華南中生代巖石圈伸展與鈾成礦關(guān)系的研究進(jìn)展

華南中生代巖石圈伸展與鈾成礦關(guān)系的研究進(jìn)展

板塊結(jié)構(gòu)理論的發(fā)表引發(fā)了地球科學(xué)的革命，導(dǎo)致了海洋地殼和海洋-陸地相互作用的動力學(xué)研究，并在活動大陸邊緣發(fā)現(xiàn)了具有不同軌跡的礦帶現(xiàn)象。20世紀(jì)70年代提出的碰撞造山理論,又進(jìn)一步推動了大陸地質(zhì)的研究。后來,一些地質(zhì)學(xué)家根據(jù)板塊構(gòu)造與成礦的關(guān)系,提出了一系列新的成礦模式和理論。然而,板塊構(gòu)造理論在解釋大陸成礦現(xiàn)象方面遇到了一系列重大難題和挑戰(zhàn),該理論提供了解釋大陸古板塊演化過程中成礦問題的宏觀理論框架,但對解釋板塊碰撞后陸內(nèi)演化階段的成礦作用則尚無現(xiàn)成答案。在這種背景下,大陸動力學(xué)與成礦關(guān)系的研究也就成了當(dāng)今地學(xué)研究的重要前沿之一。大陸巖石圈伸展帶是探討大陸動力學(xué)的重要窗口。在以往的大陸動力學(xué)及其成礦作用研究中,大多側(cè)重于對造山帶的研究,對板塊內(nèi)部大陸巖石圈伸展帶的殼幔作用方式和成礦作用等方面的研究則相對薄弱。近幾年的研究發(fā)現(xiàn),華南地區(qū)中生代以來存在大規(guī)模的巖石圈伸展作用。與伸展作用相對應(yīng),形成了大量花崗巖型、火山巖型和碳硅泥巖型鈾礦床。如下所述,華南的大規(guī)模鈾成礦作用是一種典型的非造山或巖石圈伸展環(huán)境中的礦化,是研究巖石圈伸展作用與成礦關(guān)系的典型范例。深入研究該區(qū)中生代以來的巖石圈伸展作用及其與鈾成礦的關(guān)系,不僅可深刻揭示中生代以來該區(qū)大規(guī)模鈾成礦作用的機(jī)制和規(guī)律,豐富鈾成礦理論,為尋找中國目前緊缺急需的鈾礦資源提供科學(xué)依據(jù),而且可以作為一個典型范例來深入認(rèn)識大陸巖石圈伸展體制下的成礦作用方式,從而充實大陸動力學(xué)與成礦關(guān)系的理論體系。1南大別南北方火山巖形成時代華南地處歐亞大陸東緣,瀕臨西太平洋,由揚子地塊和華夏地塊組成(圖1)。華南的北面有晚古生代和早中生代的秦嶺-大別造山帶橫亙于華北地塊與揚子地塊之間,西面有青藏高原與揚子地塊接壤。華南的褶皺基底是相對富含鈾的前寒武紀(jì)地層(鄧平等,2003;Yanetal.,2003)。這些地層主要由雜砂巖、板巖、碳酸鹽巖和硅質(zhì)巖組成,已高度褶皺,但變質(zhì)較弱。揚子地塊西南緣,前寒武紀(jì)地層出露長達(dá)1000余公里,構(gòu)成從杭州經(jīng)長沙到貴陽一線的江南古陸,其中產(chǎn)出有大量碳硅泥巖型鈾礦床。華南的沉積蓋層主要為海相成因的古生代和早中生代褶皺地層(Yanetal.,2003)。侏羅紀(jì)以后,主要在后加里東隆起帶上形成了一系列沿NE-NNE走向斷陷盆地分布的陸相紅層。華南地區(qū)巖漿活動頻繁?；鹕綆r集中分布于福建、江西、浙江等省,構(gòu)成沿海中酸性火山巖帶,這些火山巖的時代主要為晚侏羅世—早白堊世,其中產(chǎn)出有大量火山巖型鈾礦床。在華南內(nèi)陸地區(qū)各類花崗巖廣泛分布,構(gòu)成一寬約600km、大致與沿海中酸性火山巖帶平行的花崗巖帶。這些花崗巖主要是侏羅紀(jì)到早白堊世的產(chǎn)物,其次為印支期、加里東期和晉寧期花崗巖,花崗巖的成巖時代大致具有從內(nèi)陸向沿海逐漸變年輕的趨勢(Zhouetal.,2000),其中產(chǎn)出有大量花崗巖型鈾礦床。