石英钨矿中放射性矿物的发现及电镜能谱分析

石英钨矿中放射性矿物的发现及电镜能谱分析

0嘴唇提取液技术的研究石雕角塔位于粤北山构造东拱内侧的东西构造带，即九峰岩体的南、桂东岩体的北和瑶岭背斜带的东。区内地层主要是寒武系、奥陶系浅变质碎屑岩系的变质砂岩、板岩,区域南、北部为泥盆系碎屑岩、石炭系碳酸盐岩等。岩浆岩主要有加里东、印支、燕山期的花岗岩类。本区地处我国乃至全世界最主要的钨矿成矿区——华南湘赣粤钨矿成矿区的南部成矿带,其北部、东部、南部分别有瑶岗仙、大吉山、岿美山、锯板坑等著名的钨矿床。石人嶂钨矿床是典型的“五层楼”钨矿,开采历史悠久,资源近于枯竭。付建明利用辉钼矿Re-Os同位素体系,获得了高精度的成矿年龄数据,石人嶂钨矿成矿年龄为(159.1±2.2)Ma,表明钨矿是南岭中生代大规模成岩成矿作用高峰期的产物。杜乐天等认为,近10余年来在华南花岗岩地区的找铀矿工作又有了新发现,区内除了硅化带、硅质脉类型的铀矿化(<100Ma)之外,还存在一种成矿年龄较大的老矿化类型(>100Ma)。矿石或矿化岩石中的铀矿物并不是常见的沥青铀矿,而是以四价铀为主的晶质铀矿和铀石(有时有钨矿物共生);华南钨矿石英脉所在的花岗岩体都是富铀花岗岩(w(U)=30×10-6),比产铀花岗岩岩基的铀含量(w(U)=(10～25)×10-6)还高。华南钨锡石英脉矿床和铀矿床虽然同属花岗岩型矿床,但由于成矿时代不同(钨矿早于铀矿),在地形上钨矿总是显著高于铀矿,钨矿多位于同一个地区的高山之上,在湘、粤、赣大体大于海拔600m,在西部如黔、桂则更高些。如此看来,钨与铀矿成矿之间有一定的时间和空间上的联系,而石人嶂钨矿属于华南地区典型的石英脉钨矿床,成矿年龄大于100Ma,对本矿床放射性矿物进行系统研究,可为在该地区找到具有铀矿资源的潜在区提供依据。笔者在石人嶂伴生银赋存状态研究中,于坑道内和钻孔中采集块样200多件(采样位置和岩性参见文献)。通过显微镜鉴定及扫描电镜能谱分析发现,石人嶂矿区的石英钨矿脉、云英岩、花岗岩和变质岩中均有晶质铀矿、钍石、方钍石的存在,并与黄铁矿共生形成连晶,或被黄铁矿包围形成黄铁矿环边,或与锆石、独居石、锆石、钛铁矿、磁铁矿、磷钇矿、磷灰石等副矿物共生,这些矿物对研究本矿床的矿液来源、形成年代、成矿环境等方面有非常重要的意义,钨矿物与放射性矿物之间的关系如何?在时间和空间上有何联系?都值得进行深入研究。本次研究所用显微镜为德国莱卡公司生产,型号为LeicaDMRXP;扫描电镜为日本电子株式会社生产,型号为JEOL-6380LV;能谱仪为英国牛津公司生产,型号为INCAx-sight。1成矿期次及矿质来源对放射性矿物的研究曾引起了不少学者的兴趣,特别是近几年来,对晶质铀矿矿物学的研究主要在以下几方面:(l)测定绝对年龄;(2)研究含氧系数;(3)研究晶胞参数的变化与含氧系数及化学组成的关系;(4)结合人工合成铀的氧化物研究其相变化;(5)矿物化学成分与成因的关系;(6)研究该族矿物的分类。由于铀矿物易测出生成年龄,因而对铀矿物年龄的研究,可为地壳演化、铀成矿作用或与铀矿化有关的金属成矿作用、地质事件等研究提供年龄信息,也为主要矿体的成矿期次及矿质来源提供佐证。目前对锆石、独居石和磷钇矿进行电子探针微区测年、SHRIMP定年等方面研究也取得了长足的进展,广泛应用于岩石、矿物和矿床学中,可对矿石的来源、不同矿物的不同环带、不同世代的成分演化乃至时间演化进行分析,据此可以得到许多岩石结构、矿床成因、变质作用及地质找矿等方面的信息[11,12,13,14,15,16,17,18,19]。在石人嶂钨矿床中发现了相当一部分的放射性矿物,但粒度相对较小,如晶质铀矿、钍石、方钍石等,粒度一般不超过50μm,锆石、独居石、磷钇矿不超过100μm,对上述部分矿物的赋存状态进行了初步研究,主要表现为:(1)晶质铀矿、钍石、方钍石等放射性矿物与黄铁矿成连晶或被黄铁矿物包围呈环边(图1),从较大倍数的扫描电镜照片来看,有一部分晶质铀矿和钍石外围有黄铁矿环边,黄铁矿晶形不明显,但晶质铀矿和钍石却总是自形晶。