廬樅盆地高溫鈾釷礦化特征、成因及其找礦意義
——來自磚橋科學深鉆ZK01的證據*

熊欣 徐文藝 楊竹森 賈麗瓊 李駿,

1. 中國地質科學院礦產資源研究所，國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室，北京 1000372. 中國地質大學地球科學學院，北京 100083

長江中下游成礦帶是中國東部著名的金屬成礦帶，帶內與中生代強烈的巖漿活動相伴，發育四類成礦系統：①與高鉀鈣堿性巖系(145～136Ma)有關的矽卡巖-斑巖型成礦系統(常印佛等，1991；Maoetal., 2011)；②與橄欖安粗巖系(135～127Ma)有關的“玢巖鐵礦型”成礦系統(周濤發等，2008, 2010, 2011)；③與A型花崗巖(126～124Ma)有關的氧化物-銅-金(鈾)成礦系統(周濤發等，2008；范裕等，2008)；④與巖漿活動關系不明顯的Tl、Au、Sb、Pb、Zn低溫成礦系統(范裕等，2008；袁峰等，2008；周濤發等，2008)。地處該成礦帶中部的廬樅礦集區內除發育與橄欖安粗巖系有關的“玢巖鐵礦型”成礦系統(周濤發等，2008, 2010, 2011)外，還發育與A型花崗巖有關的氧化物-銅-金(鈾)成礦系統(周濤發等，2012)，在A型花崗巖外圍砂巖地層中形成一批鈾礦床(點)(陳一峰，1994；李朝長和金和海，2010；曹達旺和向銘，2012；陳時亮等，2012)，其成因屬淺成低溫熱液礦床(曹達旺和向銘，2012)。

2012年，國家深部探測專項(SinoProbe)第3項目 “深部礦產資源立體探測技術及實驗研究”第6課題在廬樅盆地的磚橋地區完成了ZK01科學深鉆，首次發現盆地深部(1500～2012m)巖體存在鈾釷礦化(局部達到邊界品位)，初步研究表明鈾釷礦化屬高溫成礦類型(熊欣等，2013)而有別于已知的淺成低溫熱液鈾礦床，為廬樅礦集區乃至長江中下游成礦帶鈾礦成礦模式和成礦規律研究提供了難得的研究對象，也為鈾礦床的深源高溫成礦理論(杜樂天和王玉明,1984;杜樂天, 2011；姜耀輝等，2004；巫建華等，2005)研究提供了良好素材。本文主要通過剖析科學深鉆內鈾釷礦化的蝕變礦化特征和成礦流體演化過程，探討其可能的成因類型，以期為廬樅地區鈾礦勘查與盆地深部找礦提供有益的借鑒。

1 區域地質背景

長江中下游成礦帶位于揚子板塊東北緣，北側以襄樊-廣濟斷裂和郯廬斷裂與秦嶺-大別造山帶和華北板塊相鄰，南側以陽新-常州斷裂與揚子板塊的下揚子古陸相接(常印佛等，1991；翟裕生等，1992)，帶內自西向東包括鄂東南、九瑞、安慶-貴池、廬樅、銅陵、寧蕪和寧鎮七個礦集區。廬樅礦集區位于長江中下游成礦帶中段的安徽廬江縣和樅陽縣之間，受北西側的郯廬深斷裂和南東側的長江構造帶控制(周濤發等，2008；李朝長和金和海，2010)，為一東淺西深繼承式的中生代陸相斷陷盆地(任啟江等，1991；周濤發等，2008，2011)，被羅河、羅嶺-黃屯、頭坡3條Ⅱ級主干斷裂圍限(圖1)。

廬樅盆地基底由奧陶系白云巖、志留系砂巖、上泥盆統砂巖、上石炭統灰巖、中-上二疊統灰巖、硅質巖和含煤砂頁巖、下-中三疊統灰巖、頁巖和砂巖等構成，屬穩定淺海相和局限海盆沉積，呈整合或平行不整合接觸。盆地下部首先接收下-中侏羅統磨山組和羅嶺組陸相砂巖沉積，角度不整合覆于下伏地層之上。其后接收盆地上部的下白堊統陸相火山-沉積巖系，自盆地邊緣至盆地中心依次出露龍門院、磚橋、雙廟和浮山4組以橄欖安粗巖系為特征的火山巖地層(常印佛等，1991；任啟江等，1991；翟裕生等，1992；周濤發等，2008，2011)，角度不整合覆蓋于下-中侏羅統和盆地基底之上，各組之間均為噴發不整合接觸，年齡分別為134.8±1.8Ma、134.1±1.6Ma、130.5±0.8Ma、127.1±1.2Ma(周濤發等，2008)，構成4個噴發旋回(任啟江等，1991；袁峰等，2008；周濤發等，2008)。與強烈的火山噴發相伴，盆地內發育早晚兩期侵入巖，早期侵入巖主要為二長巖和閃長巖類(時代為134～130Ma；周濤發等，2010)，晚期侵入巖主要為正長巖類(時代為129～123Ma；周濤發等，2010)和A型花崗巖(時代為126～124Ma；邢鳳鳴和徐祥，1994；曹毅等，2008；袁峰等，2008；文帥等，2009)。

