丹鳳地區(qū)北部加里東期巖漿巖特征及其與鈾礦化關(guān)系

馮張生，焦金榮，張夏濤

（陜西省核工業(yè)地質(zhì)局224大隊(duì)，陜西 西安，710024）

丹鳳地區(qū)北部加里東期巖漿巖特征及其與鈾礦化關(guān)系

馮張生，焦金榮，張夏濤

（陜西省核工業(yè)地質(zhì)局224大隊(duì)，陜西 西安，710024）

丹鳳地區(qū)北部加里東期巖漿巖的形成經(jīng)歷了擠壓-過渡-拉伸3個階段，分別形成了花崗巖體、花崗巖株和花崗偉晶巖脈，三者礦物組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造差異性明顯。巖漿運(yùn)動方向是由北向南、由東向西斜向抬升，巖漿運(yùn)移與結(jié)晶分異、成巖及成礦過程大致同步，鈾礦化最終富集于拉伸階段形成的黑云母花崗偉晶巖脈中，較好解釋了目前落實(shí)的礦床、礦點(diǎn)和礦化點(diǎn)主要分布于花崗巖體南部花崗巖株接觸帶黑云母花崗偉晶巖脈中的現(xiàn)象，為今后該區(qū)鈾礦找礦選區(qū)提供了依據(jù)。

巖漿巖特征；鈾礦化；黑云母花崗偉晶巖

丹鳳地區(qū)北部是指北秦嶺加里東褶皺帶東段分水嶺斷裂與蔡川斷裂之間的夾持區(qū)。該區(qū)屬于祁連—秦嶺鈾成礦省北秦嶺花崗偉晶巖鈾成礦帶東段，是我國北西部地區(qū)硬巖型鈾礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)中成礦前景較好的地區(qū)之一（圖 1）［1］。

1 巖漿巖特征

1.1 分布特征

丹鳳地區(qū)北部的巖漿巖主要為加里東期花崗巖，由西向東已落實(shí)鈾礦床（點(diǎn)）的巖體是黃龍廟巖體、 騾子坪巖體和灰池子巖體（圖1）［1］。

黃龍廟巖體的東南部產(chǎn)出黃龍廟巖株，騾子坪巖體的西北部產(chǎn)出毛芋園巖株，灰池子巖體的東南部產(chǎn)出大毛溝巖株及高山溝巖株，上述巖株內(nèi)、外接觸帶產(chǎn)出花崗偉晶巖脈?；◢弬ゾr脈從巖體及巖株接觸帶向外依次為黑云母花崗偉晶巖、二云母花崗偉晶巖和白云母花崗偉晶巖。鈾礦（化）體主要賦存于黑云母花崗偉晶巖脈中。

1.2 巖漿巖特征

1.2.1 巖石學(xué)特征

1.2.1.1 主要礦物組成

巖體、巖株和偉晶巖的主要礦物為長石、石英和云母，但其含量不同，各具特點(diǎn)（表1）：灰池子巖體巖性為黑云母花崗閃長巖，斜長石含量大于鉀長石，黑云母達(dá)9%，在各巖類中含量最高；大毛溝巖株巖性為二長花崗巖，鉀長石及斜長石含量基本相同；黑云母花崗偉晶巖斜長石含量在各巖類中最高；二云母花崗偉晶巖中，鉀長石含量大于斜長石，黑云母及白云母含量基本相同；白云母花崗偉晶巖中，鉀長石含量大于斜長石，云母類礦物以白云母為主。

表1 巖漿巖礦物組成特征表［1-2］Table 1 Mineral compositions in magma［1-2］

1.2.1.2 副礦物組合

副礦物組合以磷灰石-鋯石為主，又不完全相同（表1），既顯示了同源巖漿特點(diǎn)，又顯示了結(jié)晶分異演化特點(diǎn)。

1.2.1.3 產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造

灰池子巖體呈穹隆狀產(chǎn)出，接觸帶產(chǎn)狀與地層片麻理產(chǎn)狀基本一致。中細(xì)粒結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造顯示了巖體形成時的擠壓動力學(xué)背景。

大毛溝巖株呈穹隆狀產(chǎn)出，接觸帶產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，中粒及少斑狀構(gòu)造，接觸帶部位片麻狀構(gòu)造（其余部位以塊狀構(gòu)造為主）顯示了巖體形成時的由擠壓向伸展轉(zhuǎn)變的動力學(xué)背景。

花崗偉晶巖呈脈狀產(chǎn)出，中、粗粒偉晶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，分異程度較高的花崗偉晶巖中央為偉晶狀結(jié)構(gòu)、兩側(cè)為中粒及粗粒結(jié)構(gòu)，均顯示了花崗偉晶巖形成時的拉伸動力學(xué)背景（表2）。

