桃山-諸廣鈾成礦帶成巖成礦年代學研究進展及存在問題*

吳 佳，巫建華，劉曉東**

（1東華理工大學核資源與環境國家重點實驗室，江西南昌 330013；2東華理工大學地球科學學院，江西南昌 330013）

長期以來，桃山-諸廣鈾成礦帶的巖漿活動和鈾成礦作用一直受到業內的重視，前人利用不同測年方法進行成巖成礦年代學研究，認為巖漿巖屬于燕山期不同階段的產物，鈾成礦年齡基本上小于100 Ma（吳烈勤等，2003；杜樂天等，2011）。近十年來，隨著高精度測年方法的應用，許多巖體的形成時代被重新厘定，部分礦床成礦年齡大于100 Ma的事實被進一步確認。但是，由于部分巖漿巖的年齡數據忽略了高鈾鋯石、捕獲鋯石、樣品數量和MSWD值等因素，年齡的可信度較低，導致不同學者獲得的同一巖體的年齡值差別較大，給巖漿巖的時序厘定造成了困難，也掩蓋了巖漿活動與鈾成礦年齡之間的關系。本文收集了近十年桃山-諸廣鈾成礦帶獲得的118組巖漿巖同位素年齡數據和41組鈾成礦同位素年齡數據，試圖在剔除可信度較低數據的基礎上，厘定桃山-諸廣鈾成礦帶巖漿巖的形成時代和鈾成礦的年齡，指出現有年齡數據存在的主要問題，進而探討巖漿活動與鈾成礦之間的關系。鑒于現有的巖漿巖年齡數據較多，且測試方法不一，為了便于結果對比和使用統一的年代學數據評價指標，本次工作從收集的LA-ICP-MS或SHRIMP鋯石U-Pb年齡數據中遴選出酸性巖漿巖的形成年齡，從收集的K-Ar或Ar-Ar法年齡數據中遴選出基性脈巖的形成年齡，從收集的瀝青鈾礦原位定年數據中遴選出鈾礦的成礦年齡，基本達到了研究目的。

1 區域地質背景

華南地區巖漿活動強烈，鈾礦資源豐富，已探明的鈾資源量大約占全國鈾資源總量的50%（OECD-NEA/IAEA，2016），主要類型包括火山巖型鈾礦、花崗巖型鈾礦和碳硅泥巖型鈾礦（圖1），其中花崗巖型鈾礦約占中國已探明鈾資源儲量的22.9%（蔡煜琦等，2015；巫建華等，2017）。

華南由揚子始板塊和華夏微始板塊組成，兩板塊在中元古代—新元古代青白口紀早期以古華南洋相隔；青白口紀晚期，古華南洋消亡，揚子始板塊與華夏微始板塊沿憑祥-宜豐-景德鎮-蘇州斷裂帶碰撞拼合，其間形成了長約1500 km的NE向江南造山帶，并構成羅迪尼亞超級大陸的一部分；新元古代南華紀，隨著羅迪尼亞超級大陸的裂解，揚子-華夏古板塊發生裂解，茶林-祁東-萍鄉-廣豐-江山-紹興斷裂帶以北轉變為被動陸緣的淺海臺地，以南的湘東—粵北—贛南—浙西地區成為華南裂谷海盆的一部分；早古生代志留紀，揚子古板塊與華夏微古板塊沿茶林-祁東-萍鄉-廣豐-江山-紹興斷裂帶再次拼合，其間形成了欽（州灣）—杭（州灣）結合帶及其西側的湘桂加里東造山帶和東側的華東南加里東造山帶，形成初步統一的中國南方大陸（舒良樹，2012；江西省地質礦產勘查開發局，2017；郭國林等，2021）。桃山-諸廣鈾成礦帶地跨贛、粵、湘三省，位于欽杭結合帶以南的華夏地塊西部，屬華東南鈾成礦省，是中國最重要的花崗巖型鈾成礦帶（圖1），占全國花崗型鈾礦的49.2%（Deng etal.,2012；蔡煜琦等，2015）。自早古生代以來，該帶經歷了多期次的構造巖漿活動，受加里東、印支和燕山等構造活動的影響，形成了不同時代的花崗巖和豐富的礦產資源（Xu et al.,2003；Wang et al.,2015；宋美佳，2017），主要的產鈾花崗巖體包括桃山、諸廣和貴東三大復式花崗巖體，發育有桃山、諸廣（包括鹿井和諸廣南）、下莊鈾礦田，共計80多個鈾礦床、數以萬計的鈾礦（化）點和異常點（李建紅等，2012）。

