北秦嶺成礦帶西段天水東部地區(qū)產(chǎn)鈾巖體特征及其與鈾礦化的關(guān)系

荊國強，廉 康，李 磊

(核工業(yè)二〇三研究所，陜西 咸陽 712000)

迄今為止，北秦嶺成礦帶已發(fā)現(xiàn)了多處花崗巖型及花崗偉晶巖型鈾礦床，顯示出巖體與鈾成礦關(guān)系密切。

天水東部地區(qū)位于北秦嶺成礦帶西段，形成了晚加里東—印支期近東西向展布的構(gòu)造巖漿巖帶，沿該帶分布有大量花崗巖類(溫志亮等，2008)。20 萬資料利用K-Ar同位素年齡將研究區(qū)的花崗巖劃分為分支巖體，并對各巖體進(jìn)行了描述性的概括總結(jié)，大致了解各巖體的地質(zhì)年齡，總體研究程度偏低，且各種最新的研究資料對巖體與鈾礦化的關(guān)系研究極少。筆者根據(jù)5萬和25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果(溫志亮等，2008)，通過巖石學(xué)、巖石地球化學(xué)、巖漿巖成因等對天水東部地區(qū)巖體進(jìn)行系統(tǒng)的綜合研究，探討巖體特征，分析各巖體與鈾礦化的關(guān)系，為該地區(qū)鈾礦找礦提供思路。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

北秦嶺成礦帶構(gòu)造體系包括豫西斷隆和北秦嶺加里東褶皺帶兩個二級構(gòu)造單元。在空間上，具有“兩帶三區(qū)”的分布特征(圖1)，其中兩帶：即祁連(隴山)—北秦嶺巖漿巖帶、商丹板塊結(jié)合帶(唐藏—何家莊)巖漿巖帶；三區(qū)：即祁連(隴山)—北秦嶺巖漿巖帶中的關(guān)山巖漿巖區(qū)、寶雞巖漿巖區(qū)、太白巖漿巖區(qū)。各區(qū)巖漿巖具有不同時代、不同巖石類型的套疊式分布特征①陜西省地質(zhì)調(diào)查院.2003.1∶25 萬寶雞幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].。鈾礦化主要發(fā)育在寶雞巖漿巖區(qū)和花崗巖內(nèi)外接觸帶與韌—脆性剪切帶結(jié)合部位，深大斷裂旁側(cè)和區(qū)域性破碎帶控制了鈾礦化的形成與分布。

天水東部地區(qū)巖漿巖以侵入巖為主，區(qū)內(nèi)侵入巖按其侵位時代，分為晉寧期、加里東期、華力西期、印支期、燕山期、喜山期六個構(gòu)造巖漿期，并以華力西期、印支期為主(蔡煜琦等，2015)。鈾成礦主要與印支期巖體有關(guān)，巖石類型以中酸性巖為主，尤其以二長花崗巖為主體，另外還有其他中酸性巖、堿性巖等(表1)。

圖1 北秦嶺成礦帶地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological map of nothern Qinling mountains metallogenic belt 1.古近系—第四系；2.侏羅系—白堊系；3.三疊系；4.上古生界；5.下古生界—震旦系；6.元古界；7.太古界；8.中生代花崗巖；9.加里東期花崗巖；10.偉晶巖型鈾礦床及礦點；11.花崗巖熱液型鈾礦床及礦點；12.碳硅泥巖型鈾礦床及礦點；13.主要斷裂帶；14.成礦區(qū)范圍及編號(A.北秦嶺鈾成礦帶，B.南秦嶺鈾成礦帶)

