中国东部火山岩型铍铀矿床成矿潜力与找矿远景*

2022-08-04 08:56李晓峰吴福元韦星林车旭东饶灿陈振宇葛文春朱艺婷
岩石学报 2022年7期
关键词:铀矿床凝灰岩火山岩

李晓峰 吴福元 韦星林 车旭东 饶灿 陈振宇 葛文春 朱艺婷

1. 中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院矿产资源研究重点实验室,北京 100029

2. 中国科学院大学地球与行星科学学院,北京 100049

3. 中国科学院地质与地球物理研究所,岩石圈演化国家重点实验室,北京 100029

4. 江西省地质局,南昌 330046

5. 南京大学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

6. 浙江大学地球科学学院,杭州 310027

7. 中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037

8. 吉林大学地球科学学院,长春 130061

铍是一种战略性关键金属(翟明国等, 2019; 侯增谦等, 2020),它在元素周期表中位于第二周期第二族。铍是两性元素,属于惰性气体型离子,它在地壳中的丰度为1.9×10-6,在自然界可以形成独立矿物。铍矿物主要在气成-热液作用和伟晶作用过程中形成,在岩浆作用过程中比较少见,但是岩浆分异作用的晚期可以使铍进一步富集,有利于岩浆期后铍矿床的形成。主要铍矿物有绿柱石(含BeO 10.5%~14.3%)、日光榴石(含BeO 8.9%~14.9%)、香花石(含BeO 15.8%~16.3%)、硅铍石(含BeO 35.1%~42.0%)、羟硅铍石(含BeO 39.6%~42.6%)、金绿宝石(含BeO 18.1%~20.0%),等等。

铍的传统用途是作为添加剂制取铍铜合金,以及以氧化铍形式用于电子工业、耐火材料和陶瓷材料等。由于氧化铍兼具有热导率高和电导率低的特点,故可用于电子工业制造极高射频激光器和微波雷达。金属铍在核工业和空间技术中同样具有很好的应用前景,它可用作原子能反应堆的防护材料和制备中子源。在航空航天方面被大量用来制作制动装置和导航系统,如高超音速航空器、宇宙飞船等。因此,铍被称为引人注目的“空间金属”。另外,金属铍在风能、储氢和燃料电池等洁净能源产业方面同样具有很好的应用潜力。目前,加拿大IBC高级合金公司(IBC Advanced alloyments Corp.)与加拿大氢联公司(Hydrogen Link Inc.)合作推进铍胺氢燃料储存的研究,铍胺氢燃料被视为未来新能源汽车重要的动力来源之一,因此,铍又被称为“洁净能源金属”。锂铍氢化物在笔记本电脑和其他便携式设备的运用上也具有较好的前景(IBC Advanced Alloys Corp, 2010)。

据估计,全世界已查明的铍资源量超过10万t,但这些资源约60%来自美国,且主要集中于犹他州的斯波尔山、内华达州的麦卡洛巴特、南达科他州的布莱克山、德克萨斯州的布兰卡山脉、阿拉斯加的苏厄德半岛和犹他州的金山地区等火山岩型铍矿的发育地区。火山岩型铍矿床是金属铍的重要矿床类型(李晓峰等, 2021, 2022)。20世纪美国犹他州斯波尔山(Spor Mountain)凝灰岩中羟硅铍石的发现,改变了世界铍资源的分布格局和供应态势,成为重要的铍原材料来源。火山岩型铍矿提供了全球每年80%以上铍的供应量。由于火山岩型铍矿中往往伴生铀,且大部分达到了工业利用程度,如美国Spor Mountain矿床伴生的铀矿达到大型规模,因此,火山岩型铍矿又称为火山岩型铍铀矿床。全球火山岩型铍铀矿床的实例还比较少,对火山岩型铍铀矿床的成因机制和成矿过程还不十分清楚,制约了该类型矿床的找矿勘查。

我国东部发育大量的中、新生代火山岩,该地区是否具备火山岩铍矿的成矿条件,成矿潜力如何,有没有可能找到类似美国Spor Mountain那样的火山岩型铍矿?这些科学问题还不十分清楚。本文依据我国东部火山岩的分布规律、岩石地球化学特征及其地质背景,以及我国东部已发现的火山岩型铍矿的基本地质特征和有科学价值的找矿线索,对我国东部火山岩型铍铀矿的成矿潜力和找矿远景进行了初步的探讨。

图1 1945~2021年全球年度铍矿石产量(据Foley et al., 2017,修改)Fig.1 The annual ore production of beryllium in different country from 1945 to 2022 (modified after Foley et al., 2017)

1 火山岩型铍铀矿的概念

火山岩型铍铀矿床一般是指赋存于火山岩-次火山岩中,尤其是与高硅流纹岩和花岗斑岩有关的浅成低温交代和脉状矿床(Barton and Young, 2002; 李晓峰等, 2021, 2022; 饶灿等, 2021)。目前,对于火山岩型铍铀矿床还没有统一的定义,对于该类型矿床的命名也有多种正式和非正式的名称,如:赋存于火山岩中的浅成低温铀铍矿床、热液型铀铍矿床、交代型铀铍矿床、火山岩型浅成低温铀铍矿床、铍凝灰岩矿床等,其根本原因在于对这类矿床成矿机制和成矿过程存在认识上的差异,以及这种类型矿床缺少典型的研究范例。

虽然全球火山岩的分布十分广泛,但是火山岩型铍铀矿床的分布很不均匀。目前已发现的火山岩型铍铀矿主要是在美国,如:Spor Mountain、Honey Comb Hills、Wah Wah Mountains、Apache Warm Springs、Sierra Blanca,另外还有墨西哥的Aguachile,秘鲁的Macusani,蒙古国的Transbaikal,澳大利亚的Brockman,以及我国新疆白杨河、浙江坦头、福建大湾、福里石等矿床。自1969年以来,全球金属铍主要来自火山岩型矿床,这主要是由于美国Spor Mountain火山岩型铍铀矿床的发现和开采(Trueman and Sabey, 2014; Ledereretal., 2016;图1)。Spor Mountain矿床是火山岩型Be-U-F共生的矿床,铍资源量为72,315t BeO,铍产量占据全球铍总产量的80%以上(Lindsey, 1982; Foleyetal., 2012; Trueman and Sabey, 2014; Ledereretal., 2016)。

