粤北下庄铀矿田辉绿岩岩石地球化学、磷灰石U⁃Pb年龄及其与铀成矿关系

Petrogeochemistry, Apatite U⁃Pb Geochronology of Diabase, and Its Relationship with Uranium Mineralization in Xiazhuang Uranium Ore Field, North Guangdong

摘要

粤北下庄铀矿田发育五组近似等间距展布的北西西向辉绿岩脉，其与铀成矿关系密切.为查明辉绿岩成因及其与铀成矿关系，通过辉绿岩岩石地球化学、磷灰石U-Pb年代学及成矿期石英H-O同位素分析，结合区域构造背景，系统研究了辉绿岩的成岩时代、成因及其对铀成矿的控制机制.结果表明：（1）辉绿岩形成于两期岩浆活动（200~180 Ma和150~ 140 Ma），分别对应早侏罗世和晚侏罗世；（2）辉绿岩富集大离子亲石元素和强不相容元素；稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型，无明显Eu、Ce负异常，具有板内玄武岩属性，源于地幔部分熔融并受俯冲流体交代；（3）早期辉绿岩（200~180 Ma）可作为有利的赋矿围岩，与其侵位相关的深大断裂为成矿流体提供通道，断裂与辉绿岩交切部位易于形成交点型铀矿化，其成矿流体具壳幔混合来源特征；晚期辉绿岩（150~140 Ma）不仅继承了早期辉绿岩的作用，还为138~122 Ma阶段的铀成矿提供了地幔流体和矿化剂ΣCO₂，促进了碎裂蚀变岩型铀矿化的形成，其成矿流体主要来源于地幔流体.

Abstract

The Xiazhuang uranium ore field in North Guangdong is characterized by five sets of approximately equidistant NWW-trending diabase dikes, which are closely related to uranium mineralization. To determine the genesis of diabase and its relationship with uranium mineralization. This study systematically investigates the diagenetic age, genesis of diabase, and its controlling mechanisms on uranium mineralization through geochemical analysis of diabase, apatite U-Pb geochronology, and H-O isotopic analysis of ore-forming quartz, combined with regional tectonic background. Results indicate that: (1) The diabase was formed during two magmatic events (200-180 Ma and 150-140 Ma), corresponding to the Early Jurassic and Late Jurassic, respectively. (2) The diabase is enriched in large-ion lithophile elements (LILEs) and highly incompatible elements. The chondrite-normalized rare earth element (REE) patterns exhibit right-leaning trends and no significant Eu or Ce anomalies, indicating an intraplate basalt affinity derived from partial mantle melting with metasomatism by subduction-related fluids. (3) The early-stage diabase (200-180 Ma) served as favorable host rocks for uranium mineralization. The deep-seated faults associated with diabase emplacement provided pathways for ore-forming fluids, and the intersections between faults and diabase facilitated the formation of vein-type uranium deposits with crust-mantle hybrid fluids. The late-stage diabase (150-140 Ma) not only inherited the role of the early-stage diabase but also contributed mantle-derived fluids and mineralizing agents (ΣCO₂) during the 138-122 Ma uranium mineralization stage, promoting the formation of fractured alteration-type uranium deposits dominated by mantle-derived fluids.

Graphical abstract

关键词

辉绿岩 / 岩石成因 / 下庄铀矿田 / 磷灰石U⁃Pb年龄 / 交点型铀矿化 / 碎裂蚀变岩型铀矿化 / 地球化学 / 矿床学.

Key words

diabase / petrogenesis / Xiazhuang uranium ore field / apatite U⁃Pb age / intersection uranium mineralization type / cataclastic altered uranium mineralization type / geochemistry / ore deposits

