大桥坞产铀火山-侵入杂岩的岩浆混合作用及其对赣杭构造带铀成矿潜力的指示意义

王洪作，吴俊奇*，陈培荣，汤江伟，凌洪飞，赵友东.内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学地球科学与工程学院，南京003；.浙江省核工业69大队，金华3000



大桥坞产铀火山-侵入杂岩的岩浆混合作用及其对赣杭构造带铀成矿潜力的指示意义

王洪作1，吴俊奇1*，陈培荣1，汤江伟2，凌洪飞1，赵友东1
1.内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学地球科学与工程学院，南京210023；2.浙江省核工业269大队，金华321000

摘要：浙江省大桥坞铀矿床赋矿围岩为一套火山-侵入杂岩，锆石U-Pb定年显示该套杂岩的成岩时代为138～125 Ma。Hf同位素分析结果显示随着成岩时代变新，这些岩石中锆石ε(Hf)(t)值从约-13.0升高到约-3.0。锆石饱和温度同样表现出升高的趋势，从～749℃升高到～846℃。以上特征表明大桥坞地区火山-侵入杂岩为壳幔岩浆混合成因，且幔源物质加入的比例随成岩时代变新而增多。综合前人对赣杭构造带相山、芙蓉山和沐尘地区花岗质岩石的研究结果，发现这些岩石的全岩ε(Nd)(t)值和锆石ε(Hf)(t)值在135～112 Ma期间分别从-9.0升高到-2.0和-10.0升高到2.0，表明其成因上可能同壳幔岩浆混合有关，且随着成岩时代变新幔源岩浆的加入逐渐增多。Sr-Nd同位素模拟显示幔源岩浆加入的比例在135～112 Ma期间从0升高到～60%。由于幔源岩浆较壳源岩浆贫U和Th，前者的加入会稀释壳源岩浆中U和Th的含量，降低其铀成矿潜力。幔源物质加入越多，铀成矿潜力越低。赣杭构造带壳幔岩浆混合作用呈西弱东强的地质事实，可能是该带上铀矿床的分布呈西大东小格局的重要原因之一。因此，赣杭构造带东段找矿需关注富铀基底（花岗岩或长英质变质岩基底）与早白垩世火山岩盖层相结合的地区。

关键词：火山-侵入杂岩；Hf同位素；壳幔岩浆混合；铀成矿潜力；赣杭构造带

赣杭构造带（GHTB）位于华夏板块和扬子板块的拼合带上，是晚中生代时期形成的一个夭折裂谷（图1）（Gilder et al.，1991；Goodell et al.，1991；Jiang et al.，2011）。赣杭构造带发育了一系列火山岩型铀矿床，形成一个独特的火山岩型铀成矿带，是我国重要的铀成矿区（带）之一（方锡珩等，2012）。目前已发现有相山、东乡—鲍家、盛源、大洲、大桥坞以及芙蓉山等铀矿床（田）（图1）。该带上的火山岩型铀矿床分布极不均匀，其中近一半的铀矿床位于相山地区（邵飞等，2006），是国内最大的火山岩型铀矿床，在世界上也具有重要影响（Jiang et al.，2006；Hu et al.， 2008；Cuney，2009，2010）。其他大、中型铀矿床分布在盛源（张万良，2000，2001）、大桥坞（汤江伟，2009；韩效忠等，2010；汤江伟，2010）和大洲（章邦桐等，1992；毛孟才，2001；田建吉等，2010a，2010b）等地区，小型铀矿床分布在芙蓉山等地区（周家志，1986；俞云文，1993；毛孟才，1999）。铀矿床的分布呈现出西多东少，西大东小的格局，造成这种现象的原因尚不清楚，需要进一步深入研究。

图1　赣杭构造带火山岩型铀矿床分布示意图（据张星蒲，1999；邵飞等，2006；余心起等，2006修改）Fig.1 Sketch map of volcanic rock-host uranium deposits distributed in the GHTB