廬樅盆地中生代強烈的構造-巖漿活動形成有豐富多樣的鐵、銅、金、鈾等礦床。與橄欖安粗巖質火山-侵入巖相關，形成以 “玢巖鐵礦”組合為特征的火山-次火山熱液型和沉積改造型鐵礦床、硫鐵礦床、硬石膏和明礬石礦床(周濤發等，2012)。與盆地南東部侵入的A型花崗巖相關，形成眾多的鈾礦床(點)和礦化點，沿黃梅尖-樅陽A型花崗巖帶分布，其中黃梅尖巖體及周邊地段就分布有34、3440兩個礦床(圖1)及8412、4360等9個礦點、礦化點和500多個異常點(陳一峰，1994；李朝長和金和海，2010)，鈾礦(化)體受斷裂構造、巖體接觸帶和地層巖性控制，集中產于巖體與羅嶺組(J2l)、磨山組(J1m)和東馬鞍山組(T2d)、銅頭尖組(T2t)接觸帶附近，其中羅嶺組(J2l)中粗粒石英砂巖是最主要的含礦巖層(朱杰辰等，1992；陳一峰，1994；李朝長等，2010；曹達旺和向銘，2012；陳時亮等，2012)，鈾礦石呈角礫狀和脈狀，黑色脈體由瀝青鈾礦組成(曹達旺和向銘，2012)，礦化類型屬淺成低溫熱液型，黃梅尖巖體提供了鈾來源(曹達旺和向銘，2012)。

圖1 廬樅盆地地質簡圖及鈾礦床分布圖 (據周濤發等，2010修改)1-A 型花崗巖；2-正長巖；3-二長巖；4-銅礦床；5-鈾礦床；6-科學深鉆位置；7-斷裂Fig.1 Geological sketch map and distribution of U deposits in the Luzong basin (modified after Zhou et al., 2010)1-A-type granite; 2-syeniten; 3-monzonite; 4-copper deposits; 5-U deposits; 6-deep drilling; 72-fault

2 科學深鉆巖石與蝕變礦化特征

2012年，國家深部探測專項(Sino Probe)第3項目 “深部礦產資源立體探測技術及實驗研究”第6課題在廬樅盆地中部的磚橋地區完成了ZK01科學深鉆，鉆孔開孔于磚橋組(K1z)火山巖，東距黃梅尖巖體約15km(圖1)，孔位坐標：117°28′45.47″E，31°0′4.09″N，孔深2011.95m。

2.1 巖石特征

磚橋科學深鉆ZK01也巖心自上到下可分為19個巖性段(表1)，根據各段的巖石特征可歸納為4套巖石組合。

(1)礫石層：孔深0～17m，屬第四系松散堆積物，礫石成分主要為粗安巖。

(2)火山-沉積巖：孔深17～1488m，屬下白堊統磚橋組，巖性以粗安巖、輝石粗安巖為主，夾晶屑凝灰巖、凝灰質砂巖、石英砂巖和粉砂巖，局部有閃長玢巖脈穿插。粗安巖(輝石粗安巖)呈深灰、紫灰色，斑狀結構，基質呈交織結構，塊狀構造，斑晶主要為斜長石(10%～30%)和普通輝石(5%)，基質主要由長石微晶、隱晶質等組成；斜長石斑晶自形程度較高，粒徑0.2～6mm，部分斜長石邊緣?？梢娬拟涢L石環邊，構成正邊結構；普通輝石斑晶呈自形短柱狀，粒徑0.2～1mm。

(3)正長巖：孔深1488～1848m，屬晚期侵入的正長巖體，局部有粗安巖和薄層砂巖捕虜體。正長巖呈灰、肉紅色，中細粒狀結構，塊狀構造，由正長石(70%～80%)、斜長石(15%)、石英<5%及少量黑云母組成，副礦物主要有鋯石、金紅石、磷灰石、磁鐵礦等；鉀長石呈半自形-他形粒狀，粒徑為0.5～3mm，部分發生鈉長石化，被鈉長石交代，形成蠕英石和蠕蟲狀結構； 斜長石呈半自形-他形粒狀， 粒徑為0.5～3mm，常發生鈉長石化，表現為鈉長石呈集合體從斜長石邊緣向內以溶蝕的方式進行交代，同時斜長石常被碳酸鹽、硬石膏、粘土礦物等交代。

表1磚橋科學深鉆ZK01巖石、蝕變和礦化特征簡表

Table 1 Feature list of petrology, alteration and mineralization of the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao

巖石組合分層鉆孔深度巖性蝕變礦化礫石層10～17m礫石層火山?沉積巖217～298m粗安巖鉀長石化、鈉長石化、電氣石化、水云母化、綠泥石化，方解石+石膏脈黃鐵礦化、黃銅礦化3298～311m砂巖、粉砂巖強烈泥化、硅化黃鐵礦化4311～483m粗安巖，夾薄層凝灰質砂巖強烈石膏化、硬石膏化、綠泥石化，局部鉀長石化、鈉長石化黃鐵礦化、赤鐵礦、黃銅礦化5483～709m粗安巖硬石膏化，局部電氣石化、綠簾石化、綠泥石化黃鐵礦化、赤鐵礦化、黃銅礦化6709～720m晶屑凝灰巖硬石膏化黃銅礦化、黃鐵礦化和磁鐵礦化7720～726m粗安巖硬石膏化黃鐵礦化8726～742m凝灰巖硬石膏化、水云母化黃鐵礦化、赤鐵礦化，偶見黃銅礦化9742～958m粗安巖強烈鉀長石化，硬石膏化，局部水云母化、電氣石化強黃鐵礦化，偶見黃銅礦化10958～1006m砂巖夾凝灰巖硬石膏脈穿插，局部水云母化、陽起石化黃鐵礦化111006～1212m粗安巖，穿插閃長玢巖脈硬石膏化、陽起石化、水云母化局部赤鐵礦化，偶見黃銅礦化121212～1225m黃鐵石膏巖局部硬石膏化、電氣石化131225～1249m含礫凝灰質砂巖，穿插閃長玢巖脈硬石膏化，陽起石/透閃石化黃鐵礦化，黃銅礦化141249～1432m粗安巖，夾凝灰質砂巖、穿插閃長玢巖脈硬石膏化，局部鉀長石化、鈉長石化、水云母化、陽起石/透閃石化黃鐵礦化、黃銅礦化151432～1436m砂巖強硅化161436～1470m粗安巖夾凝灰質砂巖、穿插閃長玢巖脈硬石膏化、鈉長石化、水云母化，局部鉀長石化、綠泥石化黃鐵礦化、磁鐵礦化171470～1488m砂巖強烈硅化、硬石膏化，局部鉀長石化、水云母化黃鐵礦化、磁鐵礦化正長巖181488～1848m正長巖，局部見粗安巖和砂巖，穿插閃長玢巖脈強烈硬石膏化、鈉長石化、電氣石化，局部鉀長石化、黑云母、綠泥石化、碳酸鹽化鈾釷礦化，黃鐵礦化、磁鐵礦化，偶見黃銅礦化二長巖191848～2011 95m二長巖鉀長石化、鈉長石化、硬石膏化和電氣石化，局部綠泥石化、碳酸鹽化鈾釷礦化，黃鐵礦化，偶見黃銅礦和輝鉬礦