1.2.2 巖石化學(xué)特征

（1）大毛溝巖株SiO2含量最高，MgO及CaO含量低，石英礦物含量最高。從大毛溝巖株至白云母花崗偉晶巖，SiO2含量逐漸降低。

（2）堿含量較高， w（Na2O＋K2O）＝7.45%～9.86%，從大毛溝巖株→白云母花崗偉晶巖，w（Na2O＋K2O）值逐漸增大?；页刈訋r體及二云母花崗偉晶巖w（K2O）/w（Na2O）＜1， 其余w（K2O）/w（Na2O）＞1。 大毛溝巖株里特曼指數(shù)σ＜1.80?；页刈訋r體及黑云母花崗巖、二云母花崗巖里特曼指數(shù)σ＜1.83～2.39，白云母花崗巖里特曼指數(shù)σ＝3.50，上述巖石屬于鈣堿性巖系。從灰池子巖體到白云母偉晶巖堿性度增加。

（3） 鋁飽和度指數(shù) x（Al2O3）/［x（Na2O）＋x（K2O）＋x（CaO）］＜1， 屬 于 過 鋁 質(zhì) 花 崗巖。 w（FeO）/w（FeO＋MgO）比值比較低， 與過鋁質(zhì)花崗巖特征基本一致（表3）。

表2 巖漿巖同位素年齡、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和產(chǎn)狀特征表［1-2］Table 2 Isotope age， texture， structure and mode of occurrence of magma［1-2］

表3 巖漿巖化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及特征表［1-2］Table 3 Mass fraction and features on chemical compositions in magmatic rock［1-2］

1.2.3 稀土元素特征

（1）稀土元素總量以黑云母偉晶巖最高，二云母、白云母偉晶巖次之，大毛溝巖株最低。

（2） w（∑LREE）/w（∑HREE）＝2.69～12.50，w（La）N/w（Yb）N＝2.11～25.47， w（La）N/w（Sm）N＝2.88～5.27，這些表明輕稀土元素富集，輕、重稀土元素之間分餾明顯。 w（La）N/w（Sm）N值變化大， 且大于 w（Gd）N/w（Yb）N比值， 反映出結(jié)晶成巖時輕稀土元素分餾程度高于重稀土元素分餾程度。

（3） Eu異常系數(shù) δEu值為 0.33～0.91，反映了成巖方式以結(jié)晶分異作用為主的特點(diǎn)。其中黑云母花崗偉晶巖δEu值0.33最小，與黑云母花崗偉晶巖形成階段以斜長石大量結(jié)晶作用有關(guān)。

（4）稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈左高右低、向右傾斜的特點(diǎn)（圖2）。

（5）大毛溝巖株成巖階段以鉀長石及石英結(jié)晶為主，斜長石含量較低，由于斜長石的稀土元素分配系數(shù)較大，所以大毛溝巖株∑REE含量最低。

（6）黑云母花崗偉晶巖成巖階段斜長石大量結(jié)晶，各巖類中斜長石含量最高，由于斜長石的稀土元素分配系數(shù)較大，因而各巖類中黑云母花崗偉晶巖∑REE含量最高（表4）。

1.2.4 微量元素特征

（1）花崗巖及花崗偉晶巖在微量元素蜘網(wǎng)圖（圖3）中的分布曲線呈現(xiàn)左側(cè) “隆起”、右側(cè) “平緩”，以富集大離子K、Th元素，明顯虧損Ba、Sr、P和Ti為特征。其中灰池子巖體曲線相對較緩，明顯區(qū)別于花崗偉晶巖曲線。大毛溝巖株曲線左側(cè)與灰池子巖體相似、右側(cè)與花崗偉晶巖相似。因此，微量元素蜘網(wǎng)圖的曲線形態(tài)表現(xiàn)出了花崗巖與花崗偉晶巖的同源演化特點(diǎn)。

（2）大毛溝巖株成巖階段Ba、Sr置換鉀長石的K，形成了大毛溝巖株富Ba、Sr特點(diǎn)。

（3）黑云母花崗偉晶巖中Mo、V和U等顯著富集，Cr、Ni和Be等元素顯著貧化。

（4）二云母及白云母花崗偉晶巖成巖階段Rb置換鉀長石及白云母中的K，形成了二云母及白云母花崗偉晶巖富Rb特點(diǎn)。

1.3 成巖構(gòu)造環(huán)境及成巖方式

根據(jù) w（K）/w（Rb）及 w（Rb）/w（Sr）比值（表5），巖石組成及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，其各巖體有如下特征：①灰池子巖體微量元素蜘網(wǎng)圖曲線具有鈣堿性火山弧花崗巖石特征，其巖體形成于火山島弧型環(huán)境；②大毛溝巖株微量元素蜘網(wǎng)圖曲線具有鈣堿性過渡型花崗巖石特征，其巖株形成于火山島弧向板內(nèi)轉(zhuǎn)化環(huán)境；③黑云母、二云母及白云母花崗偉晶巖微量元素蜘網(wǎng)圖曲線具有板內(nèi)花崗巖石特征，其花崗偉晶巖形成于板內(nèi)演化環(huán)境。