圖1 華南大地構造簡圖及鈾礦分布示意圖（據胡瑞忠等，2019修改）Fig.1 Tectonic setting and simplified geologic map of South China showing the U provinces and distribution of uranium deposits(modified after Hu et al.,2019)

2 鈾礦田巖漿活動具有多旋回性

前人對桃山-諸廣鈾成礦帶中的桃山、諸廣和下莊3個鈾礦田內的巖漿巖主要采用K-Ar法、Ar-Ar法、Rb-Sr法、單顆粒鋯石U-Pb同位素稀釋法等開展過測年工作，認識到3個鈾礦田的巖體均為復式巖體，但主要歸于燕山期第一階段、第二階段和第三階段（杜樂天等，2011）。但近十年來，隨著高精度鋯石U-Pb同位素定年技術（LA-ICP-MS、SHRIMP）的應用，獲得了桃山、諸廣和下莊鈾礦田的一大批巖漿巖同位素年齡（表1），證實貴東巖體東部下莊鈾礦田的花崗巖主體屬印支期，北緣的火山巖和花崗巖屬加里東期，諸廣巖體南部諸廣鈾礦田的巖漿巖主體屬印支期，只有桃山鈾礦田的花崗巖主體屬燕山期。但是，由于這些年齡數據中部分包括高鈾鋯石的年齡，部分年齡的n＜10，部分年齡的MSWD＞2，降低了年齡數據的可信度，導致不同學者報道的同一巖體的年齡數值差別很大。如下莊鈾礦田的下莊巖體9個年齡數據（表1序號92～100）中的最大年齡與最小年齡相差15 Ma，下莊鈾礦田的魯溪巖體9個年齡數據（表1序號105～113）中的最大年齡與最小年齡相差也近15 Ma。通過遴選可信度較高的年齡數據后，桃山-諸廣鈾成礦帶巖漿巖具有多旋回的特征，加里東期、印支期和燕山期巖漿巖可厘定如下。

（1）加里東期巖漿巖

加里東期巖漿巖主要有桃山鈾礦田的漳灌巖體（（409.2±1.8）Ma，表1序號15），諸廣鈾礦田的寨前巖體（（414.5±4.5）Ma，表1序號65）、桂東巖體（（417.3±4.8）Ma，表1序號66）和扶溪巖體（（426.7±5.4）Ma，表1序號67），下莊鈾礦田的苗云巖體（（442.7±3.2）Ma，表1序號118）、河口盆地的碎斑熔巖（（443.6±5.4）Ma，表1序號114）和英安巖（（448.7±1.7）Ma，表1序號115）、南逕盆地的英安巖（（439.9±3.7）Ma，表1序號116）和安山巖（（442.1±3.9）Ma，表1序號117）等，年齡范圍為409～448 Ma。

表1 桃山-諸廣鈾成礦帶巖漿巖同位素年齡一覽表Tabel 1 Isotopic ages of magmatic rocks in the Taoshan-Zhuguang uranium metallogenic belt

續表 1-1Continued Table 1-1

續表 1-2Continued Table 1-2

（2）印支期巖漿巖

印支期巖漿巖主要有桃山鈾礦田的蔡江巖體（228～230 Ma，表1序號11、13、14），諸廣鈾礦田的百順巖體（（226.2±2.2）Ma，表1序號48）、油洞巖體（（226.4±3.5）Ma，表1序號49）、寨地巖體（（231±3）Ma，表1序號51）、龍華山巖體（（236±2）Ma，表1序號55）、江南巖體（（233±3）Ma，表1序號56）、白云巖體（（222.3±1.8）Ma，表1序號58）、樂洞巖體（（233±3）Ma，表1序號61），下莊鈾礦田的基性脈巖（211～202 Ma，表1序號88和89）、下莊巖體（（235.9±3.3）Ma，表1序號99）、魯溪巖體（237～241 Ma，表1序號110和112），年齡范圍為202～241 Ma。