(4)二長巖：孔深1848～2011.95m，屬早期侵入的二長巖體。二長巖呈灰紅、灰褐色，中細粒狀結構，由正長石(>60%)、斜長石(約30%)和黑云母(約5%～8%)組成，副礦物為鋯石、榍石等；鉀長石呈半自形-他形粒狀，粒徑為1～3mm，部分被鈉長石交代，形成蠕英石和蠕蟲狀結構；斜長石呈半自形厚板狀，粒徑為0.5～2mm，常發生鈉長石化，在邊緣形成鈉長石集合體，同時斜長石常被碳酸鹽、硬石膏、粘土礦物等交代；黑云母呈自形片狀，片徑為1～5mm，常發生不同程度的綠泥石化。

2.2 蝕變特征

磚橋科學深鉆ZK01孔巖心中發育的蝕變類型主要為鉀長石化、鈉長石化、硬石膏化、電氣石化、水云母化和綠泥石化，其次為黑云母化、陽起石化、綠簾石化、硅化、碳酸鹽化，偶見透閃石化、金紅石化、磷灰石化和螢石化等(表1)。

圖2 磚橋科學深鉆ZK01巖心及顯微鏡下照片(a)-二長巖中的第一階段綠色電氣石+硬石膏脈及兩側的鉀長石化暈；(b)-第一階段具生長環帶的綠色電氣石脈及兩側的鈉長石化，綠色電氣石呈翠綠色-棕褐色多色性(單偏光)；(c)-正長巖內的第一階段綠色電氣石+硬石膏團塊及共生的鉀長石化；(d)-第二階段粉紅色電氣石+硬石膏+金紅石+鈦鈾礦脈，粉紅色電氣石呈粉紅色-淺棕色多色性，其內殘留綠色電氣石(單偏光)；(e)-第二階段硬石膏+磷灰石+鈾釷石團塊(單偏光)；(f)-第三階段黑色電氣石呈皮殼狀圍繞第二階段粉紅色電氣石生長，其間充填微細粒硬石膏和鈾釷石(單偏光)；(g)-第四階段硬石膏脈，其內可見零星黃銅礦和磁鐵礦；(h)-第五階段石膏+方解石+石英網脈，切斷第一階段的電氣石脈；(i)-第五階段石膏+方解石+石英脈(正交偏光).Ab-鈉長石；Anh-硬石膏；Ap-磷灰石；B-tur-黑色電氣石；Cal-方解石；Ccp-黃銅礦；Gp-石膏；G-Tur-綠色電氣石；Kfs-鉀長石；Mag-磁鐵礦；P-tur-粉紅色電氣石；Qtz-石英；Rt-金紅石；Tur-電氣石Fig.2 Photos and microphotos of drill core from the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao(a)-photo showing the first stage tourmaline+anhydrite vein with K-feldspar alteration halo in monzonite; (b)-microphoto showing the first stage green-tourmaline with growth ring and dark brown polychroism, and albite alteration in two flanks (polarized light); (c)-photo showing the first stage tourmaline+anhydrite aggregation with K-feldspar alteration in syenite; (d)-microphoto showing the second stage pink-tourmaline+anhydrite+rutile+brannerite vein, pink to light brown polychroism of the pink-tourmaline, and alteration relict of the first stage green-tourmaline in the pink-tourmaline (polarized light); (e)-microphoto showing the second stage anhydrite+apatite+uranothorite aggregation (polarized light); (f)-microphoto showing the third stage black-tourmaline growing as a crust around the second stage pink-tourmaline, and anhedral fine grained anhydrite and uranothorite filling in the intergranular pore (polarized light); (g)-photo showing the forth stage anhydrite vein containing chalcopyrite and magnetite; (h)-photo showing the fifth stage gypsum+calcite+quartz veinlet cross-cutting the first stage tourmaline vein; (i)-microphoto showing the fifth stage gypsum+calcite+quartz vein (cross-polarized light). Ab-albite; Anh-anhydrite; Ap-apatite; B-tur-black-tourmaline; Cal-calcite; Ccp-chalcopyrite; Gp-gypsum; G-Tur-green-tourmaline; Mag-magnetite; Kfs-K-feldspar; P-tur-pink-tourmaline; Qtz-quartz; Rt-rutile; Tur-tourmaline

鉀長石化：主要發育于鉆孔深部二長巖(19層)、正長巖(18層)和火山-沉積巖(14～17層)內，另在中上部火山-沉積巖的局部部位(2、4、9層)也有發育(表1)，呈2種形式產出，一種呈蝕變暈產于綠色電氣石+硬石膏脈兩側(圖2a)，另一種呈彌散狀不均勻分布于蝕變巖石中(圖2c)，形成他形不等粒狀的微斜長石和歪長石(表2)集合體，分布于原巖中正長石和斜長石顆粒邊緣及外圍，蝕變強度在二長巖內最為強烈，向上逐漸減弱。