分布在赣杭构造带的铀矿床其赋矿围岩为一套早白垩世的火山-侵入杂岩组合（表1），如火山碎屑岩、流纹岩和次火山岩（花岗斑岩、石英二长斑岩）。在元素地球化学上，这些岩石普遍富碱、REE，具有较高的Ga/Al比值和Zr + Nb + Ce + Y含量，显示A型花岗岩的特征（Jiang et al.，2005；Yang et al.，2012，2013）。前人对赣杭构造带东段大面积的白垩纪火山碎屑岩进行研究，结果明显存在幔源岩浆活动的印记（Liu et al.，2012，2014）。而同时期形成的产铀的火山-侵入杂岩在成因上是否也同幔源岩浆混合有关，尚缺少深入研究。另外，岩浆混合作用对火山-侵入杂岩的铀成矿潜力的影响也不清楚，亟需投入更多的研究以探寻这些岩石的铀成矿潜力。

因此，本文以浙江省大桥坞铀矿床为重点研究对象，对该地区各时期的火山-侵入杂岩开展岩石地球化学和Hf同位素对比研究，在此基础上综合前人对相山、芙蓉山地区产铀火山-侵入杂岩的研究成果，探讨赣杭构造带产铀火山-侵入杂岩的岩浆混合作用及其对铀成矿潜力的指示意义。

表1　赣杭构造带典型火山-侵入杂岩成岩时代Table 1 Compilation of uranim-bering volcanic-intrusive complexes in representative areas along the GHTB

1　地质背景与野外调查

赣杭构造带东起浙江绍兴，西至江西永丰，总体呈北东向展布，长度大于600 km，宽度一般为50～70 km，主要由一系列高角度的断层和拉张盆地构成，是在华夏和扬子板块之间新元古代缝合带基础上发展形成（邓家瑞和张志平，1989；Gilderetal.，1991；Goodelletal.，1991；Gilderetal.，1996；余心起等，2006；图1）。该带上的断裂主要有萍乡-广丰和江山-绍兴深断裂带。拉张盆地由抚州-崇仁盆地、信江盆地和金华-衢州盆地组成，这些盆地里沉积了大量红色碎屑沉积岩（红层）以及部分泥灰岩、石膏和蒸发岩，绝大多数为晚白垩世沉积物（余心起等，2005，2006；图1）。在红盆的下部，有钙碱性和富钾碱性玄武岩夹层，其成岩时代大约为90～100 Ma（廖群安等，1999；俞云文等，2001；王勇等，2002；余心起等，2004）。

目前，在赣杭构造带的部分火山-侵入杂岩中已发现镁铁质暗色包体（表1），例如，相山地区次火山岩相的花岗斑岩中发现的花岗闪长质包体（范洪海等，2001），芙蓉山次火山岩相的花岗斑岩中发现的镁铁质包体以及沐尘地区二长岩中发现的镁铁质包体（Liu et al.，2013）。

大桥坞铀矿区位于赣杭构造带东段，浙江省衢州市境内，其赋矿围岩为一套火山碎屑岩和侵入岩组合，成矿部位受花岗斑岩与火山碎屑岩的接触部位和断裂带控制。该区出露的火山碎屑岩主要为建德群，可分为三个组，自下而上分为劳村组（K1l）、黄尖组（K1h）和寿昌组（K1s）（图2a；汤江伟，2009，2010）。劳村组岩性为紫红色凝灰质砂岩、砂砾岩、浅灰色硅质细砂岩。黄尖组是该地区出露最厚、分布范围最广的火山岩地层（图2a），可分为上、下两段。黄尖组上段为沉凝灰岩和含砾晶屑凝灰岩，假流纹构造不明显，未见气孔及杏仁体。玻屑多已脱玻化，呈弧面多角形或撕裂状，并具微弱光性。基质中Fe-Ti氧化物不明显（图3a）。黄尖组下段为流纹质含砾熔结晶屑凝灰岩，熔结特征明显，细小晶屑和玻屑排列成假流纹构造，Fe-Ti氧化物较多（图3b）。寿昌组下部为杂色粉砂岩和页岩，上部为灰紫色厚层状流纹质凝灰岩与流纹斑岩，矿区范围内出露较少，典型剖面位于寿昌县的寿昌火山岩盆地内。次火山岩相的花岗斑岩侵入黄尖组火山碎屑岩中（图2）。由于次火山岩处于隐伏状态，地表出露较少，目前未在岩体露头处发现镁铁质暗色包体，矿区施工的钻孔中也未见镁铁质暗色包体。辉绿岩脉同样侵入火山碎屑岩中，呈北西向，宽约2～5 m（图2a）。