（3）燕山期巖漿巖

燕山期巖漿巖可分為早、晚2期。燕山早期巖漿巖主要有桃山鈾礦田的黃陂巖體（（160.9±2.4）Ma，表1序號6），諸廣鈾礦田的長江基性脈巖（140～145 Ma，表1序號21和22）、鹿井基性脈巖（169～171 Ma，表1序號23、24）和廣南巖體（（148.2±1.7）Ma，表1序號25）、三江口巖體（（155.2±2.1）Ma，表1序號26）、赤坑巖體（（154±1）Ma，表1序號30）、企嶺巖體（（153.9±2.1）Ma，表1序號31）、長江巖體（155～159 Ma，表1序號35和41），下莊鈾礦田的基性脈巖（139～179 Ma，表1序 號74～79）、桃 村 壩 巖 體（（161.5±1.8）Ma，表1序號84）和隘子巖體（（160.1±6.1）Ma，表1序號86），年齡范圍為140～179 Ma；燕山晚期巖漿巖主要有諸廣鈾礦田的基性脈巖（88～128 Ma，表1序號16～20）、下莊鈾礦田的基性脈巖（91～110 Ma，表1序號69～73），年 齡范圍為88～128 Ma。

3 鈾成礦具有多期多階段性

研究表明，桃山-諸廣鈾成礦帶的礦床依據礦床構造、熱液蝕變特征可劃分為4類：①硅化帶型，包括諸廣鈾礦田的鹿井礦床、棉花坑礦床、書樓丘礦床和長排礦床，下莊鈾礦田的希望礦床、新橋西礦床等；②礦脈與暗色巖墻交點型（簡稱“交點型”），包括下莊鈾礦田的下莊礦床、大帽峰礦床、磜下礦床、仙人嶂礦床和仙石礦床等；③低溫伊利石化蝕變破碎帶型（簡稱“低溫伊利石化型”），包括桃山鈾礦田的大布礦床和大府上礦床等；④高溫絹英巖化蝕變碎裂巖帶型（簡稱“高溫絹英巖化型”），包括諸廣鈾礦田的瀾河礦床、東坑礦床，下莊鈾礦田的竹山下礦床、石土嶺礦床、白水寨礦床、張光營礦床、魯溪礦床等（杜樂天等，2011）。根據鈾礦化時代，可分為早、晚2期：早期瀝青鈾礦呈角礫狀，成礦溫度較高，下莊鈾礦田竹山下鈾礦床出現晶質鈾礦、白鎢礦和電氣石高溫礦物組合，礦化年齡為125.0～166.4 Ma（胡寶群等，1999；2001），石土嶺礦床礦石U-Pb等時線年齡為138 Ma（吳烈勤等，2003）；晚期瀝青鈾礦呈細脈狀產出，成礦溫度為中低溫，仙石鈾礦床瀝青鈾礦U-Pb年齡為（81.2±7.7）Ma（毛景文等，2006）。但早期鈾礦化直到2009年才引起關注，并認為石土嶺礦床屬于早期鈾礦化、富礦（杜樂天等，2009）。隨著鈾礦物原位微區U-Pb定年技術的應用，桃山-諸廣鈾成礦帶鈾礦床獲得了一批可靠性更高的瀝青鈾礦UPb年齡（表2），證實鈾成礦具有多期多階段性。從表2可以看出：

（1）高溫絹英巖化型鈾礦床屬燕山早期鈾礦化的產物，交點型鈾礦床也存在燕山早期鈾礦化的年齡。竹山下礦床（鈾礦化年齡為134 Ma，表2序號36和37）、石土嶺礦床（鈾礦化年齡為（138.5±1.9）Ma、＞（136±3）Ma和（162±27）Ma，表2序號38、39和40）、白水寨礦床（鈾礦化年齡為（175±16）Ma，表2序號41）均屬高溫絹英巖化型鈾礦床，鈾礦化年齡均大于130 Ma，屬燕山早期鈾礦化的產物。仙石礦床屬交點型鈾礦床（早期鈾礦化年齡為（134.6±4.4）Ma，表2序號33～35），也存在大于130 Ma的鈾礦化年齡，暗示也存在燕山早期的鈾礦化；

