內(nèi)蒙古烏拉特后旗地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征及礦化成因探討

楊麗娟 謝燕 徐國(guó) 王永全

摘要：本文首先從構(gòu)造、地層、巖漿巖、鈾礦化特征等方面總結(jié)了烏拉特后旗地區(qū)鈾礦地質(zhì)特征，然后從地球化學(xué)指標(biāo)特征、物質(zhì)成分變遷、礦物蝕變特征三個(gè)方面重點(diǎn)討論了鈾礦化成因，據(jù)此初步探討了后旗地區(qū)花崗巖型鈾礦的找礦方向，以期為該區(qū)的鈾礦找礦工作提供參考。

關(guān)鍵詞：內(nèi)蒙古；烏拉特后旗；鈾礦地質(zhì)特征；礦化成因

1.前言

內(nèi)蒙古烏拉特后旗地區(qū)的鈾礦勘查工作始于20世紀(jì)50年代，1993年以前七〇三航測(cè)隊(duì)、北京地質(zhì)研究院、核工業(yè)二〇八大隊(duì)等單位在本區(qū)開展了鈾礦區(qū)調(diào)、勘查或研究工作，先后發(fā)現(xiàn)了1501.1513等花崗巖型、碳硅泥巖型鈾礦化點(diǎn)、炭窯溝四盤6號(hào)等偉晶巖型鈾礦化點(diǎn)及測(cè)老廟盆地沉積鈾礦床等大量礦化點(diǎn)和異常點(diǎn)，找礦前景良好，因此，筆者在區(qū)內(nèi)開展詳細(xì)的地質(zhì)礦化特征研究，分析礦化成因，探索找礦方向，對(duì)區(qū)內(nèi)鈾礦找礦工作具有十分重要的意義。

2.地質(zhì)特征

2.1構(gòu)造

烏拉特后旗地區(qū)大地構(gòu)造位置屬狼山一白云鄂博臺(tái)緣坳陷西南段、阿拉善臺(tái)隆中北段，屬華北陸塊北（外）緣鉛鋅銅鉬鈾銀成礦帶。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，構(gòu)造線總體呈北東向，褶皺構(gòu)造總體表現(xiàn)為復(fù)背斜形式，其核部地層為烏拉山群、色爾騰山群，兩翼地層由渣爾泰山群組成。

中元古代晚期，后旗狼山地區(qū)結(jié)束了拉張型沉積，轉(zhuǎn)入了擠壓造山活動(dòng)期，形成了韌性斷裂或韌性剪切帶。韌性剪切帶對(duì)控制鈾礦化的分布有一定的意義，其變形越強(qiáng)烈鈾礦化越容易富集，已發(fā)現(xiàn)的礦化點(diǎn)、異常點(diǎn)大多沿韌性剪切帶分布。

2.2地層

區(qū)內(nèi)出露地層較為簡(jiǎn)單，主要為新太古界烏拉山群、色爾騰山群，古元古界寶音圖群及中新元古界渣爾泰山群結(jié)晶基底與古生界阿木山組、大紅山組、額里圖組及中生界白堊系李三溝組、固陽(yáng)組、巴音戈壁組等內(nèi)陸湖盆沉積蓋層

烏拉山群巖性以（黑云）斜長(zhǎng)角閃巖、（黑云）角閃斜長(zhǎng)片麻巖、角閃斜長(zhǎng)變粒巖、等為主。色爾騰山群巖性主要為含透閃石大理巖夾含石榴絹云石英片巖、石英巖。渣爾泰山群是最主要的含礦層位，區(qū)內(nèi)本群可分為三個(gè)巖組，自下而上為書記溝組、增隆昌組、阿古魯溝組。阿古魯溝組主要巖性為二云石英片巖、二云千枚巖、碳質(zhì)板巖等，其碳質(zhì)板巖中已發(fā)現(xiàn)固陽(yáng)康兔溝601等淋積型鈾礦化點(diǎn)。

2.3巖漿巖

本區(qū)受地槽多旋回發(fā)展及深斷裂的共同影響，巖漿巖十分發(fā)育，從新太古代—侏羅紀(jì)均有出露，以新太古代、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)和三疊紀(jì)花崗巖類最為發(fā)育（圖1）。巖體長(zhǎng)軸方向均為北東向，顯示北東向斷裂對(duì)區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)具有長(zhǎng)期的影響。石炭紀(jì)、三疊紀(jì)花崗巖與鈾礦化關(guān)系密切，代表性巖體特征簡(jiǎn)述如下。

