豫西盧氏產(chǎn)鈾偉晶巖地質(zhì)特征及其找礦前景分析

李靖輝

(河南省核工業(yè)地質(zhì)局,河南 信陽(yáng) 464000)

豫西盧氏產(chǎn)鈾偉晶巖地質(zhì)特征及其找礦前景分析

李靖輝

(河南省核工業(yè)地質(zhì)局,河南 信陽(yáng) 464000)

在陜西商丹三角地區(qū)秦嶺群地層中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)小型偉晶巖型鈾礦床和數(shù)個(gè)鈾礦化點(diǎn)。在豫西,灰池子巖體從陜西向東延伸至盧氏黃柏溝—騎馬河—里曼坪一帶?；页刈訋r體就位于商丹斷裂和朱夏斷裂之間秦嶺群地層。秦嶺群是一套深變質(zhì)巖系?；页刈訋r體為Ⅰ型花崗巖。偉晶巖劃分三種類(lèi)型:黑云母?jìng)ゾr、二云母?jìng)ゾr和白云母?jìng)ゾr。圍繞該巖體,偉晶巖的分布具有水平和垂直分帶性,巖體的內(nèi)帶為黑云母?jìng)ゾr,遠(yuǎn)離巖體分布為白云母?jìng)ゾr,介于兩者之間為二云母?jìng)ゾr。產(chǎn)于加里東的黑云母?jìng)ゾr稀土元素特征屬輕稀土型,具有較強(qiáng)的銪虧損,巖石化學(xué)特征具有高硅(73%)、富堿、K﹥Na,貧 Fe,Mn,Mg,Ca等。副礦物為鈦鐵礦 -獨(dú)居石 -晶質(zhì)鈾礦組合。晶質(zhì)鈾礦主要賦存在偉晶巖的黑云母或稀土中。形成時(shí)代為 426 Ma。在灰池子巖體外帶的河南部分偉晶巖具有較好的鈾成礦前景,特別是盧氏縣的里曼坪、騎馬河和黃柏溝一帶找礦潛力較大。

產(chǎn)鈾偉晶巖;地質(zhì)特征;灰池子巖體;黑云母?jìng)ゾr;找礦前景

偉晶巖型鈾礦床是我國(guó)重要鈾礦類(lèi)型之一,主要分布在甘肅河西走廊、陜西東南及河南西南部。國(guó)外有納米比亞羅辛 (Rossing uranium deposit)和加拿大班克羅夫特鈾礦 (Bancroft uranium deposit)。國(guó)內(nèi)有甘肅紅石泉鈾礦、陜西東南的陳家莊、光石溝鈾礦床。對(duì)于偉晶巖型鈾礦床的成礦模式、成礦遷移沉淀機(jī)制前人均有探討 (曾令交等,1994,1996)。在河南的朱陽(yáng)關(guān)-夏館斷裂和西官莊 -鎮(zhèn)坪斷裂的夾持區(qū),分布著偉晶巖型鈾礦化,產(chǎn)鈾偉晶巖主要分布在灰池子巖體接觸帶。無(wú)論在成礦地質(zhì)背景,還是地質(zhì)特征與商丹三角地區(qū)類(lèi)似,筆者在總結(jié)產(chǎn)鈾偉晶巖地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,劃分了豫西盧氏縣三個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū),認(rèn)為該區(qū)有較好的找礦前景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