表 巖漿巖稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)表Table 4 REE mass fraction of magmatic rock［1-2］

表5 光石溝鈾礦區(qū)巖漿巖微量元素比值［1-2］Table 5 Trace element ratio on magmatic rock in Guangshigou uranium mine zone［1-2］

表6 光石溝鈾礦區(qū)巖漿巖微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)表［1-2］Table 6 Trace element mass fraction of magmatic rock in Guangshigou uranium mine zone［1-2］

灰池子巖體、大毛溝巖株和花崗偉晶巖類中的Ni、Cr等相容元素變化大 （表6），而不相容元素比值 w（Sr）/w（Ba）、w（La）/w（Sm）變化?。ū?），說明成巖方式以結(jié)晶分異作用為主。大毛溝巖株→黑云母花崗偉晶巖→二云母及白云母花崗偉晶巖，w（K）/w（Rb）值降低，w（Rb）/w（Sr）值增高， 說明分異作用逐漸加強(qiáng)，與大毛溝巖株為中粒及少斑狀結(jié)構(gòu)至二云母及白云母花崗偉晶巖為粗粒及偉晶狀結(jié)構(gòu)的巖石結(jié)構(gòu)特征相一致。

1.4 丹鳳地區(qū)加里東期巖漿巖特征

（1）灰池子巖體、大毛溝巖株、黑云母花崗偉晶巖、二云母及白云母花崗偉晶巖巖石學(xué)特征、稀土元素配分曲線及微量元素蛛網(wǎng)圖分布曲線具有相似性?；◢弾r及偉晶巖氧同位素 δ18OSMOW為 10.17‰～17.3l‰，兩者基本相同。同位素年齡具有連續(xù)性。這說明灰池子巖體、大毛溝巖株、黑云母花崗偉晶巖、二云母及白云母花崗偉晶巖是由同源巖漿演化形成的。

（2）灰池子巖體、大毛溝巖株、黑云母花崗偉晶巖、二云母及白云母花崗偉晶巖巖石礦物組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，以及稀土元素配分曲線及微量元素蛛網(wǎng)圖分布曲線差異性，是同源巖漿結(jié)晶分異的結(jié)果。

（3）根據(jù)巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和微量元素特點(diǎn)分析，認(rèn)為灰池子巖體形成于火山島弧型環(huán)境，具有擠壓動力學(xué)背景。大毛溝巖株形成于火山島弧向板內(nèi)轉(zhuǎn)化環(huán)境，具有擠壓向拉伸轉(zhuǎn)變的動力學(xué)背景。偉晶巖形成于板內(nèi)演化環(huán)境，具有板內(nèi)拉伸動力學(xué)背景。

2 巖漿演化特征

早古生代古秦嶺洋向秦嶺微地塊斜向俯沖形成了火山島弧板塊碰撞機(jī)制，深部幔源巖漿上侵熔融秦嶺群形成了殼幔混合重熔含鈾巖漿 （以下簡稱含鈾巖漿），在擠壓應(yīng)力為主的大陸動力作用下，含鈾巖漿由北向南、由東向西斜向抬升運(yùn)動［2-3］，465 Ma左右結(jié)晶分異形成了以灰池子巖體為代表的花崗巖體及含鈾殘漿。423 Ma左右丹鳳地區(qū)古秦嶺洋閉合，大陸動力條件由擠壓向伸展過渡，含鈾殘漿結(jié)晶分異作用形成了大毛溝巖株及富鈾殘漿。405 Ma以后丹鳳地區(qū)轉(zhuǎn)入板內(nèi)演化階段，大陸動力環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)樯煺弓h(huán)境，巖體內(nèi)、外接觸帶層間滑脫帶張開［4］，富鈾殘漿沿層間滑脫帶結(jié)晶成巖，富鈾、富硅、富鐵鈣和黏度較高的殘漿結(jié)晶形成了黑云母花崗偉晶巖，在黑云母花崗巖結(jié)晶成巖過程中鈾元素隨鐵、鈣等基性成分富集于黑云母花崗巖脈中形成了鈾礦（化）體。黑云母花崗偉晶巖形成后，殘漿中富鉀、富鈉和黏度較低的成分沿黑云母偉晶巖外側(cè)運(yùn)移，378 Ma左右形成了二云母花崗偉晶巖，367 Ma左右形成了白云母花崗偉晶巖。

