四川米易县海塔地区特富铀矿成矿物理化学条件研究

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本文在国家自然科学基金“攀西地区混合岩型铀矿成矿机理研究”(编号:41472073)和中国核工业地质局重点科研项目“康滇地轴热液铀矿成矿规律与找矿方向”的支持下,对米易海塔地区特富铀矿进行了流体包裹体特征、氢氧同位素组成以及成矿时代等研究,对成矿流体的物理化学条件、流体的来源以及成矿作用过程进行了探讨,取得了以下主要认识和成果:(1)海塔地区特富铀矿依据矿石的岩性特征,可分为混合岩化片岩矿石、混合岩矿石、长英质脉矿石、富晶质铀矿石英脉矿石四种矿石类型。放射性照相表明,长英质脉矿石中铀可能主要以分布不均的细小的颗粒状铀矿物存在;富晶质铀矿石英脉矿石中既有颗粒状铀矿物、亦有细分散状,还有脉状沥青铀矿存在的可能,且分布亦不均匀。电子探针分析表明,矿石中的铀矿物主要为晶质铀矿物以及晶质铀矿原地氧化形成的次生铀矿物,尚有晚期交代榍石而形成的沥青铀矿。海塔地区矿石的矿物组合主要为长石-石英-晶质铀矿-沥青铀矿-榍石-钛铀矿-辉钼矿组合。(2)流体包裹体岩相学研究表明,海塔地区特富铀矿长英质脉、石英脉中流体包裹体主要有富液相包裹体(L型)、H2O-CO2包裹体(C型)和含子矿物三相包裹体(S型)这三类,富液相包裹体与H2O-CO2包裹体和含子矿物三相包裹体相伴生,并且富液相包裹体占绝大多数。(3)流体包裹体显微测温结果表明,海塔地区特富铀矿成矿温度可以明显划分为两个大的阶段,早期混合岩化作用阶段成矿流体温度主要为380℃500℃,属于高温流体;晚期热液叠加成矿作用阶段成矿温度主要为160220℃,成矿流体为低温流体。(4)通过经验公式计算得到,海塔地区特富铀矿成矿流体的盐度变化较大。早期混合岩化成矿阶段成矿流体的盐度主要集中在20 wt%23.18wt%NaCl和33.48 wt%45.33 wt%NaCl,为中低盐度流体;晚期热液叠加成矿阶段成矿流体的盐度主要集中在20 wt%23.18wt%NaCl,为低盐度流体。(5)利用密度经验公式计算得到,早期混合岩化高温成矿阶段成矿流体的密度主要为0.640.84 g/cm3,为低密度流体;晚期热液低温成矿阶段成矿流体的密度主要为0.921.09 g/cm3,为高密度流体。(6)利用经验公式估算,早期混合岩化热液成矿阶段成矿压力为108.37125.50MPa,平均为118.42MPa,对应成矿深度为3.614.18Km,平均为3.95Km,为高温、高压、深成的成矿环境;晚期热液叠加成矿阶段成矿压力为41.2979.87MPa,平均值为52.64MPa,对应成矿深度为1.382.70Km,平均为1.74Km,为低温、中低压、浅成的成矿环境。(7)对单个流体包裹体进行激光拉曼分析,结果表明流体为CH4、H2、CO2、H2O、N2,显示出气体成分具有一定的还原性。通过计算得出,流体包裹体氧化还原电位Eh(V)范围为-0.3460.181V,表现为弱的正值或负值,这可能反映出流体成矿时处于氧化还原界面附近。海塔地区成矿流体的pH为5.506.02,平均为5.87,属于弱酸性流体。这与海塔地区主要发育的硅化、黄铁矿化、辉钼矿化等酸性蚀变一致。(8)海塔地区成矿作用可分为以下两个主要阶段:第一个阶段为早期混合岩化热液成矿阶段,成矿流体主要为混合岩化热液,流体具有高温、中低盐度、低密度等特征,成矿作用发生在高压、深成环境;第二阶段为晚期热液叠加成矿阶段,流体具有低温、低盐度、高密度等特征,成矿作用发生在中低压、浅成的成矿环境。早期混合岩化热液成矿阶段发生了流体的混合,晚期热液叠加成矿阶段成矿发生过流体沸腾。成矿作用与流体混合、流体沸腾关系密切。(9)氢氧同位素研究表明,早期混合岩化成矿阶段成矿流体可能为岩浆水与变质水的混合,晚期热液叠加成矿阶段成矿流体中有大气降水的加入。(10)同位素测年表明,与晶质铀矿密切共生的辉钼矿年龄为761±19Ma,表明该地区存在澄江期的铀钼矿化;对晶质铀矿测年得到年龄为210.5 Ma,这与前人测得的228.6 Ma一致,说明地区存在一次印支期的晚期铀矿化;海塔A-10铀矿点附近的细粒花岗岩脉锆石年龄为219±14Ma,印支期的成矿作用可能与印支晚期的花岗岩浆活动有关。所以,海塔地区特富铀矿存在澄江期与印支期两期以上铀矿化作用。
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