0 引言

粤北下庄矿田是我国首个发现和落实的花岗岩型铀矿田，矿化类型除了华南地区普遍分布的硅化带型以外，矿田范围内从北至南近似等间距分布着五组北西西向辉绿岩脉，其与断裂交汇部位控制着矿田内十余个矿床及大量矿点的产出，形成了极具特色的交点型铀矿化（空间上严格受断裂构造与辉绿岩脉（或其他中基性岩脉）交汇部位控制的铀矿化类型）.研究表明，辉绿岩脉与铀成矿不仅在空间上密切相关，时间上也具有紧密联系（李献华等，1997）.自20世纪90年代以来，众多学者采用多种定年手段对下庄辉绿岩脉进行了年龄厘定（李献华等，1997；Wang et al.， 2015；田晓龙，2016；骆金诚等，2019），获得了大量辉绿岩年龄数据，并进一步探讨了辉绿岩与铀成矿关系.然而，前人研究仍存在以下问题：（1）辉绿岩年龄数据的不一致性：不同测试方法得出的辉绿岩年龄存在较大差异.例如，李献华等（1997）利用辉绿岩角闪石K⁃Ar和 ⁴⁰Ar⁃³⁹Ar法获得北西西向辉绿岩年龄介于142.6~106.6 Ma；田晓龙（2016）利用辉绿岩角闪石 ⁴⁰Ar⁃³⁹Ar获得北西西向辉绿岩年龄分别为（145.1±1.5） Ma、（146.2±1.5） Ma和（137.3±1.2） Ma；Wang et al.（2015）利用辉绿岩锆石U⁃Pb法获得下庄第二组辉绿岩年龄为（193±4） Ma；骆金诚等（2019）测得第一和第二组辉绿岩角闪石高温阶段Ar⁃Ar稳定坪年龄为200~190 Ma；（2）辉绿岩年龄数据的系统性不足：前期获得的下庄辉绿岩年龄不系统，各学者往往仅测定五组辉绿岩中的其中一两组，无法全面代表下庄矿田所有辉绿岩的侵位时代.如Wang et al.（2015）仅测定了第二组辉绿岩年龄，骆金诚等（2019）仅测定了第一和第二组辉绿岩年龄；（3）部分年龄数据的可靠性有待商榷：全岩或单矿物的K⁃Ar或Ar⁃Ar法是基性岩脉定年的常用手段，但下庄基性岩脉普遍经历了较强烈的后期热液蚀变作用，因此全岩或单矿物的K⁃Ar或Ar⁃Ar法所记录的可能是后期热液事件的年龄，而非辉绿岩的实际侵位年龄（骆金诚等，2019；钟福军等，2023）；（4）辉绿岩与铀成矿关系研究不够深入：目前对下庄辉绿岩与铀成矿关系的研究大多认为辉绿岩脉是良好的地球化学屏障，能够为后期铀的沉淀富集提供场所，促进铀的成矿作用.然而，辉绿岩与铀成矿的关系是否仅限于此仍需进一步探讨.此外，地壳中广泛分布的中基性岩脉是研究地幔性质、区域大地构造背景以及地球深部动力学演变的重要载体，长期以来都是学者的研究热点（李献华等，1997；Wang et al.， 2015；Zhang et al.， 2018b；骆金诚等，2019；钟福军等，2023；孙立强等，2024；陈丛敏等，2024）.而中基性岩脉年龄的精确厘定是研究其形成大地构造背景和地球深部动力学的重要前提.为了进一步约束下庄矿田辉绿岩形成年代、地球动力学背景及其与铀成矿关系，本文在详细的野外地质调查基础上，对下庄矿田辉绿岩脉开展了岩相学和岩石地球化学及磷灰石U⁃Pb年代学研究，探讨了辉绿岩的地球化学特征、岩石成因与形成大地构造背景，并结合近年来钻探揭露成果，进一步分析了区内辉绿岩脉与铀成矿的关系.研究成果将为下庄矿田下一步勘查工作部署提供重要的科学依据.

1 区域地质背景

1.1　区域地质概况

下庄矿田位于赣粤交界处的贵东岩体东部.地处华夏古陆西缘及闽赣后加里东隆起西南缘与湘、桂、粤北海西‒印支坳陷的结合部，处于南岭东西向构造‒岩浆作用带的中东段（图1）.研究区经历了前震旦纪古陆壳的形成、震旦纪‒志留纪冒地槽发育、泥盆纪‒中三叠世准地台演化以及晚三叠世‒新生代大陆边缘活化带发育等构造演化阶段.自古生代以来，华南陆块经历了漫长、大规模、多期多阶段的岩浆活动，在东南沿海形成了大面积的火山岩，而在内陆地区则形成了以花岗质侵入岩为特色的岩浆岩分布格局（张展适，2011）.

1.2　下庄矿田地质概况

下庄矿田位于贵东岩体东部，东西长21 km，南北宽20 km，面积约420 km²（图1）.矿田内以出露印支期花岗岩体为主，燕山期花岗岩体次之；在矿田东侧和南侧出露寒武系地层.区内断裂构造非常发育，往往成群成组出现，具有规模大、方向多、性质多变、活动频繁及等间距分布等特征.其中以北西西、北北东和北东东向三组断裂构造最为重要，并相互切割构成棋盘格子状构造特征（图1）.

区内中基性岩脉非常发育，按其展布方向可分为北西西、北北东和北东东向三组.其中北北东和北东东向中基性岩脉岩性主要为辉绿玢岩及少量煌斑岩，岩脉切穿铀矿体，形成时代晚于成矿时代，对成矿具有一定破坏作用.北西西向中基性岩脉岩性主要为辉绿岩，脉体总体产状为270°~ 310°NE∠65°~80°，在矿田内分布最广、最多且规律性最强，从北至南3~4 km等间距展布，分别为水口‒竹山下组（第一组）、黄陂‒张光营组（第二组）、明珠湖‒寨下组（第三组）、鲁溪‒仙人嶂组（第四组）和中心塅组（第五组）.每组宽200~ 500 m、长13~15 km，倾向延伸大于600 m，其中以第三、第四组规模最大，单脉一般宽40~70 m，最宽达110 m，而其余较小，一般为15~30 m，第一组脉宽2~6 m，第二组岩脉数量最多（达21条）.北西西向辉绿岩是交点型铀矿化的主要成矿岩脉，与铀成矿关系密切（图1，图2），多数矿床都产于其中，如仙人嶂、石角围、竹山下等矿床（张展适，2011）.