全球火山岩型铍铀矿床的形成大多数与含铍、铀的凝灰岩有关,全球含铍凝灰岩的分布不受火山岩时代的限制,这是因为各种类型矿床或者潜在的含矿主岩的时代从古元古代到晚中新世均有,但主要发生在中、新生代。美国已知的含铍火山岩主要是分布于犹他州Deep Creek-Tintic成矿带(Shawe, 1972)、德克萨斯州跨佩科斯地区(Rubinetal., 1987)和新墨西哥州南部(McLemore, 2010a, b)的含黄玉的第三纪火山岩。Barton and Young (2002)对全球发现的非伟晶岩型铍矿和含铍矿化带进行了全面的筛选,发现在全球范围内,有利于火山成因铍矿床形成的稀有金属成矿省仅限于少数已确定含铍流纹岩或翁岗岩地区,如:西澳大利亚州的Brockman、秘鲁的Macusani、蒙古国的Teg-Uls和中国浙江石溪等,这些矿床的分布说明火山岩型铍铀矿床的形成具有特殊的背景和地域性。

在火山岩型铍铀矿中,铍矿物主要是羟硅铍石、硅铍石和绿柱石(Foleyetal., 2012; Barton and Young, 2002)。羟硅铍石作为唯一的矿石矿物与其在火山环境热液流体中沉淀相一致(Barton and Young, 2002; Barton, 1986),而大部分其他含铍矿物(如绿柱石和蓝柱石等)形成于较高的温度(或压力),并非典型的浅成低温环境(Barton, 1986)。火山岩型铍铀矿床中铍矿物组合的差异反应了铍矿物沉淀环境的差异。研究表明当温度大于400℃时,绿柱石是稳定的含铍矿物相;当温度在300~400℃,压力为中等条件下,绿柱石则完全被蓝柱石取代;硅铍石在高于250℃条件下稳定存在,并在300~200℃条件下水合成羟硅铍石;羟硅铍石则在低于250℃条件下稳定,指示在近地表的浅成低温矿化(Foleyetal., 2012; Barton, 1986)。在火山岩型铍矿床中,铍与铀、锡、钼等元素既可以共生,也存在着元素分离的现象。

林德松(1982)把与陆相火山作用有关的稀有金属矿化分为:(1)含稀有金属火山岩矿床;(2)火山期后热液矿床;(3)火山岩风化矿床等三种类型,它们大体分别相当于火山作用的同生矿床、后生矿床和表生矿床。这就是说,在整个火山作用的过程中,均有可能形成与火山岩有关的铍矿床。稀有元素矿床研究组(1972)较早提出火山岩中铍矿可以为普查铍矿产资源提供一条新的途径,但时至今日我国火山岩型铍矿的找矿勘查还没有取得重大突破。火山岩型铍矿作为非传统的矿床类型,在我国具有良好的找矿前景,特别是在闽浙赣粤、大兴安岭-燕辽、滇西一带广泛发育晚古生代、中生代和新生代的火山岩,并已发现一些稀有稀土重砂和化探异常。在一些火山岩系中也发现含稀有元素丰度较高的火山岩,因此,在火山岩型铍铀矿床综合研究的基础上加强矿化信息查证,预期我国火山岩型铍铀矿床的找矿勘查会有突破。

2 火山岩型铍铀矿的基本地质特征

人们较早把火山岩型铍铀矿床与矽卡岩型铍矿床、云英岩型铍矿床、碳酸盐岩铍矿床和碱性岩型铍矿床一起并称为非伟晶岩型铍矿床(Foleyetal., 2012),以区别于伟晶岩型铍矿床;而在当时,伟晶岩型稀有金属矿床是金属铍重要的材料来源。随着对火山岩型铍铀矿床成因机制和形成环境认识的不断深入,Foleyetal. (2017)把与火山岩型铍铀矿床相关的矿床分为4类:(1)角砾岩筒型萤石矿床;(2)碳酸盐岩赋矿的浅成低温铍矿床;(3)火山岩型铀矿床;(4)岩浆喷气型宝石绿柱石矿床。

对火山岩型铍铀矿主要认识是金属铍和铀主要来自于寄主的凝灰岩,随后的浅成低温成因阶段促使铍再富集成为具有工业品位的矿石(Foleyetal., 2017)。1959年美国Spor Mountain铍矿的发现是由于人们认识到铍主要与高分异的长英质岩石和富氟的热液系统有关,且得益于中子源伽马射线光谱仪能够快速半定量分析岩石中的铍含量(Meeves, 1966)。目前,国内外具有工业价值的火山岩型铍铀矿床的典型实例还相对较少,研究程度较低,远不能与火山成因有关的有色金属、贵金属矿床相比。火山岩型铍铀矿床的成矿控制条件比较复杂,因此,尚难于对其成矿条件、控矿因素、蚀变类型、矿物组合等基本地质特征进行全面深入地探讨,下面仅就赋矿火山岩岩石类型、岩石地球化学、控矿构造、蚀变类型等方面特征做简单的介绍。

2.1 火山岩的岩石类型

国内外已发现的火山岩型铍铀矿床和矿化点,大多数产在中、新生代火山岩中,如:美国的Spor Mountain、Honey Comb Hills、Wah Wah Mountains、Apache Warm Springs、Sierra Blanca等。我国福建福理石Mo-Be矿床产在中生代火山岩中。也有一些火山岩型铍矿产在较老的火山岩中,如西澳大利亚州的Brockman火山岩型铍矿产在古元古代火山岩中;我国新疆白杨河铍铀矿床产在古生代火山岩中。从赋矿的岩石类型来说,与火山岩型铍铀矿有关的火山岩有流纹质晶屑玻屑凝灰岩、熔结凝灰岩、灰流凝灰岩、碎斑熔岩以及火山角砾岩;次火山岩有:流纹斑岩、霏细斑岩、花岗斑岩、黄玉流纹斑岩等。

2.2 火山岩地球化学特征

与火山岩型铍铀矿床有关的火山岩是岩浆分异演化晚期的产物,因此,在化学成分上,它们往往具有高硅、富碱(Na2O+K2O)、富Mn、富F,低TiO2、CaO和MgO、P2O5的特点;富集Li、Be、Rb、Cs、Mo、Nb、Zn、Pb、Ga、Sn等元素,Zr/Hf、Nb/Ta比值相对较低,而Rb/Sr比值相对较高。但是这些火山岩型铍铀矿对稀土元素的富集能力则差异明显,有的火山岩富集稀土元素,而有些则亏损稀土元素。但是从稀土元素配分模式来看,无论富集还是亏损稀土元素,它们均呈海鸥式展布或者右倾比较平缓的曲线,具有明显的Eu负异常。

