锆石铀含量与岩体成矿能力相关性研究——以诸广南部花岗岩为例

伍皓，夏彧，周恳恳，张建军

（中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610082）

锆石是自然界中一种常见的副矿物，普遍存在于沉积岩、岩浆岩和变质岩中。不同时间、不同条件下形成的锆石往往会在颗粒大小、颜色、透明度、晶面特征以及某些微量元素的含量上有差异，这正是确定和推断岩体的时代、成因和物质来源、变质作用以及产矿的可能性等地质问题的重要标志［1］。铀在锆石中的含量主要取决于锆石形成的地质条件和地球化学环境，受到区域地质发展史和区域地球化学环境的制约，不同地区和不同构造单元内岩体的锆石铀含量有明显的差异。部分学者认为将锆石铀含量 （平均铀含量）作为产铀远景的评价指标，其灵敏度远大于全岩铀含量，其能指示出作为成矿物质来源的母体富集铀的程度，锆石含铀高说明岩体产铀程度高，其高低直接制约着尔后铀成矿的可能性。在同一地区和时代岩体中，产铀岩体铀含量普遍高于贫铀岩体，锆石的高铀含量及低钍铀比值可作为南岭地区产铀花岗岩的一个判别标志［1-3］。

尽管如此，上述重要认识主要是建立在“面上”对大量岩体样品中锆石铀含量概略统计分析基础之上，并未仔细区分样品的时代和岩性，关注其铀含量差异，缺乏针对 “点上”某一区域岩体的重点 “解剖”，科学适用与否尚待验证。为此，本文以铀矿勘探研究程度较高的诸广南部花岗岩为样本，充分搜集以往公开发表的地表和钻孔样品同位素锆石U-Pb测年等相关文献数据，除花岗岩类样品外，新搜集到岩脉样品。在样品岩性分类的基础上对不同期次产铀与贫铀岩体样品进行锆石铀含量对比分析，总结不同成矿能力岩体中锆石铀含量特点，尝试探讨锆石铀含量与岩体成矿能力的关系，为拓展锆石铀含量在铀矿远景区预测方面的开发利用做创新性的理论探索。

1 地质概况与岩体分类

诸广山复式花岗岩体位于广东北部、湖南东南部和江西西南部3省交界区域内，呈巨型岩基产出，总出露面积大于2 500 km2。本文研究的诸广南部位于南岭东西向构造带和万洋山-诸广山南北向构造带的复合部位，在行政上主要属于粤北的乐昌、仁化和南雄等县市。诸广南部岩体大致呈东西向展布，出露面积大于1 500 km2，是一个由加里东期（扶溪岩体和澜河混合岩）、印支期 （白云、乐洞、江南、龙华山、大窝子、寨地、古亭、油洞和塘洞岩体）和燕山期岩体 （长江、九峰、三江口、红山、企岭、茶山、赤坑、日庄和百顺岩体）组成的巨型复式岩体［4-5］（图1）。

1956年开始至今，诸广山复式花岗岩体内共产有鹿井、长江、百顺、城口和南雄等5个铀矿田，探明铀矿床共计30余个，是我国重要的花岗岩型铀矿聚集区［6］。其中，5个矿田中有4个分布在南体印支-燕山期花岗岩中，南方最大的棉花坑铀矿床也产在其中［7-10］。在此勘探基础之上，本文将南体花岗岩中做过锆石U-Pb测年研究的13个岩体按照成矿能力分为两类：第一类为产铀岩体，产工业矿床或含工业矿点、矿化的岩体，共10个；第二类为贫铀岩体，无工业矿化岩体，共 3个（表 1）。

2 样品锆石铀含量数据处理

本文共搜集到13个岩体 （10个产铀岩体，3个贫铀岩体），21件样品 （地表14件，钻孔7件），3种岩性，包括黑云母花岗岩（12件）、二云母花岗岩 （6件）、花岗岩岩脉（3件），共333个锆石铀含量数据。数据搜集过程中剔除了因协和度低而不可用的1个锆石数据，即长江岩体CJ-6样品中序号203（协和度-61%）。同时剔除了锆石年龄明显晚于岩体年龄，属于未测准的7个锆石数据，包括：长江岩体 CJ-3（157 Ma）中序号 64（102 Ma）锆石数据； CJ-5（162 Ma）中序号 86（128 Ma）、91 （110 Ma）、92 （103 Ma）、94（111 Ma）、 98（112 Ma）锆石数据； 大窝子岩体DWZ-2（204 Ma）中序号 303（140 Ma）锆石数据（表 2）。