图2　大桥坞铀矿床地质示意图（a）与综合勘探线剖面图（b）（据汤江伟，2009修改）Fig.2 Sketch geological map of the Daqiaowu uranium deposit (a) and cross section of integrated prospecting lines (b)

图3　大桥坞黄尖组火山碎屑岩及其花岗质角砾的野外和岩相学特征Fig.3 Field and petrographical characteristics of volcaniclastic rocks and granitic breccias in the Daqiaowu

大桥坞火山碎屑岩中的角砾来源较复杂，既有基底来源的变质岩角砾，也有花岗质角砾（图3c、d）。其中花岗质角砾在黄尖组火山碎屑岩中较常见（图3c），此外在邻区白鹤岩铀矿床附近的火山碎屑岩中也有发现（韩效忠等，2010）。花岗质角砾呈浅红色，大小一般3～10 cm不等，个别＞10 cm。斑状结构，斑晶主要为石英和斜长石。基质为隐晶质或显微粒状结构，主要由他形石英及长石组成。

本次研究在大桥坞地区取得2件含砾晶屑凝灰岩样品（黄尖组上段）和1件含砾熔结凝灰岩样品（黄尖组下段），对其开展锆石U-Pb定年和Hf同位素研究。同时对黄尖组火山碎屑岩中取得的6件花岗质角砾样品进行主量和微量元素分析。

2　分析方法

岩石样品破碎后研磨成200目粉末，然后进行元素分析。主量元素分析在澳实分析检测（广州）有限公司完成。首先将粉末样品烘干处理，经1000℃高温灼烧1 h，测定样品的烧失量。然后重新称取已烘干样品，加入溴化锂助熔剂，经高温熔融后冷却成扁平玻璃片，运用XRF（X-ray fluorescence）分析主量元素，分析精度优于5%。

微量元素在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室测试完成称取约50 mg样品粉末，装入特氟隆（聚四氟乙烯）溶样罐中，然后加入HNO3+ HF的混合酸，密封后在160℃温度下加热48 h，使样品充分溶解。微量元素用ICP-MS测定（型号为Finnigan Element II），分析精度优于10%。详细的分析方法可参考高剑峰等（2003）。

锆石Hf同位素分析在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成。使用装有New Wave UP213激光剥蚀系统的Neptune MC-ICP-MS进行测试，实验条件及数据的采集可参考Wu等（2006）和侯可军等（2007）。根据锆石大小选择激光束斑的直径30 μm或50 μm。采用He气作为剥蚀物质的载气，进入MC-ICP-MS之前与Ar气混合，然后将剥蚀物质传送到MC-ICP-MS进行分析。标准锆石91500测得的加权平均176Hf/177Hf比值为0.282271±30（n=10，2σ）。计算εHf(t)值采用的参数：176Lu衰变常数为1.867×10-11year-1（Soderlund et al.，2004），现代球粒陨石的176Lu/177Hf比值为0.0336，176Hf/177Hf比值为0.282785 （Bouvier et al.，2008）。计算单阶段Hf模式年龄（TDM）时选用亏损地幔的176Hf/177Hf和176Lu/177Hf比值分别为0.283250和0.0384（Griffin et al.，2000）。两阶段Hf模式年龄（TCDM）计算中平均大陆地壳176Lu/177Hf比值为0.015（Griffin et al.，2002）。

3　分析结果

3.1主量元素和微量元素

大桥坞火山碎屑岩中的花岗质角砾具有较高的SiO2（73.60～77.90 wt.%）和Na2O + K2O含量（7.32～8.09 wt.%）（图4a），较低的Al2O3（10.85～12.10 wt.%)和CaO含量（0.08～1.38 wt.%；表2）。准铝质到弱过铝，A/CNK值（摩尔比Al2O3/(CaO+ Na2O+K2O)）变化于0.90～1.04（一个样品为1.15）（表2）。在Na2O+K2O-SiO2图上样品点落于花岗岩区域（图4a）。锆石饱和温度计显示相对低的岩浆温度（731～768℃，平均749℃）（Watson and Harrison，1983）（表2；图4b）。FeOT/MgO比值较高，变化于15.98～36.00。在Zr + Nb + Ce + Y-FeOT/MgO和10000*Ga/Al-Nb图上（图4c、d），大桥坞火山碎屑岩中花岗质角砾落于A型花岗岩区域。