據(jù)前人研究,華南地區(qū)145Ma前的花崗巖主要為造山成因的S型和I型花崗巖,而更年輕的早白堊世花崗巖主要為非造山成因的堿性花崗巖和A型花崗巖(李獻(xiàn)華等,1997;Li,2000)。有人認(rèn)為造山花崗巖是古太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的結(jié)果(Yuietal.,1996;Campbelletal.,1997;Zhouetal.,2000)。目前一般認(rèn)為,華南不同的構(gòu)造單元在三疊紀(jì)已拼合為一個統(tǒng)一的整體。此后,該區(qū)有了一致或相似的地質(zhì)演化歷史(張勤文等,1982;馬杏垣,1983;Li,2000)。2中生代以來，巖石圈的擴(kuò)展及其與該地區(qū)鈾礦的時空關(guān)系2.1大陸動力學(xué)背景由于華南地區(qū)中生代廣泛而強(qiáng)烈的中酸性巖漿活動和成礦作用及其特殊的大地構(gòu)造位置,該區(qū)中生代以來的大陸動力學(xué)背景吸引了國內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家的廣泛關(guān)注,研究工作取得了大量重要成果。其中之一就是近年來發(fā)現(xiàn)中生代以來的構(gòu)造大轉(zhuǎn)折——巖石圈大減薄。盡管關(guān)于構(gòu)造體制轉(zhuǎn)折的時限目前尚有爭議,但越來越多的學(xué)者確信,至少自白堊紀(jì)以來,華南地區(qū)已主要處于陸內(nèi)巖石圈伸展的構(gòu)造環(huán)境。主要證據(jù)是:(1)巖石圈活動特征研究發(fā)現(xiàn),侏羅紀(jì)與白堊紀(jì)的巖漿活動在組成和產(chǎn)地上均存在明顯差異,化學(xué)組成的明顯不同反映了構(gòu)造環(huán)境的重大變化(Li,2000)。侏羅紀(jì)或早中生代的巖漿活動主要形成過鋁質(zhì)的S型花崗巖和部分I型花崗巖,它們大多分布于華南的偏西區(qū)域,通常認(rèn)為與板塊俯沖或碰撞有關(guān)(如Yuietal.,1996;Campbelletal.,1997;Zhouetal.,2000)。相反,白堊紀(jì)或晚中生代以來的巖漿活動主要以A型花崗巖、高鉀I型花崗巖、雙峰式火山巖和板內(nèi)基性脈巖的廣泛發(fā)育為特征,這些巖石主要分布于東南沿海和華南內(nèi)部NE-NNE向深大斷裂兩側(cè),與美國西部盆嶺省第三紀(jì)的巖漿活動類似,被廣泛認(rèn)為是巖石圈伸展作用的產(chǎn)物(張勤文等,1982;Gilderetal.,1991;Linetal.,1995;李獻(xiàn)華等,1997;Lietal.,1998;Li,2000;王強(qiáng)等,2002;謝桂青等,2002;2005;徐夕生等,2002;賈大成等,2003;范蔚茗等,2003;Zhaoetal.,2004;范洪海等,2005;劉昌實等,2005;邱檢生等,2005)。(2)盆地拉伸盆地華南晚中生代以來形成了一系列NE-NNE向的斷陷盆地(圖2)。地質(zhì)、地球物理和地球化學(xué)研究一致表明,這些斷陷盆地是白堊紀(jì)—第三紀(jì)巖石圈伸展作用的產(chǎn)物(張勤文等,1982;馬杏垣,1983;LiuHFetal.,1985;Liu,1986;Yu,1990;Goodelletal.,1991;Qiuetal.,1991;Faureetal.,1996;陳躍輝等,1997;Li,2000;呂慶田等,2004;LiuSFetal.,2004;張岳橋等,2004),類似于美國西部盆嶺省的斷陷拉伸盆地(Gilderetal.,1991)。