豫西盧氏產(chǎn)鈾偉晶巖主要分布在秦嶺造山帶中灰池子復(fù)式巖體的周?chē)??；页刈訋r體位于商丹斷裂和朱夏斷裂之間秦嶺群雜巖核部 (李伍平等,2001)。秦嶺群是一套石英巖、片麻巖、大理巖、變質(zhì)鈣硅酸鹽巖、斜長(zhǎng)角閃巖組成的中深成變質(zhì)的沉積—火山巖系,富鋁、富碳、富碳酸鹽巖 (郭進(jìn)京等,2003)。在豫西一帶,秦嶺群南界為商丹斷裂,北界為朱夏斷裂。商丹斷裂是華北與楊子兩大板塊的主縫合帶(張國(guó)偉等,1996)。在秦嶺群的巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈,具有多時(shí)代、多類(lèi)巖的特點(diǎn) (盧欣祥等,1989),但更廣泛發(fā)育的是古生代加里東期的花崗巖和花崗偉晶巖,從而構(gòu)成了東秦嶺加里東構(gòu)造巖漿巖帶。在豫西盧氏灰池子巖體 ((437±5.8)Ma,單顆粒鋯石 U-Pb法,李伍平,2000;433 Ma,UPb法,萬(wàn)吉,1992)和漂池巖體 (452～486 Ma,Rb-Sr法,盧欣祥,2000)。灰池子巖體為Ⅰ型花崗巖,而漂池巖體為 S型花崗巖 (張紅飛等,1994)。加里東期由于揚(yáng)子板塊向華北板塊俯沖,使該區(qū)熱流聚集上升,形成了強(qiáng)烈的加里東期區(qū)域變質(zhì)作用,混合巖化作用以及地殼物質(zhì)的重熔,產(chǎn)生了大量重熔巖漿,使加里東期花崗巖及偉晶巖活動(dòng)十分強(qiáng)烈,形成了黃龍廟、騾子坪、灰池子等花崗巖穹窿以及外圍數(shù)千條偉晶巖脈 (萬(wàn)吉等,1992)。

2 偉晶巖的分布與類(lèi)型劃分

東秦嶺 800 km2的范圍內(nèi),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 6 912條偉晶巖脈,平均密度約為 8.6條/km2。偉晶巖主要分布于秦嶺群地層中,以順層產(chǎn)出為主,其伽瑪強(qiáng)度值一般較高,也有切層產(chǎn)出者(圖 1)。在陜西的丹鳳—庾家河和老君殿—丹鳳水泥廠一帶的丹鳳群分布少量伽瑪強(qiáng)度值低的肉紅色偉晶巖,但明顯要比秦嶺群偉晶巖要少,但伽瑪強(qiáng)度值較低。秦嶺群中花崗質(zhì)片麻巖中,如含矽線石、石榴石黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、各類(lèi)混合巖等變質(zhì)程度較高地區(qū)要比含綠簾石、綠泥石片巖、云母石英片巖、大理巖及角閃巖組合地區(qū)偉晶巖數(shù)量多,在秦嶺群中的各類(lèi)變質(zhì)鎂鐵巖體有少量分布。偉晶巖多圍繞灰池子巖體呈帶狀分布,具有水平分帶和垂直分帶特征(圖 2,3)。偉晶巖繞微弱穹隆狀灰池子巖體分布,從巖體接觸帶向外呈帶狀分布,即從內(nèi)向外 (也可能是反映了由下而上的變化)依次為黑云母?jìng)ゾr、二云母?jìng)ゾr、白云母?jìng)ゾr (表 1)。據(jù)陜西三隊(duì)資料,在巒莊地區(qū),黑云母?jìng)ゾr分布標(biāo)高在901～1 100 m,二云母?jìng)ゾr分布標(biāo)高在 1100～1 600 m,白云母?jìng)ゾr分布標(biāo)高在 1 600 m以上。在河南省華銀坪山下為含鈾黑云母?jìng)ゾr,山腰為二云母?jìng)ゾr,山頂為白云母?jìng)ゾr。

圖 1 東秦嶺花崗偉晶巖脈分布圖Fig.1 The distribution m ap of granite pegmatites in the eastern Q inling mountains

偉晶巖的分類(lèi)劃分方法有很多種,但結(jié)合鈾礦化的分布特征、便于野外觀察識(shí)別,將偉晶巖劃分三類(lèi):黑云母?jìng)ゾr、二云母?jìng)ゾr、白云母?jìng)ゾr。黑云母?jìng)ゾr基本不含白云母(次生除外),白云母?jìng)ゾr基本不含黑云母,既有黑云母也有白云母的為二云偉晶巖。