2 样品采集与分析方法

本次研究的样品采自下庄矿田北西西向五组辉绿岩脉新鲜岩石，采样方式为沿辉绿岩脉体走向进行拣块取样，样品均取自辉绿岩脉中心位置，以避免受围岩花岗岩接触部位热液蚀变的影响，每个样品重30~40 kg，以便挑出足够的磷灰石.其中第一组辉绿岩样品取自ZK2⁃1和ZK22⁃1.第二、第三、第四、第五组辉绿岩样品取自地表新鲜露头，编号分别为2121、2136、2138和2102.辉绿岩脉质地坚硬、呈灰绿色，宽4~15 m，地表产状稳定，整体呈北西西向展布.

磷灰石样品的U⁃Pb定年分析在东华理工大学核资源与环境国家重点实验室完成.实验采用Agilent 7900型电感耦合等离子体质谱仪（ICP⁃MS）和GeoLas HD 193 nm准分子激光剥蚀系统.测试条件、流程及标样校正情况详见钟福军等（2023）.测试过程中，氦气为载气，氩气为补偿气，两者通过T型玻璃接口混合进入质谱仪，T型玻璃接口与激光剥蚀系统之间配置有信号平滑装置，以确保分析信号的平滑性.激光剥蚀频率和束斑分别为6 Hz和 44 μm，激光能量密度为4 J/cm².实验中采用国际磷灰石标样MAD2（Thomson et al.， 2012）为外标校正U⁃Pb同位素比值，玻璃标准物质NSIT612用于校正²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb比值，国际磷灰石标样401和McClure Mountain apatite（Thomson et al.， 2012）用于监控分析质量，玻璃标准物质NIST610作外标校正微量元素分馏.每个分析数据点包括大约20 s背景信号和40 s样品剥蚀信号，数据的离线处理（包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U⁃Th⁃Pb同位素比值和年龄计算）采用软件ICPMSDataCal 11.0（Liu et al.， 2008）完成.样品的U⁃Pb年龄谐和图绘制和年龄加权平均计算采用Isoplot/Ex_ver3（Ludwig， 2003）完成.

辉绿岩岩石主微量元素分析在澳实分析检测（广州）有限公司完成.主量元素分析采用X射线荧光光谱法（XRF）分析：称取0.6 g待测样品，加入适量硼酸后高温熔融成玻璃片，随后在X荧光光谱仪（3080E）上使用外标校正氧化物含量.FeO含量通过溶液容量滴定法测定，主量元素的检测下限为0.05%，分析精度优于1%.微量元素分析采用电感耦合等离子体质谱法（ICP⁃MS）：称取40 mg待测样品与国家标准物质（GRS1、GRS2、GRS3）用酸溶液法制成溶液，随后在安捷伦7900 ICP⁃MS上进行分析.稀土元素的检测下限为0.05×10^-6，部分元素的检测下限为0.5×10^-6，含量大于10×10^-6的元素分析误差小于5%， 含量小于10×10^-6的元素分析误差小于10%.

石英氢氧同位素分析在核工业北京地质研究院完成，气体同位素质谱仪型号为Finnigan MAT253.石英氢同位素分析采用爆破法，通过锌还原法置换出水中的氢，分析精度优于1‰.石英氧同位素分析采用BrF₅法，分析精度优于0.2‰；实验结果以标准平均海洋水（standard mean ocean water，SMOW）为标准进行校正，实验过程、标样情况见刘汉彬等（2013）.

3 分析结果

3.1　岩相学

下庄矿田五组北西西向辉绿岩的岩相学具有相似的特征.大多数辉绿岩脉均发育典型的冷凝边结构，即边缘部分粒度较细（0.05~0.15 mm），中间部分粒度较粗（0.5~1.5 mm），两者呈渐变关系.冷凝边的宽度与岩脉的厚度呈正相关.辉绿岩整体呈灰绿色‒暗绿色，致密块状，辉绿结构.主要由斜长石（约50%）、辉石（约40%）和角闪石（约2%~8%）组成（图3）.斜长石多为基性斜长石（An=50~55），呈自形板状，发育明显的聚片双晶和环带结构，大小为（0.1~0.5） mm×2 mm.辉石主要为单斜辉石，呈自形‒半自形短柱状，长宽相近，粒径约为 0.5 mm.角闪石为自形‒半自形宽板状、粒状，内部见辉石碎块，粒径约为0.5 mm，在部分长板状和菱形断面上，见角闪石分布于斜长石颗粒之间，晶体边缘常被纤闪石交代.副矿物主要为磁铁矿 （<5%）、磷灰石（<5%）和钛铁矿（<5%），磁铁矿呈他形粒状充填在矿物颗粒间隙，粒径约 0.3 mm.研究区辉绿岩脉均遭受了不同程度的热液蚀变作用，长石常被绿帘石、黝帘石、纤闪石和黑云母等矿物交代，辉石大多被角闪石交代，仅少数呈残留辉石形式出现，个别组辉绿岩（第一组）见电气石.