例如,該區(qū)最北緣的贛杭盆地(圖2),呈NE-NNE向展布,長>450km,寬僅15～20km,下陷深度達(dá)數(shù)千米,其中被巨厚的紅色磨拉石型陸相沉積物充填并有雙峰式火山巖夾層,盆地范圍內(nèi)重力值高,P-波速度揭示莫霍面位置顯著高于盆地外側(cè),反映該盆地是白堊紀(jì)以來地幔上涌、地殼受到強(qiáng)烈拉張的產(chǎn)物(陳肇博,1985;Gilderetal.,1991;Goodelletal.,1991;陳躍輝等,1996;1997;余心起等,2005)。(3)層序界面形成的雜巖研究發(fā)現(xiàn),分布于美國西部盆嶺省的變質(zhì)核雜巖屬于典型的拉張構(gòu)造。盡管其動力學(xué)機(jī)制較為復(fù)雜(Leeetal.,1987;Malavieille,1987),但一般認(rèn)為它們是在巖石圈水平伸展作用下,由于大規(guī)模正斷層的發(fā)育使得地殼較深層次的物質(zhì)被拖拉至地殼淺層而形成(Wernicke,1981;Listeretal.,1989;陳躍輝等,1997;樓法生等,2005)。目前已發(fā)現(xiàn),華南地區(qū)也發(fā)育有較多的變質(zhì)核雜巖,如云開大山、武夷山、武功山、幕阜山和星子變質(zhì)核雜巖等。研究證實,這些變質(zhì)核雜巖是早白堊世以來伸展背景下穹升的結(jié)果(Faureetal.,1996;Faure,1998;陳躍輝等,1997;舒良樹等,1998;李顯武等,2001;Linetal.,2000;Wangetal.,2001)。2.2鈾礦床的分類華南是中國最重要的鈾礦產(chǎn)區(qū)之一,賦礦圍巖主要有花崗巖、流紋質(zhì)火山巖和碳硅泥巖。根據(jù)賦礦圍巖的不同,人們習(xí)慣稱其為花崗巖型、火山巖型和碳硅泥巖型鈾礦床。礦床明顯受斷裂控制,礦體呈脈狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出,主要礦物組合為瀝青鈾礦、黃鐵礦、赤鐵礦、石英、方解石和螢石,是典型的熱液鈾礦床,成礦溫度約為150～300℃。(1)低層序地層格架華南自西向東,這些鈾礦床的總體分布趨勢是碳硅泥巖型—花崗巖型—火山巖型。碳硅泥巖型鈾礦床主要分布于江南古陸兩側(cè),花崗巖型鈾礦床主要分布于華南后加里東隆起帶上,火山巖型鈾礦床主要分布于東南沿海和贛杭火山巖帶上(雖然在某些區(qū)域可同時存在2種或3種類型的鈾礦床)(圖1)。這種分布趨勢主要反映了各類賦礦圍巖的空間分布特點。在空間分布上,華南鈾礦床最重要的特點是與中生代以來巖石圈伸展背景下形成的斷陷盆地和幔源基性脈巖密切相伴(如陳肇博,1982;1985;陳祖伊等,1983;杜樂天等,1984;胡瑞忠等,1993;2004;Min,1995;陳躍輝等,1997;Minetal.,1999)。從區(qū)域上看,大面積無盆區(qū)均是無礦區(qū)。如華南產(chǎn)有較多火山巖型鈾礦床的贛杭晚侏羅世火山巖帶,其核部是一個狹長(>450km)的NE-NNE向白堊紀(jì)—第三紀(jì)斷陷盆地。目前該區(qū)發(fā)現(xiàn)的火山巖型鈾礦床,均分布在該盆地附近的侏羅紀(jì)火山巖中(陳肇博,1982;Goodelletal.,1991;陳躍輝等,1997)。另一個典型例子是廣東境內(nèi)的貴東花崗巖體。該巖體近東西向展布,出露面積約1000km2。近10個鈾礦床均產(chǎn)于巖體東部,這里有白堊紀(jì)以來形成的成群的幔源基性脈巖產(chǎn)出(胡瑞忠等,1990a;李獻(xiàn)華等,1997),且?guī)r體東南側(cè)還有白堊紀(jì)—第三紀(jì)斷陷盆地。