前人对多个典型产铀地区的火山-侵入杂岩开展研究。包括相山地区的流纹英安岩、碎斑熔岩与次火山岩相的花岗斑岩（Yang et al.，2011），大桥坞地区的花岗斑岩（Yang et al.，2012）与火山碎屑岩中花岗质角砾，以及芙蓉山地区的花岗斑岩，这些岩石均形成于早白垩世，成岩时代集中于138～125 Ma（表1）。在地球化学特征上，它们普遍富碱（平均Na2O+K2O=～8.30%）（图4a），具高温岩浆特征，锆石饱和温度计显示岩浆温度变化于～750～880℃（Watson and Harrison，1983；图4b），具有较高的Zr+Nb+Ce+Y含量和Ga/Al比值，数据点主要投于A型花岗岩区域，其中相山碎斑熔岩表现出分异的A型花岗岩特征（图4c、d）。

图4　赣杭构造带产铀火山-侵入杂岩主量和微量元素判别图Fig.4 Discrimination diagrams of major and trace elements for uranium-bering volcanic-intrusive complexes in the GHTB

3.2 Hf同位素特征

大桥坞黄尖组上、下段火山碎屑岩中锆石Hf同位素组成和U-Pb年龄分析结果见表3和图5a。

黄尖组上段火山碎屑岩样品DZK4013-1和DZK4013-33取自同一火山岩层位，两者锆石206Pb/238U年龄加权平均值分别为128.3±1.6 Ma（MSWD= 1.6）和128.3±2.8（MSWD=4.2），表明它们的成岩时代一致，为同一次岩浆作用的产物。锆石Hf同位素共计分析了24个测点，结果显示其锆石εHf(t)值变化于-12.3～-4.4（除1个捕获锆石εHf(t)值为-15.7），平均约-8.0，锆石Hf两阶段模式年龄TCDM变化于1.5～2.0 Ga（平均1.7Ga）。黄尖组下段火山碎屑岩样品DZK817-23定年结果显示，206Pb/238U年龄加权平均值为133.4±1.2（MSWD=1.2）。Hf同位素共计分析了18个测点，结果显示该段火山碎屑岩中锆石εHf(t)值主要集中于-16.0～-9.3（除1个捕获锆石εHf(t)值为2.2和1个离群值-4.1），平均值约-13.0，明显低于黄尖组上段火山碎屑岩中锆石εHf(t)值。锆石Hf两阶段模式年龄TCDM变化于1.8～2.2 Ga（平均2.0 Ga）。

4　讨论

4.1大桥坞地区火山-侵入杂岩的成因和演化

对于岩浆混合成因的岩石，其全岩Sr-Nd同位素只能反映岩浆混合的结果，无法示踪岩浆混合过程以及参与混合的各端元岩浆的初始同位素信息，而锆石Hf同位素则可以。首先，锆石结晶较早并对Lu-Hf同位素体系具有较高的封闭温度（Cherniak et al.，1997；Lee et al.，1997），可以较好的保存初始Lu-Hf同位素信息。其次，由于岩浆混合一般是连续混染的过程（Depaolo，1981），Sr-Nd同位素在混合岩浆之间很快会达到均一（Lesher，1990，1994），而锆石从混合岩浆中结晶出来后，其Hf同位素组成一般不会受到岩浆体系变化的影响，可以记录下连续混染过程中不同阶段的岩浆特征。此外，大桥坞地区的火山碎屑岩成分来源复杂，全岩Sr-Nd同位素组成也不能反应其岩浆的特征，但是锆石Hf同位素则可以区分并反映出母岩浆的同位素信息。综上所述，在示踪岩浆混合过程时，锆石Hf同位素比全岩Sr-Nd同位素更有优势。

表2　大桥坞黄尖组火山碎屑岩中花岗质角砾主量元素（wt.%）和微量元素（×10-6）组成Table 2　Major and trace elements for granitic breccias of volcaniclastic rocks in the Daqiaowu