鈉長石化：主要發育于鉆孔深部二長巖和正長巖內(表1)，產出形式與鉀長石化類似，也呈蝕變暈產于綠色電氣石+硬石膏脈兩側(圖2b)，或呈彌散狀不均勻分布于蝕變巖石中，形成他形不等粒狀鈉長石(表2) 集合體， 從斜長石邊緣向內交代(圖2b)，或交代鉀長石形成蠕英石和蠕蟲狀結構，蝕變強度中等。

表2磚橋科學深鉆Zk01蝕變成因長石電子探針分析結果(wt%)及其化學式(O=8)

Table 2 Electron microprobe analyses (wt%) and formulas (O= 8) of feldspar from the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao

樣品號ZK01?1529 2ZK01?1573 5ZK01?1617 8ZK01?1728 3ZK01?1839 5ZK01?1840 4ZK01?1840 4?2礦物鈉長石微斜長石鈉長石歪長石鈉長石鈉長石歪長石SiO267 7464 2768 6962 8269 0463 1262 31Al2O319 8518 3719 0623 1618 6222 3923 29CaO0 130 030 170 200 002 081 26Na2O12 051 0411 758 0811 619 678 45K2O0 0515 960 133 120 070 912 77BaO0 000 130 000 040 010 020 04總量99 8299 8199 8197 4299 3498 1998 12Si2 972 983 012 853 032 842 81Al1 031 010 981 240 961 191 24Ca0 010 000 010 010 000 100 06Na1 020 091 000 710 990 840 74K0 000 950 010 180 000 050 16Ba0 000 000 000 000 000 000 00An0 580 140 781 080 0110 056 36Ab99 149 0198 4978 8799 6184 777 01Or0 2890 850 7320 050 385 2516 63

注:本文所有電子探針分析在中國地質科學院礦產資源研究所電子探針實驗室進行，儀器JEOL JXA-EDS 8800R，加速電壓20kV，束流2×10-8A，束斑直徑5μm

電氣石化：主要發育于鉆孔深部二長巖(19層)和正長巖(18層)內，另在中上部火山-沉積巖的局部部位(2、5、9、12層)也有發育(表1)，常呈充填裂隙的脈狀產出(圖2a, b, h)，局部呈團塊狀產出(圖2c, f)，主要形成寬0.5～5mm的脈體，蝕變強度在1500～1800m深度內最為強烈，向上有減弱的趨勢。根據電氣石顏色、蝕變和交切關系，可分出三個階段電氣石：①綠色電氣石，呈寬度為0.5～1.5mm的柱狀自形晶，鏡下呈淺綠色至深棕色多色性，常具有較好的生長環帶(圖2b)，與少量硬石膏共生；②粉紅色電氣石，呈寬度為0.5～1mm的粒柱狀半自形晶，鏡下呈粉紅色至淺褐色多色性(圖2d)，常見其交代綠色電氣石，形成交代殘余結構，此階段電氣石數量最多，常與硬石膏、黃鐵礦、金紅石、鈾釷礦物等共生；③黑色電氣石，呈皮殼狀圍繞前階段的粉紅色電氣石和硬石膏外緣生長，鏡下呈暗棕色至棕色多色性(圖2f)，其間充填微細粒硬石膏。三個階段電氣石內Fe3+含量逐漸增加(熊欣等，2014)，反映其結晶環境逐漸向氧化狀態過渡。

硬石膏化：基本發育于整個鉆孔中(除頂部1～3層外)(表1)，主要呈充填裂隙的脈狀產出(圖2a, g)，局部呈不規則團塊狀分布(圖2c-f)， 形成寬0.5～15mm的脈體， 蝕變強度在1500～1800m深度內最為強烈，向上有減弱的趨勢，且硬石膏粒度變小。根據礦物共生組合和脈體穿插關系，可分出四個階段：①與綠色電氣石共生的硬石膏(圖2c)；②與粉紅色電氣石共生的硬石膏(圖2d)；③與黑色電氣石共生的微細粒硬石膏(圖2f)；④脈狀硬石膏，含少量磁鐵礦和黃銅礦(圖2g)。

表3磚橋科學深鉆ZK01內蝕變成因黑云母電子探針分析結果(wt%)及其化學式(O=11)

Table 3 Electron microprobe analyses (wt%) and formulas (O=11) of biotite from the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao

樣品號ZK01?1614 9ZK01?1639ZK01?1660 3ZK01?1665 6ZK01?1672SiO241 8538 9441 2241 1640 62TiO21 932 572 583 212 97Al2O312 1814 0612 7813 2913 11Fe2O30 110 170 060 110 12FeO9 9212 3910 019 829 02MgO18 9817 5219 2918 3219 73Na2O0 160 210 170 410 37K2O9 319 288 977 959 15F2 111 511 571 552 13Cl0 250 280 260 220 16Total96 896 9396 9196 0497 38Si3 253 073 203 203 17AlⅣ0 750 930 800 800 83AlⅥ0 370 380 370 420 40Ti0 010 010 000 010 01Fe3+0 010 010 000 010 01Fe2+0 640 820 650 640 57Mg2 202 062 232 122 23Na0 020 030 030 060 05K0 920 930 890 790 92MF0 770 710 770 770 79Fe/(Mg+Fe)0 230 290 230 240 21Fe2+/(Fe2++Fe3+)0 990 991 000 990 99

黑云母化：主要發育在鉆孔深部的正長巖(18層)內(表1)，呈團塊狀細粒(0.5～2mm)集合體產出，時常伴有細粒的磁鐵礦、黃鐵礦和金紅石，有時可見被綠泥石、綠簾石、陽起石交代。電子探針分析顯示(表3)，Fe/(Fe+Mg)摩爾比為0.17～0.37，MF(Mg/(Mg+Fe+Mn))摩爾比0.63～0.83, 屬于鎂黑云母，與常見熱液黑云母類似。