構(gòu)造-巖漿期地質(zhì)時代典型巖體產(chǎn)地巖體代號巖石名稱面積/km2同位素年齡/Ma構(gòu)造環(huán)境侏羅紀(jì)白惡紀(jì)錢家坪rπKQ花崗斑巖3晚古生代至三疊紀(jì)三疊紀(jì)晚期東岔kξT3D中粒堿性正長巖10晁峪ηΨT3Ch中細(xì)粒角閃二長巖72秦嶺梁ηoT3Q環(huán)斑石英二長巖32老君山ηoT3L環(huán)斑石英二長巖175拓石ηrT3bT粗粒斑狀黑云二長花崗巖211ηrT3aT中粒斑狀黑云二長花崗巖206(U-Pb)211(U-Pb)214(U-Pb)222-261(K-Ar)伸展中期寶雞ηrT。2cB粗粒斑狀二長花崗巖ηrT2bB中粒斑狀二長花崗巖ηrT2aB細(xì)粒二長花崗巖1610早期關(guān)山ηrT1cG粗粒斑狀二長花崗巖ηrT1bG中粒二長花崗巖ηrT1aG細(xì)粒二長花崗巖530231(U-Pb)196.6(K-Ar)222(Rb-Sr)碰撞三疊紀(jì)未分何家莊ηrTH中粒黑云二長花崗巖7俯沖

2 巖體特征

研究區(qū)屬于隴山—北秦嶺巖漿巖帶寶雞巖漿巖區(qū)，印支期花崗巖以寶雞、關(guān)山、太白、東岔巖體為代表，巖性以二長花崗巖序列為主，其次為正長花崗巖序列；屬偏堿性和鈣堿系，偶見高鉀的堿性系；成因為I型或S型。產(chǎn)鈾巖體主要為寶雞巖體；其次在東岔堿性巖體內(nèi)也見有部分鈾礦的產(chǎn)出，該巖體與寶雞巖體呈超動關(guān)系，即早期寶雞巖體完全形成后東岔巖體在后期侵入。

2.1 寶雞巖體

2.1.1 地質(zhì)特征

寶雞巖體以巖基產(chǎn)出，形態(tài)為不規(guī)則橢圓狀，與石炭系草涼驛組呈侵入接觸。巖體內(nèi)葉理構(gòu)造及球狀風(fēng)化發(fā)育，局部葉理則形成穹窿構(gòu)造。從早至晚，具有由細(xì)?！辛！至＝Y(jié)構(gòu)；斑晶由少至多的演化特征，巖體內(nèi)部見有脈動接觸，表現(xiàn)為接觸面兩側(cè)在成分、結(jié)構(gòu)或粒度上的變化，并見粗粒斑狀者穿插于細(xì)—中粒之中，說明粗粒者形成最晚，巖性為二長花崗巖、正長閃長巖、閃長巖。

2.1.2 巖石學(xué)特征

巖石新鮮，具似斑狀結(jié)構(gòu)，礦物晶形自形程度較高，顆粒間界線清晰。斑晶含量變化較大，偶見環(huán)斑結(jié)構(gòu)。

從表2看出，副礦物以磁鐵礦、榍石、鈦鐵礦、磷灰石、鋯石、赤鐵礦、角閃石、綠簾石、褐鐵礦等為特征。從早至晚，有由少變多的趨勢。鋯石顏色為淺粉紅色—淺褐黃色，金屬—強玻璃光澤，透明—半透明，以棱角狀為主，次為渾圓狀，裂紋總體不發(fā)育，個別見熔蝕現(xiàn)象，為典型的巖漿型鋯石，綠簾石是典型殼源花崗巖礦物，初步表明該巖體具有殼源的屬性，同時通過微量元素特征也表明該巖體是殼源型。

表2 副礦物特征表

2.1.3 巖石化學(xué)及地球化學(xué)特征

巖石化學(xué)及特征參數(shù)見表3。從表3可知，SiO2>72×10-2，A/CNK為0.98～1.00，K2O>Na2O，為富鉀貧鈉的準(zhǔn)鋁—過鋁質(zhì)鈣堿性巖石系列，在CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)(C)，顯示S型花崗巖的特征。顯示巖漿分異程度較高，巖石基性程度低，反映幔源組份少為特征。從早至晚，具有SiO2，K2O/Na2O，A/CNK，DI值漸低，Al2O3漸增的趨勢(趙振華，1997)。