3.2　磷灰石U⁃Pb年龄

下庄矿田辉绿岩磷灰石的LA⁃ICP⁃MS U⁃Pb同位素定年分析数据详见附表1.在本次研究中，仅第二组辉绿岩样品由于磷灰石数量有限，未能获得磷灰石U⁃Pb同位素年龄，其余四组辉绿岩均获得较理想的磷灰石U⁃Pb同位素年龄数据.所有单点年龄数据均来自磷灰石颗粒的未蚀变区域，同一组辉绿岩的不同样品（如第一组ZK22⁃1与ZK2⁃1）的年龄分布集中（153~151 Ma），支持数据可靠性.第一组辉绿岩的ZK22⁃1、ZK2⁃1号样品在Tera⁃ Wasserburg图中下交点年龄分别为（151.2±4.0） Ma（MSWD=1.2，n=33）、（153.0±5.0） Ma（MSWD=0.9，n=32），经过²⁰⁷Pb校正后，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄分别为（151.0±2.7） Ma（MSWD=2.7，n=33）、（153.4±5.3） Ma（MSWD=1.2，n=32）.第三组辉绿岩的2136号样品，在Tera⁃Wasserburg图中的下交点年龄为（145.4±7.4） Ma（MSWD=0.9，n=39），经过²⁰⁷Pb校正后，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为（139.4±9.2） Ma （MSWD=0.59，n=39）.第四组辉绿岩的2138号样品，在Tera⁃Wasserburg图中的下交点年龄为（190.4±4.3） Ma（MSWD=0.99，n=40），经过²⁰⁷Pb校正后，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为（188.7±4.5） Ma（MSWD=1.2，n=40）.第五组辉绿岩的2102号样品，在Tera⁃Wasserburg图中的下交点年龄为（189.3±4.6） Ma（MSWD=0.7，n=30），经过²⁰⁷Pb校正后，²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为（188.1±4.0） Ma（MSWD=0.89，n=30）（图4）.

3.3　主微量元素

辉绿岩主微量元素含量（质量百分比）见表1和附表2. SiO₂含量介于44.28%~53.38%，平均值为48.96%；FeO含量介于7.32%~10.90%，平均值为9.19%；MgO含量介于3.08%~7.19%，平均值为5.43%；CaO含量介于0.98%~10.51%，平均值为8.47%；TiO₂含量介于1.50%~4.08%，平均值为2.53%；K₂O含量介于0.19%~2.22%，平均值为0.66%；P₂O₅含量介于0.05%~0.58%，平均值为0.32%.辉绿岩主量元素具有富钛（TiO₂>1.5%）、贫钾（K₂O<1%，除两个样品外）、Na₂O>K₂O特征.TiO₂含量明显高于大陆边缘TiO₂含量（0.85%），较高的TiO₂含量表明辉绿岩母岩浆来源于较深或岩浆演化过程中经历了较完全的分离结晶作用.在SiO₂⁃K₂O图解上样品点多落于钙碱性系列区域，在Nb/Y⁃Zr/TiO₂图解上样品点落于亚碱性玄武岩区域（图5）.

辉绿岩球粒陨石标准化稀土配分曲线呈平缓的右倾型，相对富集轻稀土元素（图6）.稀土总量∑REE为82.98×10^-6~193.42×10^-6，平均值为123.74×10^-6，无明显Eu和Ce的异常，δEu值介于0.87~1.24，平均值为1.01，表明在岩浆演化过程中基本不存在斜长石的结晶分异作用（王正其等，2007）.δCe值介于0.92~1.13，平均值为1.01.LREE/HREE比值介于2.89~6.74（平均值3.98），（La/Yb）_N介于2.47~7.50（平均值3.98）.辉绿岩原始地幔标准化微量元素配分曲线呈左侧轻微隆起的右倾型，相对富集大离子亲石元素和强不相容元素U、Rb、K、Th、Ce等，绝大部分元素含量高于洋中脊玄武岩（MORB值）（图6）.