水云母化：斷續發育于鉆孔中部和上部的火山-沉積巖層中(表1)，呈規模不等的團塊狀產出，疊加于上述蝕變之上，蝕變強度在800～820m深度內較強，形成少量伊利石-蒙脫石混層礦物，使巖心顏色發白。

綠泥石化：斷續發育于整個鉆孔中(表1)呈彌散狀、細脈狀和小團塊狀產出，常伴隨有硅化、碳酸鹽化和泥化，蝕變強度在800～820m深度內較強。

圖3 磚橋科學深鉆ZK01孔1460～2018.3m深度U、Th含量分布圖Fig.3 U and Th content in depth between 1460m and 2018.3m of the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao

此外，鉆孔淺部17～288m深度內還發育較多的方解石和石膏細網脈(表1)。

2.3 礦化特征

磚橋科學深鉆ZK01內與強烈的蝕變作用相伴，發育有鈦鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦(鏡鐵礦)、黃鐵礦、黃銅礦及鈾釷礦化(表1)，其中黃鐵礦化在316～345m 和742～958m深度內較為強烈，而鈾釷礦化主要發育在1500～2000m深度間的正長巖和二長巖中(圖3)，鈾含量最高達約160×10-6，釷含量最高達約680×10-6。詳細的鏡下觀察表明，鈾和釷的賦存形式主要有2種，一種以獨立礦物的形式賦存于鈦鈾礦、鈾釷石和晶質鈾礦中，另一種以類質同像的形式賦存于獨居石、金紅石、含鈰硅酸鹽礦物中。

鈾釷石[(Th,U,Si,Zr)O2]：是鉆孔中數量最多的鈾釷礦物，見于鉆孔深部的蝕變正長巖和二長巖內，產出狀態有2種，一種呈半自形和他形粒狀產于粉紅色電氣石+硬石膏脈和團塊內(圖2e)，共生礦物還有磷灰石、金紅石和鈦鈾礦；另一種呈他形粒狀產于黑色電氣石+硬石膏脈和團塊內(圖2f)，共生礦物還有晶質鈾礦、黃鐵礦和磁鐵礦。鈾釷石粒度0.005～0.03mm，單偏光鏡下呈黑褐色、深棕色，正高突起，正交鏡下呈均質體，反射光下呈灰色，具褐紅色內反射，化學成分ThO246.22%～75.50%、UO26.49%～34.15%、SiO215.53%～21.99%、ZrO20.01%～10.25%、TiO20.01%～0.86%(熊欣等，2013)

鈦鈾礦[(U,Th,Fe,Ca,)Ti2O6]：數量相對較少，主要見于鉆孔深部的蝕變正長巖內，產出狀態有2種，一種呈短柱狀自形晶與巖漿鋯石共生分布在鈉長石中，另一種呈半自形短柱狀和他形粒狀產于粉紅色電氣石+硬石膏脈內(圖2d)，共生礦物還有金紅石、磷灰石、鈾釷石和黃鐵礦。鈦鈾礦粒度0.01～0.05mm，單偏光鏡下呈黑褐色、暗灰色和黃綠色，正高突起，正交鏡下呈蛻晶化的均質體，反射光下呈暗灰色，具褐紅色內反射，化學成分UO247.54%～55.44%、ThO26.90%～13.10%、TiO233.31%～37.84%、FeO 0.48%～2.78%、CaO 0.05%～0.70%(熊欣等，2013)。

晶質鈾礦[(U,Th)O2]：數量最少，見于鉆孔深部的蝕變正長巖內，與鈾釷石共生產，產于黑色電氣石+硬石膏脈和團塊內，粒度0.01mm，單偏光鏡下呈黑褐色，正高突起，正交鏡下呈均質體，反射光下呈灰色，化學成分UO285.21%、ThO212.62%、FeO 0.62%、CaO 0.88%、SiO20.26%(熊欣等，2013)。

2.4 蝕變礦化階段

根據磚橋科學深鉆ZK01孔內蝕變礦化的礦物共生、蝕變交代和脈體穿切關系, 將蝕變礦化分為5個階段，各階段的礦物共生組合見圖4。

(Ⅰ)綠色電氣石+鉀長石+硬石膏階段：在鉆孔深部正長巖和二長巖及中上部火山巖內形成綠色電氣石脈體和團塊，含少量硬石膏，伴有鉀長石化和鈉長石化，礦物粒度相對較大。

(Ⅱ)粉紅色電氣石+硬石膏+鈾釷礦化階段：在鉆孔深部正長巖和二長巖內形成大量粉紅色電氣石+硬石膏脈體和團塊，共生礦物還有金紅石、磷灰石、黃鐵礦、鈦鈾礦和鈾釷石等，礦物粒度相對較大。

(Ⅲ)黑色電氣石+硬石膏+鈾釷礦化階段：在鉆孔深部正長巖和二長巖內形成少量黑色電氣石+硬石膏脈體和團塊，共生礦物還有鈾釷石、晶質鈾礦、磁鐵礦、鈦鐵礦等，礦物粒度相對較小。

表4磚橋科學深鉆ZK01孔流體包裹體顯微測溫結果

Table 4 Microthermometric data of fluid inclusions from the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao

