同位素地质年代学在相山铀矿研究中的应用

摘要：相山铀矿是我国最大的火山岩型铀矿，在经过半个多世纪的开采和科研的发展过程中，已经进行了数次大规模的较系统的研究。但是定年结果不统一，致使国内外诸多学者在相山铀矿田火山侵入岩成岩年龄、铀矿成矿年龄等多个方面存在争议。本文将从同位素地质年代学的角度，对相山铀矿田的研究做进一步的探讨。

关键词：同位素；相山；成岩年龄；矿化年龄

同位素地质年代学在成岩成矿年龄测定等方面具有重要应用。最近几十年，同位素样品制备技术的改善和高精度质谱方法如多接收器等离子体质谱法（MC-ICP-MS）、激光等离子质谱（LA-ICP-MS）、激光探针质谱、离子探针（SIMS）、热电离质谱法（TIMS）等的问世与发展，大大提高了同位素测试结果的精度和准确性，使同位素地质年代学发挥的作用越来越大。相山铀矿是我国最大的火山岩型铀矿，几十年来，众多学者从成岩成矿年龄、成矿物质来源、成矿流体等各个方面对其进行了研究。本文将从同位素地质年代学的角度，对相山铀矿田的研究做进一步的探讨。

1 研究区地质概况

相山矿田位于扬子板块与华南板块交接部位的华南板块北缘，受相山大型火山塌陷盆地控制[1]。相山火山侵入杂岩于中国东南部火山侵入杂岩带北西侧，平面上呈椭圆形，东西长约26.5km，南北宽约15km，面积约309km2，构成一个大型火山塌陷盆地。基底为震旦纪浅变质岩系，东侧出露上三叠下侏罗统，西侧为白垩纪红层覆盖，盖层为上侏罗统打鼓顶组火山熔岩、火山碎屑岩及陆源碎屑岩和鹅湖岭组火山熔岩、火山碎屑岩及陆源碎屑岩[2]。矿区位于相山矿田内NE向邹石断裂带北段，为此，区内以NE向构造为主，火山塌陷构造表现形式为不同的火山岩岩性界面附近岩石破碎网状裂隙发育[3]。矿田内业已探明的铀矿床，在平面上以东西向矿床集中产于北部和西部，EW向基底构造与矿床集中区的空间产出相关联；火山盖层线、环构造分别或复合控制矿床定位，西部主要赋矿岩性为流纹英安岩（J3d）和碎斑熔岩（J3e），北部铀矿化主要赋存于花岗斑岩及其内外接触带[4]。

2 相山火山岩的成岩年龄

同位素定年技术在地质学上得到了广泛的应用，发挥了巨大的作用。几十年来，国内外学者对相山铀矿田的火山岩成岩年龄做了大量的研究。刘家远等[5]（1985）测得相山碎斑熔岩的Rb-Sr等时线年龄为147～163Ma；陈迪云等[6]（1993）采用全岩Rb-Sr等时线法测得相山火山杂岩第二亚旋回中碎斑熔岩年龄为140Ma；陈小明等[7]（1999）对相山边缘相碎斑熔岩及最晚阶段超浅成岩采用单颗粒锆石U-Pb法（稀释法）测定了其形成年龄，分别为140.3Ma和135.4Ma。

以上研究人员所得年龄存在三个问题：第一，与”双旋回”[8，9]研究结果不相符合；第二，研究人员所测年龄相互之间不一致，如同样是流纹英安岩，张万良等与范洪海等所得年龄差距较大；第三，与基本的岩石岩相组合之间并不相符，从野外地质上流纹英安岩应属打鼓岭组（J3d），碎斑熔岩应属鹅湖岭组（J3e），分别属于火山旋回的第一和第二亚旋回，年代上应该为碎斑熔岩晚于流纹英安岩，但是实际测得年龄结果恰恰相反。近几年来，随着同位素检测技术的飞速发展，一些最先进的同位素定年手段被应用到研究中，对相山的同位素地质年代有了新的观点与结论。

何观生等[10]（2009）在前人的基础上利用SHRIMP测定了相山火山杂岩第一亚旋回中的流纹英安斑岩的锆石U-Pb年龄，并获得了一组很好的206Pb/238U加权平均年龄为136.6±2.7Ma，与范红海等[11]利用单颗粒锆石U-Pb法（稀释法）测定的流纹英安斑岩年龄（136.0±2.6Ma）一致。所以他们确定相山流纹英安斑岩的成岩年龄应该为136.6Ma左右，并据此得出结论：相山火山杂岩中的流纹英安斑岩的形成时间为早白垩世。