4 讨论

4.1　成岩时代

由于辉绿岩的形成早于或与铀成矿时间相近，且与铀矿化在空间上关系密切，因此其形成时代一直是人们研究的重点.精确厘定辉绿岩的侵位年龄是研究其与铀成矿关系的关键，而选择合适的定年方法尤为重要.磷灰石结构稳定、抗蚀变性强，且作为幔源岩浆中常见的副矿物，其分子中的Ca可被Pb和U替代，导致Pb和U的富集（Hughes and Rakovan，2002）.磷灰石的封闭温度为375~550 ℃（Cochrane et al.， 2014），虽低于岩浆结晶温度，但模拟实验表明，当岩脉宽度较窄（<60 m）时，岩浆凝固后20年内岩体温度可降至磷灰石的封闭温度（Pochon et al.， 2016）.因此，磷灰石LA⁃ICP⁃MS U⁃Pb定年方法在厘定幔源岩浆侵位时代方面具有显著优势.此外，由于磷灰石的封闭温度较低，围岩中的磷灰石很难以单矿物形式进入中基性岩脉中，且下庄矿田辉绿岩脉中几乎不含围岩花岗岩包体，取样位置主要位于脉体中心，因此辉绿岩脉中磷灰石的年龄可代表其形成年龄.本次对磷灰石开展了LA⁃ICP⁃MS U⁃Pb定年，结果显示第一组辉绿岩ZK22⁃1、ZK2⁃1样品²⁰⁷Pb校正后²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄分别为（151.0±2.7） Ma（MSWD=2.7，n=33）、（153.4±5.3） Ma（MSWD=1.2，n=32）；第三组辉绿岩²⁰⁷Pb校正后²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为（139.4±9.2） Ma（MSWD=0.59，n=39）；第四组辉绿岩²⁰⁷Pb校正后²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为（188.7±4.5） Ma（MSWD=1.2，n=40）；第五组辉绿岩²⁰⁷Pb校正后²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄为（188.1±4.0） Ma（MSWD=0.89，n=30）.因此，可以认为下庄辉绿岩主要分两期：200~180 Ma和150~140 Ma，即分别为早侏罗世和晚侏罗世基性岩浆活动的产物.此外，Wang et al.（2015）利用SHRIMP锆石U⁃Pb法获得第二组辉绿岩年龄为（193±4） Ma；骆金诚等（2019）利用辉绿岩Ar⁃Ar法获得第一、第二组辉绿岩年龄介于200~190 Ma.由此，笔者认为下庄矿田范围内至少存在两期中基性岩浆侵位活动，且两期中基性岩浆活动可出现在同一地段.

第一期中基性岩浆活动（200~180 Ma）在华南花岗岩型铀矿床/田已有报道，如鹿井矿田辉绿岩（~200 Ma；钟福军等，2023）、隘高矿床辉绿岩（（189±4） Ma；Zhang et al.， 2018a）、长江矿田辉绿岩（（189±1） Ma；钟福军未发表资料）等.第二期基性岩浆活动（150~140 Ma）在华南铀矿区也有报道，如赣南黄沙矿区辉绿岩年龄~140 Ma（聂斌和张万良，2018）.由此说明，华南花岗岩型铀矿床/田普遍发育有二期基性岩浆活动，且与铀矿化存在密切联系.

4.2　源区性质与岩石成因

下庄辉绿岩样品整体具有较低的LOI值（0.45%~2.40%，个别超过3.00%），平均值为1.33%，指示样品只受到轻微蚀变作用.由于铀是地壳活动性强的元素，为避免铀矿化对源区特征分析的干扰，本研究剔除了铀含量较高（>5×10^-6）的样品.同时Rb、Ba等元素与蚀变过程中被认为最稳定元素Zr无明显相关性，暗示这些元素可能受到蚀变的影响.相比之下，La、Nb、Ta、Hf、REE等元素性质稳定，不易于在蚀变过程中发生迁移，且与Zr表现出良好的相关性（图7），表明这些元素未明显受到蚀变作用的影响.因此，这些元素及其比值可用于探讨辉绿岩的源区特征.下庄辉绿岩具有较低的（Hf/Sm）_N和（Ta/La）_N比值，分别为0.90~1.24和0.75~1.26.在（Ta/La）_N⁃（Hf/Sm）_N图解中（图8a），样品落于亏损地幔端元附近，并且显示出受流体交代作用的特征.在Th/Zr⁃Nb/Zr图解中（图8b），样品表现出沿流体交代富集方向的演化趋势，进一步支持了这一结论.

辉绿岩的Nb/Ta比值介于10.89~15.75，与板内玄武岩的Nb/Ta比值（约17）相近；Th/Ta比值介于6.41~38.77，均大于1.6；Ta/Hf比值介于0.16~0.39，均大于0.1；Hf/Th比值介于0.86~2.78，均小于8；这些特征与板内玄武岩的地球化学特征一致（汪云亮等，2001）.此外，辉绿岩的TiO₂含量介于1.50%~3.46%，平均值为2.40%，与岩石圈地幔来源的玄武岩TiO₂含量（平均值1.82%）相近.

