Ma)。
3、龙源坝岩体的主体形成于印支期,尤其是印支早期。印支早期岩体单颗粒锆石U—Pb同位素年龄为241.0Ma,印支晚期为210.9Ma,燕山期正长岩体为149.4Ma,定年结果表明龙源坝岩体是不同于陂头岩体的一个独立的岩体,两者在时代和成冈上都有很大差别。
4、诸广山岩体、贵东岩体和龙源坝岩体的锶、钕同位素组成都与华南壳源型花岗岩的Sr-Nd同位素组成特征一致。在ε Nd(t)—t(侵位年龄)图解上落在南岭地区前寒武纪地壳演化域范围内,钕模式年龄也表明其源区物质为早元古代陆壳,因此,可以推测这些花岗岩是由早元古代陆壳物质部分熔融形成的。
5、贵东岩体中的下庄岩体、鲁溪岩体、笋洞岩体和高栋岩体的铀成矿能力的差异性表明,无论是提供铀源的印支期花岗岩,还是参与提供热源、矿化剂和动力条件的燕山期花岗岩,当岩石的地球化学特征表现为高硅、富碱,铁、镁和钙较低,稀土含量低,岩浆的分异程度较高,岩浆作用过程中流体作用比较强烈时,对铀矿的形成较为有利。贵东岩体东段燕山期花岗岩划分为高栋岩体和笋洞岩体后,其铀矿分布特征显示燕山期花岗岩与印支花岗岩的交界部位为铀矿床产出的主要地段。在粤北开展新一轮铀矿找矿实践时,也应重点聚焦于燕山期花岗岩与印支期花岗岩的交界部位。
6、龙源坝岩体的北部边界和诸广山岩体南东部边界的可镶嵌特征,可以想象在白垩纪之前(即在断陷盆地形成之前),两岩体是连在一起的。诸广山岩体东部出露的花岗岩的年代学特征——印支期(208~235Ma),也与龙源坝岩体的形成时代相同,支持龙源坝岩体和诸广山岩体原来可能同属一个岩体,由于后期的白垩纪断陷盆地一南雄盆地的形成,才造成两个岩体在地貌上分割开来。
7、粤北强、中、弱产铀岩体的地球化学各项指标的对比表明,SiO2、CaO、ACNK、Rb/Sr比值和∑REE值符合前人总结的规律:高硅、低钙、过铝、高Rb/Sr比值和低∑REE值的岩体对铀成矿有利。在反映铀成矿能力敏感程度方面,Rb/Sr比值最好,其次是ACNK值。因此当对一个花岗岩体进行产铀性能远景评价时,可以按如下标准评价:Rb/Sr比值大于7的强过铝花岗岩具有强产铀潜能;Rb/Sr比值介于3.5和7之间的弱过铝花岗岩具有中等产铀潜能;Rb/Sr比值小于3.5的准铝质花岗岩只具有比较弱的产铀潜能。
8、在燕山期的构造一岩浆活动中,当富∑CO2的地幔流体途经印支期的富铀岩体时,富铀岩体中的铀被萃取到流体中,形成富∑CO2、富U的成矿热液,当其上升到压力突然降低的部位,因∑CO2大量逸出而使铀沉淀形成铀矿。因此,在华南开展新一轮铀矿找矿时,应首先聚焦于印支期岩浆作用与铀成矿的关系,然后再注意晚阶段构造—岩浆热事件的叠加作用。建议重新厘定华南印支期花岗岩的分布格局,缩小靶区,在以印支期花岗岩作为基底或围岩、有燕山期岩浆活动叠加和深大断裂构造发育的地区,加强铀矿找矿工作。