| 粤北花岗岩型铀矿床成因机制研究: 矿物学和铀矿物U-Pb年代学及地球化学约束 |
| 骆金诚
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| 导师 | 胡瑞忠
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| 2015
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| 学位授予单位 | 中国科学院研究生院
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位名称 | 博士
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| 学位专业 | 矿物学、岩石学、矿床学
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| 关键词 | 花岗岩型铀矿床
铀矿物u-pb年代学
矿物学
地球化学
粤北
华南
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| 其他摘要 | 华南是我国最重要的铀矿产区。基于赋矿围岩的岩性特征，把该区的铀矿床划分为三大类型，即花岗岩型、火山岩型和碳硅泥岩型。对这三大类型铀矿床，前人已从野外地质和地球化学方面做了大量的研究工作，然而对这些矿床精确的成矿时代和成矿流体起源研究依旧相当薄弱。粤北是我国最典型的花岗岩型铀矿床赋存区。文中以粤北仙石(339)和201花岗岩型铀矿床为研究对象，通过系统的岩相学、矿物学、铀矿物U-Pb年代学、LA-ICP-MS铀矿物REEs地球化学和原位微区O-S同位素方法和手段，探讨铀矿床的成矿时代、成矿物质来源、成矿流体的演化特征和起源。在此基础上，讨论岩石圈伸展与铀成矿作用的关系及铀的迁移和沉淀过程，最终提出可能的成因模式。主要认识如下： 基于铀矿物的岩相学特征和电子探针化学组分的分析结果，对仙石铀矿物进一步采用粉末样品X-射线粉晶衍射和原位微区X-射线衍射及原位激光拉曼光谱分析，识别出仙石铀矿物可能是高铀酸钙(CaUO4, Vorlanite)。该矿物可能是仙石矿床中最主要的含铀矿物，而非通常所认识的铀的氧化物—沥青铀矿。 原位微区SIMS铀矿物U-Pb定年和沥青铀矿U-Th-Pb化学年龄法，获得了精确的铀矿床年龄，结果表明: 仙石矿床在135 ± 4, 113 ± 2和104 ± 2 Ma发生了三次铀富集事件；201矿床的矿化年龄73.3 ± 4.7 Ma，表明形成于单期次的铀矿化作用。仙石和201矿床中所获得的四组铀矿化年龄与华南基性脉岩的侵位年龄一一对应，进一步支持铀矿床的脉动式成矿与基性脉岩的阶段性侵位作用相关的认识。因此，粤北地区至少发生四次与基性脉岩侵位对应的同期铀矿化作用。 铀矿物LA-ICP-MS分析结果表明，仙石铀矿床中，三期铀矿物的REEs标准化分布模式类似。与不同类型铀矿床中铀的氧化物REEs分布模式相比，仙石铀矿物的REEs分布与典型花岗岩相关的铀矿床中铀沥青铀矿的REEs显著不同，可能是因铀源来自赋矿花岗岩和矿体附近基性脉岩的混合源导致的，拟或是高铀酸钙(Vorlanite)矿物独特的REEs分布模式。201铀矿床中铀矿物REEs呈现轻稀土富集(LREE/HREE达到52.58)和Eu异常(Eu/Eu* = 0.33–0.51)特征，其REEs分布模式与白云赋矿围岩和典型的花岗岩型铀矿床沥青铀矿的REEs分布形式一致，表明白云赋矿围岩可能是201矿床的主要铀源。201矿床中沥青铀矿含极低的ThO2 (≤0.05%)及低的总REEs(低于0.2 wt.%)，暗示该矿床为中-低温热液型铀矿床，与流体包裹体结果一致。 在201矿床中，基于岩相学和矿物间的穿插关系识别出四个阶段的黄铁矿，原位SIMS黄铁矿硫同位素的δ34S值范围在?15.4到?1.4‰，表明成矿前硫可能主要源自赋矿花岗岩，成矿早期有少量岩浆硫的加入，成矿后期硫主要来自早期阶段硫的再沉淀或来源于更富集32S的流体。根据石英氧同位素 (平均值12.9‰)和其伴生的沥青铀矿的氧同位素 (平均值?5.2‰)及两矿物间氧同位素的平衡分馏方程，获得成矿温度约为260°C。基于获得的温度和石英-流体间氧同位素平衡分馏方程，可获得成矿流体的δ18Ofluid值在?1.1到6.7‰之间。结合前人对成矿流体同位素(C, H, O和S)研究，认为成矿流体以大气水为主，伴有少量岩浆水，表明与矿化作用同期的岩浆作用可能在铀矿化作用过程中贡献了部分物质和热源。 成矿流体主要以 和/或 形式运移富铀花岗岩中的铀。当流体中温度、压力、Eh-pH等发生变化时，富CO2热液发生脱气(沸腾)作用，伴随铀酰硅酸盐配合发生分解。201矿床中，U6+与还原剂S2-发生氧化还原反应导致铀沉淀，且各个热液阶段都有黄铁矿与沥青铀矿共生。仙石矿床中，流体中可能含极高含量的Ca2+，当富CO2热液发生脱气(沸腾)作用时，U6+和CO2与Ca化合晶出方解石，并伴随铀的沉淀形成Vorlanite。 基于详细的矿物学、铀矿物U-Pb年代学及地球化学研究，厘清了铀的成矿作用与华南岩石圈伸展作用的关系，提出粤北典型花岗岩型矿床的成矿模型，强调了富CO2热液发生的脱气(沸腾)作用及伴随的氧化还原作用是铀沉淀和成矿过程最重要的因素。 |
| 学科领域 | 矿床地球化学
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/6227
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| 专题 | 研究生_研究生_学位论文
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
骆金诚. 粤北花岗岩型铀矿床成因机制研究: 矿物学和铀矿物U-Pb年代学及地球化学约束[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.
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