与火山岩型铍铀矿床有关的花岗岩均属于碱性系列高分异花岗岩,如:美国的Spor Mountain矿床和我国白杨河铀铍矿床的黄玉流纹岩和花岗斑岩均经历不同程度的部分熔融和极端的分离结晶作用,这些花岗岩具有明显的放射性,富F、Li、Cs、Nb、Mn、Ga、Sn、Zn等元素。成岩成矿年代学的研究表明,这些矿床的形成的前提条件是岩浆经历了漫长的分离结晶历史。由图2可以看出,这些火山岩或者次火山岩虽均具有高度分异演化的特点,具有较低的Nb/Ta和Zr/Hf比值,但是铍的富集成矿并不随着分异程度的增高而以相同几率增加。与稀有金属花岗岩相比,火山岩型铍铀的富集并不需要稀有金属花岗岩那样高的分异演化程度。从美国Spor Mountain、西澳大利亚州的Brockman,以及我国白杨河铀铍矿床的成矿地质特征来看,深部岩浆房来源的后期热液流体的叠加对火山岩中铀和铍的再活化和再富集起着重要的作用。美国Spor Mountain凝灰岩中羟硅铍石以亚微观颗粒形式出现,与细粒萤石、蛋白石和方解石共生,形成层状结核体,主要是交代凝灰岩中的碳酸盐碎屑而成就是有力的证明。Spor Mountain凝灰岩中未蚀变火山玻璃熔体中铍的含量(59×10-6)是强烈蚀变玻璃(7×10-6)的8倍,凝灰岩基质火山玻璃中几乎90%的原始铍被活化迁移,并在碳酸盐碎屑中沉淀富集。

图2 火山岩型铍铀矿床岩石地球化学图解(a) 10000Ga/Al和Zr图解(据Whale et al., 1987);(b) Nb/Ta和Zr/Hf比值图解;(c) Zr/Hf比值和Be元素图解;(d) Nb/Ta比值和Be元素图解. 数据来源:宜春(Pollard et al., 2021);香花岭(Huang et al., 2015);白杨河(李晓峰等, 2022);Brockman(Ramsden et al., 1993);Spor Mountain(Dailey et al., 2018)。Fig.2 The petrochemical diagrams for the typical volcanic-hosted Be-U deposit(a) the diagram between 10000Ga/Al ratios and Zr concentration (from Whale et al., 1987); (b) the diagram between Nb/Ta ratios and Zr/Hf ratios; (c) the diagram between Zr/Hf ratios and Be concentration; (d) the diagram between Nb/Ta ratios and Be concentrations. Data sources: Yichun (Pollard et al., 2021); Xianghualing (Huang et al., 2015); Baiyanghe (Li et al., 2022); Brockman (Ramsden et al., 1993); Spor Mountain (Dailey et al., 2018)

2.3 热液蚀变类型

火山岩型铍铀矿还没有一个统一的成矿模型。在不同的火山岩型铍铀矿中,其热液蚀变类型各不相同:如我国新疆白杨河铍铀矿床主要热液蚀变有硅化(玉髓化、蛋白石化)、绢云母化、钠长石化、萤石化、赤铁矿化、绿泥石化、碳酸盐化和铁锰氧化物等(Lietal., 2015);西澳大利亚州Brockman矿床的主要热液蚀变有萤石化、铁白云石化、硅化、碳酸盐化、钠长石化等,在矿脉的上、下盘发育闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和辉砷镍矿等金属硫化物(Ramsdenetal., 1993)。我国福建福里石矿床主要以脉状矿化为止,热液蚀变以硅化和绢云母化为主,而铍矿物主要是绿柱石和羟硅铍石(黄新鹏, 2006)。在美国Spor Mountain火山岩型铍铀矿中,凝灰岩中白云石碎屑经热液蚀变形成方解石、蛋白石、萤石和羟硅铍石的层状结核,羟硅铍石与萤石紧密共生;凝灰岩和周围火山岩中的蚀变主要有粘土化、沸石化、绢云母化、锂蒙脱石化和钾长石等,以及围绕铍矿化体异常发育的氟、锂、钼、铌、锡和钽的独特热液晕等(Foleyetal., 2017)。火山岩型铍矿羟硅铍石沉淀的一个重要原因是赋矿凝灰岩中发育大量的碳酸盐碎屑,富F的含铍流体在遇到碳酸盐碎屑时,F与Ca发生反应生成萤石,从而导致含铍的氟络合物失稳,铍便以羟硅铍石的形式沉淀下来。因此,赋矿围岩的性质也是控制火山岩型铍矿热液蚀变、矿质沉淀和矿化类型的重要因素。

2.4 岩石成因与成矿背景

火山岩型铍铀矿床中赋矿火山岩的成因是大家关注的热点。Burtetal. (1982)认为这些赋矿的火山岩是高热流状态下相对古老的大陆地壳物质的部分熔融,这使得矿物中氟的含量明显高于H2O。与成矿相关的镁铁质岩浆为地壳物质的熔融和进一步的岩浆分异提供热量,包括:(1)岩浆上升侵位过程中的带状分异;(2)极端分离结晶作用;(3)早期火山作用引起的岩浆房脱水;以及(4)熔体的流体出溶过程导致其在近地表岩浆房的顶部富集(Burtetal., 1982)。Christiansenetal. (2007)提出黄玉流纹岩不是中地壳花岗闪长岩的熔融产物,也不是仅来源于之前脱水或熔融提取的长英质地壳,而是由硅质岩浆的分离结晶而形成的。硅质岩浆主要起源于成分复杂大陆地壳的低程度熔融,这些大陆地壳中可能含有大量的源于板内镁铁质侵入的新生地幔成分。Christiansenetal. (2007)进一步指出镁铁质幔源岩浆的形成可能与岩石圈伸展造成的减压作用有关,或者可能是由俯冲岩石圈板块沉降所造成的对流作用有关。

蒙古中戈壁省火山岩带含有火山岩翁岗岩(含黄玉的流纹岩)、富含铍的凝灰岩和富含稀土的碱性火山-侵入杂岩,这些岩石是外贝加尔-蒙古稀有金属省中生代晚期稀有金属成矿带的重要的成矿火山岩。在西伯利亚,大多数矿点的成矿岩石由中生代花岗质岩和次火山岩组成,在矿床深处主要形成碳酸盐岩交代的矽卡岩或者云英岩矿床。如俄罗斯Yermakovskoye氟铍矿床产于碳酸盐岩陆源层序内的大型碳酸盐岩块体中。该地区由较年轻的中生代碱性花岗岩和淡色花岗岩侵入。硅铍石-微斜长石-萤石矿石主要是交代破碎的灰岩而形成于三叠纪(224Ma;Lykhinetal., 2010),矿石平均品位为1.5% BeO(Reyf, 2008)。Orot bertrandite矿床是一个大型低品位矿床,与Malokunaley杂岩中的碱性花岗岩和Orot古火山岩有关(Lykhinetal., 2004; Reyf and Ishkov, 2006)。Orot火山机构年龄为236.4Ma,Malokunaley杂岩中花岗岩类(花岗岩或浅成流纹岩)的年龄为224.8Ma(Lykhinetal., 2004)。矿石主要呈网脉状,由地开石和羟硅铍石交代而成,矿石品位为3500×10-6BeO。研究表明,西外贝加尔铍成矿省及其已知铍矿床和矿点可能与陆内裂谷作用有关;澳大利亚Brockman矿床的形成与裂谷伸展作用有关;我国白杨河矿床的形成与后碰撞的伸展背景有关。因此,伸展背景是火山岩型铍铀矿有利的成矿背景。