此后，杨水源等[12]（2010）采用SHRIMP，LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS对相山地区早阶段的流纹英安岩和晚阶段的流纹英安斑岩进行了高精度的锆石U-Pb同位素年代学及锆石Hf同位素组成特征的研究。结果表明，流纹英安岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄为（135.1±1.7）Ma，流纹英安斑岩的年龄为（134.8±1.1）Ma，同样得出相山流纹英安岩与流纹英安斑岩的形成时代为早白垩世的结论。

3 成矿年龄

陈迪云等[6]（1993）推测钠交代作用发生在120×106a左右，接着便是一次成矿作用，形成钠交代型铀矿化。相山矿田两期主要的矿化分别发生在120×106a左右和100×106a左右。孙占学[13]（2004）认为，矿田内主要矿化类型有碱交代型和萤石-水云母型两种。碱交代型铀矿化分布于矿田的东北部和北部，矿化年龄多集中于120Ma左右。萤石-水云母型铀矿化主要分布在矿田西部、西北部，矿化年龄大多为100Ma。

结论与展望

（1）相山流纹英安岩的锆石206Pb/238U加权平均年龄为（135.1±1.7）Ma，流纹英安斑岩的年龄为（134.8±1.1）Ma，碎斑熔岩的年龄有待于用更加先进的质谱方法进行重新测定，有待于建立相山地区火山岩各段岩石的锆石SHRIMPU-Pb年龄谱。交代型铀矿化年龄多集中于120Ma左右。萤石-水云母型铀矿化年龄大多为100Ma。

（2）随着同位素测年技术的不断改进，同位素地质年代学实验技术的飞速发展，新方法的不断诞生，同位素地质年代学必将在未来的地质研究中发挥更加重要的作用。

参考文献

1. 胡茂梅，邵飞，张鸿，何晓梅，高玉芝，肖光禄.相山西部河元背地区构造特征及深部找矿方向探讨.东华理工大学学报（自然科学版），2010，33（1）.36-42.

2. 周肖华，毛玉锋，杨松，付湘，陈黎明，王顺生.江西省乐安县相山矿田荷上铀矿床蚀变特征及其意义.东华理工大学学报（自然科学版）.2012，35（1）.1-9.

3. 邵飞，许健俊，何晓梅，何丹丹，刘春月.相山铀矿田山南矿区稀土元素特征及其地质意义.东华理工大学学报（自然科学版）.2012，35（3）.223-229.

4. 邵飞，陈晓明，徐恒力，唐湘生，邹茂卿，胡茂梅，何晓梅.相山铀矿田成矿物质来源探讨.东华理工大学学报（自然科学版）.2007.31（1）.39-44，80.

5. 刘家远.相山岩体——一个壳源花岗质浅成侵入火山杂岩体.1985（2）.142-149.

6. 陈迪云，周文斌，周鲁民，吴伯林，谭敬华，孙占学.相山铀矿田同位素地质学特征.1993（04），370-377.

7. 陈小明，陆建军，刘昌实.赵连泽.王德滋.李惠民.桐庐、相山火山-侵入杂岩单颗粒锆石U-Pb年龄.1999（8），113-119.

8. 王传文.侯文尧.万国良.方锡珩.相山及邻区碎斑流纹岩的特征和成因.1982.3.

9. 吴仁贵，相山地区如意亭剖面火山建造特征.1999，22（3）.201-208.

10. 何观生，戴民主，李建峰，曹寿孙，夏斌，许德如，李文铅，杨之青.相山流纹英安斑岩锆石SHRIMPU-Pb年龄及地质意义.2009（02）.299-303.

11. 范洪海，王德滋，沈渭洲，刘昌实，汪相，凌洪飞.江西相山火山—侵入杂岩及中基性脉岩形成时代研究. 2005（01），86-91.

12. 杨水源，蒋少涌，姜耀辉，罗莉，赵葵东，范洪海.江西相山火山侵入杂岩的锆石U-Pb精确定年及其地质意义.2009（S1）.341-342.

13. 孙占学.相山铀矿田铀源的地球化学证据.2004（01），19-24