一、火山盆地铀成矿条件
通过上面对本区和邻区已知典型火山盆地铀矿床矿化特征的分析及与国内外具有代表性的火山岩成矿带典型铀矿床的对比研究,我们对火山盆地铀矿时空分布及形成的控制条件和具有本质及普遍意义的规律取得较为系统全面的认识,可将其归纳为下列几点:
1.矿床的大地构造部位表明,巨型的大陆火山岩带从战略上控制了火山岩型铀矿的分布,这三个火山岩铀矿带均属于西环太平洋构造成矿域,受三条巨型的大陆火山岩带控制,额尔古纳火山岩成矿带和燕辽火山岩成矿带西段受大兴安岭火山岩带控制,燕辽成矿带东段受长白山火山岩带控制,赣杭火山岩成矿带受闽浙赣火山岩带控制。这些巨型火山岩带与发育于槽台边界的渊源古老、长期活动的基底EW向巨型复杂构造带(如天山—阴山构造带、南岭构造带)的交切复合部位则控制了火山盆地铀矿成矿远景区的定位。在上述部位与中国东部弧后大陆裂谷带相复合的部位,更有利于火山盆地富铀矿床的形成。由于中国东部环太平洋成矿域三条巨型大陆火山岩带在中生代的强烈活动和中国东部弧后裂谷系在中生代末期—喜马拉雅期的强烈活动,导致与巨型EW向构造带交切部位的台缘或地槽褶皱带内的古老中间地块发生活化,为在这些地段形成中新生代的火山盆地铀矿创造了有利的区域地质背景条件。这是西环太平洋构造成矿域火山盆地铀矿时空展布的基本规律。俄罗斯额尔古纳火山岩成矿带及其中的红石铀矿田,即处在大兴安岭巨型大陆火山岩带与兴蒙地槽褶皱带北缘一个中间地块的交切复合的活化带内。本区则处在大兴安岭巨型火山岩带与中朝地台北缘交切复合的活化带内。赣杭火山岩成矿带则处在闽浙赣巨型大陆火山岩带与华南加里东地槽褶带北缘交切复合的活化带内。而且,它们又都受到中国东部弧后大陆裂谷系的影响。值得特别指出的是,额尔古纳、燕辽及赣杭三条火山岩成矿带不是单纯的火山盆地铀成矿带,而是火山盆地铀-多金属成矿带。
2.这些火山岩带都经历了漫长而复杂的地质演化过程,它们是在各自不同的前中生代的长期演化基础上,由于中生代太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲作用,在强烈的挤压环境下,在NNE向巨型隆起带发生强烈的断裂-火山喷发作用而形成的巨型大陆火山岩带,因此,它们既各自打上前中生代不同演化特点的烙印,又被中新生代的统一发展过程而联系起来。这些火山岩成矿带在中生代晚期,由于太平洋板块俯冲作用的减弱和停息及地壳深部大量岩浆的喷出而普遍转入区域性拉张环境和发生区域性断陷和补偿性塌陷、导致形成各种类型的火山盆地和断陷红盆。这些火山盆地大致可以划分为三类,即火山塌陷盆地,火山断陷盆地和火山沉陷盆地,它们均是控制火山盆地铀矿田的重要构造单元,对形成铀矿的有利程度来说,三者依次递减。中国东部在燕山晚期—喜马拉雅期,在某些弧后地区,由于强烈的区域拉张作用,还形成一些大陆裂谷系,伴随着裂谷盆地的形成,并发生了地慢的上隆和沿深断裂发生玄武岩的喷发,对前期形成的火山盆地铀-多金属矿床,又发生了一次热叠造作用,这在一些火山盆地铀矿床的矿化时代上均有所反映。由于各个盆地所处部位不同,因此,其演化历史和盆地结构有所差异,大部分火山盆地具有前中生代变质岩基底和中生代火山岩盖层的两层结构,当有些盆地处在晚期裂谷系叠加部位,则具有三层结构特征,一般来说,后者较前者又多一次热叠造作用,故对铀进一步富集成矿,特别是富矿的形成更为有利。具三层结构的盆地除经历上述两期演化外,还经历了第三个演化期,即中生代晚期—喜马拉雅期裂陷构造演化期。