期/階段主礦物包裹體類型個數冰點(℃)氣泡消失溫度(℃)KCl溶解溫度(℃)鹽度(%NaCleqv)密度(g/cm3)Ⅰ階段電氣石富液相11493～600硬石膏Ⅲ15-7 6～-1551～600253～5321 74～68 150 73～1 21Ⅱ階段硬石膏Ⅰ40-8 7～-1337～4831 74～12 510 26～0 92硬石膏Ⅲ2335～408489～57858 28～70 781 07～1 09硬石膏Ⅱ6358～4830 26～0 66Ⅲ階段電氣石Ⅰ8-8 8～-0 6255～3640 71～9 60 61～0 95硬石膏Ⅰ42-6 3～-0 4232～3711 4～12 620 58～0 96硬石膏Ⅲ4284～357465～50155 15～55 91 07～1 08硬石膏Ⅱ2-6～-1247～2991 74～9 210 73～0 93IV階段硬石膏Ⅰ71-11 2～-0 3164～3070 53～14 170 69～1 06硬石膏Ⅲ5145～261183～60031 06～73 961 08～1 15V階段硬石膏Ⅰ32-5 1～-1 295～1752 07～7 730 92～1 03石英Ⅰ8102～1370 93～0 95

圖4 磚橋科學深鉆ZK01孔蝕變礦化階段與礦物生成順序圖Fig.4 Alteration stages and paragenetic sequence of minerals in the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao

(IV)硬石膏+黃鐵礦+黃銅礦階段：在整個鉆孔形成較多的硬石膏脈，尤以中部最多，脈內共生有綠泥石、黃鐵礦、黃銅礦和少量磁鐵礦，黃鐵礦顆粒較大，晶型較好。

(V)石膏+方解石+石英階段：在整個鉆孔形成較多的石膏、方解石、石英、水云母細網脈和團塊，尤以中上部最多。

3 成礦流體特征

本文主要對鉆孔深部1500～1900m間蝕變礦化不同階段的代表性樣品進行流體包裹體研究。

3.1 流體包裹體巖相學

按常溫下流體包裹體中各相態比例和組合關系，將流體包裹體分為三種類型：

(1)富液相流體包裹體：數量最多，見于硬石膏、電氣石和石英中，呈長柱狀、橢圓狀和不規則狀，大小為3～20μm，液相所占體積為50%～80%(圖5a, b, d-f)，均一至液相。其中石英中該類包裹體較小(3～8μm)。

(2)富氣相流體包裹體：見于硬石膏和電氣石中，呈長柱狀和橢圓狀，大小為10～25μm，氣相所占體積為60%～70%(圖5a)，均一至氣相。

(3)含子晶流體包裹體：僅見于硬石膏中，呈長柱狀，氣相所占體積為15%～40%，大小多在5～10μm之間，含石鹽子晶(圖5c)，均一至液相。

在電氣石中見有富液相和富氣相的原生流體包裹體共生(圖5a)，且在相近溫度下前者均一到液相，后者均一到氣相，具有沸騰包裹體群的特征(盧煥章等，2004)，反映流體可能發生過沸騰作用。

圖5 磚橋科學深鉆ZK01孔內流體包裹體顯微照片(a)-Ⅰ階段電氣石內富氣相、富液相包裹體；(b)-Ⅰ階段硬石膏內富液相包裹體；(c)-Ⅱ階段硬石膏內含石鹽子礦物包裹體；(d)-Ⅲ階段硬石膏內富液相包裹體；(e)-IV階段硬石膏內富液相包裹體：(f)-V階段石英內富液相包裹體Fig.5 Microphotos of fluid inclusions from the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao(a)-liquid-rich and vapor-rich fluid inclusions in tourmaline of stageⅠ; (b)-liquid-rich fluid inclusion in anhydrite of stageⅠ; (c)-fluid inclusion containing daughter mineral in anhydrite of stageⅡ；(d)-liquid-rich fluid inclusion in anhydrite of stage Ⅲ; (e)-liquid-rich fluid inclusion in anhydrite of stage IV; (f)-liquid-rich fluid inclusion in quartz of stage V

3.2 流體包裹體均一溫度和鹽度

對不同階段、不同寄主礦物內的246個原生流體包裹體進行顯微測溫，測試工作在中國地質科學院礦產資源研究所實驗室完成，測試儀器為Linkam THMSG 600型顯微冷熱臺，溫度范圍-196～+600℃，≤30℃時測試精度為±0.1℃，>30℃時測試精度為±1℃。測試結果歸納于表4，其中鹽度值根據冰點溫度在NaCl-H2O體系的冷凍溫度-鹽度數值表(Bodnar，1983)中查得，密度值利用經驗公式(劉斌和沈昆，1999)求得。

Ⅰ階段流體包裹體：均一溫度范圍為493～600℃，峰值為520～570℃(圖6a)，平均為548.2℃；鹽度范圍為1.74%～68.15% NaCleqv，峰值為64%～68% NaCleqv(圖6b)，平均為41.04% NaCleqv；密度范圍為0.73～1.21g/cm3，峰值為1.20～1.21g/cm3，平均0.87g/cm3。

圖6 磚橋科學深鉆ZK01孔內流體包裹體均一溫度、鹽度直方圖Fig.6 Histogram of homogenization temperatures and salinities of fluid inclusions from the scientific deep drilling ZK01 at Zhuanqiao

II階段流體包裹體：均一溫度范圍為335～483℃，峰值為370～420℃(圖6c)，平均為339.6℃；鹽度范圍為1.74%～70.78% NaCleqv，峰值為4.03%～5.56% NaCleqv(圖6d)，平均為10.53% NaCleqv；密度范圍為0.26～1.09g/cm3，峰值為0.43～0.58g/cm3，平均0.53g/cm3。該階段同一礦物內富液相、富氣相和含子晶流體包裹體具有相似的均一溫度，反映流體具有沸騰現象。

III階段流體包裹體：均一溫度范圍為232～371℃，峰值為284～357℃(圖6e)，平均為308.6℃；鹽度范圍為0.71%～55.9% NaCleqv，峰值為5.26%～5.86% NaCleqv(圖6f)，平均為11.48% NaCleqv；密度范圍為0.58～1.08g/cm3，峰值為0.61～0.81g/cm3，平均0.76g/cm3。該階段部分含石鹽子晶流體包裹體的子晶溶解溫度高于氣液均一溫度，反映所捕獲的流體可能屬于過飽和溶液(Calagari，2004)，而且同一礦物內富液相、富氣相和含子晶流體包裹體具有相似的均一溫度，也反映流體具有沸騰現象。