微量元素含量總體以V，Cr，Co，Ni相對虧損，而Nb，Th，Zr元素相對富集的殼源型特征。稀土元素含量及特征參數(shù)見表4。稀土∑REE為266.72×10-6～304.83×10-6，δEu為0.38～0.51，為銪虧損明顯；∑Ce/∑Y為3.42～5.42，(La/Yb)N為8.16～17.82，(Ce/Yb)N為5.35～10.77，表明隨著巖漿演化，輕重稀土分餾程度逐漸增高，為殼源型稀土特征。在分配模式圖2中曲線右傾明顯，三條曲線近完全重疊，反映為同源巖漿的產(chǎn)物(陳德潛，1990)。

在A-C-F圖解(圖3)中，投入S型區(qū)；在δEu-(La/Yb)N圖解(圖4)中，落入殼源巖區(qū)。SiO2為73.58 ×10-2，K2O為4.60×10-2，Na2O為3.72×10-2，K2O/Na2O為1.24，δ為2.3，A/CNK為0.97，為富鉀貧鈉的準(zhǔn)鋁鈣堿性巖石，在CIPW標(biāo)準(zhǔn)礦物中出現(xiàn)(C)，地球化學(xué)顯示偏基性元素虧損，殼源元素相對富集的特征，在稀土則表現(xiàn)為銪虧損明顯，輕重稀土分餾程度顯著，為輕稀土富集型，分析認(rèn)為屬S型成因類型，主要來源于上地殼物質(zhì)的部分熔融。

2.2 東岔巖體

呈巖株狀產(chǎn)出天水市東岔鄉(xiāng)桃花溝一帶，形態(tài)為近橢圓狀，與寬坪巖群呈侵入及斷層接觸，內(nèi)部鉀長石脈發(fā)育，暗色包體少見，巖性為堿性正長巖，為富鋁、鉀、貧鈉準(zhǔn)鋁堿鈣性巖石系列，顯示A型花崗巖特征，SI為2.22，DI為91.20，為巖漿分異程度較高，而巖石基性程度較低，與維氏值相比，以Zr元素虧損；Sr，Rb，Ba，Cr，Th，Nb元素富集，Rb/Sr為0.43，顯示殼源元素富集特征，∑REE為461.87×10-6，δEu為1.50，為銪正異常明顯，∑Ce/∑Y為8.64，(La/Yb)N，(Ce/Yb)N分別為13.00和10.34，反映輕重稀土分餾程度較明顯，顯示殼幔源混合的特征。

表3 巖石化學(xué)特征參數(shù)表

表4 稀土元素含量及特征參數(shù)表

注：H.1∶5萬紅花鋪幅； D.1∶25萬資料

圖2 REE標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖Fig.2 REE patterns diagram

圖3 A-C-F圖解 Fig.3 ACF diagram

圖4 δEu-(La/Yb)N相關(guān)圖Fig.4 δEu-(La/Yb)N correlation diagram

3 花崗巖與鈾礦化的關(guān)系

3.1 產(chǎn)鈾花崗巖的成因類型

產(chǎn)鈾花崗巖成因類型既有I型，也有S型，少量A型，同時表現(xiàn)出I型產(chǎn)鈾巖體隨巖體演化到晚期大多向S型成因過渡的特征(杜樂天，2001，2011)，概括起來有4種特點不同的成因亞類。

3.1.1 S異地重熔成因產(chǎn)鈾巖體

此類型產(chǎn)鈾巖體各巖石類型之間為巖漿分異產(chǎn)物，呈相變過渡關(guān)系，表現(xiàn)為富硅(個別SiO2達(dá)79.44%)、富堿(K2O+Na2O=8.65%，最高達(dá)10.52%)，K2O>>Na2O的過鋁花崗巖，屬鈣堿(偏堿)系列富鉀類型花崗巖。87Sr/86Sr初始值為0.716。綜合分析認(rèn)為該巖石系巖漿成因，并非交代成因，從高硅、高堿、K2O?Na2O、副礦物組合、過鋁、87Sr/86Sr初始比、以及巖體產(chǎn)狀等特征，均表明為S異地重熔成因花崗巖，該類型巖體內(nèi)產(chǎn)有偉晶白崗巖型鈾礦床。