3.火山盆地铀矿也同火山盆地一样,经历了漫长复杂的地质演化,是长期复杂的区域地质演化的产物。一般可以划分为火山盆地基底和盖层建造的铀的预富集期、后生改造富集成矿期和矿后保矿期。基底岩石建造和盖层火山岩建造的铀预富集作用可由一次重要的地质作用所完成,但经常要经过多次地质作用才完成。后生改造富集成矿作用,有时可由一次地质作用完成,但经常则可能是多期、甚至是多种成因地质作用才完成的。因此,在铀矿床的矿化时代上,既可能是单龄特征,又经常显示矿化时代的多龄性,甚至可以跨越大的构造运动期。
4.火山盆地铀矿,不论产在三种当中的任何一种火山盆地中,均显示一个共同的特点,即受贯通火山盆地盖层和基底的区域性深断裂带所控制,长期活动的控岩、控盆的盆缘断裂带和横切火山盆地的深断裂带,特别是两组深断裂带的交切复合部位,是重要的控矿导矿构造。它们是沟通火山盆地盖层、基底、过渡岩浆室、甚至深部地慢热流体源的重要通道,与它所贯通的火山盆地一起,组成混合成因的承压火山热水有利的水动力系统。因此,贯通火山盆地长期活动的深断裂带,往往既是控制火山岩、又是控制火山盆地、还是控制火山热水蚀变和火山盆地轴-多金属矿化的重要因素,是控制矿带的构造。
5.贯通火山盆地的长期活动的深断裂带是重要的导矿控矿构造。它与其派生的次级断裂和火山机构的成分、如火山通道、隐爆角砾岩筒、次火山岩体、环状和放射状构造等的交汇复合部位,即构造结,是控制火山岩铀-多金属矿床的定位条件,这些构造结往往是构造减压带、良好的构造、岩性圈闭、岩石破碎和蚀变发育的良好部位,地球化学条件剧变梯度带或地球化学障部位,是铀自成矿溶液中沉淀而富集成矿的有利部位。
6.火山盆地的基底建造构造特征是影响火山盆地成矿远景的重要因素。一般来说,由于盆地基底处于长期隆起环境,使盆地盖层直接不整合于前寒武纪古老结晶变质岩基底之上,特别是基底建造经历多期混合花岗岩化作用而形成的富铀的花岗岩基底对火山盆地铀成矿更为有利,这是区域铀的重要活化预富集的标志。
7.火山盆地盖层建造构造特征也是影响火山盆地铀成矿远景的重要因素,一般来说,持续而强烈的多旋回多韵律火山喷发所形成的岩浆分异完善、岩性和结构复杂的巨厚陆相火山杂岩系。由于建造逐渐富铀,且内部切层和顺层的结构面发育,当被长期活动的贯通式深断裂带穿切贯通时,为形成多部位、多层位铀矿化提供了十分有利的前提条件,因此是评价盆地成矿远景的重要判据。
8.火山热液蚀变特征对火山盆地铀矿的形成具有重要意义。一般来说,岩石构造破碎强烈、裂隙发育、孔隙度渗透性高、又由于热液活动具有多期多阶段叠加性,往往形成复杂而强烈的构造热液蚀变带,是矿化富集部位的定位因素。通常矿前蚀变多发育碱性长石化、水云母化、硅化、黄铁矿化;成矿期蚀变以少量碱性长石化、水云母化、绢云母化、绿泥石化、赤铁矿化、萤石化为特征,温度较高的铀矿化则以钛铀矿化、钍铀型矿化为特征;中低温铀矿化则以沥青铀矿型、铀石型为特征,铀矿物多伴随辉钼矿、胶硫钼矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿等硫化物;矿后期蚀变则通常以硅化、高岭土化、萤石化、碳酸盐化为特征。