总的来说,火山岩型铍铀矿床的形成有几个特点:(1)有利于岩浆极端分异和多旋回火山喷发的构造背景,如大陆裂谷、后碰撞等陆内伸展背景。(2)具有富Be、富Nb的火山岩层位,如黄玉流纹岩、富铍的凝灰岩等,这些火山岩还含有较高的F、Sn以及其它大离子亲石元素。(3)孔隙度较大的含碳酸盐的岩石,如沉凝灰岩等。美国Spor Mountain沉凝灰岩是唯一的赋矿围岩,但是碳酸盐中的角砾岩带也具有良好的致铍沉淀能力。(4)深大断裂,例如盆岭构造的边缘断裂、火山口的环形构造,这些构造是富铍的流纹质岩浆和热液流体的有利通道。(5)区域上发育大量萤石矿床,说明可能存在运移金属铍和铀的富F成矿流体。(6)良好的F、B、Be、Cs、Li、Ga、Nb、Y、Sn等元素地球化学组合和蚀变晕。(7)典型的岩石结构和表生作用,如带状或者纹层状的交代岩等,锰帽、树枝状或者面状铁锰质矿化等。在火山岩型矿床中,铍往往与铀、钼、锰、铌等元素相伴生,而铀往往能够形成具有工业价值的矿床。另外,火山成因铍矿床的富氟流纹岩围岩往往含有高含量的钍、铌和稀土元素(REE),它们具有潜在的经济价值,如,西澳大利亚州的Brockman矿床,铌凝灰岩中已探明储量430万t稀有金属,其中包括0.44%的Nb2O5,以及50×10-6~1500×10-6的硼;再者,我国白杨河火山岩型铀铍矿床中铌的含量已达到可综合利用的伴生矿指标要求,硼和铅的含量也较高。

3 我国东部已发现的火山岩型铍矿(点)

研究表明,我国东北大兴安岭和东南沿海火山岩地区发育大量的铍地球化学异常(王学求等, 2021)。这些地区也是我国中生代和新生代火山岩分布区。这些火山岩地区火山岩型铍矿的成矿潜力如何?有没有找矿的前景?能否找到大型的火山岩型铍矿?目前还不十分清楚。令人振奋的是,目前在东北大兴安岭地区、东南沿海浙闽粤地区,以及浙赣粤地区已经发现了一些重要的火山岩型铍矿的找矿线索。

图3 大兴安岭地区晚侏罗世-早白垩世火山岩的分布及火山岩型铍矿(化点)(据杨雅军等, 2022修改)Fig.3 The distribution map of the Late-Jurassic-Early Cretaceous volcanic rock and the Be occurrences in Great Xing’an Range area (modified after Yang et al., 2022)

3.1 大兴安岭火山岩区

3.1.1 冀北窟窿山铍矿化点

冀北窟窿山铍矿化点是2017年河北省地质调查院在1:20万幅区域化探异常的基础上发现的(图3)。目前在小龙池西沟、窟窿山东沟等地共发现了9条铍矿化体(陈振宇等, 2022)。铍矿化体呈脉状产于窟窿山岩体中细粒斑状黑云母碱长花岗岩中的石英脉、硅化蚀变岩,以及闪长岩脉中。矿化体一般延伸20~100m,厚度0.6~8.5m。中细粒斑状黑云母碱长花岗岩侵入张家口组二段火山岩中,该段火山岩主要由流纹质熔结凝灰岩、流纹质凝灰熔岩夹流纹岩组成(夏国礼, 1994; 林天发等, 2019)。前人研究表明窟窿山岩体中细粒碱长花岗岩的成岩年龄为134.0±1.7Ma,中粗粒碱长花岗岩的成岩年龄为129.4±1.5Ma(郭佳磊, 2019),窟窿山张家口组流纹斑岩的成岩年龄为138.4±1.3Ma(林天发等, 2019)。

2021年河北省地质调查院对9个矿化点的分析结果显示矿石的BeO品位0.03%~0.83%,平均约0.35%,伴生有Rb、Nb、Pb、Zn等组分;碱长花岗岩、流纹斑岩中铍含量分别为8.7×10-6和14.48×10-6(陈振宇等, 2022),其中Mn、Zn、Sr、Nb等元素含量也较高。该矿化点热液蚀变类型主要有硅化、高岭土化、褐铁矿化、铁锰矿化、绿泥石化及碳酸岩化等。铍矿石中主要矿物为羟硅铍石、日光榴石、硅铍石,有时可见方铅矿、闪锌矿;副矿物为萤石、氟碳铈矿、锆石、独居石、磷钇矿、铌铁矿、硅钍石等。

图4 东南沿海地区中生代火山岩与火山岩型铍矿化点分布图(据余明刚等, 2021修改)Fig.4 The distribution map of the Mesozoic volcanic rock and Be occurrences in southeast coastal areas of China (modified after Yu et al., 2021)

3.1.2 内蒙古东山湾W-Sn-Be矿点

东山湾铍矿点是20世纪80年代在锡矿地质找矿过程中发现的地表露头(图3)。虽然在后期投入了大量的地表槽探和少量的钻探工程,但多认为锡多金属找矿前景并不明朗(付占荣和陈会军, 2004)。该铍矿化点早白垩世花岗斑岩侵入到二叠系黄岗梁组粉砂岩中(郭永强等, 2021),铍矿化体主要以黑钨矿云母石英脉、毒砂黑云母石英脉、以及锡石长石石英脉等形式呈脉状产出,矿化脉体数量可达数百条。早白垩世花岗斑岩中铍含量102×10-6(付占荣和陈会军, 2004),显示了富铍特征。

东山湾铍矿化点位于小汉山破火山机构火山盆地边缘环形隆起中,含矿围岩为二叠系的海相火山-沉积岩系。在基底地层之上又有中生代盖层产出, 构成隆中坳双构造层破火山机构。该火山机构呈北东向椭圆形展布,中心杂岩体周围的坍陷盆地中心发育4个古火山口,沉积了上侏罗统白音高老组及满克头鄂博组酸性凝灰岩、角砾凝灰岩和熔结凝灰岩等,为火山岩型铍矿的产出提供了良好的地质条件。