众多研究表明，基性岩脉是由地幔来源岩浆侵位形成（陆建军等，2006；钟福军等，2023）.下庄辉绿岩形成时代为200~180 Ma和150~140 Ma，均对应于伸展构造背景.陆建军等（2006）通过Pb⁃Nd⁃Sr⁃O同位素研究认为，下庄辉绿岩来源于富放射性成因铅的富集地幔，而该类型富集地幔可能是由俯冲带流体交代岩石圈地幔形成.样品在（Ta/La）_N⁃（Hf/Sm）_N图解中主要分布在亏损地幔端元附近，并且显示出向俯冲交代作用区域演化的特征；在Th/Zr⁃Nb/Zr图解中（图8b），样品沿流体交代富集方向演化，进一步证实了这一点.此外，在La⁃La/Sm图解中（图8c），样品主要沿部分熔融演化趋势分布.综合陆建军等（2006）、Wang et al.（2015）、骆金诚等（2019）研究成果，可以认为下庄矿田北西西向辉绿岩形成于太平洋板块俯冲引起的地壳伸展和岩石圈减薄的构造背景，并有地幔部分熔融和俯冲带流体交代作用参与.

4.3　成岩构造背景

华南地区侏罗纪岩浆活动对揭示中生代以来华南板块的构造演化具有重要意义.本次研究获得了200~180 Ma和150~140 Ma两期下庄辉绿岩侵位年龄.其中早期辉绿岩年龄与Wang et al.（2015）和骆金诚等（2019）研究结果在误差范围内一致，而150~140 Ma的辉绿岩侵位年龄为本次研究的新发现.下庄辉绿岩与围岩花岗岩的接触界线清晰，接触部位发育宽度不等的冷凝边，辉绿岩岩石粒度从中心往两侧逐渐变细，这些特征指示了岩浆的快速侵位过程.地球化学特征显示，下庄矿田辉绿岩的Hf/Th、Th/Ta、Ta/Hf比值均与板内玄武岩相似（汪云亮等，2001）.在Zr⁃Zr/Y、Zr⁃TiO₂、Nb⁃Zr⁃Y构造判别图中（图9a，9c，9d），样品投影点均落于板内玄武岩区域；而在Ta/Y⁃Th/Y构造判别图中（图9b），样品投影点则落于活动大陆边缘域内.这种看似矛盾的特征实际上反映了复杂的构造背景转换过程，研究表明华南地区在205~180 Ma期间经历了从特提斯构造域向太平洋构造域的重要转换（张献河等，2024）.这一转换过程在粤北、赣南地区表现为大量200~180 Ma中基性岩浆岩和火山岩的发育，如下庄辉绿岩（200~180 Ma）和霞岚辉长岩 （~195 Ma）（Zhu et al.， 2010），赣南白面石和东坑玄武岩（194~188 Ma）（项媛馨和巫建华，2012）、赣南车步辉长岩（197~191 Ma）（王国昌，2016），鹿井辉绿岩（~200 Ma）（钟福军等，2023）等.这些岩浆活动共同指示了该时期华南地区处于伸展构造背景.值得注意的是，华南地区在140~125 Ma期间经历了另一重要的构造‒岩浆活动阶段（Wang et al.， 2008；Zhou et al.， 2013），这一时期是华南岩石圈伸展减薄的重要阶段，伴随大量中基性岩浆岩的侵位活动，并形成了与中基性岩脉相关的铅锌矿、钨锡矿和铀矿等矿床.结合区域构造演化历史，可以认为下庄辉绿岩的形成与华南地区中生代两次重要的构造体制转换密切相关：早期（200~180 Ma）与特提斯构造域向太平洋构造域转换有关，晚期（150~140 Ma）则对应于太平洋板块俯冲引起的岩石圈伸展减薄阶段.这种多期次的岩浆活动不仅记录了华南地区中生代构造演化的关键信息，也为区域成矿作用提供了重要的热源和物质来源.