9.火山热液蚀变和矿化往往具有明显的水平和垂向分带性。尤以垂向分带性更为突出和重要。从区域范围来看和矿床范围来看,总体下碱上酸的蚀变垂向分带性较为普遍。自下而上依次为碱性长石化带、绢云母化带、水云母化带、蒙脱石化带、高岭土化硅化萤石化带。矿化自下而上依次为多金属矿化带、钛铀型和钍铀型矿化带、沥青铀矿-水云母-硫化物型矿化带、沥青铀矿-玉髓-萤石型矿化带。由于各个矿床的地质条件和演化过程有所差异,故上述蚀变和矿化的分带性在不同矿床也有所差异。经常以矿体或矿脉为中心向其两侧围岩方向也显示出蚀变的水平分带性,依次为沥青铀矿-硫化物-绢云母-绿泥石黑色脉体带、红化带、硅化水云母化退色带。掌握蚀变矿化分带性规律,对找矿勘探工作具有重要指导意义,可以根据蚀变矿化的组合特征来判定已知矿化部位是属矿顶相、矿身相还是矿根相,对矿区的深部成矿预测、揭露评价和扩大找矿具有重要的实践意义。
10.不少火山岩型铀矿床的包体成分和测温资料表明,成矿溶液具有火山热液特征,反映深部热流体参与成矿作用,有些矿床的矿化蚀变作用表明有大量F、Cl、H2S、CH4、H2O等挥发分的参与,有的还发现矿石中有较多的自然镍,不少矿床在矿化时空上还与幔源玄武岩具有密切的成因联系,表明这些热流体有些来自深部过渡岩浆室,有些甚至可能来自更深部的上地幔。有些矿床矿石或包体H、O、S稳定同位素研究资料表明,成矿溶液中的水具有混合成因,一般以大气降水为主,只是在高温阶段有一定量的原生水的参与。硫化物中的硫,除部分可来自深部,有些矿床的硫则主要来自富含生物成因硫的沉积壳层。铀则具有多源的特征,目前对该问题尚存在不同观点,但大量事实表明,除重视基底和盖层铀源条件外,也应对深部来源的可能性给予重视,包括深部过渡岩浆室和上地慢,尤其是深部过渡岩浆室。
二、火山盆地铀成矿模式
铀的富集成矿作用过程是由四个基本环节所组成的一个相互关联的统一逻辑过程,即源—移—聚—存。它适用于包括火山盆地铀矿在内的所有铀矿成矿作用。以此为主线,可将控制火山盆地铀矿的地质条件归纳为以下五个最基本的条件:①富含成矿组分的深部热流体源,包括控制火山作用的过渡岩浆室和上地幔提供的热流体源;②基底和火山盆地盖层中的矿源体;③古老稳定地块活化区长期隆起带花岗质基底上富含地下水又有利保矿的火山盆地负向构造承压水动力系统;④沟通前三者的多期活动的控岩、控盆、控制火山岩浆期后热液活动的贯通式区域性深断裂带;⑤多期活动的贯通式深断裂或其次级构造与火山盆地基底和盖层中有利的岩性构造圈闭的复合部位组成的地球化学条件剧变梯度带,即地球化学障。
上述五个基本条件是导致多源富含成矿物质火山热液形成、上升迁移、在有利的地球化学障部位充填交代而导致矿质沉淀富集成矿和矿后保存的有利控制因素。根据上述基本思路,用图表方式建立贯通式火山塌断盆地多源混合热液铀矿成矿模式(图5—40)。
图5—40 贯通式火山塌断盆地多源混合热液铀矿成矿模式(地台边缘和地槽褶皱带中间地块边缘活化带火山岩型铀矿)