IV階段流體包裹體：均一溫度范圍為145～307℃，峰值為209～271℃(圖6g)，平均為183.7℃；鹽度范圍為0.53%～73.96% NaCleqv，峰值為4.18%～7.59% NaCleqv(圖6h)，平均為9.56% NaCleqv；密度范圍為0.69～1.15g/cm3，峰值為0.76～0.93g/cm3，平均0.88g/cm3。

V階段流體包裹體：均一溫度范圍為95～175℃，峰值為110～170℃(圖6i)，平均為133.7℃；鹽度范圍為2.07%～7.73% NaCleqv，峰值為5.11%～5.41% NaCleqv(圖6j)，平均為5.16% NaCleqv；密度范圍為0.92～1.03g/cm3，峰值為0.92～0.97g/cm3，平均0.95g/cm3。

3.3 流體包裹體激光拉曼探針成分

對部分流體包裹體的氣相和液相進行了激光拉曼探針分析，分析工作在中國地質科學院礦產資源研究所成礦流體實驗室完成，分析儀器為英國Renishaw公司產System 2000型顯微共焦激光拉曼光譜儀，激光波長514.53nm，激光功率20mW，最小激光束斑直徑1μm，掃描范圍100～4500cm-1，分辨率1～2cm-1，分析樣品為雙面拋光薄片。結果表明(圖7)，液相成分主要為H2O(譜峰3310～3610cm-1)；氣相成分有H2O(譜峰3645～3750cm-1)和CH4(譜峰2913～2919cm-1)。

4 討論

4.1 鈾釷礦化屬于高溫階段礦化

磚橋科學深鉆ZK01孔在深部正長巖和二長巖內發育鈾釷礦化，根據上述蝕變礦化特征和流體包裹體顯微測溫結果，可以證實鉆孔內的鈾釷礦化屬于高溫階段礦化。

首先，鈾釷礦化主要發生在第Ⅱ和第Ⅲ階段，以鈦鈾礦、鈾釷石和晶質鈾礦等獨立礦物產出，這本身就顯示出高溫礦化的特征(杜樂天和王玉明，1984; 杜樂天, 2011；姜耀輝等，2004；巫建華等，2005)，同時與礦化相伴及早前的蝕變類型主要為電氣石化、硬石膏化、鉀長石化和鈉長石化，再次顯示鈾釷礦化發生在高溫階段。

其次，對與鈾釷礦物共生的電氣石和硬石膏中流體包裹體顯微測溫，獲得發生鈾釷礦化的第Ⅱ階段流體溫度峰值為370～420℃，平均為339.6℃，第Ⅲ階段流體溫度峰值為284～357℃，平均為308.6℃，進一步證實鈾釷礦化發生在高溫階段。

4.2 流體演化過程

科學深鉆內的蝕變礦化過程包括5個階段，各階段流體的特征和演化過程可概括如下：

圖7 磚橋科學深鉆ZK01孔石英和硬石膏內流體包裹體激光拉曼圖譜Fig.7 Laser Raman spectra of fluid inclusions in quartz (Qtz) and anhdrite (Anh) from the scientific drilling ZK01 at Zhuanqiao

Ⅰ階段流體特征：流體包裹體顯微測溫顯示，流體為高溫(548.2℃)、高鹽度(41.04% NaCleqv)的超臨界流體，其中少量流體包裹體均一溫度大于600℃，反映流體處于巖漿-熱液過渡階段。該階段主要形成綠色電氣石，反映流體中富集大量硼、氟等揮發份，而綠色電氣石中Fe3+含量相對較低，顯示流體處于相對還原的狀態(熊欣等，2013)。這些特征有利于流體將類質同象方式賦存于巖體副礦物中的鈾和釷(婁峰等，2011)淋濾出來，并隨流體遷移(Diamondetal.，1990；Heinrichetal.，1992；鄭大中，2003)。

II階段流體特征：流體包裹體顯微測溫表明，流體為高溫(339.6℃)、中鹽度(10.53% NaCleqv)流體，并發生沸騰作用。該階段形成大量粉紅色電氣石和硬石膏，說明流體中仍有大量硼、氟等揮發份，并且流體的氧化性相對增高，與粉紅色電氣石中Fe3+含量相對增高(熊欣等，2013)相吻合。與上一階段相比，該階段流體的溫度和鹽度發生了急劇下降，且氧化性增高，可能與這一時期構造變動導致流體系統處于相對開放環境并發生沸騰作用有關，使得流體攜帶的鈾和釷發生沉淀(王正其等；2007；盧煥章等，2004；陳衍景等，2007；Chenetal.，2006)，形成以鈦鈾礦和鈾釷石為特征的鈾釷礦化。

III階段流體特征：由流體包裹體顯微測溫可知，流體為高溫(308.6℃)、中鹽度(11.48% NaCleqv)流體，并發生沸騰作用，導致鹽度發生岐化而出現部分過飽和溶液(盧煥章等，2004)。該階段主要形成硬石膏和黑色電氣石，且黑色電氣石中Fe3+含量進一步增高(熊欣等，2013)，說明流體中硼、氟等揮發份有所減少，且流體的氧化性進一步增高。與上一階段相比，該階段流體的溫度和鹽度僅發生了略微下降，但氧化性進一步增高，可能與流體系統更加開放、沸騰作用得到加強有關，使得流體攜帶的鈾和釷進一步發生沉淀，形成以鈾釷石和晶質鈾礦為特征的鈾釷礦化。

