粤北地区琶江铀矿床沥青铀矿原位微区年代学和元素分析:对铀成矿作用的启示

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.11.70

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (2): 270-283.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.11.70

粤北地区琶江铀矿床沥青铀矿原位微区年代学和元素分析:对铀成矿作用的启示

李海东¹^,²^,³(), 田世洪¹^,^*(), 刘斌²^,^*(), 胡鹏², 吴建勇², 陈正乐⁴

1.东华理工大学核资源与环境国家重点实验室, 江西南昌 330013
2.核工业二九○研究所, 广东韶关 512029
3.中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心, 湖北武汉 430205
4.中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081

收稿日期:2023-07-25 修回日期:2023-10-29 出版日期:2024-03-25 发布日期:2024-04-18
通讯作者: *田世洪(1973—),男,研究员,博士生导师,主要从事同位素地球化学与矿床学研究工作。E-mail: s.h.tian@163.com；刘斌(1991—),男,博士研究生,工程师,主要从事铀、多金属矿床研究。E-mail: 13951651882@163.com
作者简介:李海东(1990—),男,博士研究生,高级工程师,主要从事铀、多金属矿床研究。E-mail: lihd290@163.com
基金资助:
中国核工业地质局项目(202140);中国核工业地质局项目(202239);中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心开放基金项目(PMGR202107);中国铀业有限公司-东华理工大学核资源与环境国家重点实验室联合创新基金(NRE2021-01);中国铀业有限公司-东华理工大学核资源与环境国家重点实验室联合创新基金(NRE2021-09);中国铀业有限公司-东华理工大学核资源与环境国家重点实验室联合创新基金(2022NRE-LH-05);江西省“双千计划”创新领军人才长期项目(2020101003);东华理工大学高层次人才引进配套经费资助项目(1410000874)

In-situ microchronology and elemental analysis of pitchblende in the Pajiang uranium deposit, northern Guangdong: Implications for uranium mineralization

LI Haidong¹^,²^,³(), TIAN Shihong¹^,^*(), LIU Bin²^,^*(), HU Peng², WU Jianyong², CHEN Zhengle⁴

1. State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment, East China University of Technology, Nanchang 330013, China
2. Research Institute NO.290, CNNC, Shaoguan 512029, China
3. Research Center for Petrogenesis and Mineralization of Granitoid Rocks, China Geological Survey, Wuhan 430205, China
4. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China

Received:2023-07-25 Revised:2023-10-29 Online:2024-03-25 Published:2024-04-18

摘要/Abstract

摘要：

琶江铀矿床处于桃山—诸广铀成矿带南段,位于佛冈岩体南西部,是佛冈岩体内发现的唯一一个铀矿床。铀矿化严格受断裂构造控制,是典型的花岗岩型铀矿。本文采用岩相学、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)及原位激光剥蚀电感耦合技术(LA-ICP-MS)对琶江铀矿床矿石矿物沥青铀矿及黄铁矿进行了矿物学、微区地球化学及年代学研究。结果表明:沥青铀矿LA-ICP-MS U-Pb定年结果为(49.70±0.1) Ma,为晚白垩世,位于华南区域主成矿时代(75~50 Ma)范围内,表明琶江铀矿床与区域成矿时代一致,属于区域性成矿事件。该铀矿床沥青铀矿稀土元素总量为(311.5~368.3)×10^-6,U/Th比值为17 067~26 524,显示中低温热液成因,结合稀土元素TE_1,3为0.95~1.01,具类四组分效应特征,指示成矿流体富F。此外,琶江铀矿床黄铁矿Co/Ni比值介于5~26,暗示其为热液成因。根据以上分析,认为该矿床为中低温热液型矿床。

关键词: 沥青铀矿, 黄铁矿, 年代学, 地球化学, 琶江铀矿床

Abstract:

The Pajiang uranium deposit is located in the southern Taoshan-Zhuguang uranium metallogenic belt of the southwestern Fogang pluton. It is a typical granite-related U deposit, the only one found in the Fogang pluton, and uranium mineralization is strictly controlled by fault structures. In this paper, the mineralogy, microgeochemistry and chronology of pitchblende and pyrite in the Pajiang uranium deposit are studied by means of petrography, scanning electron microscopy (SEM), electron probe microanalysis (EPMA) and in-situ laser ablation inductively coupled technique (LA-ICP-MS). In-situ LA-ICP-MS U-Pb dating of pitchblende yielded a weighted mean age of 49.70 ± 0.1 Ma, which corresponds to the Late Cretaceous, and is within the main metallogenic epoch (75-50 Ma) of South China. This indicates that the formation of the Pajiang uranium deposit is consistent with regional metallogeny and belongs to a regional metallogenic event. The total rare earth element (REE) content in pitchblende was (311.5-368.3)×10^-6 and the U/Th ratio was 17067-26524, suggesting that the uranium deposit is of medium-low-temperature hydrothermal origin. The TE_1,3 value of REE was 0.95-1.01, with quasi tetrad effect characteristics, indicating fluorine enrichment in the ore-forming fluids. In addition, the Co/Ni ratio of pyrite ranged between 5-26 in the Pajiang uranium deposit, suggesting the uranium deposit is of hydrothermal origin. Based on the above analysis, it is considered that the Pajiang uranium deposit is of medium-low-temperature hydrothermal type.