4.4　辉绿岩与铀成矿关系

前人对辉绿岩与铀成矿关系做了大量研究.归纳起来主要有以下5种观点：（1）辉绿岩岩浆活动为铀成矿提供了重要的地幔来源矿化剂CO₂，其易与U⁶⁺形成稳定的碳酸铀酰络合物，有利于铀的迁移（王学成等，1991；胡瑞忠等，1993；邓平等，2003）；（2）辉绿岩中铀含量普遍偏低（2.4×10^-6~2.7×10^-6），且活动性较差，难以被萃取，因此不太可能为花岗岩型铀矿提供铀源（王学成等，1991）；（3）辉绿岩中Fe²⁺与U⁶⁺发生氧化还原反应，有利于铀的沉淀富集（胡瑞忠等，1993；Wang et al.， 2015）；（4）辉绿岩脉与花岗岩接触界面是物理化学性质突变带，有利于断裂构造发育，为成矿流体运移和沉淀提供有利场所（赖中信，2015）；（5）辉绿岩与铀成矿关系受二者形成时间耦合性的制约.当基性岩脉侵位与铀成矿时间相近时，基性岩脉不仅可以为铀成矿提供幔源流体（含∑CO₂矿化剂），也是铀成矿的有利场所；当基性岩脉侵入时间远早于铀成矿时间时，断裂切穿基性岩脉部位往往成为铀成矿的有利场所，与基性岩脉相关的深大断裂为成矿流体运移提供通道（Wang et al.， 2015；骆金诚等，2019；钟福军等，2023）.

尽管前人对下庄辉绿岩与铀成矿关系进行了较多研究，但由于前期测年精度不足或未对下庄五组北西西向辉绿岩进行系统测年，导致二者关系仍存在一些亟待解决的问题.本次研究精确厘定了下庄五组北西西向辉绿岩的侵位年龄，结果表明其可分为两期：200~180 Ma和150~140 Ma.结合下庄矿田三期铀成矿作用（175~154 Ma、138~122 Ma、100~50 Ma）（吴烈勤等，2003；何德宝，2017；Bonnetti et al.，2018），发现早期辉绿岩侵位时未发生铀成矿作用，而晚期辉绿岩侵位的同时期或稍后（138~122 Ma）发生了一期铀成矿作用.这期铀成矿主要分布在竹山下矿床（部分）和石土岭矿床（大部分），与本次确定的晚期辉绿岩（第一组和第三组）空间分布高度吻合，表明晚期辉绿岩侵位可能伴随了一次铀成矿作用.

4.4.1　早期辉绿岩与铀成矿关系

当铀成矿时间与辉绿岩侵位时间相差较大时，往往形成交点型铀矿化（图10a），下庄五组辉绿岩带上均发育有交点型铀矿化，代表性矿床有下庄矿床、仙人嶂矿床、石角围矿床.其特征表现为：（1）成矿年龄（100~ 50 Ma）远晚于辉绿岩侵位年龄（最大可相差100 Ma以上）；（2）铀矿化严格受断裂带与辉绿岩脉的交点轨迹控制，矿体沿走向方向延伸有限，多呈筒状、柱状，垂向可延伸数百米；（3）热液蚀变以赤铁矿化、硅化、黄铁矿化为主；（4）赋矿围岩为辉绿岩；（5）成矿温度为中低温（150~250 ℃）；（6）根据断裂构造与辉绿岩接触关系，可将交点型铀矿化细分为重接型、反接型、斜接型三类（图11）；（7）矿体延伸方向主要为北西西向和北北东向.地球化学证据显示，石角围矿床（交点型）成矿期方解石δ¹³C为-2.9‰~-7.8‰（张展适，2011），与地幔δ¹³C值（-8‰~4‰）接近（胡瑞忠等，1993），指示地幔流体参与成矿.成矿期黄铁矿³He/⁴He=0.79~0.06 Ra（张展适，2011），介于地壳与地幔氦同位素比值，显示壳幔混合特征.仙石矿床（交点型）成矿期石英氢氧同位素组成显示其δ¹⁸O_H2O为1.4‰~6.6‰，δD_H2O为-65‰~-34‰（表2），落于原始岩浆水附近，并向雨水线偏移（图12；邓平等，2003），进一步证实了成矿流体的壳幔混合来源.尽管早期辉绿岩与铀成矿时间相差较大，但其仍通过以下方式影响铀成矿：（1）辉绿岩脉形成于伸展构造背景，与之相关的深大断裂连通地壳和岩石圈地幔，为地幔流体参与成矿提供了运移通道；（2）相比寄主花岗岩，辉绿岩含有大量辉石、角闪石等含铁矿物，具有更强的还原特性，可作为天然的地球化学屏障，促进氧化性含铀流体中铀的富集沉淀.