IV階段流體特征：流體包裹體研究表明，該階段流體為低溫(183.7℃)、低鹽度(9.56% NaCleqv)流體。這一階段主要形成硬石膏脈和少量黃鐵礦、黃銅礦、磁鐵礦等，缺少電氣石，說明流體中揮發份已大量減少。相對于上一階段，該階段流體的溫度急劇下降，而鹽度略微下降，反映流體活動開始衰亡，鈾釷礦化已經結束，僅發生少量黃鐵礦化和黃銅礦化。

V階段流體特征：從流體包裹體測溫可知，流體為低溫(133.7℃)、低鹽度(5.16% NaCleqv)流體，并且僅形成石膏、方解石和石英網脈，反映流體活動趨向結束。

4.3 礦化成因及意義

磚橋科學深鉆ZK01孔內的鈾釷礦化集中發育在深部的正長巖和二長巖內，與之相關的第Ⅰ～Ⅲ階段高溫熱液蝕變作用也在深部的正長巖和二長巖內最強烈，向上到磚橋組火山巖系中雖然局部發育，但蝕變強度逐漸減弱，且鈾釷礦化微弱，類似于廬樅盆地黃鐵礦-硬石膏-磁鐵礦礦床成礦物質由深部巖漿提供(李洪英等，2009；張榮華等，2010)，鉆孔深部的鈾釷礦化推測與正長巖和二長巖相關，成礦流體和物質來自于下面的正長巖和二長巖巖體。深鉆內正長巖和二長巖的鋯石U-Pb年齡分別為130.95±0.56Ma和130.88±0.41Ma(項目未發表數據)，與雙廟組火山巖的成巖年齡(130.5±0.8Ma；周濤發等，2008)相當，說明與鈾釷礦化相關的巖漿-流體活動與廬樅盆地的雙廟旋回火山-巖漿活動密不可分。

廬樅火山盆地受西側的羅河斷裂控制(董樹文等，2009, 2010, 2011；呂慶田等，2011)，該斷裂為穿過莫霍面的切殼斷裂(董樹文等，2011；呂慶田等，2011)，為深源巖漿上侵提供了通道。上侵的深源巖漿經過中地殼巖漿房(地震強反射亮斑；呂慶田等，2011)的演化，再上侵形成正長巖和二長巖淺成侵入體。與之相關的深源巖漿流體向巖體頂部不斷聚集，同時萃取巖體副礦物內的鈾和釷，形成高溫、高鹽度、富含揮發份的成礦流體(Diamondetal.，1990；Heinrichetal.，1992)。當巖體頂部的封閉環境因構造活動被打破時，聚集的成礦流體沿接觸帶和構造裂隙擴散、交代和充填，并伴隨流體的沸騰作用，使成礦流體的物理化學條件發生改變，導致鈾、釷沉淀而礦化(姜耀輝等，2004；王正其和李子穎,2007；巫建華等，2005)。鈾釷礦化后，隨著巖漿-流體系統的冷卻和高溫界面的下移，后期階段的低溫、低鹽度流體蝕變不斷向下疊加在前期階段的高溫蝕變之上。

上述可見，磚橋科學深鉆ZK01孔內的鈾釷礦化特征與廬樅盆地內已知鈾礦床(點)的鈾礦化特征具有明顯的差異(表5)。深鉆內的鈾釷礦化與正長巖和二長巖相關，時代較早，為高溫熱液鈾釷礦化；已知鈾礦床(點)的鈾礦化與A型花崗巖相關，時代較晚，為淺成低溫熱液鈾礦化(朱杰辰等，1992；陳一峰，1994；李朝長和金和海，2010；曹達旺和向銘，2012)。顯然，磚橋科學深鉆內高溫鈾釷礦化的發現和證實，打破了廬樅盆地內僅有與A型花崗巖相關的低溫鈾礦化的局限，為盆地內尋找高溫熱液鈾釷礦化提供了新思路。由于鈾的富集帶與釷的富集帶不重合，具上鈾下釷的分布特征(婁峰等，2011)，因此在已知鈾礦床(點)的下部可能存在與科學深鉆類似的高溫鈾釷礦化，其下還可能存在單獨的釷礦化。

表5廬樅盆地兩類鈾釷礦化特征對比

Table 5 Comparison between two types of uranium mineralization in Luzong basin

5 結論

(1)磚橋科學深鉆ZK01孔內發育強烈蝕變和鈾釷礦化，蝕變礦化過程包括5個階段，即Ⅰ綠色電氣石+鉀長石+硬石膏階段，Ⅱ粉紅色電氣石+硬石膏+鈾釷礦化階段，Ⅲ黑色電氣石+硬石膏+鈾釷礦化階段，Ⅳ硬石膏+黃鐵礦+黃銅礦階段，Ⅴ石膏+方解石+石英階段，其中鈾釷礦化發生在第Ⅱ和第Ⅲ階段，以形成鈦鈾礦、鈾釷石和晶質鈾礦為特征。

(2)深鉆內的鈾釷礦化具有高溫熱液鈾釷礦化的特征，相關的第Ⅰ階段流體包裹體均一溫度平均為548.2℃，鹽度平均為41.04% NaCleqv；第Ⅱ階段的流體包裹體均一溫度平均為339.6℃，鹽度平均為10.53% NaCleqv；第III階段流體包裹體均一溫度平均為308.6℃，鹽度平均為11.48% NaCleqv。

(3)深鉆內高溫熱液鈾釷礦化與深部的正長巖和二長巖有關，突破了廬樅盆地僅有淺成低溫熱液鈾礦化的局限，為盆地內鈾礦找礦提供了新思路。

致謝衷心感謝國家深部探測專項(SinoProbe)第3項目組成員在室內外工作過程中提供的幫助！感謝中國地質科學院礦產資源研究所的陳偉十和陳振宇專家在流體包裹體測溫和電子探針分析過程中提供的幫助！感謝審稿專家提供的建議！

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