（2）交點型、硅化帶型和低溫伊利石化型鈾礦床主要屬燕山晚期鈾礦化的產物。鹿井礦床（鈾礦化年齡為（85±2）Ma，表2序號7）、棉花坑礦床（鈾礦化年齡約為70 Ma、90 Ma、100 Ma和120 Ma，表2序號9～17）、書樓丘礦床（鈾礦化年齡為（71.4±1.3）Ma和（74.4±1.7）Ma，表2序號18～19）、長排礦床（鈾礦化年齡為（62.4±2.5）Ma和（70.2±0.5）Ma，表2序號20和21）和希望礦床（鈾礦化年齡為＞（75±2）Ma、（81.8±1.1）Ma和（107±16）Ma，表2序號23～25）均屬硅化帶型鈾礦床，鈾礦化年齡均小于130 Ma，屬燕山晚期鈾礦化的產物。大帽峰礦床（鈾礦化年齡為85 Ma，表2序號26）、磜下礦床（鈾礦化年齡為（91.8±1.3）Ma、（92.2±1.3）Ma和（93.5±1.2）Ma，表2序號27～29）、仙人嶂礦床（鈾礦化年齡為81 Ma，表2序號30）和仙石礦床（晚期鈾礦化年齡為（79±11）Ma、（96.4±1.4）Ma、（103.7±1.8）Ma和（113.4±2.1）Ma，表2序號31～34）均屬交點型鈾礦床，鈾礦化年齡均小于130 Ma，屬燕山晚期鈾礦化的產物。大布鈾礦床（早期鈾礦化年齡為65 Ma、（68±4）Ma和（83±4）Ma，表2序號2、4、5）屬低溫伊利石化型鈾礦床，也存在小于130 Ma的鈾礦化年齡，暗示存在燕山晚期的鈾礦化；

（3）硅化帶型和低溫伊利石化型鈾礦床還存在喜馬拉雅期的鈾礦化。大布鈾礦床（晚期鈾礦化年齡為41 Ma和（38±1）Ma，表2序號1和3）屬低溫伊利石化型鈾礦床，鹿井礦床（晚期鈾礦化年齡為（54±1）Ma，表2序號6）、棉花坑礦床（鈾礦化年齡為（60.8±0.6）Ma，表2序號8）和希望礦床（鈾礦化年齡為61 Ma，表2序號22）屬硅化帶型鈾礦床，它們都存在小于65 Ma的鈾礦化年齡，暗示存在喜馬拉雅期的鈾礦化。

表2 桃山-諸廣鈾成礦帶瀝青鈾礦成礦年齡一覽表Tabel 2 The age of uranium mineralization(pitchblende)in the Taoshan-Zhuguang uranium metallogenic belt

4 巖漿活動與鈾礦化的關系

4.1 鈾礦床主要賦存在印支期花崗巖和燕山早期花崗巖

桃山-諸廣鈾成礦帶儲礦巖體的時代具有多期次性，桃山鈾礦田的大布鈾礦床賦存在打鼓寨中粒二云母花崗巖（LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（163±3）Ma，劉漢彬等，2014）；諸廣鈾礦田的棉花坑礦床、長排礦床分別賦存在油洞中粗粒二云母花崗巖（LAICP-MS鋯石U-Pb年齡為（226.4±3.5）Ma，Zhang et al.,2018）和長江中粒黑云母花崗巖（LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（159.5±1.2）Ma，黃國龍等，2014）；下莊鈾礦田希望礦床賦存在下莊中粒黑云母花崗巖（SHRIMP鋯石U-Pb年齡為（235.9±3.3）Ma，吳佳等，2022）中，石土嶺礦床賦存在帽峰細粒二云母花崗巖（LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡為（219.6±0.9）Ma，凌洪飛等，2005）中。