大桥坞地区不同时期火山-侵入杂岩中锆石Hf同位素组成变化范围均较大，达7～8个单位，地壳物质经过部分熔融形成的岩浆一般不会造成较大的Hf同位素变化，暗示岩浆中可能加入了幔源物质。此外，火山-侵入杂岩中锆石Hf同位素组成表现出明显的规律性（图5a）。133 Ma黄尖组下段火山碎屑岩具有非常低的锆石Hf同位素组成，锆石εHf(t)值变化于-16.0～-9.3，平均值仅为-13.0。而128 Ma黄尖组上段火山碎屑岩中锆石Hf同位素组成明显升高，εHf(t)值变化于-12.3～-4.4，平均值约为-8.0。125 Ma次火山岩相的花岗斑岩则更高，其锆石εHf(t)值变化于-7.6～-1.0，平均值约-4.0（据Yang et al.，2012，Hf同位素组成校正到125 Ma）。锆石Hf同位素组成随时代变新表现出明显升高的趋势，表明大桥坞地区火山-侵入杂岩在成因上同幔源物质的加入有关。并且成岩时代越新，幔源物质的加入越多。

锆石饱和温度的计算结果同Hf同位素特征基本一致。138 Ma花岗质角砾代表了大桥坞地区较早的岩浆作用，锆石饱和温度计算结果显示岩浆温度为731～768℃，平均为749℃（图5b）。通过分析黄尖组上、下段火山碎屑岩中石英的熔体包裹体，获得其原始岩浆的Zr含量（待发表数据），计算得到它们的锆石饱和温度平均值分别为800℃和750℃。而125 Ma花岗斑岩的锆石饱和温度则升高到808～881℃，平均为846℃。随成岩时代的变新，锆石饱和温度同样表现出升高的趋势，表明高温幔源岩浆的加入逐渐增多。以上证据均表明大桥坞火山-侵入杂岩是壳幔岩浆混合的结果。幔源物质的加入明显具有时代规律性，随着加入长英质岩浆中高温幔源岩浆的逐渐增多，大桥坞地区多次火山作用形成的岩石，其锆石Hf同位素和岩浆温度均表现出升高的趋势。

4.2赣杭构造带火山-侵入杂岩的成因和演化

对大桥坞地区火山-侵入杂岩的研究结果表明，这些岩石在成因上同壳幔岩浆混合有关，并且幔源物质的贡献表现出随时代变新而增大的趋势。通过对比赣杭构造带的大桥坞、相山和芙蓉山地区产铀的火山-侵入杂岩，以及沐尘地区非产铀的二长岩，发现它们均表现出壳幔岩浆混合的成因特征，而且岩浆混合显示出随时间变化的规律性。

表3　大桥坞地区黄尖组火山碎屑岩中锆石Hf同位素分析结果Table 3 Hf isotopic compositions of volcaniclastic rocks of the Huangjian Formation in the Daqiaowu

目前在赣杭构造带的相山（范洪海等，2001；Jiang et al.，2005；Yang et al.，2011）和芙蓉山两地产铀的花岗斑岩以及沐尘地区非产铀的二长岩（Liu et al.，2013）中均发现了镁铁质暗色包体。定年结果显示寄主花岗质岩石均形成于早白垩世（表1）。暗色包体多呈椭圆形或球形，同寄主花岗岩的接触部位可以见到淬冷边或过渡带，也常见反向脉和捕掳晶。这些特征多是液态的镁铁质岩浆以球状液滴的形式注入长英质岩浆中的结果（Vernon et al.，1988；Vernon，1990）。高温的镁铁质岩浆注入低温的长英质岩浆中，由于淬冷作用导致镁铁质岩浆快速结晶，在显微镜下，可见到大量的细粒矿物和针状磷灰石。这些暗色包体明显具有火成岩的矿物组合和结构特征。另外包体中的长石捕掳晶常见复杂的震荡环带和筛孔状熔蚀孔，是混合岩浆之间化学组成和热量未完全平衡的结果（Vernon，1984；Sparks and Marshall，1986；Chappell and Wyborn，2012；Wyborn，2013）。以上特征均表明在相山、芙蓉山和沐尘地区发现的包体，属于典型的镁铁质暗色微粒包体（mafic microgranular enclave），是镁铁质岩浆同长英质岩浆混合的结果。此外，芙蓉山包体与寄主花岗岩之间还可以见到相互包裹和穿插的接触关系，也表明包体是岩浆混合的结果，而不是残留体或者捕掳体（Chappell et al.,1987；Chen et al.,1989; Chappell and White,1991；White et al.,1991; Dorais and Spencer,2014）。因此，赣杭构造带的相山和芙蓉山两地的花岗斑岩以及沐尘二长岩在成因上同壳幔岩浆混合有关。