3 各類(lèi)偉晶巖地質(zhì)特征

黑云母?jìng)ゾr主要礦物為微斜長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母,副礦物主要有石榴子石、獨(dú)居石、鋯石、晶質(zhì)鈾礦、磷灰石等。白云母?jìng)ゾr主要礦物為微斜長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、白云母、鋰白云母、石英等,副礦物主要有鋯石、石榴子石、磷灰石、鈮鉭鐵礦等多種稀有金屬礦物,見(jiàn)較多的氣成礦物,如綠柱石、電氣石、鋰輝石等。二云母?jìng)ゾr主要礦物為黑云母、白云母、微斜長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英,副礦物主要有石榴子石、鋯石、磷灰石等。

圖2 騎馬河地質(zhì)剖面圖Fig.2 The geological secti on in Q i mahe

表1 盧氏部分偉晶巖分布特征Tab.1 The distribution characteristics of part pegmatites in Lushi

圖3 蔡家凹—龍泉坪地區(qū)不同類(lèi)型偉晶巖分帶示意圖Fig.3 The horizontal zoning map of different typesof pegmatite in Caijiawa-Longquanping area

從黑云母?jìng)ゾr到白云母?jìng)ゾr,表現(xiàn)為從黑云母 -微斜長(zhǎng)石偉晶巖到鋰云母 -鈉長(zhǎng)石偉晶巖的連續(xù)演化系列,礦物的分帶從沒(méi)有分帶到簡(jiǎn)單分帶至復(fù)雜分帶。結(jié)構(gòu)構(gòu)造也從細(xì)粒、中粗粒、偉晶混雜到塊狀偉晶文象構(gòu)造?；栽?Fe,Mg,Ca減少,而Al、Na等增加。產(chǎn)鈾黑云母?jìng)ゾr含鈾、釷、稀土豐度高,而白云母?jìng)ゾr中鈮、鉭、鋰、鈹、銣、銫等元素較高而二云母?jìng)ゾr介于兩者之間(萬(wàn)吉等,1992)。

4 產(chǎn)鈾偉晶巖特征

產(chǎn)鈾偉晶巖主要為黑云母?jìng)ゾr,是指ω(U)﹥100×10-6偉晶巖。產(chǎn)鈾偉晶巖巖石混雜,礦物成分不均一。分異好的黑云母?jìng)ゾr含鈾很低。

4.1 巖石特征

產(chǎn)鈾偉晶巖有肉紅色和灰白色兩種。產(chǎn)在花崗巖巖體內(nèi)帶者多為肉紅色 (如陳家莊礦床),顏色越深,呈暗紅色,鈾礦化越好。產(chǎn)在巖體外帶變質(zhì)巖中的產(chǎn)鈾偉晶巖一般為灰白色 (如光石溝礦床),巖石沒(méi)有任何熱蝕變現(xiàn)象,富晶質(zhì)鈾礦地段往往是細(xì)鱗片黑云母集中、稀土礦物富集地段。

4.2 巖石化學(xué)特征

從秦嶺產(chǎn)鈾偉晶巖與華南產(chǎn)鈾花崗巖和秦嶺鈮鉭偉晶巖與華南鈮鉭花崗巖巖石化學(xué)對(duì)比 (表2)可以看出,產(chǎn)鈾偉晶巖具有高硅 (73%)、富堿、K﹥Na,貧二價(jià) Fe,Mg,Ca,Mn元素特點(diǎn)。秦嶺產(chǎn)鈾偉晶巖與華南產(chǎn)鈾花崗巖巖石化學(xué)特點(diǎn)大致一致,而與秦嶺鈮鉭偉晶巖相比,鉀含量明顯增高,鈉含量明顯降低,二價(jià) Fe,Mg,Ca,Mn元素呈增高趨勢(shì)。秦嶺鈮鉭偉晶巖與華南鈮鉭花崗巖巖石化學(xué)相比,其化學(xué)特點(diǎn)基本相同。

表 2 產(chǎn)鈾偉晶巖、產(chǎn)鈾花崗巖、鈮鉭偉晶巖、鈮鉭花崗巖巖石化學(xué)對(duì)比表Tab.2 The petrochem istry contrast ofU ranium-producing pegm atite,U ranium-producing granite,niobium-tantalum-producing pegmatite and niobium-tantalum-producing granitic %