（1）古生代石炭紀(jì)罕烏拉巖體

狼山復(fù)式巖體主體，主要巖性為灰白色、淺肉紅色中細(xì)粒、中粒斜長(zhǎng)花崗巖、黑云母二長(zhǎng)花崗巖、鉀長(zhǎng)花崗巖。巖體蝕變有絹云母化、泥化及綠泥石化等。巖體鈾含量3.7x10-6，釷含量26.7x10-6，釷鈾比7.2。能譜測(cè)量的巖體鈾含量7.8x10-6，釷含量22.5x10-6，釷鈾比2.9。

巖石化學(xué)特征表明（表1），各類花崗巖樣品的A/CNK值平均為1.22～1.52，A/NK值平均為1.56～1.83，巖石化學(xué)組成均顯示鋁過(guò)飽和。Na20+K20平均為6.41%～6.83%，鉀長(zhǎng)花崗巖略高，為6.83%；K20/Na20平均為1.10～1.24，鉀長(zhǎng)花崗巖最高，為1.24，屬于中高鉀系列花崗巖。

（2）三疊紀(jì)烏和爾圖巖體

烏和爾圖巖體為狼山復(fù)式巖體的最新巖體，能譜測(cè)量的巖體鈾含量13.15x10，釷含量37.8x10釷鈾比2.9。巖體中含少量瀝青鈾礦，巖體同位素年齡222Ma。

巖石化學(xué)特征表明（表2），烏和爾圖巖體Si02含量較高，71.54%～73.07%，A1203含量高，13.67%～14.20%，全堿含量較高，8.50%～8.70%，K20/Na20變化于1.43～1.51，K20>Na20，F(xiàn)e203/FeO變化于1.41～2.54，A/CNK變化于1.40～1.48，表現(xiàn)為A1203>CaO+K20+Na20，A/NK變化于1.57～1.67，表現(xiàn)為弱鋁過(guò)飽和的堿性巖體。由此認(rèn)為，烏和爾圖巖體具有高鉀、高堿（K20+Na20），低鎂、低鈦、低鐵的特征、鋁過(guò)飽和的特征，顯示了S型花崗巖（陸殼沉積物熔融形成的花崗巖）的基本特征，其K20/Na20的值很高，最高為1.51，反應(yīng)其后期發(fā)育較為強(qiáng)烈的鉀化，這與巖體中發(fā)育的大量鈾礦化密切相關(guān)。

作者通過(guò)對(duì)烏拉特后旗地區(qū)各時(shí)期巖體巖石學(xué)、巖石化學(xué)特征的系統(tǒng)研究，認(rèn)為烏拉特后旗地區(qū)主要巖體在巖石地球化學(xué)特征上具有一定的共性，都具有高鉀、高堿、鋁過(guò)飽和的S型花崗巖特征，形成的構(gòu)造背景為華北板塊北緣與西伯利亞板塊南緣同碰撞結(jié)束一后碰撞開始的構(gòu)造轉(zhuǎn)換期，其巖漿很可能來(lái)源于中新元古代渣爾泰山群變質(zhì)巖的部分熔融。這一特征對(duì)鈾成礦十分有利。

2.4鈾礦化特征

烏拉特后旗地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的礦化點(diǎn)、異常點(diǎn)以花崗巖型為主，主要產(chǎn)于石炭紀(jì)罕烏拉巖體和三疊紀(jì)烏和爾圖巖體等花崗巖體及其內(nèi)外接觸帶中，受斷裂蝕變帶、糜棱巖化帶控制，以硅質(zhì)破碎帶、硅質(zhì)脈型鈾礦化為主，代表性鈾礦化點(diǎn)包括1501.1513等（圖2）。礦化主要與紅色、黑色硅質(zhì)脈、玉髓脈有關(guān)，伴生有多種熱液蝕變，主要有硅化、赤鐵礦化等，推斷為具有典型鉀交代型鈾礦化特征的熱液型鈾礦化。

3.礦化成因探討

烏拉特后旗地區(qū)花崗巖型鈾礦化主要產(chǎn)于三疊紀(jì)烏和爾圖巖體東、西兩側(cè)邊緣相中，礦化明顯受構(gòu)造控制，為分析其成因，筆者對(duì)賦礦巖石的地球化學(xué)指標(biāo)、物質(zhì)成分變遷情況、礦物蝕變特征做了初步研究。