可見，下莊鈾礦田和諸廣鈾礦田的儲礦巖體主要為印支期，而桃山鈾礦田的儲礦巖體為燕山期。

4.2 鈾成礦與賦礦巖體之間存在較大的礦巖時差

礦巖時差的概念是20世紀60年代由中國鈾礦地質工作者提出的，是指鈾成礦與提供成礦物質的花崗質巖漿巖之間存在很大的年齡間隔（杜樂天，2011）。桃山-諸廣鈾成礦帶鈾成礦與賦礦巖體之間存在較大的礦巖時差，如桃山鈾礦田的大布鈾礦床賦存在打鼓寨巖體（（163±3）Ma，劉漢彬等,2014）中，最大成礦年齡為（83±4）Ma（夏毓亮，2019），礦巖時差達80 Ma，諸廣鈾礦田的棉花坑礦床賦存在油洞巖體（（226.4±3.5）Ma，Zhang et al.,2018）和長江巖體（（159.5±1.2）Ma，黃國龍等，2014）中，最大成礦年齡為（119.0±5.9）Ma（張龍等，2018），礦巖時差分別達107 Ma和40 Ma；下莊鈾礦田的希望礦床賦存在下莊巖體（（235.9±3.3）Ma，吳佳等，2022）中，最大成礦年齡為（107±16）Ma（Bonnettiet al.,2018），礦巖時差大于100 Ma。鈾成礦與賦礦巖體之間礦巖時差相隔很大，表明成礦作用和花崗巖體形成根本不是同一地質作用。

4.3 高溫絹英巖化型和交點型鈾礦床的礦化時期與基性巖漿活動的時間吻合

下莊鈾礦田的石土嶺鈾礦床、竹山下鈾礦床、白水寨礦床為高溫絹英巖化型鈾礦床，鈾礦化時間為129～175 Ma（表2序號36～41），與礦田內139～179 Ma（表1序號74～79）的基性巖漿活動的時代吻合；大帽峰礦床、磜下礦床、仙人嶂礦床和仙石礦床為交點型鈾礦床，鈾礦化時間為81～135 Ma（表2序號26～35），與礦田內91～139 Ma（表2序號69～74）的基性巖漿活動的時代吻合?！半p混合”成因模式認為，熱液鈾礦床的成礦熱液是富含礦化劑的高濃度原生流體與大氣降水混合而成，原生流體主要來自巖漿結晶分異的流體（陳肇博，1985）。高溫絹英巖化型鈾礦床雖然不賦存在基性脈巖中，但鈾礦化的時代與基性脈巖的形成時代吻合，交點型鈾礦床鈾礦化的時代不僅與基性脈巖的形成時代吻合，而且賦存在基性脈巖中。這些都為基性巖漿期后流體作為鈾成礦熱液中的原生流體創造了條件，暗示高溫絹英巖化型和交點型鈾礦床與基性巖漿活動可能存在成因上的聯系。

5 問題討論

在桃山-諸廣鈾成礦帶的成巖成礦年代學研究上取得了一定的進展，但同時也能看出已有的年代學研究還存在以下問題。

5.1 年齡數據處理問題

桃山-諸廣鈾成礦帶巖漿巖年代學研究中已獲得一批高精度的鋯石U-Pb年齡數據，數據分析表明，部分花崗巖的鋯石U-Pb定年數據顯示樣品分析點數較少。如表1序號4、5、7、10、27、28、33、43、47、62、63、83、85、87、90、98、100等17個鋯石U-Pb年齡結果來自于分析點n＜10顆的加權平均年齡計算。從數理統計角度來看，樣品數小于10的結果存在較多的不確定性，可能使年齡數據的可信度降低。

部分花崗巖的鋯石U-Pb定年數據顯示MSWD值太大。如表1序號1、2、3、5、8、9、12、33、34、40、42、50、53、60、62、68、91、96、108、109等20個鋯石UPb年齡的MSWD值＞2。當MSWD過于大時，則需慎重對待測年結果（范文博等，2013），尤其是MSWD＞2時，也會降低年齡數據的可信度。