3.2 东南沿海浙闽粤火山岩区

1959年美国Spor Mountain火山岩型铍矿的发现使我国东南沿海火山岩型铍矿的找矿前景受到了广大地质工作者的重视。中国科学院地质研究所(1963)较早提出应在华夏地台背斜闽浙沿海地区寻找与火山岩建造成因相关的铍矿床。刘义茂等(1975)较早注意到了沿海地区Nb、Be(TR、Ta)成矿带,提出该地区酸性火山岩(凝灰岩及流纹斑岩)的某些地段有铍的富集。似晶石、硅铍石、日光榴石等与萤石、石英呈细脉状共生产出。李兆麟(1975)认为在华南、东南沿海、闽浙等地,侏罗纪、白垩纪火山岩广泛分布,并被燕山晚期花岗岩所侵入,为铍在火山岩中迁移与富集创造了一定的条件,地球化学找矿工作应该注意在火山岩地区及燕山期花岗岩地区寻找新的含Be矿床。林庆让(1985)在浙江昌化、青田、瑞安等地发现富含硅铍石的蚀变凝灰岩和蚀变花岗岩。林德松(1985)对较早发现的华南蚀变火山岩型绿柱石矿床的成因进行了探讨,认为它的发现为酸性火山岩广泛分布区铍矿资源普查提供了一条新的途径,对进一步探索火山岩中稀有元素地球化学性状,亦具有重要的意义。他认为Be、Mo的主要来源于火山热液,属火山期后热液型矿床,成矿与后期岩浆侵入形成的花岗岩并无成因联系。饶灿等(2021)在浙江的青田、平阳张基等地新发现了赋存于流纹斑岩中的铍矿化。平阳地区张基流纹斑岩中铍含量最高可达11400×10-6。青田地区花岗斑岩中Be的含量高达939×10-6。目前,我国东南沿海地区火山岩型铍矿的寻找取得突破性进展,已发现的矿床有福建平和福里石、霞浦大湾等,而矿化点则多达十多处(图4)。

图5 福建大湾钼-铍矿床地质简图(据黄新鹏, 2018)Fig.5 The Geological map of Dawan Mo-Be deposit in Fujian Province (after Huang, 2018)

3.2.1 福建霞浦大湾铍钼矿床

霞浦大湾铍钼矿体主要产于晚侏罗世南园群鹅宅组与赤水组火山碎屑岩接触带附近的裂隙带中(图5)。辉钼矿-石英脉呈脉状,铍矿化主要分布于石英-辉钼矿脉脉壁两侧。围岩蚀变具水平分带和垂直分带特征,以中-高温面状蚀变为主,属中-高温热液充填-交代型铍钼矿床, 成矿时代为晚侏罗世。

缓倾斜矿体主要产于火山岩与钠长石化碱长花岗岩(隐伏)接触带的附近,并在花岗岩体内部发现较好的钼铍矿体;陡倾角矿体赋存于南园组火山岩中北东向构造裂隙蚀变带内,主要分布于隐伏岩体的外接触带,局部延伸至接触带内晚侏罗世南园组流纹岩、流纹质晶屑凝灰岩、晶屑熔结凝灰岩等(黄新鹏, 2018)。辉钼矿主要赋存于石英脉中,呈鳞片状,局部呈团块状,品位富,但分布不均;少量浸染状辉钼矿赋存于石英脉两侧蚀变带中;含铍矿物主要为绿柱石,局部见日光榴石。绿柱石晶体呈六方柱状、粒径为0.03~0.80mm。脉石矿物主要为石英、长石、绢云母、黑云母及碳酸盐等。碱长花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为93.0±0.6Ma,与辉钼矿Re-Os年龄(92.2±1.3Ma)基本一致(黄新鹏, 2018)。

3.2.2 福建福里石铍钼矿床

福里石铍钼矿矿体赋存于侏罗系上统南园组火山碎屑岩中的断裂裂隙中。矿体呈脉状、透镜状产出。围岩蚀变以硅化(石英脉)、绿泥石化、次生石英岩化为主。与绿柱石(铍矿)共生的辉钼矿Re-Os等时线年龄为152.7±3.9Ma,表明铍(钼)矿成矿时代为晚侏罗世。黄新鹏(2006)认为该矿床属中高温热液充填-交代型铍钼矿床,而非前人认为的火山期后热液型矿床。该地区上侏罗统南园组火山岩,呈喷发不整合覆盖于下侏罗统梨山组之上,主要岩性可以分为三段:第一段岩性单一,属于喷溢相,主要为流纹英安岩、流纹英安质晶屑凝灰岩,局部发育钾长流纹岩。岩石蚀变强烈,是Be-Mo矿化层位之一。第二段围绕火山口呈环状分布,属于爆发相,岩性复杂,有流纹质熔结凝灰岩、晶屑凝灰岩、火山角砾岩、凝灰熔岩以及流纹岩等,岩石蚀变强烈,该段下部是铍矿化的主要层位。第三段为英安流纹质凝灰熔岩、凝灰岩以及英安流纹岩等。

图6 浙江青田沙湾火山岩型矿化点铍矿化剖面示意图Fig.6 The cartoon picture of beryllium occurrence and the beryllium concentration at Shawan, Qingtian, Zhejiang Province

图7 赣南密坑山火山岩型Be矿化点(a)碎斑熔岩碎砾岩;(b)凝灰岩中的层间破碎带Fig.7 The volcanic-hosted beryllium occurrences at Mikengshan in southern Jiangxi Province(a) cataclastic conglomerate in cataclastic lava; (b) the fractures in tuff

3.2.3 浙江青田沙湾铍矿化点

浙江青田地区沙湾铍矿化点主要出露上侏罗统南园组流纹质熔结凝灰岩、晶屑凝灰岩、流纹质等火山岩。20世纪80年代,前人在青田地区蚀变凝灰岩中发现了铍矿化,鉴定出日光榴石、硅铍石、羟硅铍石等铍矿物(宋叔和, 1989)。饶灿等(2021)通过对青田地区的野外考察,在青田的沙湾、后垟、黄山垄等地亦发现了与火山岩有关的铍矿化。

青田沙湾一带火山岩型铍矿化主要围绕白垩纪花岗斑岩与南园组火山岩的接触带,以及花岗斑岩内部的破碎带发育(图6)。在该矿化点未蚀变的凝灰岩中铍含量11×10-6,蚀变凝灰岩中铍含量239×10-6,花岗斑岩中的石英-萤石-黄铁矿蚀变带铍含量高达216×10-6。主要的铍矿物有硅铍石、羟硅铍石和日光榴石等。

