水汶盆地火山巖地區蝕變作用與鈾成礦關系

廣西壯族自治區三〇七核地質大隊 廣西 貴港 537100

1 引言

水汶盆地火山巖地區蝕變作用強烈,具多期次活動疊加特點,蝕變類型一般表現為中低溫酸性熱液蝕變,這些蝕變也是與中低溫熱液鈾成礦有關的系列蝕變,發育鈾礦化作用的蝕變通常表現出上述多種蝕變的疊加。與鈾礦化有關的蝕變發育程度和分布范圍明顯受區域深斷裂構造、多組斷裂的復合地段、火山機構中心地段以及斑巖體的控制。

2 區域地質背景

水汶火山盆地位于廣西岑溪市與容縣交界處,是在云開后加里東古隆起上發育起來的中生代(晚白堊世)陸相火山斷陷盆地,區域上位于彬州-欽州鈾成礦帶的中段,該鈾成礦帶是產有多種類型鈾礦化和發生過多期次鈾成礦作用的鈾成礦帶[1]。盆地地層為雙基底雙蓋層建造,基底由古元古代天堂山深變質巖群構成的結晶基底及中—新元古代云開群構成的褶皺基底組成,蓋層則由內陸湖盆相沉積構成的上蓋層及海相沉積構成的下蓋層組成。盆地內斷裂構造發育,根據對盆地構造的分類,可將區內構造分為盆地基底斷裂構造、蓋層斷裂與火山構造等多種類型,上述多組構造一并構成盆地的構造格架。

3 蝕變類型

盆地內常見的蝕變類型均為低溫蝕變類型,其中泥化(或粘土化)是區內最常見的低溫蝕變類型之一,在斷裂構造帶的各種巖性中均有發育,泥化蝕變后的巖石由于質地松軟,其抗風化能力大降低,地表的剝蝕作用強烈,因蝕變沿斷裂帶發育,常呈深切溝谷出現;硅化多出現于區內近南北向斷裂構造蝕變巖帶。硅化的重要特征是使蝕變圍巖中SiO2含量增高,使巖石變得非常堅硬,實質是長石的分解、石英的次生加大,溶蝕和脈狀石英的充填和去堿作用,具明顯的多期性;赤鐵礦化是熱液鈾礦床常見的一種典型蝕變,大部分受斷裂構造影響,離礦體和含礦構造越遠,蝕變越弱,顏色也越淺,赤鐵礦化也是鈾礦的找礦標志;區內碳酸鹽化比較普遍,主要交代巖石中的長石礦物(鉀長石與斜長石兩種都有)和火山巖的基質部分,交代作用形成存在多期性,早期碳酸鹽化被綠脫石化(綠高嶺石)、綠泥石化或晚期的碳酸鹽化所蠶食,交代時間較晚的碳酸鹽化一般有明顯的交代輪廓邊緣,并常與水云母化-絹云母化伴生,特別是微晶碳酸鹽化與水云母化-絹云母化往往不易區分;綠泥石化及綠脫石化這兩種蝕變表現為綠色蝕變特征,在盆地內較為普遍,主要交代長石而來,綠脫石系含鐵的高嶺石,顏色發綠,色澤明顯比綠泥石要深,常與碳酸鹽化、水云母化-絹云母化等伴生產出,蝕變后基本保留原礦物的假像,反映出礦前區域性的一種蝕變類型。綠泥石化是典型的中低溫熱液蝕變,發生在富Mg2+的弱堿性的條件下。

4 蝕變作用與鈾成礦的關系

不論是堿性熱液蝕變還是酸性熱液蝕變作用,對鈾的成礦作用都有著某種直接或間接的關系。

4.1 蝕變作用能改變巖石的物理力學性質 蝕變作用改變的巖石物理力學性質使巖石有效孔隙度增高,抗壓強度減小,成為有利成礦的圍巖。蝕變圍巖孔隙度增高的原因可能有兩個方面:一方面是原巖中部分礦物組分在蝕變過程中被溶解帶出。如在堿交代作用過程中,花崗巖及其他圍巖內部分SiO2可轉變成SiO4-4或與堿金屬結合形成可溶性硅酸鹽而被帶出,產生大量微細空隙,從而導致堿交代巖孔隙度增大;另一方面是礦物的成分和晶體結構的改變也是促使蝕變巖石孔隙度增大的重要原因之一。與孔隙度增大相伴產生的是巖石抗壓強度降低,在應力作用下容易破碎,產生微細裂隙,使巖石中的孔隙溝通,增大了有效孔隙度,對含鈾熱液的滲透及成礦特別有利。

4.2 蝕變作用能改變鈾的賦存狀態 國內相關專家學者利用誘發裂變徑跡法對花崗巖中鈾的賦存狀態進行了研究,研究表明花崗巖在酸堿交代發生過程中鈾酰離子活化遷移。通過相關數據顯示,正常巖石中百分之八十以上的鈾以晶質鈾礦體現;巖石蝕變后,晶質鈾礦基本上分解成沿礦物解理、裂隙、粒間及巖石裂隙填充的“裂隙鈾”[2]。這種裂隙鈾極易被浸取,能為成礦溶液提供鈾源。據研究,晶質鈾礦也能通過蝕變作用形成。花崗巖成巖后,由于自變質(也有它變質)作用產生堿質交代,尤其是黑云母的白云母化能使黑云母中的含鈾副礦物,(如鋯石等)發生蝕變,鈾被活化,形成晶質鈾礦。晶質鈾礦中的鈾比固定在副礦物中的晶格鈾活動性較強,易活化轉移。

4.3 蝕變圍巖能提供有利鈾富集的地化環境 礦前期及成礦早期形成的富S2-、Fe2+的圍巖蝕變和綠泥石化、黃鐵礦化等所造成的還原條件,對鈾的沉淀和富集十分有利。許多礦床實例表明,鈾礦床與綠泥石化緊密共生,顯微鏡下經常見到以瀝青鈾礦為主的鈾礦物成浸染狀、細脈狀或超顯微粒狀賦存在綠泥石之中或其周圍。而瀝青鈾礦與硫化物密切共生或直接沿黃鐵礦、方鉛礦等硫化物邊緣析出的現象更是極為常見。所以早期蝕變生成的各種硫化物(以黃鐵礦為主)和富Fe2+的各種礦物在成礦過程中實際起著鈾的有效捕集劑或富集載體的作用。

4.4 大型蝕變帶的出現是鈾成礦區的標志 熱液鈾礦床是伴隨著大規模熱液蝕變形成而產生的,所以熱液蝕變帶既是鈾成礦作用的必然產物,也是能否形成大鈾礦的區域成礦標志。

5 結語

水汶盆地處于伸展拉張型構造環境背景下,構造運動及熱對流作用頻繁,與之對應的蝕變作用也強烈,蝕變帶的堿交代帶和酸性蝕變帶的空間共存轉化與深部流體作用有著直接聯系,大規模熱液蝕變帶是形成大型鈾礦化聚集區的前提條件,該理論亦可為水汶盆地火山巖型鈾礦下一步找礦工作提供理論支撐及實踐指導意義。