而巖體西部既無基性脈巖也無白堊紀(jì)—第三紀(jì)斷陷盆地,與此對應(yīng)的是迄今未發(fā)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價值的鈾礦床(鄧平等,2003)。碳硅泥巖型鈾礦床亦如此,如廣西鏟子坪、江西董坑和湖南許家洞等地的碳硅泥巖型鈾礦床分布區(qū),也均有白堊紀(jì)—第三紀(jì)斷陷盆地存在(北京鈾礦地質(zhì)研究所,1982)。不僅如此,不同礦化類型(花崗巖型、火山巖型、碳硅泥巖型)的鈾礦床沿同一斷陷盆地發(fā)育的現(xiàn)象亦不少見,如江西會昌盆地和廣西資源盆地等。(2)年代學(xué)及成礦時代事實證明,華南中生代以來的巖石圈伸展并非連續(xù)而是幕式進(jìn)行的。首先,斷陷拉伸盆地中的沉積作用并非連續(xù),而是存在周期性的不整合,如贛杭盆地(Goodelletal.,1991)、三水盆地(Qiuetal,1991)和其他盆地(張勤文等,1982;馬杏垣,1983)。其次,在華南的很多白堊紀(jì)—第三紀(jì)斷陷紅盆中見有多層雙峰式火山巖與盆地內(nèi)的沉積紅層互層(Goodelletal.,1991;Qiuetal.,1991)。第三,該時期形成的幔源基性脈巖在一些露頭上見有相互穿插的現(xiàn)象(李獻(xiàn)華等,1997;鄧平等,2003)。過去對中生代以來巖石圈伸展期形成的幔源基性脈巖(和A型花崗巖)已做過一些年代學(xué)工作。資料(李獻(xiàn)華等,1997;余達(dá)淦,1992;筆者未發(fā)表資料)統(tǒng)計結(jié)果表明,在135～145Ma、115～125Ma、100～110Ma、85～95Ma、70～75Ma和45～55Ma左右具有較集中的年齡數(shù)據(jù)(圖3A),它們可能代表了中生代以來6次重要的巖石圈伸展事件。華南的產(chǎn)鈾花崗巖、火山巖和碳硅泥巖,分布于不同的大地構(gòu)造單元(江南古陸、后加里東隆起帶和東南沿海中生代火山巖帶),形成于直至前寒武紀(jì)的任何地質(zhì)時代,但礦石礦物瀝青鈾礦的U-Pb同位素年齡數(shù)據(jù)表明,不同類型的鈾礦床在成礦時代上具有很好的一致性,鈾成礦大都集中在白堊紀(jì)—第三紀(jì)約145～40Ma的范圍內(nèi),鈾礦床相對于賦礦圍巖是后生的,礦巖時差達(dá)20Ma甚至700Ma(杜樂天等,1984)。對成礦年齡數(shù)據(jù)(杜樂天,1982;胡瑞忠,1991;王劍鋒,1992;陳一峰,1994;張待時,1994;郭葆墀等,1995;沈豐等,1995;王玉生等,1995;陳躍輝等,1997;王明太等,1999;徐達(dá)忠等,1999)的統(tǒng)計結(jié)果表明,該區(qū)不同類型的鈾礦床大致有6個主成礦期,其峰值年齡分別為距今約140～135Ma、120～115Ma、100～105Ma、90～85Ma、70～65Ma和50～45Ma(圖3B)。顯而易見,無論從整個年齡范圍還是從其中的峰值年齡來看,華南鈾礦床的成礦時代都與該區(qū)中生代以來由基性脈巖反映的巖石圈伸展事件的時代具有較好的對應(yīng)關(guān)系。2.3巖石圈自致地位問題的成因分析盡管對白堊紀(jì)以來華南主要處于巖石圈伸展環(huán)境和鈾成礦集中在白堊紀(jì)—第三紀(jì)這兩點,目前人們已基本達(dá)成共識,但是該區(qū)白堊紀(jì)—第三紀(jì)期間,巖石圈伸展和鈾成礦的準(zhǔn)確期次及其空間遷移規(guī)律如何,目前則還遠(yuǎn)未找到很好的答案。具體表現(xiàn)為以下2個方面:①雖然在年齡直方圖上存在基本能對應(yīng)的上述6個相對集中的峰值年齡(圖3),但無論是由瀝青鈾礦反映的鈾成礦年齡還是由基性脈巖反映的巖石圈伸展時代,從150Ma到40Ma的整個年齡區(qū)間都有年齡樣品分布,顯示出了不同程度的連續(xù)性;②雖然白堊紀(jì)以來華南整體上經(jīng)歷了若干次巖石圈伸展和鈾成礦事件,但對于巖石圈伸展及其鈾成礦在華南不同區(qū)域的相對先后關(guān)系的認(rèn)識尚未形成清晰的輪廓。