另外,2018年福建省矿产地质调查院在闽侯马厝的南园组流纹质晶屑凝灰岩中发现了脉状的铍矿化,主要铍矿物为绿柱石和羟硅铍石。围岩蚀变主要有黄铁矿化、褐铁矿化、萤石化等(饶灿等, 2021)。

3.3 南岭粤-赣-浙内陆火山岩区

在东南沿海早白垩世火山岩靠近大陆的一侧,发育一套与南园组同期的火山岩,如:鹅湖岭组、鸡笼嶂组、黄尖组等。在这些火山岩中,也发育一些有与该期火山岩有关的铍矿床(矿化点),如碛肚山铍-锌-锡矿床和密坑山锡-铍矿化点。

3.3.1 赣南碛肚山铍-锌-锡矿床

碛肚山铍-锌-锡矿床位于黄地火山盆地,受碛肚山火山-侵入杂岩控制,主要火山岩有流纹质熔结凝灰岩、流纹质爆破凝灰熔岩、火山角砾岩;侵入岩有钾长花岗岩、碱长花岗岩和花岗闪长斑岩等。流纹质熔结凝灰岩、钾长花岗斑岩和黑云母花岗岩中铍含量分别为7.0×10-6、6.2×10-6、5.4×10-6,其它元素如Zn、Pb、Sn等元素含量也较高(李思权, 1996)。主要矿石矿物有方铅矿、闪锌矿、日光榴石、锡石、黄铜矿等。该矿床的形成与高硅、富碱、富含Pb、Zn、Be等成矿元素和富F等挥发份的流体有关,属于热液裂隙交代型铍-锌-锡矿床(李思权, 1996)。

3.3.2 赣南密坑山锡-铍矿化点

密坑山锡-铍矿化点是本文作者韦星林和李晓峰于2021年进行野外调研时发现的。矿化破碎带产于鸡笼嶂组碎斑熔岩中(图7),碎斑熔岩质碎砾岩BeO含量可达228×10-6,碎斑熔岩破碎带中BeO含量可达775×10-6。该矿化点火山岩中铍的富集现象比较明显,BeO一般含量为7×10-6~80×10-6,该矿化点存在着元素铀和铍共生-分离的现象。已有的成岩成矿年代学研究表明,密坑山钾长花岗岩锆石U-Pb年龄为138.5±1.1Ma(梁鹤等, 2018);密坑山岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为136.10±1.60Ma~138.6±1.90Ma、岩背花岗斑岩为136.80±1.20Ma;与密坑山临近的岩背锡矿床锡石锆石U-Pb年龄为128.16±0.87Ma,成岩成矿年龄相差在10Myr内,锡矿成岩成矿具有同时性或成矿稍后(陈伟等, 2021)。

已有的找矿线索表明,中国东部火山岩型铀铍矿床的主要异常元素组合为:F-Be-U-Mo-Nb-Mn-Pb-Sn-Zn-Ga。成矿元素组合主要有U-Be-Mo、Be-Mo、Be-Zn、Be-Sn-Zn等。已发现的火山岩型铍铀矿床(矿化点)的成矿时代有3个时期:(1)晚侏罗世;(2)早白垩世早期;和(3)晚白垩世早期,其中早白垩世早期(140~130Ma)是我国东部火山岩型铍矿的重要时期。已知与成矿有关的火山岩主要有:大兴安岭地区主要是张家口组和林西组;东南沿海地区主要是南园组;而赣闽浙地区主要为鸡笼嶂组,以及赣杭带的鹅湖岭组。

4 中国东部火山岩型铍铀矿床成矿潜力与找矿远景

我国东部燕山期是大规模火山-岩浆活动和成矿作用大爆发的时期(陶奎元等, 1999; 毛景文等, 1999; 华仁民和毛景文, 1999),发育大量的与岩浆作用有关的金属矿床。我国东部地区燕山期火山岩主要由三条NE-NNE向火山岩带(东南沿海、郯庐、大兴安岭)和四条近EW向火山岩带组成,可以分为5个时期、8种岩石组合(陶奎元等, 1999),并产出大量与火山-次火山岩有关的金属矿产。虽然地质工作者也较早注意到了寻找火山岩型铍矿的可能性,但是进展一直较为缓慢。这主要是由于我国东部火山岩分布广、岩石类型多样,在不同的地区、不同旋回火山岩的对比,以及成岩年龄的确定较为困难(牛宝贵等, 2004; 邢光福等, 2008; 余明刚等, 2021),同时对火山岩型铍铀矿床的成因认识不足,也限制了对我国东部火山岩型铍铀矿床的成矿潜力研究。因此,我国东部火山岩地区火山岩型铍铀矿的成矿潜力,有没有找矿远景等科学问题,一直没有得到有效的解决。