图1 诸广南部地质简图 （据邓平等，2015）Fig.1 Geological sketch of southern Zhuguang

将剩余325个锆石含量有效数据按样品岩性分为两类：一类为花岗岩类，包括：黑云母花岗岩 （12件）、二云母花岗岩 （6件），共276个锆石铀含量数据。另一类为侵入岩体中的岩脉，包括：油洞岩体 （1件）、白云岩体（2件）花岗岩岩脉样品，共49个锆石铀含量数据。值得说明的是，本文搜集的白云岩体岩脉年龄早于围岩年龄，明显不符合地质规律 （表1），白云岩体岩脉年龄还有待进一步做工作。

表1 诸广南部花岗岩成矿能力分类表Table 1 Uranium content of zircon in metallization and non-metallization plutons in southern Zhuguang granitic composite

3 产铀与贫铀岩体样品锆石铀含量对比

3.1 花岗岩类样品锆石铀含量概略统计

本文沿用前人概略统计方法和统计样品类型，将不同期次成矿能力不同的岩体中花岗岩类样品进行锆石铀含量概略统计，目的在于提供不同期次产铀和贫铀岩体区域锆石铀含量背景值，同时与前人结论进行对比［1-3］。从概略统计来看，印支-燕山期产铀和贫铀岩体锆石平均铀含量相近，前者略高于后者，前者铀含量范围较广，与前人认识较为一致（表3）。

3.2 花岗岩类样品分期次、岩性统计

将产铀和贫铀岩体中花岗岩样品分别按期次、岩性进行锆石铀含量数据统计分析显示，印支期产铀岩体中黑云母花岗岩样品（3件）锆石平均铀含量为（1 140～1 902）×10-6，贫铀岩体样品（2件）中平均铀含量为（973～1 488）×10-6；产铀岩体中二云母花岗岩样品（2件）锆石平均铀含量为 （654～1 179）×10-6，贫铀岩体样品 （1件）中平均铀含量为1 220×10-6。燕山期产铀岩体中黑云母花岗岩样品（6件）锆石平均铀含量为 （778～2 090）×10-6，贫铀岩体样品 （1件）中平均铀含量为1 006×10-6；产铀岩体中二云母花岗岩样品 （3件）锆石平均铀含量为 （726～951）×10-6（表 1， 图 2）。

除燕山期二云母花岗岩缺乏贫铀岩体相应样品不能对比外，其他3组样品锆石平均铀含量对比分析表明，产铀岩体11件样品仅6件锆石铀含量高于同期贫铀岩体同岩性样品，包括：江南岩体JN-1、白云岩体BY-1，共2件印支期黑云母花岗岩样品；长江岩体中CJ-1、CJ-2、CJ-3，茶山岩体CS-1，共4件燕山期黑云母花岗岩样品。产铀岩体中其余5件样品均低于贫铀岩体，包括：龙华山岩体LHS-1（与DWZ-1相比），共1件印支期黑云母花岗岩样品；油洞岩体YD-1、寨地岩体ZD-1，共2件印支期二云母花岗岩样品；长江岩体中CJ-4、CJ-5，共2件燕山期黑云母花岗岩样品。可以看出，12件印支-燕山期黑云母花岗岩样品，产铀岩体与贫铀岩体锆石平均铀含量差别不易区分，3件印支期二云母花岗岩样品，产铀岩体锆石平均铀含量均低于贫铀岩体（图2）。

表3 花岗岩类样品锆石铀含量概略统计表Table 3 The outline statistics of uranium content in zircons from granitoid samples

图2 花岗岩类样品分期次、岩性锆石平均铀含量对比图Fig.2 The average uranium content of zircon from samples by magmatism period and lithology