图5　大桥坞产铀火山-侵入杂岩中锆石Hf同位素特征(a)与锆石饱和温度变化图解(b)Fig.5 Diagrams of zircon εHf(t) vs.age (a) and zircon saturation thermometer (b) for uranium bearing volcanic-intrusive rocks in the Daqiaowu area

如图6a所示，在赣杭构造带西段，含暗色包体的相山花岗斑岩（135 Ma）的锆石εHf(t)值平均约为-8（Yang et al.,2011）；赣杭构造带东段127～129 Ma芙蓉山花岗斑岩锆石εHf(t)值平均约为-6（待发表数据）；125 Ma大桥坞花岗斑岩进一步上升，平均约为-4（Yang et al.,2012）；而112 Ma非产铀的沐尘二长岩已表现出正的Hf同位素组成，锆石εHf(t)值平均约为0（Li et al.,2013）。这些地区的花岗质岩石的全岩Nd同位素表现出相似的变化趋势，在137～112 Ma期间，εNd(t)值从-9升高到-2（图6b）。全岩εNd(t)值和锆石εHf(t)值随时间增长的规律均表明，赣杭构造带与岩浆混合有关的岩石，随着时代变新，混合岩浆中幔源物质的加入逐渐增多。锆石饱和温度也支持这种推测，计算结果显示，晚期形成的岩石其锆石饱和温度（800～870℃）明显高于早期岩石（740～830℃）（图4b），表明加入长英质岩浆中的高温幔源岩浆明显增多。因此，赣杭构造带典型地区的产铀火山-侵入杂岩具有相似的成因机制，均同壳幔岩浆混合有关，并且幔源物质的加入随时间变新而增多。

Sr-Nd同位素混合模拟的结果也支持这种认识。相山早期喷发的流纹英安岩（～135 Ma）同赣杭构造带其它产铀火山-侵入杂岩相比具有最低的Nd-Hf同位素组成和最高的(87Sr/86Sr)i比值（Yang et al.，2011），并且未发现暗色包体，可以近似的代表参与岩浆混合的长英质端元。临近赣杭构造带的早白垩世柳城玄武岩（图1），具有明显的Nb-Ta负异常（崔玉荣等，2010，2011），同赣杭构造带产铀火山-侵入杂岩的Nb-Ta亏损特征一致，可以近似的代表参与岩浆混合的镁铁质端元。采用柳城玄武岩和相山流纹英安岩作混合端元，计算出的Sr-Nd同位素混合曲线如图6c。相山（Yang et al.,2011）、大桥坞（Yang et al.,2012）、芙蓉山（待发表数据）三个地区产铀的花岗斑岩和沐尘非产铀的二长岩（Liu et al.,2013）以及它们的暗色包体均近似地拟合于该条混合曲线，表明它们可能具有相似的岩浆混合机制。135 Ma相山花岗斑岩中混入的幔源物质约0～15%，127～129 Ma芙蓉山地区约为50%，125 Ma大桥坞花岗斑岩约为10%～30%，112 Ma沐尘二长岩中幔源物质比例最高，约为60%，幔源物质加入的比例随时间变新逐渐升高。在地域上，赣杭构造带东部幔源物质加入的比例明显要高于西部地区。

综上所述，Sr-Nd-Hf同位素和暗色包体的研究结果均表明，赣杭构造带典型地区的产铀火山-侵入杂岩均为壳幔岩浆混合成因，且时代越新岩浆混合作用越强，幔源物质加入越多。在空间上，赣杭构造带东段的岩浆混合作用明显强于西段。

图6　赣杭构造带同岩浆混合有关的花岗质岩石Hf和Nd同位素组成（a，b）与Sr-Nd同位素混合模拟（c）Fig.6 Diagrams of εHf(t)-age (a),εNd(t)-age(b) and (87Sr/86Sr)i-εNd(t) (c) for granitoids associated with magma mixing in the GHTB