造成上述2個問題的主要原因是:以往以基性脈巖為對象來確定與該區(qū)白堊紀(jì)—第三紀(jì)巖石圈伸展時限有關(guān)的定年數(shù)據(jù),除少量較高精度的鋯石U-Pb年齡和單礦物39Ar/40Ar年齡外,絕大多數(shù)為基性脈巖的全巖K-Ar年齡。由于基性脈巖通常含鉀較低,加之易蝕變導(dǎo)致氬的丟失或混染,從而給全巖K-Ar年齡的可靠性帶來了某種程度的不確定性(Blacketal.,1991;Thomasetal.,1998);另一方面,以往對該區(qū)鈾礦床的定年,多采用的是單個瀝青鈾礦樣品的U-Pb年齡,較高精度的瀝青鈾礦U-Pb等時線年齡數(shù)據(jù)極少,從而也給鈾成礦年齡的精度帶來了某種程度的不確定性。由于無論是反映巖石圈伸展還是反映鈾成礦的高精度定年數(shù)據(jù)都十分有限,因此,目前巖石圈伸展和鈾成礦兩方面的年齡數(shù)據(jù)庫,都還不足以較精確地厘定該區(qū)白堊紀(jì)—第三紀(jì)期間巖石圈伸展和鈾成礦的準(zhǔn)確期次及其空間遷移規(guī)律?；冖偃A南白堊紀(jì)以來的基性脈巖分布廣泛,且從基性脈巖中能夠挑選出可用于U-Pb定年的單顆粒鋯石和其它適于39Ar/40Ar定年的新鮮礦物(作為預(yù)研究,作者已選擇部分基性脈巖大樣,從中挑選出了鋯石。根據(jù)礦物學(xué)和地球化學(xué)研究,這些鋯石是在基性脈巖結(jié)晶成巖時形成的);②瀝青鈾礦U-Pb等時線定年已是一種較為成熟的方法。因此,很有必要在系統(tǒng)研究以該區(qū)白堊紀(jì)—第三紀(jì)斷陷拉伸盆地為主的宏觀區(qū)域構(gòu)造背景的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)開展基性脈巖高精度的單顆粒鋯石U-Pb和單礦物39Ar/40Ar定年以及鈾礦體高精度的瀝青鈾礦U-Pb等時線定年工作,以精確限定華南白堊紀(jì)—第三紀(jì)期間巖石圈伸展和鈾成礦的準(zhǔn)確期次及其空間遷移規(guī)律,深刻揭示該區(qū)白堊紀(jì)—第三紀(jì)期間的大陸動力學(xué)演化歷史及其與區(qū)域鈾成礦的對應(yīng)關(guān)系。3湖南白牙-第三紀(jì)巖石圈的擴(kuò)張與區(qū)域上的worm形成關(guān)系3.1州煤州2所作華南以中生代成礦大爆發(fā)著稱于世,主要包括W、Sn、Nb、Ta、Li、Be、Cu、Fe、Pb、Zn、Au、Ag和U等的成礦作用。華仁民等(2003)的研究指出,要想把如此豐富多彩的礦床非常恰當(dāng)?shù)貧w納到幾個界限分明的成礦系統(tǒng)中幾乎不太可能。但是,除鈾外,其他礦種的以下趨勢或輪廓是基本明確的:(1)該區(qū)中生代成礦大爆發(fā)主要與當(dāng)時廣泛而強(qiáng)烈的花崗質(zhì)巖漿活動有關(guān)(毛景文等,1999;華仁民等,1999);(2)W、Sn、Nb、Ta、Li、Be和Cu、Fe、Pb、Zn、Au、Ag大致分別與傳統(tǒng)意義上的S型花崗巖和I型花崗巖相關(guān)聯(lián)(中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所,1979;南京大學(xué)地質(zhì)系,1981;莫柱蓀等,1980;陳躍輝等,1997;Yeetal.,1998;華仁民等,2003);(3)雖然不排除部分Sn礦和Cu、Pb、Zn、Au、Ag礦有較年輕的成礦時代(如江西巖背