3.1地球化學(xué)指標(biāo)特征

根據(jù)對(duì)1513及1501礦點(diǎn)部分賦礦巖石的主量元素全分析結(jié)果可看出（表3），賦礦巖石中Si02含量較高，變化于71.39%～73.68%之間，平均72.50%；全鐵含量較低，變化于2.00%～3.24%之間，平均2.75%，且Fe2+含量明顯高于Fe3+；鋁含量很高，變化于13.40%～15.91%之間，平均14.25%；A/CNK值較高，變化于1.44～1.89之間，平均1.63；Ti、Ca、Mg含量較低，分別為0.02%～0.26%、0.09%～1.17%、0.30%～0.74%，平均值分別為0.19%、0.52%、0.50%；全堿含量較高，變化于8.42%～9.32%之間，平均8.77%，其中K含量很高，變化于5.22%～6.92%之間，平均5.65%，且K含量明顯高于Na，K/Na值變化于1.51～2.88之間，平均1.89。

與華南、法國(guó)主要堿交代型鈾礦床礦石地球化學(xué)指標(biāo)平均值對(duì)比可知（表4、圖3），烏拉特后旗地區(qū)賦礦巖石各項(xiàng)地球化學(xué)指標(biāo)與已知堿交代型鈾礦床礦石十分相似，其中全堿含量、K值、K/Na值都略高于已知礦床礦石，說(shuō)明其堿交代程度很高，鉀化十分強(qiáng)烈。

綜合以上指標(biāo)可看出，烏拉特后旗地區(qū)賦礦巖石具有高鉀、高堿、鋁過(guò)飽和、低鎂鐵、低鈦的特征，這些都是堿交代型鈾礦的典型地球化學(xué)指標(biāo)特征，由此可以證明，烏拉特后旗地區(qū)賦礦巖石經(jīng)歷了較強(qiáng)烈的堿交代作用。

3.2物質(zhì)成分變遷

通過(guò)對(duì)烏拉特后旗地區(qū)賦礦巖石主量元素測(cè)定，并對(duì)其進(jìn)行巴爾特法計(jì)算，得出賦礦巖石主要陽(yáng)離子遷移情況，由結(jié)果表可知（表4），礦化地段構(gòu)造蝕變巖與正常圍巖在化學(xué)成分上差異很大，元素遷移顯著，大量Si、Al、Na、Fe離子被帶出，Mg、K與H20被帶人。光譜分析表明，鈾與B、Mg、Mn、Ba、Th為正相關(guān)關(guān)系，與Al、Fe、La、Tn為負(fù)相關(guān)關(guān)系，釷含量較低，一般在0.002%～0.006%之間，Th/U=0.22。這一特征說(shuō)明烏拉特后旗地區(qū)主要產(chǎn)鈾巖體在成巖后期可能經(jīng)歷了大范圍、強(qiáng)烈的自交代作用，且這一自交代作用以鉀交代為主。

3.3礦物蝕變特征

烏拉特后旗地區(qū)主要賦礦巖石為烏和爾圖巖體淺肉紅色粗中粒鉀長(zhǎng)花崗巖、似斑狀黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖，賦礦巖石呈紅色，礦物成分以堿性長(zhǎng)石（微斜長(zhǎng)石、微斜條紋長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石）為主。

巖體在發(fā)生堿交代作用過(guò)程中礦物成分發(fā)生明顯變化：斜長(zhǎng)石、黑云母被堿性熱液交代；更長(zhǎng)石中的鈉被鉀置換，從而逐漸鉀化，變?yōu)槲⑿遍L(zhǎng)石、微斜條紋長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石；黑云母中的Al、Fe也被大量帶出，蝕變?yōu)榫G泥石；同時(shí)，石英被大量溶解，si大量流失，這與前文所述物質(zhì)成分變遷特征相一致。隨著交代作用的發(fā)生，賦礦巖石中保留了大量的交代殘余、石英重結(jié)晶結(jié)構(gòu)，這也為巖體發(fā)生堿交代作用提供了可靠的證據(jù)。

堿交代作用還表現(xiàn)在區(qū)域上大面積圍巖蝕變的發(fā)育，常見的蝕變種類有鉀化（表現(xiàn)為石英、斜長(zhǎng)石減少、堿性長(zhǎng)石增加）、硅化（主要表現(xiàn)為硅質(zhì)充填膠結(jié)）、絹云母化、綠泥石化（黑云母普遍被綠泥石所代替）、粘土化等，多呈帶狀分布于大構(gòu)造的兩側(cè)。

3.4礦化成因探討

經(jīng)研究，作者認(rèn)為烏拉特后旗地區(qū)花崗巖型鈾礦化成因，其礦化過(guò)程經(jīng)歷三個(gè)主要階段，即鈾的預(yù)富集階段、鉀交代階段和后期熱液成礦階段。