4.3岩浆混合作用对铀成矿潜力的指示意义

铀和钍在固体地球各圈层中的丰度差异很大。全硅质地球的U和Th丰度，根据推算大约为0.02×10-6和0.06×10-6（Hazen et al.，2009及其所引文献）。上部大陆地壳U和Th含量分别为2.8×10-6和10.7×10-6，平均大陆地壳约为1.4×10-6和5.6×10-6（Rudnick and Fountain,1995）。花岗岩中U和Th含量较高，一般约为10×10-6和30×10-6（Plant et al.，1999）。然而地幔来源的各类典型岩石中U和Th含量非常低，如大洋中脊玄武岩（MORB）中U和Th含量分别为0.047和0.12×10-6，洋岛玄武岩（OIB）中约为1.02×10-6和4×10-6（Sun and McDonough，1989）。可见壳源岩石中U和Th的含量是幔源岩石的几倍到几十倍。壳源岩浆相对富集U和Th，而幔源岩浆贫U和Th。

对出露在赣杭构造带的早白垩世基性岩脉（Jiang et al.，2011；Qi et al.，2012；王正其，2013）和玄武岩（Wang et al.，2003；余心起等，2004），以及浙江省早白垩世玄武岩（崔玉荣等，2011）进行铀和钍的含量统计，发现这些玄武质岩石中铀与钍含量非常低，平均约为1.5×10-6和4.5×10-6（图7）。而火山-侵入杂岩中铀、钍含量变化较大，其中非岩浆混合成因的岩石中铀和钍的含量U=（～6～16）×10-6，Th=（～20～45）×10-6明显高于岩浆混合成因的岩石U=（～3～8）×10-6，Th=（～12～30）×10-6，且两者均高于赣杭构造带和邻区的镁铁质岩石（图7b）。这种现象说明贫铀、钍的幔源镁铁质岩浆同富铀、钍的壳源长英质岩浆发生混合后，降低了长英质岩浆中铀和钍的含量。例如相山地区早期喷发的流纹英安岩和碎斑熔岩铀含量为（5～15）×10-6，而次火山岩相含暗色包体的花岗斑岩则降低至（3～6）×10-6。大桥坞地区早期岩浆作用形成的花岗质角砾中铀含量（5～16）×10-6，次火山岩相的花岗斑岩则降为（3～8）×10-6。而幔源岩浆混入比例更高的（约50%～60%）芙蓉山花岗斑岩和沐尘二长岩，全岩铀含量则更低，平均约（2～3）×10-6（图7a）。镁铁质岩浆未完全混合完的残留物——暗色包体，由于受相对富集铀、钍的壳源岩浆的混染，其U、Th和SiO2含量不同程度地升高，介于赣杭构造带镁铁质岩石和火山-侵入杂岩之间（图7a、b）。因此，早白垩世时期，赣杭构造带从老到新逐渐增强的壳幔岩浆混合作用，稀释了长英质岩浆中的U含量，降低其铀成矿潜力。

图7　赣杭构造带火山-侵入杂岩与镁铁质岩石的U-SiO2(a)和Th-U (b)关系图解Fig.7 Diagrams of U-SiO2(a) and Th-U (b) for volcanic-intrusive complexes and mafic rocks along the GHTB

赣杭构造带产铀火山-侵入杂岩的铀成矿能力大小不一。空间上，西段的相山铀矿床是我国最大的火山岩型铀矿床，而中段的大桥坞铀矿床为中型铀矿床，最东部的芙蓉山地区仅为小型铀矿床和发现一些铀矿化点。岩浆混合程度最高的沐尘二长岩目前未见铀矿化报道。这种现象表明岩石的铀成矿潜力可能与壳幔岩浆混合强度成反比。壳幔岩浆混合作用导致赋矿围岩含铀性降低可能是造成这种现象的重要原因之一。因此在赣杭构造带东段找矿，特别是成岩时代较新的火山—侵入岩地区，需关注富铀基底的存在（富铀的花岗岩基底或长英质变质岩基底），富铀基底（提供铀源）和早白垩世火山岩（同热能和矿化剂有关）相结合的地区可能具有一定的成矿远景。