4.1 中国东部火山岩型铍铀矿的成矿背景

火山岩型铍铀矿的形成与火山岩的喷发、高硅流纹岩和花岗斑岩的侵位密切相关(李晓峰等, 2022),因此,火山岩型铍铀矿床的成矿背景与同期火山喷发活动和岩浆侵入作用密不可分。对于我国东部火山岩的时空分布规律、火山成因及其背景,前人进行了大量的研究工作,并取得了重要的成果。陶奎元(1994)提出中国东南部大陆火山岩带与安第斯型火山岩型不同,具有自身的独特性。中国东部大规模火山活动期(150~100Ma)古太平洋对大陆的构造效应主要是NNE-NE向的走滑与伸展。因此,大陆内部板块的碰撞、碰撞后拉张和碰撞后叠加走滑是中国东部火山/岩浆系统的重要的动力学背景。林德松等(1992)认为东南沿海火山岩的大地构造环境属于陆缘型。俞云文(1987)认为浙江中生代火山岩在空间上与侵入岩密切共生,且形成时间相近,有时在岩相学上存在过渡关系,它们是同源岩浆在不同环境下的产物。李坤英等(1989)认为中国浙闽赣地区中生代陆相火山岩可以分为4个旋回:(1)145~140Ma;(2)130~125Ma;(3)125~117Ma;(4)117~105Ma,其中第2和4旋回火山活动发育铍的矿化。与此同时,一些火山岩石学家开展了我国东部大兴安岭地区和东南沿海地区火山岩的对比研究,试图揭示二者内在的成因关系及其背景的差异,如:牛宝贵等(2004)在对冀北张家口组和义县组火山岩锆石U-Pb定年的基础上,进行大兴安岭兴安岭群和东南沿海火山岩地层时代对比,认为中国东部构造体制转换的时代为140~135Ma。邢光福等(2008)认为福建分布最广的南园组火山岩可以分为中侏罗世末-晚侏罗世(162~150Ma)和早白垩世(142~130Ma)两期,与华北燕山地区相比,前者相当于髫髻山组,后者相当于张家口组。杨雅军等(2022)把大兴安岭火山岩分为4个时期,其中早白垩世早期(145~130Ma)、早白垩世晚期(130~100Ma)两期火山岩的形成与太平洋板块俯冲背景下的伸展作用有关,而早白垩世早期的火山岩是两个构造体系转换的结果。张兴洲等(2017)认为大兴安岭北部发育一套上部为粗面岩-粗安岩为主,下部以流纹岩为主的早白垩世中酸性火山岩组合,其形成时代为130Ma,与大兴安岭由快速隆升转换为缓慢隆升的转折时期相对应(张兴洲等, 2011; 方石等, 2005)。左跃明等(2000)认为赣南-粤北地区鸡笼嶂组火山岩主要分布于赣南的安远、南迳、岩背、河岭、蔡坊,以及粤北的河口、黄竹山、上洞、新桥西等盆地,主要以酸性火山岩为主,主要是流纹质熔结凝灰岩、凝灰岩、英安岩、流纹岩和碎斑熔岩,偶夹透镜状沉积岩。他们认为这套火山岩形成于走滑伸展的构造背景中。林伟和李金雁(2021)从板块的尺度上对欧亚大陆东部变质核杂岩或伸展穹隆的年代学研究表明:早期伸展构造发生在早白垩世早期,其具有“对称性”、“等时性”和“等深性”的特点,决定了其动力学机制以“沉坠”作用为主导,是对华北克拉通破坏的峰期响应。晚期伸展构造形成时间为早白垩世晚期-晚白垩世早期(110~80Ma),时空分布上具有向南或南西迁移的规律,或指示了古太平洋板块的俯冲回撤过程对欧亚大陆板块的渐次影响。

总的来说,虽然在晚侏罗世和晚白垩世早期均发育火山岩型铍铀矿床,但中国东部火山岩型铍铀矿的主要成矿时代以早白垩世为主,与火山岩型铍铀矿床有关的火山岩主要是早白垩世早期的火山岩。在冀北地区主要是张家口组,在大兴安岭地区主要是白音高老组、库力组,而在东南地区主要是南园组、鸡笼嶂组和鹅湖岭组。从地球动力学背景来看,这个时期,即早白垩世早期(140~130Ma)也是中国东部重要的一次地球动力学背景的转折时期(毛景文等, 2008; 牛宝贵等, 2004)。因此,相对来说,早白垩世火山岩型铍铀矿床的形成时间与中国东部构造体制大转折的时间基本一致,因此,本文把中国东部的火山岩型铍铀矿床称为“构造体制转折型”矿床。

图8 中国东部Be和Nb地球化学异常图(据王学球等, 2021修改)Fig.8 The geochemical abnormal of element Be and Nb in eastern China (modified after Wang et al., 2021)

4.2 中国东部火山岩型铍铀矿的成矿潜力和找矿前景

已发现的中国东部火山岩型铀铍矿床(矿化点)和找矿线索,为在我国东部火山岩地区进一步寻找火山岩型铀铍矿产资源提供了可能。从区域地球化学异常图上(图8;王学求等, 2021)可以看出,我国东北大兴安岭地区和东南沿海地区具有较好的Be、Nb、Y等火山岩型铍铀矿床特有的地球化学异常组合。结合已发现的火山岩型铍铀矿床的基本成矿地质特征和我国东部火山岩的分布规律、特点及其形成背景来看,我国东部具有良好的火山岩型铍铀矿的成矿潜力和找矿前景。

4.2.1 东南地区

林德松(1982)最早对我国闽浙东部中生代火山岩中微量元素开展了研究,发现福建南园组、石帽山群,以及浙江磨石山组酸性、中酸性火山岩(流纹质、英安质熔岩和火山碎屑岩)铍的含量可达3.8×10-6~5.5×10-6,早白垩世酸性火山岩中铍含量可达5.4×10-6。该地区已发现的火山岩型铍矿或矿化点都位于晚侏罗世或早白垩世火山岩中,矿体赋存于火山角砾岩筒内外或火山口破碎带附近。火山岩中Be、Cs、U、Pb、Zn等稀有、放射性元素含量较高,如:南园组火山岩中铀的平均含量为79.5×10-6,浙东和闽东晚侏罗世火山岩中锌的平均含量为133×10-6和107×10-6,早白垩世火山岩中锌的平均含量为122×10-6,铌的平均含量为12.1×10-6~15.6×10-6。这些火山岩中所富集的元素组合是典型的火山岩型铀铍矿床的组合。赣杭带中段某矿区鹅湖岭组玻屑凝灰岩富含U、Be、Mo、Au、Ag等元素,二十世纪八、九十年代测定个别样Be含量高达1650×10-6。在这些火山岩地区,发育大量与火山岩同时期的或者稍晚的侵入岩,由此产生的岩浆热液流体可能为火山岩中铍等成矿元素的淋滤迁移提供良好的条件。例如:江西会昌围绕密坑山火山-侵入杂岩体与鸡笼嶂组流纹质凝灰熔岩的内外接触带相继发育有岩背、凤凰岽、淘锡坝、苦竹岽、矿背和上湾等一批锡多金属矿床(点),但是以往的地质勘查工作中没有注意到铍的矿化现象。近年来,本文作者所在团队的研究揭示在这些锡多金属矿床中存在大量的金属铍矿化。在赣南-粤北的鹰潭-寻乌-河源一带发育有早白垩世的黄玉花岗质岩石,如姜坑里地区、松岭地区、海螺岭地区、铜坑嶂地区等。这些黄玉花岗岩富F、Sn、Nb、Ta、Zn,可能与该地区富氟的火山岩是同一时期不同环境条件下岩浆活动的产物(刘昌实等, 1993)。我国东南地区发育大量的富氟流纹岩-黄玉花岗斑岩,形成的浙闽赣粤地区大量的萤石矿床,以及武夷山富氟变质杂岩,这些都说明该地区存在一个富氟的地壳储库,这为火山岩铀铍矿床的形成提供了重要条件,除了成矿的物质基础外,还可能为铍以氟络合物形式迁移提供了便利。