3.1.2 弱過鋁—不過鋁富鈉I型產(chǎn)鈾巖體

一般該類型巖體屬于弱過鋁—不過鋁富鈉花崗巖序列，從早到晚侵入順序為閃長巖—花崗閃長巖—二長花崗巖—堿性正長巖等巖石類型組合。貧硅、富鈉、偏鐵鎂，氧化鈉大于氧化鉀，基本不過鋁，稀土總量∑REE為(10～100)×10-9，分布形式為輕稀土富集型，弱—中等負(fù)銪(Eu)異常。巖體鈾、釷含量高。巖石屬偏堿性系列，從早期到晚期為偏堿性—鈣堿性—堿性演化系列，具備造山前期、造山期及造山后期花崗巖的特征。從產(chǎn)出的地質(zhì)特征、巖石及巖石化學(xué)類型，以及副礦物組合類型、87Sr/86Sr初始比(0.706)、δ18O(9.26‰)等特征，可以說明屬于I型成因花崗巖。

3.1.3 弱過鋁二長花崗巖序列I型產(chǎn)鈾巖體

這類產(chǎn)鈾巖體，以富硅、富堿、氧化鉀比氧化鈉一般小于1.30，屬鈣堿(偏堿)、堿性巖漿系列，弱過鋁，副礦物組合類型屬磁鐵礦系列，屬I成因類型。巖體為深源高侵位花崗巖，多具同心環(huán)帶構(gòu)造，早階段主侵入巖石成因為I型，晚階段向S異地重熔型過渡。

3.1.4 I-S過渡類型產(chǎn)鈾巖體

巖石屬鈣堿系一堿性，弱過鋁、富鈉花崗巖系列。早期階段沿褶皺侵位形成，呈花崗巖穹窿產(chǎn)出。在穹窿的內(nèi)外接觸帶形成重熔巖漿，這種重熔巖漿演化后形成大量偉晶花崗巖脈群，具S型特征。偉晶花崗巖型鈾礦的形成就是在古元古代含鈾建造經(jīng)多期、多次變質(zhì)作用、混合巖化作用，反復(fù)活化、遷移再分配，在有利地段和地質(zhì)體中不斷聚集的結(jié)果，是I型向S型花崗巖演化后期的產(chǎn)物。

3.2 產(chǎn)鈾花崗巖的特征

3.2.1 產(chǎn)鈾巖體

北秦嶺地區(qū)的花崗巖型鈾礦床主要集中在幾個巖體內(nèi)，黨川、關(guān)山、寶雞、東岔等巖體產(chǎn)有鈾礦床及鈾礦化點帶，屬于產(chǎn)鈾巖體。

3.2.2 產(chǎn)鈾巖體的大地構(gòu)造環(huán)境

北秦嶺花崗巖按產(chǎn)出的大地構(gòu)造環(huán)境主要有兩大類型，其一是產(chǎn)在地臺邊緣隆起構(gòu)造帶內(nèi)，據(jù)目前所獲得的找礦成果資料，西北部的產(chǎn)鈾巖體主要分布在華北地臺(包括阿拉善地塊)南緣活動性大陸邊緣構(gòu)造帶內(nèi)，在東部華北地臺南緣及北秦嶺加里東構(gòu)造帶內(nèi)有黨川、寶雞、關(guān)山、牧護(hù)關(guān)、灰池子、黃龍廟、鐵峪鋪、高山寺等巖體；其二是伴隨地槽褶皺被回返形成的巖體，如天山一興蒙海西期花崗巖及秦嶺褶皺帶內(nèi)的印支期巖體(霍福臣等，1995， 高景民，2013)。這種槽區(qū)環(huán)境形成的花崗巖體除少數(shù)(如中川巖體)發(fā)現(xiàn)鈾礦床、礦點外，多數(shù)為非產(chǎn)鈾巖體。