4.4.2　晚期辉绿岩与铀矿化关系

下庄矿田五组北西西向辉绿岩中，晚期辉绿岩（150~140 Ma）主要分布在第一组和第三组.这两组辉绿岩带控制着竹山下、石土岭、寨下、下庄和202等矿床的空间分布.其中竹山下矿床矿化类型包括硅化破碎带型、交点型和碎裂蚀变岩型，石土岭矿床矿化类型为碎裂蚀变岩型，其余矿床均为交点型.从成矿时间上来看，与138~122 Ma成矿期有关的矿床为石土岭矿床和竹山下矿床，对应的矿化类型为碎裂蚀变岩型.其中石土岭矿床成矿年龄为（138.5±1.9） Ma（何德宝，2017）、138 Ma（吴烈勤等，2003），且基本没有后期成矿热液的叠加；竹山下矿床则发育部分早期碎裂蚀变岩型铀矿化（成矿年龄为134 Ma和129 Ma；吴烈勤等，2003）.该类型铀矿化具有以下特征：（1）成矿时间与辉绿岩侵位时间相近或稍晚，显示明显的时空耦合关系；（2）空间上，矿体位于辉绿岩脉附近一定范围内，但与辉绿岩脉无直接重叠（图10b），表明成矿作用受辉绿岩热动力场控制；（3）热液蚀变以钾长石化、绢英岩化、白云母化等中高温热液蚀变为主，反映成矿流体具有较高的温度；（4）赋矿围岩为花岗岩，矿体多呈脉状、透镜状产出（图10b）；（5）成矿温度为中高温（250~350 ℃），高于交点型铀矿化成矿温度.地球化学证据进一步揭示了成矿流体的来源特征：石土岭矿床成矿期石英氢氧同位素组成显示其δ¹⁸O_H2O为5.8‰~8.1‰，δD_H2O为-82.3‰~-70‰（表2），落于原生岩浆水区域，考虑到围岩花岗岩侵位年龄 （~240 Ma）与成矿年龄（138 Ma）存在显著时差，排除了成矿流体来源于花岗岩岩浆流体的可能性，指示其来源于地幔流体（图12）.朱捌等（2006）测得石土岭矿床成矿期方解石δ¹³C为-8.3‰，与地幔δ¹³C值接近（-8‰~4‰；胡瑞忠等，1993），明显区别于地壳、含有机质岩石及华南花岗岩的δ¹³C值，证实成矿流体中的矿化剂ΣCO₂来源于地幔.综合上述特征，可以认为下庄矿田150~140 Ma阶段的辉绿岩侵位活动为138~122 Ma阶段的铀矿化提供了重要的地幔流体和矿化剂ΣCO₂，形成了典型的碎裂蚀变岩型铀矿化（图11）.值得注意的是，当断裂构造切穿晚期辉绿岩时，也可形成交点型铀矿化（如寨下矿床和下庄矿床）.因此，晚期辉绿岩在铀成矿过程中扮演着双重角色：既为成矿提供了必要的地幔流体和矿化剂ΣCO₂，又可作为有利的赋矿岩性.这种多重的控矿作用使得晚期辉绿岩成为下庄矿田铀成矿的重要控制因素之一.

5 结论

（1）通过磷灰石LA⁃ICP⁃MS U⁃Pb定年方法，系统厘定了下庄矿田北西西向辉绿岩的侵位年龄，确定了下庄矿田至少存在200~180 Ma和150~140 Ma两期基性岩浆活动.这一精确的年代学框架为深入研究辉绿岩与铀成矿关系提供了重要依据.

（2）地球化学研究表明，下庄辉绿岩属于钙碱性玄武岩系列，具有富集大离子亲石元素（LILE）和强不相容元素的特征.岩石地球化学指标显示其具有板内玄武岩相似的特征，形成于太平洋板块俯冲引起的地壳伸展和岩石圈减薄的构造背景，并有地幔部分熔融和俯冲带流体交代作用参与.

（3）两期辉绿岩在铀成矿过程中发挥了不同的作用：早期辉绿岩（200~180 Ma）主要通过与深大断裂的耦合关系影响铀成矿.一方面，与之相关的深大断裂为地幔流体参与成矿提供了运移通道；另一方面，断裂切穿辉绿岩的部位往往成为铀成矿的有利场所，形成典型的交点型矿化，其成矿流体具壳幔混合来源特征.晚期辉绿岩（150~140 Ma）与铀成矿关系更为密切和多样，除了具备早期辉绿岩所起的作用外，其侵位活动直接为138~122 Ma阶段铀成矿提供成矿所需的地幔流体和矿化剂ΣCO₂，促进了碎裂蚀变岩型矿化的形成，其成矿流体主要来源于地幔流体.这种多重的控矿作用使得晚期辉绿岩成为下庄矿田铀成矿的重要控制因素之一.

附表见https：//doi.org/10.3799/dqkx.2025.089.

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基金资助

铀资源探采与核遥感全国重点实验室（东华理工大学）自主部署项目(2025QZ⁃KF⁃01)

国家自然科学基金项目(42272090)

国家自然科学基金项目(42362011)

国家自然科学基金项目(42002095)

中国核工业地质局项目(202239)

中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心开放基金项目(PMGR202107)

中国铀业有限公司‒东华理工大学核资源与环境国家重点实验室联合创新基金项目(NRE2021⁃01)

中国铀业有限公司‒东华理工大学核资源与环境国家重点实验室联合创新基金项目(NRE2021⁃09)

中国铀业有限公司‒东华理工大学核资源与环境国家重点实验室联合创新基金项目(2022NRE⁃LH⁃05)