赣杭构造带大洲铀矿田REE矿化机制及其与U成矿耦合关系研究

Dazhou uranium orefield is one of the important volcanic rock-hosted uranium basins in the Gan-Hang Belt. The hydrothermally altered rhyolite and uranium mineralized rhyolite from Dazhou orefield are found with high REE contents (ƩREE = 1866 ppm ~ 1970 ppm). Abundant REE minerals are distinguished in these rhyolites, including mainly hamartite and monazite. This project will carry out detailed geochemical and isotopic studies to investigate the distribution and occurrence of the high REE-bearing rhyolites. In addition, in-situ EPMA and LA-(MC)-ICP-MS geochemical analyses, including U-Th-Pb dating, major and trace element contents and isotopic compositions of both the altered minerals and ore minerals will be carried out to constrain the ages of the uranium mineralization and REE minerals formation, and to unravel the origins of ore-forming materials and mineralization processes. Based on these studies, this project will reveal the characteristics and genesis of REE mineralization hosted in the rhyrolites, and then discuss their causative relationship with U mineralization in the Dazhou uranium orefield.

大洲铀矿田是赣杭构造带主要的含铀火山盆地之一。在大洲铀矿田中发现了高REE含量的蚀变/矿化流纹岩(ƩREE = 1866×10−6 ~ 1970×10−6)，流纹岩中存在较为丰富的REE矿物(以氟碳铈矿和独居石为主)。本项目拟利用传统矿床地球化学方法，研究高稀土含量流纹岩在大洲铀矿田中的分布及赋存规律。进而运用原位分析技术对大洲铀矿中的蚀变矿物和矿石矿物开展微区地球化学的分析，包括对多种矿物开展原位EPMA和LA-ICP-MS U-Th-Pb同位素定年，确定大洲铀矿和稀土矿物的形成时代；开展蚀变矿物和矿石矿物的原位LA-(MC)-ICP-MS元素含量以及同位素组成的分析，为成矿物质来源和成矿过程提供指示。通过以上研究，了解大洲铀矿田稀土矿化的特征和成因，并探讨稀土矿化和铀矿化的成矿耦合机制。

本项目对大洲铀矿田开展了详细的野外地质调查，对大洲磨石山群火山岩地层中的四组火山岩（大爽组、高坞组、西山头组和九里坪组）进行了大面积的系统采样。对样品开展详细的岩相学和矿相学研究，对新鲜火山岩样品开展锆石微区原位U-Pb同位素定年和Hf同位素组成研究、对新鲜和蚀变火山岩样品开展全岩主微量元素和Sr-Nd同位素、对稀土矿物及其共伴生组合矿物开展成分分析，以了解大洲磨石山群火山岩的岩石成因、了解高稀土含量的样品在大洲铀矿田中的分布及赋存规律，并进一步探讨了大洲铀矿田稀土矿化的机制及其与铀矿化的关系。研究表明，大洲磨石山群为一套晚侏罗世-早白垩世火山岩地层，是晚侏罗世-早白垩世岩浆活动的产物。大洲磨石山群四组地层的凝灰岩及流纹岩都具有A型花岗岩的地球化学特征，形成于拉张的构造环境中。磨石山群主要来源于副变质岩的部分熔融，同时有少部分地幔物质的加入，总体上呈现出从早到晚，地幔物质的加入逐渐增强的特点。此外，在总结本项目及前人研究工作的基础上，探讨了赣杭构造带晚中生代的岩浆-构造演化，建立了太平洋板块在赣杭构造带在时空上不规则后撤的模型。通过综合以上不同样品中的全岩及单矿物的元素含量及同位素组成特征，探讨了大洲铀矿田稀土矿化的成矿流体特征和成矿物质来源，得出了大洲铀矿田中稀土矿物的物质来源于围岩火山岩，是流体等比例从围岩中萃取出REE并进一步富集沉淀的结果。同时得出大洲铀矿田稀土矿化是由两个阶段共同导致的结果：①原始的岩浆经过分异演化形成了高分异的流纹岩，使流纹岩富集REE；②热液蚀变导致REE再次富集。通过综合讨论得出了大洲稀土矿化与铀矿化的成矿流体密切相关，表明大洲稀土矿化与铀矿化紧密伴生，是一个U+REE多金属矿床。