錫礦為114Ma,Liuetal.,1999;福建紫金山Cu-Au礦為100～122Ma,張德全等,1992;Soetal.,1998;江西冷水坑Pb-Zn-Ag礦為100～136Ma,徐文火斤2000),但作為一個整體,華南的上述礦床主要是在150～160Ma期間或其左右形成的(Mckeeetal.,1987;Panetal.,1999;毛景文等,2000;Yinetal.,2002;Luetal.,2003),相當(dāng)于晚侏羅世,與華南燕山早期花崗巖漿活動高峰期(～155Ma;Li,2000)對應(yīng);(4)這些礦床礦巖時差很小,盡管成礦過程中不可避免地有大氣降水的參與,但成礦流體與花崗巖漿的分異作用都具有不同程度的關(guān)系(中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所,1979;南京大學(xué)地質(zhì)系,1981;Mckeeetal.,1987;李紅艷等,1996;Giulianietal.,1988;Liuetal.,1999;Panetal.,1999;Yinetal.,2002;Zhangetal.,2003;Luetal.,2003;華仁民等,2005)。但是,該區(qū)的大規(guī)模鈾成礦作用與上述其他內(nèi)生金屬礦床具有很不相同的特征:與其他內(nèi)生金屬礦床相比,鈾的主成礦期明顯滯后,大規(guī)模鈾成礦的地質(zhì)界線是區(qū)域上斷陷盆地的出現(xiàn)和基性脈巖的侵入,而此時其他內(nèi)生金屬礦床的大規(guī)模成礦已趨結(jié)束,鈾礦化是一種典型的非造山或巖石圈伸展環(huán)境中的礦化(陳祖伊等,1983;陳肇博,1985;胡瑞忠,1990;1991;胡瑞忠等,1993;2004;陳躍輝等,1997;Minetal.,1999)。與此相對應(yīng),鈾成礦的機(jī)理與該區(qū)其他內(nèi)生金屬礦床亦大不相同。對廣泛分布于華南的這些鈾礦床成礦流體中水和鈾的來源,前人已做了大量研究,發(fā)現(xiàn):①礦床圍巖與礦床存在高達(dá)20～700Ma(通常大于50Ma)的時差(杜樂天等,1984),從而可以排除形成賦礦花崗巖和火山巖的酸性巖漿提供水的可能性;②眾多H、O同位素研究結(jié)果一致顯示成礦流體中的水主要為大氣成因(杜樂天等,1984;王聯(lián)魁等,1987;金景福等,1990;盧武長,1990;徐達(dá)忠,1990;胡瑞忠等,1993;Min,1995;Minetal.,1999);③華南地區(qū)主要以相對富鈾的元古代地層為基底,衍生出了多時代各類相對富鈾巖石的廣泛分布,這也是華南各類鈾礦床廣泛發(fā)育的主要原因之一(杜樂天,1982;陳肇博,1985;胡恭任等,1998;Minetal.,1999;鄧平等,2003)。研究發(fā)現(xiàn),在所有鈾礦分布區(qū)或其附近,均有比鈾成礦超前形成的相對富鈾的地質(zhì)體存在,雖然這些富鈾地質(zhì)體的巖性可以不同,但它們的鈾含量均高于同類巖石鈾克拉克值的若干倍,一般為5×10-6～30×10-6(杜樂天等,1984),表明這些巖石具有提供鈾的潛力,就花崗巖型鈾礦而言,陳培榮(2004)近年的研究發(fā)現(xiàn),印支期花崗巖對提供鈾源可能具有重要意義;④礦石與這些相對富鈾的巖石具有類似的REE和微量元素分布模式(杜樂天,1982;Min,1995;胡恭任等,1998;Minetal.,1999),表明礦石中的這些組分主要來自這些巖石;⑤U-Pb同位素資料不僅揭示礦石與這些相對富鈾的巖石具有相似性,而且發(fā)現(xiàn)這些富鈾巖石中的鈾發(fā)生了不同程度的丟失,暗示它們確為鈾成礦提供了鈾(王聯(lián)魁等,1987;林祥鏗,1990;Minetal.,1999;章邦桐等,2003)。