5.2 高鈾鋯石的問題

在鋯石U-Pb同位素定年中，U含量較高的鋯石對其鋯石定年結果存在一定的影響（Williams et al.,2000；Leech,2008；White et al.,2012；Gao et al.,2014；李秋立，2016；吳佳等，2022）。吳佳等（2022）對下莊鈾礦田魯溪巖體和下莊巖體鋯石U-Pb年齡結果開展了相關性研究，單獨討論了高鈾鋯石的影響，發現鋯石的w(U)＞2000×10-6時，雖然存在部分與w(U)＜2000×10-6的鋯石一致的年齡，但多數年齡明顯增大或減小。因此，高鈾鋯石年齡不一定能代表寄主巖石的形成年齡,在加權平均年齡數據處理中應盡量剔除。

分析前人的年齡數據發現，桃山-諸廣鈾成礦帶普遍存在高鈾鋯石的問題，多數學者在加權平均年齡數據處理時并沒有剔除高鈾鋯石（表1序號2、3、8、9、12、26、27、29、31、32、33、34、37、38、39、42、45、46、49、50、52、54、57、59、60、62、63、64、68、87、90、92、93、94、101、102、103、104、105、106、107），高鈾鋯石的影響可能使年齡數據可信度偏低。

5.3 基性脈巖鋯石U-Pb年齡問題

Wang等（2015）采用鋯石U-Pb方法獲得下莊鈾礦田的輝綠巖年齡為（193±4）Ma和輝長巖年齡為（198±1）Ma，明顯大于輝綠巖（185.6±3.0）Ma的Ar-Ar法年齡（駱金誠等，2019）和（142.6±3.0）Ma的KAr法年齡（李獻華等，1997）。事實上，由于基性巖漿硅不飽，理論上不能形成鋯石，基性脈巖中的鋯石是捕獲鋯石（駱金誠等，2019）。因此，基性脈巖的鋯石U-Pb年齡一般只能說明基性脈巖的形成年齡不早于這個年齡，不能代表基性脈巖的形成年齡。

測年方法選擇時要根據具體情況來分析，任何一種分析方法都有其適用性和局限性，對于基性脈巖而言，現階段用角閃石Ar-Ar法可能比鋯石U-Pb方法定年獲得的年齡可靠。K-Ar法做鋯石測年時通常被認為年齡可信度低，是因為巖石中的鉀含量低了，而從基性脈巖中挑選出含鉀高的礦物如鉀長石、云母進行K-Ar法、Ar-Ar法定年時，測出的年齡可信度高（桑海清等，2006）。

6 結論

綜上所述，可以得出以下主要結論。

（1）桃山-諸廣鈾成礦帶的巖漿巖是加里東期、印支期和燕山期不同巖漿旋回的產物，下莊鈾礦田和諸廣鈾礦田的儲礦巖體主要為印支期，而桃山鈾礦田的儲礦巖體主要為燕山期。

（2）瀝青鈾礦測年顯示鈾成礦具有多期多階段性，高溫絹英巖化型鈾礦床屬燕山早期鈾礦化的產物，而交點型、硅化帶型和低溫伊利石化型鈾礦床主要屬燕山晚期鈾礦化的產物。

（3）鈾成礦與賦礦巖體之間存在較大的礦巖時差，但高溫絹英巖化型和交點型鈾礦床的礦化時期與礦田內基性巖漿活動的時間吻合，暗示基性巖漿活動可能與鈾成礦作用存在成因聯系。

（4）數據分析還表明，部分巖漿巖的鋯石U-Pb加權平均年齡數據存在n＜10或MSWD＞2的問題，部分包含了高鈾鋯石的年齡數據，降低了鋯石U-Pb年齡的可信度；而基性脈巖的鋯石U-Pb年齡一般只能說明基性脈巖的形成年齡不早于這個年齡，不能代表基性脈巖的形成年齡。

致謝兩位匿名審稿專家提出的寶貴修改意見，極大地幫助了本文的最終定稿，作者深表謝忱！