5　结论

（1）大桥坞产铀火山-侵入杂岩中锆石εHf(t)值和锆石饱和温度均表现出随时代变新而升高的趋势，暗示这些岩石成因上同壳幔岩浆混合有关。

（2）综合赣杭构造带相山、大桥坞、芙蓉山和沐尘地区同壳幔岩浆混合有关的花岗质岩石的Sr-Nd-Hf同位素特征，发现它们的全岩εNd(t)值和锆石εHf(t)值同样表现出随时代变新而升高的趋势，表明幔源物质的加入逐渐增多。Sr-Nd同位素模拟计算显示，幔源物质加入的比例在～135～112 Ma从0逐渐升高到～60%。

（3）贫铀幔源岩浆的加入降低了壳源岩浆中U的含量，使其铀成矿潜力下降。赣杭构造带壳幔岩浆混合作用西弱东强，可能是铀矿床的分布呈西大东小格局的重要原因之一。因此，在赣杭构造带东部找矿需关注富铀基底和早白垩世火山岩盖层相结合的地区。

致谢：野外工作得到浙江省核工业269大队领导和相关人员的大力支持和帮助，锆石Hf同位素分析测试得到朱志勇的指导和帮助，沈渭洲教授、陈卫锋副教授、孙立强、冯尚杰、李坤等为本文提出了很多建设性的意见，在此一并表示感谢。

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Uranium-bearing Volcanic-intrusive Complexesinthe Daqiaowu: Magma Mixingand Implicationsfor Uranium Metallogenic Potential inthe Gan-Hang Tectonic Belt

WANG Hongzuo1,WU Junqi1*,CHEN Peirong1,TANG Jiangwei2,LING Hongfei1,ZHAO Youdong1
1.State Key Laboratory for Mineral Deposits Research,School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing 210023,China; 2.Geologic Party No.269,Nuclear Industry of Zhejiang Province,Jinhua 321000,China

Abstract:The Daqiaowu uranium deposit is a volcanic-intrusive rock-hosted uranium deposit,where zircon ε(Hf)(t) values of the volcanic-intrusive complex (dated at 138～125 Ma) exhibit a remarkable rise from approximately -13.0 to -3.0 through time.Zircon saturation temperatures of these rocks also show an increase from～749℃to～846℃.These characteristics suggest that volcanicintrusive rocks in the Daqiaowu were generated by mixing of magmas derived from mantle and crust,and that more inputs of mantle-derived materials were added to younger rocks.Together with a compilation of granitic intrusive rocks associated with magma mixing in Xiangshan,Furongshan and Muchen,we found that whole-rock ε(Nd)(t) and zircon ε(Hf)(t) values of these granitic rocks increased

from -9.0 to -2.0 and -10.0 to 2.0 during 135～112 Ma,respectively,suggesting more contributions of mantle-derived magma through time in the eastern part of Gan-Hang Tectonic Belt (GHTB) than in the western part.Sr-Nd isotopic modelling results indicate that the percentage of mantle-derived magma has increased from 0% to～60% during 135～112 Ma.Generally,mantle-derived magma has lower uranium contents than does the derived magma.The magma mixing/mingling between them would be expected to dilute the uranium contents of the crust-derived magma and lower its uranium metallogenic potentials.More mantle-derived materials in the commingled magmas would lead to much lower uranium metallogenic potential.The fact that magma mixing is more intense in the eastern part of the GHTB than in the western part probably is one of the reasons for the emplacement of larger uranium deposits in the western GHTB.Thus,in order to find larger uranium deposits in the eastern part of the GHTB,more attention should be paid to such areas with both uranium-rich basement (granites or felsic metamorphic rocks) and the overlying Early Cretaceous volcanic rocks.

Key words:volcanic-intrusivecomplex;Hfisotope;crust-mantlemagmamixing;uraniummetallogenicpotential;Gan-HangTectonicBelt

Corresponding author:WU Junqi,Associate Professor; E-mail: wujunqi@nju.edu.cn

*通讯作者：吴俊奇，男，1955年生，副教授，核能地质专业；E-mail: wujunqi@nju.edu.cn

作者简介：王洪作，男，1987年生，博士生在读，铀矿床学方向；E-mail: hzwang.nju@gmail.com

基金项目：国家重点基础研究发展计划“973”（2012CB416703）；中国核工业地质局十二五高校铀矿地质科研项目

收稿日期：2015-06-16；修回日期：2015-10-28

DOI:10.16108/j.issn1006-7493.2015137

中图分类号：P619.14

文献标识码：A

文章编号：1006-7493（2016）01-0030-13