基于這些事實,目前幾乎已公認(rèn),華南三大類型的鈾礦床,是由循環(huán)于相對富鈾巖石之?dāng)嗔严到y(tǒng)中的大氣成因流體重新活化浸取這些巖石中的鈾而成礦的,成礦流體的形成與酸性巖漿的分異作用無關(guān)。3.2關(guān)于鈾成礦的地質(zhì)意義如前所述,華南三大類型鈾礦床的成礦時代不受賦礦圍巖的巖性、時代和所處的大地構(gòu)造單元等局部因素控制,這些鈾礦床不僅在空間上與白堊紀(jì)—第三紀(jì)巖石圈伸展期形成的斷陷拉伸盆地和幔源基性脈巖密切相伴,而且在時代上也與白堊紀(jì)—第三紀(jì)巖石圈伸展事件具有較好的對應(yīng)關(guān)系。這反映出伸展事件可能作為一個十分重要或缺其不可能大規(guī)模成礦的關(guān)鍵因素,在區(qū)域上統(tǒng)一制約了鈾的成礦作用。與華南類似的例子是產(chǎn)于法國中央地塊以及葡萄牙和捷克等國海西期花崗巖中的脈型鈾礦床(Ruzicka,1993)。這些脈型鈾礦床的成礦流體富含CO2,成礦流體中的鈾以UO2(CO3)2-22?2和UO2(CO3)4-34?3形式遷移,鈾礦床與海西期花崗巖有很大時差,鈾成礦亦是緊接在巖石圈伸展背景下侵位的煌斑巖之后發(fā)生的(Leroy,1978;Ruzicka,1993;Marignacetal.,1999)。然而,華南和西歐的這些鈾礦床為何在巖石圈伸展期成礦或者巖石圈伸展與鈾成礦間究竟存在何種必然聯(lián)系?這是一個尚未得到很好解決的重要問題。華南鈾礦床集中在白堊紀(jì)—第三紀(jì)巖石圈伸展期成礦并脈動性地具有幾個主成礦期,是20世紀(jì)70年代就已被注意到的重要地質(zhì)事實。圍繞這一問題已開展過較多的研究工作。概而言之,以往主要提出了3種觀點:干熱氣候說是最早的觀點,認(rèn)為鈾礦床產(chǎn)在斷陷紅盆附近,時間上與紅盆形成相當(dāng),反映當(dāng)時的干熱古氣候?qū)︹櫟娘L(fēng)化淋濾有利,屬于淋積型鈾礦床(周維勛,1982)。但其不能合理解釋鈾礦床較高的成礦溫度(約150～300℃)、較大的礦化垂幅(600～1000m或更大)尤其是鈾成礦的脈動性等一系列重要現(xiàn)象(杜樂天等,1984;胡瑞忠,1994);熱水浸出說:主要依據(jù)鈾礦床礦巖時差和礦化垂幅較大以及成礦溫度較高等事實,認(rèn)為它們是循環(huán)地下水在沿斷裂上升過程中從富鈾巖石中浸出鈾,然后運移至近地表沉淀成礦的(杜樂天,1964;杜樂天等,1984;王聯(lián)魁等,1987;陳躍輝等,1997;王明太等,1999;Minetal.,1999)。巖石圈伸展構(gòu)造及其同時的幔源巖漿活動為鈾成礦準(zhǔn)備了有利的構(gòu)造空間和加熱地下水的能量條件(杜樂天等,1984;陳躍輝等,1997);深源礦化劑說:早在20世紀(jì)80年代就有學(xué)者根據(jù)鈾成礦的地質(zhì)背景推測,成礦流體中的CO2等礦化劑組份可能是地幔來源的(陳肇博,1982;陳祖伊等,1983)。近年來,筆者繼承熱水浸出說的合理成分,主要基于鈾成礦與白堊紀(jì)—第三紀(jì)巖石圈伸展事件的同時性、成礦流體形成的地球化學(xué)過程,以及初步的碳同位素和少量的稀有氣體同位素研究工作,初步證實成礦流體中的CO2等礦化劑組分受巖石圈伸展事件控制主要來自地幔,并對浸出富鈾巖石中的鈾而成礦起了重要作用(胡瑞忠,1989;1990;1991;1994;胡瑞忠等,1993;2004;Huetal.,2003),從而從成因上初步搭建起了聯(lián)系鈾成礦與巖石圈伸展之間的橋梁。