3.3 岩脉样品锆石铀含量统计分析

此次搜集的3件岩脉样品中油洞岩体YD-2铀含量为 （207～9 145）×10-6， 平均铀含量为3 175×10-6（20个数据），8个数据小于 2 000×10-6， 12个数据大于 2 000×10-6，其锆石平均铀含量为同期花岗岩类样品的1.5～4倍。 白云岩体BY-2铀含量为 （649～10 511）×10-6，平均铀含量为 3 593×10-6（14个数据），6个数据小于2 000×10-6，8个数据大于2 000×10-6，其锆石平均铀含量为同期花岗岩类样品的1.9～5.5倍。BY-3铀含量为 （393～7 529）×10-6，平均铀含量为3 399×10-6（15个数据）， 4个数据小于2 000×10-6， 11个数据大于2 000×10-6，其锆石平均铀含量为同期花岗岩类样品的1.8～5.2倍（图3）。

4 讨论与结论

4.1 不同统计方法科学性对比

沿用前人只针对花岗岩类样品概略统计显示，产铀岩体锆石平均铀含量略大于贫铀岩体，本文进一步将样品分期次、岩性统计对比表明，产铀岩体锆石平均铀含量并非普遍大于贫铀岩体。不同的统计对比方法形成了不一样的认识，究竟哪种方法更科学，认识更可靠？以印支期花岗岩体为列，产铀岩体锆石平均铀含量 （1 311×10-6）略大于贫铀岩体 （1 196×10-6）（表 3）， 但样品分期次、 岩性统计可见印支期产铀岩体LHS-1黑云母花岗岩、YD-1、ZD-1二云母花岗岩锆石平均铀含量均低于同岩性贫铀岩体 （图2）。可见概率统计方法易形成误差，低锆石铀含量样品容易被平均，被增大。所以，样品分期次、岩性统计方法更为科学，得出的结论更为可靠。

4.2 锆石铀含量与岩体成矿能力相关性研究

依据前人认识［1-3］，锆石铀含量与岩体成矿能力普遍是成正相关关系，即锆石含量越高，越可能成矿。但本文研究认为，诸广南部花岗岩印支-燕山期产铀岩体黑云母花岗岩锆石平均铀含量变化范围大，与贫铀岩体差别不易区分；印支期产铀岩体二云母花岗岩中锆石平均铀含量均低于贫铀岩体，表明锆石铀含量与岩体成矿能力不一定都成正相关关系，样品锆石铀含量相对较低，其赋存岩体也可能成矿。因此，依据目前最大程度搜集的样品锆石铀含量数据分析显示，锆石铀含量与岩体成矿能力关系复杂，暂不能有效判别岩体成矿能力。

图3 岩脉样品锆石铀含量频率分布直方图Fig.3 Histogram of uranium content in zircons from dike samples

4.3 岩脉样品锆石铀含量超高原因探讨

诸广南部产铀岩体中花岗岩岩脉被认为不仅能为铀成矿提供丰富的成矿物质，还能提供良好的储矿圈闭空间和深部流体上涌的通道［14-15，18］。 本文统计发现岩脉样品含较多高铀含量锆石数据 （大于2 000×10-6），平均铀含量为同期花岗岩类样品的1.5～5.5倍，再次表明岩脉与铀成矿关系密切。前人研究认为中国南方花岗岩型铀矿共发生过6次成矿事件， 分别为140Ma， 120Ma， 100Ma， 90Ma，70 Ma和 50 Ma［11］。 本文油洞岩体中岩脉年龄为138.6±1.3Ma与早期铀成矿事件140Ma相近，应属同一构造期次的产物，与铀成矿关系密切。白云岩体中岩脉年龄推测为印支晚期，目前还未发现该时期铀成矿事件，有待进一步工作确定。诸广南部花岗岩形成时代集中在240 Ma，160 Ma，期间无成矿事件发生，花岗岩类和岩脉样品锆石铀含量有明显差异。因此，我们初步认为岩脉锆石铀含量超高可能是其与铀成矿密切相关的重要标志。

4.4 下一步工作建议

如上文所述，相较于花岗岩类样品锆石铀含量暂不能有效判别岩体成矿能力，岩体岩脉样品是否锆石铀含量超高可能才是该区域寻找工业矿床的重要标志，加强地表岩脉样品锆石铀含量分析找矿意义重大。此外，近年来锆石被广泛用于同位素U-Pb测年研究，大多数学者受学科限制并未关注锆石铀含量。本文研究显示锆石铀含量，尤其是岩脉锆石铀含量能为寻找工业矿床提供重要信息，加强同位素地质年代学已发表数据的二次开发利用可在铀矿远景区预测方面发挥积极作用。