大兴安岭南部乌兰哈达盆地位于内蒙古自治区兴安盟科尔沁右翼中旗坤都冷地区,地处中亚造山带东段松嫩地块之上,处于扎兰屯铀成矿远景带中部,区内中生代岩浆作用强烈,已查明多处与中生代火山岩和花岗岩关系密切的铀矿化。相关部门的地质勘探单位在乌兰哈达盆地及其周缘花岗岩中开展的铀矿地质勘查工作取得了较好效果,但由于工作重点的限制,主要集中于铀矿化地质特征的调查和勘查,缺乏对矿物学、岩石学、地球化学及成岩成矿年代的系统研究,制约了对该区域铀矿成矿机制的深入研究。本研究选取乌兰哈达盆地84528铀矿化点为研究对象,在前人已有工作基础上,重点对赋矿花岗岩的岩石学、年代学、地球化学及铀矿化特征和(含)铀矿物类型进行了系统研究,取得以下认识: (1)84528铀矿化点的赋铀岩石为淡红色中粗粒含黑云母正长花岗岩,被晚期正长花岗细晶岩脉侵入。两类花岗岩均具有高硅(Si O₂=74.52~76.98 wt.%)和富碱(K₂O+Na₂O=7.90~9.75 wt.%)的特征,为弱过铝质(A/CNK=1.08~1.16)、高钾钙碱性系列。稀土元素配分模式为海鸥型,轻重稀土分馏不明显,铕负异常显著(δEu=0.06~0.29),大离子亲石元素K、Rb、Th相对富集,Ba、Sr、Nb、P、Ti强烈亏损,岩浆经历了高程度的分异演化(DI=92.7~97.6),属高分异I型花岗岩。 (2)锆石微区原位LA-ICP-MS U-Pb年龄测定结果显示,赋铀黑云母正长花岗岩形成年龄为135.6±1.3Ma,正长花岗细晶岩为135.4±1.7Ma,二者几乎同时形成,为早白垩世早期岩浆活动的产物。锆石微区原位Hf同位素分析显示,εHf(t)=12.7~14.5,两阶段模式年龄(T_DM2)为259~376Ma,结合岩石主量、微量元素地球化学特征,确定花岗岩浆可能源自晚古生代新生地壳的部分熔融。 (3)84528铀矿化点有4个高放射性异常区,岩体面积约42km²,未见明显的断裂构造,有三组相交的节理,U异常值最大可达410ppm,多见粘土化、红化及赤铁矿化蚀变。电子探针扫描和矿物成分分析结果表明,铀矿物主要为晶质铀矿与钛铀矿,还含有少量的铀石以及铀钍石;含铀矿物以钛铁矿、独居石、磷钇矿为主。其中晶质铀矿呈自形-半自形分布于花岗岩的石英晶体中,显示岩浆结晶成因。晶质铀矿的REE₂O₃(5.14~9.86 wt.%)、Y₂O₃(4.04~6.17 wt.%)和Th O₂(3.50~5.08 wt.%)含量高,Th/U比值适中(0.02~0.09),REE模式平坦,Si O₂、Ca O、Fe O含量极低(总量在0.05~1.09 wt.%),表明其未经历强烈蚀变。晶质铀矿U-Th-Pb电子探针定年结果为135.4±5.2Ma,与花岗岩的形成年龄一致,进一步说明其为岩浆结晶所成。岩相学研究表明,钛铀矿是由岩浆期后热液交代钛铁矿、金红石而成,具原位交代特征,属热液成因。 (4)花岗岩岩浆演化与铀成矿是一个连续的岩浆-热液体系。早期原始岩浆中的铀元素相对富集,随着岩浆的冷却结晶,铀元素除了以类质同像的形式赋存于钛铁矿、磷灰石、金红石、独居石等矿物的晶格中,还形成晶质铀矿。晚期高程度分异演化析出的岩浆热液交代了花岗岩中的钛铁矿、金红石、独居石等含铀矿物,使其中的惰性铀活化并以钛铀矿、磷钇矿的形式沉淀。因此,84528矿化点的铀矿化与富铀花岗质岩浆演化及晚期岩浆热液交代蚀变作用紧密相关。