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302铀矿床位于粤北地区诸广南部岩体东南部的花岗岩内,在大地构造位置上处于闽赣粤后加里东隆起与湘桂粤北海西—印支坳陷结合部位。本文在野外地质工作的基础上,通过岩相学、岩石地球化学、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、电子探针定性及定量分析、H-O同位素和Sr-Nd同位素分析等方法,对与矿化相关的新鲜的花岗岩、蚀变围岩、蚀变矿物和副矿物等进行分析研究,以探讨矿床的成因。岩石地球化学研究表明,长江岩体新鲜的中粒黑云母花岗岩具有高Si02含量(72.27～75.08 wt.%),和较高的碱含量(Na2O+K20=7.68～8.10 wt.%),属于高钾钙碱系列。岩体A/CNK值为1.03～1.05,属弱过铝质花岗岩,富集轻稀土元素((La/Yb)N=7.24～11.04),Eu负异常明显(δEu=0.14～0.30),明显富集Rb、Th和U,而强烈亏损Ba、Sr、P和Ti,并轻微亏损Nb。 LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,长江岩体的年龄为164±2 Ma(MSWD=6.3,N=13).围岩蚀变研究表明,在水平方向上,由矿脉向外蚀变围岩可依次分为4个带,且距离矿脉由近到远,蚀变程度逐渐减弱,总体表现为：硅化+红化→绢云母化→绿泥石化+碱性长石化→弱蚀变或正常花岗岩。U矿化与硅化和赤铁矿化密切相关。蚀变分带是在复杂的构造背景条件下,由多期多阶段的流体与岩石发生相互作用形成。蚀变围岩中绿泥石绝大多数属于鲕绿泥石和蠕绿泥石,以贫Si富Fe为特征,属于矿前期中高温热液蚀变范围。副矿物研究表明,蚀变围岩中主要副矿物为铀钍石、锆石、磷钇矿、磷灰石、褐帘石和黄铁矿等。铀钍石是最重要的富铀矿物。锆石最常见,磷钇矿和磷灰石数量较少,褐帘石只出现在弱蚀变花岗岩或正常花岗岩中。距离矿脉由近到远,副矿物的组合可简单概括为：铀钍石+锆石+磷钇矿→锆石+褐帘石+磷灰石。石英的H-O同位素研究表明,成矿流体的δ18OH2O值为-7.09‰～3.24‰,δDH2O值为-105‰～63‰,是在强烈的构造-岩浆活动的地质背景下,由大气降水在深循环过程中通过水-岩相互作用演化形成,δDH2O值的偏低可能由成矿流体经历了热液沸腾作用和/或少量有机水的混入引起。萤石的微量元素和Sr-Nd同位素研究表明,成矿期萤石的εNd(t)值(平均值为-11.6)几乎一致,与长江岩体的值(平均为-10.9)十分相似,与油洞岩体的值(平均为-13.2)也较接近,而与基性岩脉的值(平均为1.4)区别明显；萤石的稀土元素配分模式也与长江岩体更为相似,与油洞岩体区别相对较明显,反映成矿流体中的稀土元素主要来源于长江岩体。萤石的(87Sr/86Sr)i值介于赋矿围岩长江岩体和基性岩脉的(87Sr/86Sr)i值之间,反映成矿流体中的Rb-Sr组分来源于两者之间不同程度的混合。上述研究可能指示：成矿流体中的多数组分是在流体与围岩(尤其是长江岩体)之间相互作用过程中获得的。白垩纪以来,研究区内构造-岩浆活动十分强烈,粤北地区的陆壳处于伸展拉张期,大气降水来源的氧化性流体沿断裂构造下渗循环,在地温升高、强烈构造及岩浆活动的条件下温度升高形成热液,这种氧化性热液在与花岗岩的水-岩反应过程中溶解浸取花岗岩中的铀等元素,随着流体的运移,在有利的物理化学条件及构造部位,铀卸载富集成矿。