3.2.3 產(chǎn)鈾巖體的圍巖特點

產(chǎn)鈾巖體所處的上述構(gòu)造環(huán)境其主要原因之一是這些地區(qū)前寒武系組成的地殼厚度大，巖體的圍巖與古老變質(zhì)巖系，如北秦嶺花崗巖體的圍巖主要為秦嶺群、寬坪群和陶灣群。這些基底巖石陸源碎屑沉積所占比例較大，其中有含鈾建造，當(dāng)這些地層經(jīng)受多次變質(zhì)作用、混合巖化作用，由于交代作用強，鈾元素活化程度高，易形成鈾元素活化、轉(zhuǎn)移和富集。

3.2.4 產(chǎn)鈾巖體的巖石類型

加里東期產(chǎn)鈾巖體巖石類型主要有兩種，一種是二長花崗巖，以侵位為主；另一種是混合巖化富斜二長花崗巖及其有關(guān)的偉晶花崗巖。印支和燕山期產(chǎn)鈾巖體，主要巖石類型為二長花崗巖，如牧護(hù)關(guān)巖體等。

總體看，印支期花崗巖寶雞、東岔巖體侵入寬坪群、草灘溝群中，在這些巖體內(nèi)外接觸帶發(fā)現(xiàn)較多礦化點帶。巖性以淺肉紅色二長花崗巖、肉紅色堿性正長巖。屬巖漿分異程度高、富硅、富堿、鋁過飽和、貧鐵、鈦、鈣、鎂的花崗巖。

3.2.5 產(chǎn)鈾巖體晶質(zhì)鈾礦、U，Th及Th/U特點

北秦嶺產(chǎn)鈾巖體晶質(zhì)鈾礦及鈾、釷含量一般較低(表5)。

以往根據(jù)鈾含量的高低把花崗巖劃分為貧鈾巖體(U<4×10-6)，中等含鈾巖體(U=4×10-6～8×10-6)和富鈾巖體(U>8×10-6)。北秦嶺地區(qū)為貧鈾和中等含鈾巖體，這一點與華南及法國產(chǎn)鈾巖體基本上均為富鈾巖體有所不同。

表5 產(chǎn)鈾巖體U，Th含量

研究表明，產(chǎn)鈾區(qū)絕大多數(shù)產(chǎn)鈾巖體中都有晶質(zhì)鈾礦存在，產(chǎn)鈾巖體內(nèi)不同部位、不同期次、不同類型其含鈾性亦有差別。一般是隨巖體演化自早階段到晚階段，由主侵入期(次)到補充侵入期(次)，具有鈾含量增加、釷含量減少、釷鈾逐漸分離、釷鈾比減少、活化鈾增大的趨勢。

3.2.6 產(chǎn)鈾巖體巖石化學(xué)組合及地球化學(xué)特征

北秦嶺地區(qū)產(chǎn)鈾巖體具多種多樣的巖石化學(xué)類型，并具有時代的特征。

印支期、燕山期產(chǎn)鈾花崗巖，具有基本相同的巖石化學(xué)特征，與華南產(chǎn)鈾花崗巖體類似?？傮w特征均為富硅、富堿、過鋁或弱過鋁，鉀大于鈉，屬鈣堿、偏堿花崗巖系列。印支期產(chǎn)鈾花崗巖，主體巖石二氧化硅70.10%～71.95%，堿總量ALK 8.11%～8.67%，鉀大于鈉， K2O/Na2O為1.18～1.34，屬鈣堿系偏堿、弱過鋁一不過鋁花崗巖。

加里東期巖體稀土元素分布特征，具有稀土總量較高、分布不均勻、分布形式為輕稀土富集型，有弱—中等負(fù)銪(Eu)異常，成巖過程中巖漿結(jié)晶分異明顯等特征。

除北秦嶺加里東晚期灰池子、黃龍廟兩個巖體外，產(chǎn)鈾巖體稀土總量有逐漸降低，全部產(chǎn)鈾巖體或與產(chǎn)鈾巖體有關(guān)的地質(zhì)體其稀土元素分布型式均屬輕稀土富集型，Eu負(fù)異常，及Eu異常不明顯，同一成礦帶內(nèi)產(chǎn)鈾巖體，∑Ce/∑Y稀土元素分布型式有相近的特點。