3.4.1鈾的預(yù)富集階段

鈾的預(yù)富集階段是隨著主要產(chǎn)鈾花崗巖體的巖漿演化及巖體形成過(guò)程中的構(gòu)造演化而發(fā)生的四次鈾的活化遷移富集過(guò)程：第一次為中新元古代渣爾泰群濱海一淺海相建造沉積過(guò)程中富集鈾；第二次為伴隨白云鄂博造山運(yùn)動(dòng)，古陸殼部分熔融，形成中元古代富鈾的哈海巖體，同時(shí)形成最早的鈾礦化點(diǎn)；第三次為晚石炭世末中華力西運(yùn)動(dòng)第Ⅱ幕，伴隨華北板塊北緣和西伯利亞板塊南緣的碰撞縫合，地層褶皺并伴有大規(guī)模陸殼熔融，形成罕烏拉巖基、浩日格山巖體等石炭紀(jì)富鈾花崗巖體，也基本奠定了目前狼山復(fù)式巖體的主體；第四次為二疊紀(jì)晚華力西旋回第一幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，晚三疊世造山期后地殼拉伸松弛背景下印支運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，形成烏和爾圖巖體、東升廟巖體。隨著烏拉特后旗地區(qū)構(gòu)造演化的進(jìn)行，鈾通過(guò)陸殼重熔再侵位的機(jī)制不斷的遷移活化再富集，這一過(guò)程的結(jié)果是使本來(lái)分散于古陸殼及熱液中的鈾集中富集于石炭紀(jì)一三疊紀(jì)產(chǎn)鈾巖體中，為后期熱液改造成礦奠定了鈾源基礎(chǔ)。

3.4.2鉀交代階段

鉀交代階段是鈾的再分配階段，烏拉特后旗地區(qū)主要產(chǎn)鈾花崗巖體是由一系列堿質(zhì)含量較高的陸殼重熔巖漿結(jié)晶分異形成的，在巖體侵入晚期，由巖漿分異形成的堿性巖漿熱液與已經(jīng)形成的巖體發(fā)生規(guī)模較大、程度較強(qiáng)的鉀交代作用，使巖石的礦物組成和化學(xué)成分都發(fā)生了較大變化，堿性長(zhǎng)石增多，石英發(fā)生重熔再結(jié)晶，鈾再分配，大量被帶入到鉀交代巖石中，使鉀交代巖石活性鈾增加，同時(shí)由于硅質(zhì)被大量帶出，巖石的抗壓強(qiáng)度變小，孔隙度增大，使其更易破碎、蝕變，同時(shí)更有利于鈾的遷出。鉀交代階段不但完成了鈾的預(yù)富集，同時(shí)為后期的熱液成礦，提供了物質(zhì)來(lái)源，提供了礦質(zhì)沉淀聚集的地球化學(xué)環(huán)境以及容礦的場(chǎng)所。

3.4.3熱液成礦階段

后期熱液成礦階段是鈾的遷出沉淀成礦的階段，鉀交代巖石形成后，在其上疊加了多期次的構(gòu)造活動(dòng)，這些構(gòu)造活動(dòng)是鈾遷出成礦的動(dòng)力來(lái)源，構(gòu)造使鉀交代巖石破碎，同時(shí)還導(dǎo)通了深部的熱液，這些熱液隨著多期構(gòu)造的發(fā)育，反復(fù)作用于鉀交代巖石，使熱液中的鈾與鉀交代巖石中預(yù)富集的鈾同時(shí)被Fe2+等還原介質(zhì)還原從而形成具一定規(guī)模的鈾礦化，同時(shí)熱液作用又導(dǎo)致了一系列的蝕變，如硅化、赤鐵礦化、螢石化等。在成礦后，部分礦化又經(jīng)歷了表生淋積作用，形成了一定規(guī)模的次生鈾礦化（1502礦點(diǎn)）。

4.找礦方向

綜上所述，筆者認(rèn)為該區(qū)應(yīng)以花崗巖型鈾礦為主要找礦類型，工作區(qū)二疊一三疊紀(jì)s型花崗巖體發(fā)育，巖體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)1502.1513、1501等大量鈾礦異常帶，鈾礦化具有較明顯的堿交代型鈾礦的特征。主要控礦因素為鉀交代體、巖體內(nèi)部構(gòu)造破碎帶、糜棱巖化帶，成礦最有利地段為烏和爾圖巖體東、西邊緣相與過(guò)渡相接觸部位，鈾礦化特征及成因與龍首山地區(qū)有相似之處，具有很好的鈾成礦潛力。