4.3 副礦物特征

產(chǎn)鈾偉晶巖副礦物屬鈦鐵礦 -獨(dú)居石 -晶質(zhì)鈾礦組合,為低氧逸度環(huán)境,貧鈾花崗巖或偉晶巖副礦物屬磁鐵礦 -榍石 -褐簾石組合,為高氧逸度環(huán)境。

4.4 產(chǎn)鈾偉晶巖的稀土元素特征

產(chǎn)鈾偉晶巖的稀土總量較高,∑REE 100×10-6～2 000×10-6,變化范圍大。產(chǎn)鈾偉晶巖稀土元素的不均一性與其重礦物的不均一性是一致的。產(chǎn)鈾偉晶巖的稀土元素特征為輕稀土型,具有強(qiáng)烈的銪虧損,并且稀土含量與鈾含量呈正相關(guān)系 (萬(wàn)吉,1992)。

4.5 晶質(zhì)鈾礦分布特征及成礦時(shí)代

通過(guò)光片、薄片統(tǒng)計(jì),工業(yè)鈾礦體的晶質(zhì)鈾礦在巖石中呈微晶浸染狀分布,產(chǎn)在黑云母中最多,長(zhǎng)石中次之,石英中最少。晶質(zhì)鈾礦顆粒一般在0.1～0.5 mm之間,晶形為立方體、長(zhǎng)方體或八面體的聚形,黑色,強(qiáng)金屬光澤。其富集與黑云母、稀土的局部富集關(guān)系密切。

根據(jù)謝紅接 (1993)在偉晶巖中的晶質(zhì)鈾礦和副礦物用U-Pb法測(cè)定的時(shí)代為 426 Ma,成都地質(zhì)學(xué)院(1957)測(cè)得的偉晶巖白云母 K-Ar年齡 364～439 Ma,萬(wàn)吉等 (1992)測(cè)得灰池子巖體的同位素年齡為 433.39 Ma,說(shuō)明偉晶巖礦化與灰池子巖體的時(shí)代是一致的,均為加里東期。

5 找礦前景分析

秦嶺造山帶是華北與華南板塊長(zhǎng)期俯沖、碰撞、拼合形成的 (張國(guó)偉,1998),加里東期揚(yáng)子、秦嶺、華北板塊自南向北依次俯沖,形成了北秦嶺加里東構(gòu)造巖帶,偉晶巖就是這次俯沖碰撞作用的結(jié)果。加里東花崗巖是一套陸殼重熔、深熔的淺源深成型的花崗巖(盧欣祥,1989)。灰池子巖體屬Ⅰ型黑云母斜長(zhǎng)花崗巖體,巖體形成的巖漿物質(zhì)主要來(lái)源于殼?；旌?以幔源為主(張宏飛等,1994),并非改造秦嶺群巖石所致的原地—準(zhǔn)原地的交代型花崗巖。在地跨秦豫兩省的灰池子巖體內(nèi)部及其以外地區(qū),形成了偉晶巖密集區(qū)。偉晶巖脈圍繞池子巖體分布,具有明顯的水平分帶和垂直分帶特點(diǎn),一般沿灰池子巖體外接觸帶 150～200 m范圍密集分布產(chǎn)鈾偉晶巖(產(chǎn)鈾黑云母?jìng)ゾr)脈,單脈一般長(zhǎng) 500～800 m,厚度 1～3 m(沙亞洲等,2007),在巖體外接觸帶200～400 m范圍內(nèi)主要分布為二云偉晶巖脈,主要礦產(chǎn)為云母礦,巖體外接觸帶 400～800 m范圍內(nèi)主要分布為白云母?jìng)ゾr脈,主要礦產(chǎn)為鈮、鉭、鋰等稀土礦。據(jù)此,灰池子巖體河南部分有偉晶巖型鈾礦的成礦遠(yuǎn)景,主要分布在豫西盧氏縣?；页刈訋r體東南部的里曼坪地區(qū)王佛堂—紅廟灣—大魚(yú)潭家一帶,約 7 km2;位于灰池子巖體南部的騎馬河地區(qū)葉家莊—臺(tái)子一帶,約 4 km2;位于灰池子巖體東北部的黃柏溝地區(qū)碾子灣—華銀坪—大黃柏溝一帶,約 6 km2。該成礦遠(yuǎn)景區(qū),黑云母?jìng)ゾr分布密集,地表放射性異常較多,局部已富集為小鈾礦體,U品位達(dá) 100×10-6～400×10-6,找礦潛力較大。