4.2.2 大兴安岭及其邻区

相对于我国东南地区,东北大兴安岭及其邻区已发现的火山岩型铀铍矿床及相关的找矿线索相对较少,除了近年来在冀北丰宁发现的窟窿山火山岩型铍铀矿床以外,几乎没有其它新的找矿线索发现。虽然该地区发育有重石山Be-Mo矿化点和东山湾矿化点,但是这两者是否能归属于火山岩型铀铍矿床的范畴,仍然存在着疑问。其原因在于,虽然它们与成矿有关的花岗岩的成岩时代为早白垩世早期,但它们的赋矿层位并不是火山岩,而是石炭纪黑云母花岗岩或者二叠系变质砂岩。王玉往等(2005)在东山湾地区西大沟、大井矿区、半拉山等二叠系林西组发现了中酸性凝灰质砂岩、凝灰质粉砂岩等火山岩岩石的存在,这或许进一步说明了东山湾Mo-Be矿床的形成与火山岩的关系。虽然重石山Be-Mo矿化点是早白垩世花岗斑岩侵入到石炭纪黑云母二长花岗岩,但矿化体主要发育于黑云母二长花岗岩的破碎带中,以及花岗斑岩与围岩接触带附近。矿石矿物主要有辉钼矿、绿柱石、黄铁矿等。因为重石山矿化点发育上侏罗统库力组流纹质凝灰岩、含角砾英安质凝灰熔岩等火山岩岩石,不排除未来在这些火山岩中发现铍矿化体的可能性。

表2 东南沿海地区中生代火山-沉积岩石地层对比表(据余明刚等, 2021)Table 2 The comparison of lithostratigraphic division of Late Mesozoic volcanic-sedimentary rocks in southeast coastal areas of China (after Yu et al., 2022)

表3 大兴安岭及其邻区晚中生代火山岩岩石地层划分对比表(据杨雅军等, 2022)Table 3 The comparison of lithostratigraphic division of Late Mesozoic volcanic rocks in Great Xing’an Range and its adjacent areas (after Yang et al., 2022)

大兴安岭地区是东北地区中生代火山岩最发育、火山作用最强烈的地区,但是由于不同省份岩石地层划分方案以及基岩出露较差等原因,该地区火山岩岩石地层的划分与对比长期未能统一。冀北丰宁地区窟窿山火山岩铀铍矿床的发现,为大兴安岭地区火山岩型铍铀矿床的寻找提供了曙光。由于以往的研究和找矿勘查过程中,较少关注铍的富集及其分布情况,使大兴安岭及其邻区铍元素的富集规律尚不清楚。虽然张家口组和白音高老组是有利的火山岩型铍矿的找矿层位,但是由于火山岩岩石地层对比较难,而且同一岩石地层单元的火山岩分布不均一、物质组成存在差异,无疑增加了对其成矿潜力的判断。刘世伟(2009)认为冀北张家口组火山岩可与白音高老组、玛尼吐组和满克头鄂博组火山岩对比。大兴安岭地区早白垩世早期以满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组为代表,以一套酸性-中酸性-酸性火山岩浆呈中心式沿北北东向大兴安岭主脊断裂喷发,形成北东东向展布的流纹质、英安质及粗安质火山熔岩及其火山碎岩。因此,大兴安岭及其邻区张家口组、白音高老组、库力组、玛尼吐组和满克头鄂博组有可能是火山岩型铍矿有利的赋矿层位。

已发现的中国东部火山岩型铍铀矿床具有成矿时代集中、赋矿火山岩层位集中、构造背景独特的特点,而且成矿元素组合多样(表1)。目前,尽管在小区域尺度上进行了大量的火山岩地层的厘定和对比工作,但由于缺乏整个中国东部火山岩地层的对比工作,因此在一定程度上限制了大尺度上对火山岩型铀铍矿床成矿规律的认识。虽然郑承意等(2004)和刘世伟(2009)较早分别利用火山岩年代学资料对闽浙赣地区(表2)和大兴安岭地区火山岩岩石地层单元(表3)进行了对比划分,但是由于基础资料的不完全缺失和认识的差异,以及部分同位素定年工作的不确定性,从而导致在不同地区发育的同一火山岩岩石地层的定年结果不同。如:是否真的存在两期的南园组火山岩(邢光福等, 1999, 2008),还是此南园组非彼南园组?多年前,笔者曾对江西银山铅锌银多金属矿床的次火山岩围岩流纹斑岩开展了锆石SHRIMP U-Pb的定年,结果显示流纹斑岩的形成年龄为181Ma(Lietal., 2007),大大早于一般所认为的鹅湖岭组火山岩的形成时代(130Ma左右),从而提出此鹅湖岭组可能不是彼鹅湖岭组的认识。近年来,余明刚等(2021)和杨雅军等(2022)利用最新的研究成果对中国东部东南地区和大兴安岭中生代的火山-岩石地层进行了对比(表2、表3),这为中国东部火山岩型铍矿的找矿突破提供了便利条件。

因此,正确认识中国东部火山岩型铍铀矿床的成矿潜力和找矿远景,需建立在查明中国东部中生代火山岩-次火山岩分布的基础上,了解中生代火山的活动历史,建立中国东部火山岩-次火山岩的综合性的拼接剖面,便以有效开展火山岩-次火山岩含矿层位的对比和衔接工作,查明我国东部火山活动、岩浆侵入活动与火山岩型铍铀矿床形成的成因关系,才能真正认识中国东部火山岩型铍铀矿床的成矿潜力,并可能在U-Be-Nb-Y地球化学异常区的基础上,评价其成矿远景。

5 结论

(1)中国东部火山岩型铍铀矿床主要形成于晚侏罗世、早白垩世早期和晚白垩世早期3个时期,其中早白垩世早期是最重要的成矿期,它与中国东部构造体制大转折的时期一致,因此,本文把中国东部早白垩世早期的火山岩型铍铀矿床称为“构造转折型”矿床。

(2)在东北大兴安岭及其邻区,火山岩型铍铀矿床主要赋矿层位为张家口组火山岩,在东南沿海等地区主要赋矿层位为南园组火山岩、鸡笼嶂组火山岩等地层单元。今后,大兴安岭及其邻区的张家口组、满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组,以及东南地区的南园组、鸡笼嶂组、鹅湖岭组火山岩,都是火山岩型铍铀矿床的有利找矿层位。

(3)结合近年来已发现的大兴安岭及其邻区、浙闽粤、南岭粤赣浙等地火山岩型铍铀矿床的找矿线索和该地区火山岩-侵入岩的岩浆演化和活动特点,认为中国东部具有良好的火山岩型铍铀矿床的成矿潜力,找矿前景广阔。

致谢在野外调查期间得到了福建省地质调查研究院黄新鹏高级工程师和江西核工业地质局等地质同行的大力协助。本文撰写的过程中引用了大量的文献,由于篇幅所限,未能一一列出,在此深表感谢!两位匿名审稿人和编辑部俞良军博士对本文提出了宝贵修改意见和建议,作者表示诚挚的谢意!

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