主要論點是:(1)華南地區(qū)鈾含量較高的各類鈾源巖石廣泛分布,這為該地區(qū)能夠發(fā)生鈾的大規(guī)模成礦作用提供了重要的前提條件。(2)熱液中鈾主要以絡(luò)離子形式存在,不含礦化劑(指熱液中能夠與鈾形成穩(wěn)定絡(luò)離子而遷移的陰離子配位體,包括F、Cl和CO2等)的熱水中鈾的溶解度很低,即使其作用于富鈾巖石,也不可能形成富鈾熱液。(3)CO2是含鈾熱液的重要組分之一,遠(yuǎn)高于其他陰離子(如F-、Cl-和SO2-4等)的含量,雖然其他形式不能完全排除,但成礦熱液中的鈾主要以UO2(CO3)2-22?2和UO2(CO3)4-34?3形式遷移(Richetal.,1977;Leroy,1978;杜樂天,1982;北京鈾礦地質(zhì)研究所,1982;陳肇博,1982;張祖還,1984;Jinetal.,1988;Ruzickaetal.,1993;胡瑞忠等,1990b;1993)。因此,成礦熱液中的鈾,應(yīng)是在熱液富含CO2之后才開始從鈾源巖石大量轉(zhuǎn)入熱液的。顯然,CO2加入熱液的時間應(yīng)大致可反映原貧鈾熱液轉(zhuǎn)變成富鈾熱液的時間或鈾成礦時間。(4)成礦流體中的CO2等礦化劑組份是受巖石圈伸展事件控制主要來自地幔的,白堊紀(jì)—第三紀(jì)期間巖石圈伸展的多期性,導(dǎo)致了向大氣成因循環(huán)地下水提供幔源CO2等礦化劑組份的多期性,因而也造成了大致與幾個巖石圈伸展事件同時的鈾成礦的多期性。然而,盡管深源礦化劑說較合理地解釋了巖石圈伸展事件與鈾成礦事件間可能具有的必然聯(lián)系,但研究工作仍是初步的,遠(yuǎn)未形成理論體系,尚有眾多科學(xué)問題需要深入系統(tǒng)的研究和探索。主要包括:(1)年代學(xué)問題。雖然以往的工作從大區(qū)域角度已初步證實,華南鈾礦床的成礦時代與該區(qū)白堊紀(jì)—第三紀(jì)巖石圈伸展事件的時代具有較好的對應(yīng)關(guān)系,但就整個區(qū)域巖石圈伸展與鈾成礦年齡對應(yīng)關(guān)系的精度、尤其是礦區(qū)、礦田尺度上這種高精度年齡對應(yīng)關(guān)系的確定方面,還遠(yuǎn)未得到很好限制。該方面的問題前已詳細(xì)敘及,不再贅述。(2)碳同位素示蹤問題。以往示蹤華南鈾礦成礦流體中CO2的來源,依據(jù)的主要手段之一是碳同位素。但是還存在以下兩方面的主要問題:①包括筆者測定和收集到的有關(guān)華南鈾礦的碳同位素數(shù)據(jù)目前只120個左右,其數(shù)據(jù)量還不足以代表華南100余個鈾礦床的全貌,因此有必要擴(kuò)充華南鈾礦的碳同位素數(shù)據(jù)庫;②目前已有的δ13C數(shù)據(jù)集中在-3‰～-10‰,絕大多數(shù)集中在-6‰～-8‰之間,與地幔值基本一致。但這些數(shù)據(jù)主要是與瀝青鈾礦共生的方解石的測定結(jié)果。用其代表成礦流體全碳的碳同位素組成,主要還是基于與其共生的礦物有赤鐵礦無石墨大致推測的(Ohmoto,1972;Ohmotoetal.,1979),而未較精確地?fù)?jù)成礦流體的實際溫度、pH、f(O2)等因素,來校正用方解石的δ13C來代表成礦流體全碳的δ13C所造成的誤差。(3)稀有氣體地球化學(xué)和鹵素元素豐度模型。近十多年來,稀有氣體同位素在地殼流體的研究中取得了長足進(jìn)展。這種進(jìn)展主要表現(xiàn)為把過去僅局限于地殼現(xiàn)代流體的研究,擴(kuò)展到了地質(zhì)歷史時期作為流體包裹體保存的成礦古流體的研究中,包括He-Ar體系(Stuartetal.,1995;Huetal.,1998,2004;Kendricketal.,2001;Burnardetal.,1999;2004)、He-Ar-N