6 總結(jié)

在商丹三角地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了陳家莊、光石溝偉晶巖型鈾礦床,這種分布廣、品位低、資源量大、易采選的特點(diǎn),有望成為我國(guó)新的可利用為鈾資源。盧氏縣偉晶巖按與鈾礦化關(guān)系將偉晶巖劃分為三種類(lèi)型:黑云母?jìng)ゾr、二云母?jìng)ゾr和白云母?jìng)ゾr。偉晶巖圍繞巖體分布,具有水平和垂直分帶性,巖體的內(nèi)帶為黑云母?jìng)ゾr,遠(yuǎn)離巖體分布為白云母?jìng)ゾr,介于兩者之間為二云母?jìng)ゾr。產(chǎn)于加里東的黑云母?jìng)ゾr稀土元素特征屬輕稀土型,具有較強(qiáng)的銪虧損,巖石化學(xué)特征具有高硅(73%)、富堿,K﹥Na,貧 Fe,Mn,Mg,Ca等。副礦物為鈦鐵礦—獨(dú)居石—晶質(zhì)鈾礦組合。晶質(zhì)鈾主要賦存在偉晶巖的黑云母或稀土中。形成時(shí)代為426 Ma?；页刈訋r體河南部分產(chǎn)鈾偉晶巖與商丹地區(qū),鈾成礦地質(zhì)背景、偉晶巖地質(zhì)特征、鈾礦化特征大體一致,是河南省尋找偉晶巖型鈾礦的重要地區(qū)。在灰池子外帶的河南部分偉晶巖具有較好的找礦前景,特別是盧氏縣的里曼坪、騎馬河和黃柏溝一帶找礦潛力較大。

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Geological Characteristics and Prospective Analysis of Uraniumproducing Pegmatites i n Lushi,Western Henan Province

L IJing-hui
(Henan Nuclear Industry GeologyBureau,Xinyang,HN 464000,China)

Two small pegmatite-type uranium deposits and lots of uranium mineralization are found in Shangdan triangle area in ShaanxiQinling group strata.In western Henan,Huichizi rock extend eastward from the Shaanxi to Huangbogou-Qima river-Limanping area.Huichizi rock in the Qinling group is controlled by Shangdan and Zhixia fracture zone.Qinling group is a set of deep metamorphic rocks.Huichizi rock isⅠ type granite rock.Pegmatite is divided into three types of uranium mineralization:biotite pegmatite,t wo-mica pegmatite and muscovite pegmatite.Around the rock,the distribution of pegmatites have horizontal and vertical zonation.The rock within the zone is biotite pegmatites,away from rock distribution muscovite pegmatites,between two-mica pegmatites.Biotite pegmatites REE produced in the Caledonian is a light rare earth-based,with strong Eu depletion,chemical characteristics of rockswith high silica(73%),alkali-rich,K>Na,poor Fe,Mn,Mg,Ca.Accessory mineral assemblages are ilmenite-Monazite-uraninite.Crystalline uranium aged in 426Ma mainly distributed in pegmatites of biotite or rare earth.Huichzi rock in some Henan pegmatites have good prospectsof uranium,mineralization.Especially in Li manping,Qima river and Huangbguo Lushi county,Uranium resources are rich.

uranium-producing pegmatite;geological characteristics;Huichizi rock;biotite pegmatite;prospective analysis

P619.14

A

1674-3504(2010)03-257-05

10.3969/j.issn.1674-3504.2010.03.07

2010-04-06

河南省鈾礦資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目 (QL-2008-17)

李靖輝 (1972—),男,高級(jí)工程師,從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查與管理工作。E-mail:good-wood@163.com