3.2.7 產(chǎn)鈾巖體副礦物組合特點

產(chǎn)鈾巖體副礦物組合多屬磁鐵礦—榍石—磷灰石—鋯石型、磁鐵礦—磷灰石—榍石—鋯石型、磁鐵礦—榍石—鋯石—磷灰石型，其實質(zhì)為磁鐵礦系列組合類型。部分巖體磁鐵礦含量甚少，為含鈦鐵礦較高的鈦鐵礦—鋯石—磷灰石型或鋯石—獨居石—石榴子石型、鋯石—磷灰石—榍石—褐簾石型。副礦物總量一般由多變少，且常隨巖類、地段的不同，含量有所變化。

產(chǎn)鈾巖體的副礦物組合類型在巖漿演化過程中是變化的，從早階段的磁鐵礦系列演化到晚期的鈦鐵礦系列或其他系列，這與華南產(chǎn)鈾巖體有類似的特征，即磁鐵礦系列與鈦鐵礦系列共存的復(fù)式巖體常為產(chǎn)鈾巖體的特征，而單一的磁鐵礦系列的巖體多為非產(chǎn)鈾巖體。

鋯石是花崗巖中常見的副礦物。根據(jù)李耀菘等(1995)對我國產(chǎn)鈾巖體鋯石含量的研究認(rèn)為，產(chǎn)鈾巖體中鋯石的鈾釷平均含量遠(yuǎn)大于非產(chǎn)鈾體的含量。北秦嶺牧護(hù)關(guān)巖體鋯石的鈾含量最高達(dá)1.06%，平均為0.46%，高于非產(chǎn)鈾巖體鋯石鈾含量(平均鋯石鈾含量0.23%)兩倍以上。因此，產(chǎn)鈾巖體鋯石鈾含量普遍比同一地區(qū)非產(chǎn)鈾巖體鋯石鈾含量高，是產(chǎn)鈾巖體的又一特征。

3.2.8 產(chǎn)鈾巖體中酸性和中基性脈巖分布普遍

一般來講，這些脈體是在巖體固結(jié)以后在引張的應(yīng)力條件下貫入的，其形成時間晚于巖體而早于鈾礦化時間。中酸性和基性脈巖的廣泛存在，顯示了巖體淺部與深部巖漿源和上地幔的聯(lián)系性。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，煌斑巖是地幔巖漿分異的產(chǎn)物，它的存在至少說明產(chǎn)鈾花崗巖區(qū)有地幔物質(zhì)的上侵，在成礦前有深部提供的熱源，促進(jìn)鈾礦的運移和聚集。

4 結(jié)論

北秦嶺西段天水東部地區(qū)發(fā)育鈣堿性系列殼源和殼?；旌系腟、I型，部分A型花崗巖類，產(chǎn)鈾巖體巖漿演化比較完善，巖體內(nèi)外接觸帶均有鈾礦產(chǎn)出；巖漿演化序列為黑云母二長花崗巖→黑云母花崗巖→二云母花崗巖→白云母花崗巖；產(chǎn)鈾巖體主要分布在地臺邊緣，包括褶皺帶內(nèi)微型地塊、中間隆起帶范圍內(nèi)；有貫穿巖體多期次活動的斷裂構(gòu)造及巖體內(nèi)外發(fā)育的次級構(gòu)造，產(chǎn)鈾巖體成巖前后斷裂構(gòu)造帶發(fā)育，并且?guī)r石破碎發(fā)生蝕變，由硅化、高嶺土化、絹云母化、黃鐵礦化和綠泥石化組成的構(gòu)造酸性熱液蝕變帶有利于鈾的成礦作用。 綜合分析認(rèn)為天水東部地區(qū)鈾成礦條件較好，多數(shù)巖體符合上述特征，成礦條件優(yōu)越，值得進(jìn)一步工作。

在文章的撰寫過程中，得到核工業(yè)二〇三研究所研究員級高級工程師劉林的支持和幫助，在此敬致謝忱！

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