水汶盆地火山岩地区蚀变作用与铀成矿关系

广西壮族自治区三〇七核地质大队 广西 贵港 537100

1 引言

水汶盆地火山岩地区蚀变作用强烈,具多期次活动叠加特点,蚀变类型一般表现为中低温酸性热液蚀变,这些蚀变也是与中低温热液铀成矿有关的系列蚀变,发育铀矿化作用的蚀变通常表现出上述多种蚀变的叠加。与铀矿化有关的蚀变发育程度和分布范围明显受区域深断裂构造、多组断裂的复合地段、火山机构中心地段以及斑岩体的控制。

2 区域地质背景

水汶火山盆地位于广西岑溪市与容县交界处,是在云开后加里东古隆起上发育起来的中生代(晚白垩世)陆相火山断陷盆地,区域上位于彬州-钦州铀成矿带的中段,该铀成矿带是产有多种类型铀矿化和发生过多期次铀成矿作用的铀成矿带[1]。盆地地层为双基底双盖层建造,基底由古元古代天堂山深变质岩群构成的结晶基底及中—新元古代云开群构成的褶皱基底组成,盖层则由内陆湖盆相沉积构成的上盖层及海相沉积构成的下盖层组成。盆地内断裂构造发育,根据对盆地构造的分类,可将区内构造分为盆地基底断裂构造、盖层断裂与火山构造等多种类型,上述多组构造一并构成盆地的构造格架。

3 蚀变类型

盆地内常见的蚀变类型均为低温蚀变类型,其中泥化(或粘土化)是区内最常见的低温蚀变类型之一,在断裂构造带的各种岩性中均有发育,泥化蚀变后的岩石由于质地松软,其抗风化能力大降低,地表的剥蚀作用强烈,因蚀变沿断裂带发育,常呈深切沟谷出现;硅化多出现于区内近南北向断裂构造蚀变岩带。硅化的重要特征是使蚀变围岩中SiO2含量增高,使岩石变得非常坚硬,实质是长石的分解、石英的次生加大,溶蚀和脉状石英的充填和去碱作用,具明显的多期性;赤铁矿化是热液铀矿床常见的一种典型蚀变,大部分受断裂构造影响,离矿体和含矿构造越远,蚀变越弱,颜色也越浅,赤铁矿化也是铀矿的找矿标志;区内碳酸盐化比较普遍,主要交代岩石中的长石矿物(钾长石与斜长石两种都有)和火山岩的基质部分,交代作用形成存在多期性,早期碳酸盐化被绿脱石化(绿高岭石)、绿泥石化或晚期的碳酸盐化所蚕食,交代时间较晚的碳酸盐化一般有明显的交代轮廓边缘,并常与水云母化-绢云母化伴生,特别是微晶碳酸盐化与水云母化-绢云母化往往不易区分;绿泥石化及绿脱石化这两种蚀变表现为绿色蚀变特征,在盆地内较为普遍,主要交代长石而来,绿脱石系含铁的高岭石,颜色发绿,色泽明显比绿泥石要深,常与碳酸盐化、水云母化-绢云母化等伴生产出,蚀变后基本保留原矿物的假像,反映出矿前区域性的一种蚀变类型。绿泥石化是典型的中低温热液蚀变,发生在富Mg2+的弱碱性的条件下。

4 蚀变作用与铀成矿的关系

不论是碱性热液蚀变还是酸性热液蚀变作用,对铀的成矿作用都有着某种直接或间接的关系。

4.1 蚀变作用能改变岩石的物理力学性质 蚀变作用改变的岩石物理力学性质使岩石有效孔隙度增高,抗压强度减小,成为有利成矿的围岩。蚀变围岩孔隙度增高的原因可能有两个方面:一方面是原岩中部分矿物组分在蚀变过程中被溶解带出。如在碱交代作用过程中,花岗岩及其他围岩内部分SiO2可转变成SiO4-4或与碱金属结合形成可溶性硅酸盐而被带出,产生大量微细空隙,从而导致碱交代岩孔隙度增大;另一方面是矿物的成分和晶体结构的改变也是促使蚀变岩石孔隙度增大的重要原因之一。与孔隙度增大相伴产生的是岩石抗压强度降低,在应力作用下容易破碎,产生微细裂隙,使岩石中的孔隙沟通,增大了有效孔隙度,对含铀热液的渗透及成矿特别有利。

4.2 蚀变作用能改变铀的赋存状态 国内相关专家学者利用诱发裂变径迹法对花岗岩中铀的赋存状态进行了研究,研究表明花岗岩在酸碱交代发生过程中铀酰离子活化迁移。通过相关数据显示,正常岩石中百分之八十以上的铀以晶质铀矿体现;岩石蚀变后,晶质铀矿基本上分解成沿矿物解理、裂隙、粒间及岩石裂隙填充的“裂隙铀”[2]。这种裂隙铀极易被浸取,能为成矿溶液提供铀源。据研究,晶质铀矿也能通过蚀变作用形成。花岗岩成岩后,由于自变质(也有它变质)作用产生碱质交代,尤其是黑云母的白云母化能使黑云母中的含铀副矿物,(如锆石等)发生蚀变,铀被活化,形成晶质铀矿。晶质铀矿中的铀比固定在副矿物中的晶格铀活动性较强,易活化转移。

4.3 蚀变围岩能提供有利铀富集的地化环境 矿前期及成矿早期形成的富S2-、Fe2+的围岩蚀变和绿泥石化、黄铁矿化等所造成的还原条件,对铀的沉淀和富集十分有利。许多矿床实例表明,铀矿床与绿泥石化紧密共生,显微镜下经常见到以沥青铀矿为主的铀矿物成浸染状、细脉状或超显微粒状赋存在绿泥石之中或其周围。而沥青铀矿与硫化物密切共生或直接沿黄铁矿、方铅矿等硫化物边缘析出的现象更是极为常见。所以早期蚀变生成的各种硫化物(以黄铁矿为主)和富Fe2+的各种矿物在成矿过程中实际起着铀的有效捕集剂或富集载体的作用。

4.4 大型蚀变带的出现是铀成矿区的标志 热液铀矿床是伴随着大规模热液蚀变形成而产生的,所以热液蚀变带既是铀成矿作用的必然产物,也是能否形成大铀矿的区域成矿标志。

5 结语

水汶盆地处于伸展拉张型构造环境背景下,构造运动及热对流作用频繁,与之对应的蚀变作用也强烈,蚀变带的碱交代带和酸性蚀变带的空间共存转化与深部流体作用有着直接联系,大规模热液蚀变带是形成大型铀矿化聚集区的前提条件,该理论亦可为水汶盆地火山岩型铀矿下一步找矿工作提供理论支撑及实践指导意义。