晶质铀矿和钍石被黄铁矿环绕成不规则环边,环边的成分已经蚀变为氧化铁和硅质,除环边外内部的颜色很不均匀;测其成分,不同的颜色成分变化较大,时而含铀高时而含钍高,推测是矿物形成后,受到后期热液作用被溶蚀、放射性衰变引起,溶解后残余的物质呈环带。(2)晶质铀矿、钍石等呈自形晶嵌布于脉石中,有些还被后期动力作用导致破裂、错位,如图2。(3)矿物没有明显的形貌,且矿物内部成分变化不定(图3)。(4)放射性矿物与独居石、锆石、磷钇矿等矿物紧密共生(图4)。(5)晶质铀矿、钍石等矿物有时还包含有方铅矿包裹体(图5)。2现行成分对多粒锆石能谱分析的意义对光片中发现的放射性矿物进行扫描电镜能谱成分分析,晶质铀矿的成分见表1。晶质铀矿主要以UO3为主,含量大于85%(wB,下同),个别全部为UO3而没有其他的杂质,大多数均含有ThO2,含量4%～12%,有些还含有FeO、PbO、Y2O3、SiO2、CaO、SO3等杂质。有少数晶质铀矿的黄铁矿环边中,用能谱分析时发现有单质铅的存在,这种单质铅不可能为晶质铀矿形成后,因地质变动而使放射成因铅析出和转移,因其仅在少部分边缘中出现,大部分仍为完整的黄铁矿环边。推测应是与晶质铀矿形成前后缺硫热液中铅元素的富集而导致铅的析出。S272-A中同一粒晶质铀矿不同部位的成分各不相同,其中边缘部分含少量铁时铀的含量最低,仅为91.50%,同是在边缘部位不含铁时铀的含量却最高,为95.76%,其他部位的成分相差不大。S272-B中同一粒晶质铀矿的成分也各不相同,不同部位含不同的包体成分:含硫部位铀的含量最低,仅为88.43%;含铅部位铀的含量介于中间;从晶质铀矿成分特征上来看,其包裹体中不会同时含有硫和铅,因此判断并不是方铅矿包裹体,推测有可能是晶质铀矿形成时析出的异质包体。有些晶质铀矿在背散射电子像中含有方铅矿细小包体,能谱分析含铀、硫、铅等,粒度多小于1μm。由此可见晶质铀矿形成的环境较为复杂:有时是在缺硫环境下含铅元素细小包体,有时又是在有硫环境下含有方铅矿的细小包体。因此,对其形成环境及与钨矿之间关系进行研究,可为寻找新矿种提供理论基础。对该矿床出现的多粒锆石进行能谱分析,旨在了解其中放射性元素的含量,从扫描电镜能谱分析结果(表2)可以看出,该矿床中锆石除含主元素SiO2、ZrO2外,还含有少量的铪,HfO2含量最高为5.24%,最低为0.25%。其中SK10-B号样,在扫描电镜背散射电子像中看到有生长环带的锆石,从边缘到中部再到边缘分别进行了成分测定,其HfO2的含量变化范围很小,在1.16%～2.50%,有一个点含有微量的元素铬。另外大部分锆石含有少量的UO3,其含量较低,不超过5%。按照李长民对锆石微量元素研究的结果,热液锆石通常富集Hf,HfO2约为5.1%～7.6%,而岩浆期锆石颗粒HfO2变化范围为3.9%～6.3%,热液锆石通常具有高的钇含量。石人嶂钨矿床锆石含有较低的铪,不含有钇,还不能将其简单归并到以上的分类中,而且其个别还含有钍,值得进一步研究。3放射性矿物与岩浆岩的关系石人嶂钨矿床石英钨矿脉内、花岗岩和变质岩中均发现有一定量的放射性矿物,经显微镜下鉴定初步确定为晶质铀矿、钍石、方钍石,一些为黄铁矿包围构成环边,一些以自形晶与黄铁矿、独居石、锆石、钛铁矿、磁铁矿、磷钇矿等副矿物共生。部分锆石除含有锆、硅及少量铪元素外,还含有特征的放射性元素铀和钍。在石英脉钨矿床中发现为数不少的放射性矿物,是否具工业利用价值,与钨矿之间有无成因联系?根据杜乐天等的研究认为,华南地区有花岗岩型铀矿与钨矿,钨矿的生成时间早于铀矿,而空间上则是钨矿位于铀矿的下部。本文对石人嶂钨矿放射性矿物进行了初步研究,但该矿床放射性矿物与钨矿是否为同期热液形成,与岩浆岩的关系如何,在空间上的分布情况,放