Key words: pitchblende, pyrite, chronology, geochemistry, Pajiang uranium deposit

中图分类号:

李海东, 田世洪, 刘斌, 胡鹏, 吴建勇, 陈正乐. 粤北地区琶江铀矿床沥青铀矿原位微区年代学和元素分析:对铀成矿作用的启示[J]. 地学前缘, 2024, 31(2): 270-283.

LI Haidong, TIAN Shihong, LIU Bin, HU Peng, WU Jianyong, CHEN Zhengle. In-situ microchronology and elemental analysis of pitchblende in the Pajiang uranium deposit, northern Guangdong: Implications for uranium mineralization[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(2): 270-283.

图/表 12

图1 工作区大地构造位置、深大断裂与铀矿分布略图(据文献[14])

Fig.1 Geotectonic location, deep and large fractures and uranium ore distribution sketch of the study area. Adapted from [14].

图2 琶江铀矿床地质图((a)据核工业二九○研究所[17];(b)据原七○五大队[18])

Fig.2 Geological sketch of Pajiang uranium deposit((a)According to Research Institute No.290, CNNC[17];(b)According to No.705 Geological Party[18])

图3 琶江铀矿床2号带钻孔剖面图(据原七○五大队[18])

Fig.3 Borehole profile of Zone 2 of the Pajiang uranium deposit (According to No.705 Geological Party[18])

图4 琶江铀矿床矿石矿物特征 a,b—矿石手标本;c—紫黑色萤石与半自形-它形黄铁矿共生反射光;d—球粒状沥青铀矿交代半自形-它形黄铁矿透射光;e—球粒状集合体沥青铀矿呈脉状形式产出透射光;f—球粒状沥青铀矿交代包裹黄铁矿背散射照片;g—球粒状沥青铀矿表面裂纹背散射照片;h—表面均一球粒状沥青铀矿背散射照片。Py—黄铁矿;Pit—沥青铀矿;Fl—萤石。

Fig.4 Characteristics of gangue minerals in ore minerals of Pajiang uranium deposit (a,b: mineral hand specimen; c: reflected light; d,e: transmitted light; f-h: backscattered photos)

表1 琶江铀矿床沥青铀矿 LA-ICP-MS U-Pb 定年结果

Table 1 LA-ICP-MS U-Pb dating results of Pitch uranium ore in Pajiang uranium deposit

图5 琶江铀矿床沥青铀矿原位U-Pb年龄谐和图(a)和207Pb 矫正206Pb*/238U加权平均年龄(b)

Fig.5 In situ U-Pb age harmony diagram of pitchblende in Pajiang uranium deposit (a) and 207Pb corrected 206Pb*/238U weighted average age (b)

表2 琶江铀矿床沥青铀矿主量元素分析结果

Table 2 Analysis results of major elements of pitchblende in Pajiang uranium deposit

表3 琶江铀矿床沥青铀矿稀土元素分析结果

Table 3 Rare earth element analysis results of pitchblende in Pajiang uranium deposit

表4 琶江铀矿床黄铁矿微量、稀土元素分析结果

Table 4 Analysis results of trace and rare earth elements of pyrite in Pajiang uranium deposit

图6 琶江铀矿床沥青铀矿主量元素二维图解

Fig.6 Two dimensional diagram of major elements of pitchblende in Pajiang uranium deposit

图7 琶江铀矿床围岩与矿物稀土元素配分图

Fig.7 Distribution diagram of surrounding rock and mineral rare earth elements of Pajiang uranium deposit

图8 琶江铀矿床黄铁矿Co-Ni二维协变图

Fig.8 Two dimensional Co-Ni covariance map of pyrite in Pajiang uranium deposit

参考文献 42

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In-situ microchronology and elemental analysis of pitchblende in the Pajiang uranium deposit, northern Guangdong: Implications for uranium mineralization

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