因此，丹鳳地區(qū)北部加里東期巖漿巖形成的動力學(xué)背景具有從擠壓→過渡→拉伸演化的完整性，灰池子巖體、大毛溝巖株和花崗偉晶巖是不同動力學(xué)背景下的同源巖漿結(jié)晶分異產(chǎn)物。

3 鈾礦化特征

鈾礦化類型屬于花崗偉晶巖型鈾礦，鈾礦體呈脈狀賦存于黑云母花崗偉晶巖脈中，礦體嚴(yán)格受黑云母花崗偉晶巖脈控制，產(chǎn)狀與巖脈基本一致。鈾礦物為晶質(zhì)鈾礦，脈石礦物為黑云母、石英和長石，副礦物有磷灰石、石榴石、獨(dú)居石、鋯石、黃鐵礦和磁鐵礦。晶質(zhì)鈾礦與鋯石、獨(dú)居石緊密共生［1］。

4 巖漿巖與鈾礦化關(guān)系

從丹鳳地區(qū)加里東期構(gòu)造-巖漿特征分析可知，黑云母花崗偉晶巖形成于大陸拉伸動力學(xué)背景，在黑云母花崗偉晶巖結(jié)晶成巖過程中，鈾元素逐步富集于黑云母花崗偉晶巖基性成分含量較高的部位，并形成了鈾礦體。因此，大陸動力學(xué)背景變化不僅控制了巖漿的運(yùn)移方向及巖體、巖株和花崗偉晶巖的分布，而且控制了鈾元素的富集部位。

5 結(jié) 論

（1）丹鳳地區(qū)北部加里東期秦嶺造山運(yùn)動的動力學(xué)背景具有從擠壓轉(zhuǎn)向拉伸過程的完整性，該背景控制了該區(qū)巖漿巖的演化，大陸動力學(xué)背景的發(fā)展變化最終使該區(qū)含鈾花崗偉晶巖脈定位于花崗巖體南部、花崗巖株內(nèi)、外接觸帶，因此，這些地帶是該區(qū)的找礦靶區(qū)。

（2）該區(qū)鈾礦化位于伸展背景下形成的富鈾黑云母花崗偉晶巖脈中，定位于巖株內(nèi)、外接觸帶0～300 m范圍內(nèi)。因此，這一范圍內(nèi)的富鈾黑云母花崗偉晶巖是該區(qū)鈾礦化分布范圍。

［1］羅忠戍，沙亞洲，張展適，等.丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦富集規(guī)律及成礦遠(yuǎn)景預(yù)測研究報告［R］.北京：中國核工業(yè)地質(zhì)局，2008.

［2］裴先治，胡能高，趙東林，等.1:5萬商南幅地質(zhì)圖及說明書［R］.西安:西安地質(zhì)學(xué)院，1994.

［3］裴先治，王濤，李伍平，等.北秦嶺商丹地區(qū)構(gòu)造巖漿演化特征［J］. 西北地質(zhì)， 1995， 16（4）:13-19.

［4］萬天豐.中國大地構(gòu)造學(xué)綱要［M］.北京：地質(zhì)出版社，2003.

Evolutionary features of Caledonian magmatic rock and its relationship to uranium mineralization in the northern Danfeng area

FENG Zhang-sheng， JIAO Jin-rong， ZHANG Xia-tao
（Geological Party No.224， Shaanxi Nuclear Geology Bureau， Xi’an， Shaanxi 710024， China）

Caledonian magmatism in northern Danfeng area has experienced three tectonic stages as compression,transition and tension and formed granite batholith,granite stock and granitic pegmatite vein respectively.These rocks are obvious different in mineral component,texture and structure.Movement direction of magma is from north to south and from east to west with oblique uplifting.The transportation of magma is synchronous to the differential crystallization,diagenesis and ore-forming of uranium mineralization.The mineralization is located in biotitic granitic pegmatite veins which is formed in the final tension stage.This uranium forming mechanism can well explain the phenomenon that the deposit,occurrence,mineralizing occurrence found at present mainly distribute in the biotite granitic pegmatite veins between the contact zone of granite stock and southern granite batholith，and can be used as the criteria to select target for uranium prospecting in the area.

magmatic rock features； uranium mineralization； biotite granitic pegmatite

P619.14；P598

A

1672-0636（2011）04-0202-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.04.003

2010-09-01；

2011-03-18

馮張生（1972—），男，甘肅西和人，工程師，長期從事花崗偉晶巖型鈾礦勘查工作。E-mail:gafzs@qq.com