龍首山地區(qū)芨嶺礦床地質(zhì)背景及地球化學(xué)特征分析

劉 濤，王 剛，王 偉

（核工業(yè)二〇三研究所，陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 地質(zhì)背景及礦體特征

龍首山地區(qū)位于華北板塊西南緣的阿拉善地塊南緣，南接河西走廊過(guò)渡帶，北鄰潮水盆地，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中經(jīng)歷了多旋回地質(zhì)構(gòu)造演化（徐志剛，2004；譚文娟等，2012）。區(qū)內(nèi)出露最古老的地層為古元古界龍首山礦物群，是古裂谷環(huán)境下沉積的雙峰式火山巖及碎屑巖、碳酸巖經(jīng)歷角閃巖相變質(zhì)作用之后形成的一套強(qiáng)烈變質(zhì)、變形地質(zhì)體，其次為中元古界墩子溝巖群和新元古界孩母山巖群，最新地層為山前拗陷沉積的古近系紅色碎屑巖及新近系（圖1）。

芨嶺礦體體是該區(qū)最大的侵入體，是在加里東期的侵位于前寒武地層之中，由混合花崗巖、閃長(zhǎng)巖、灰白色似斑狀花崗閃長(zhǎng)巖、肉紅色中粗粒似斑狀二長(zhǎng)花崗巖、堿性正長(zhǎng)巖及脈巖組成的雜巖體。它由陸殼重熔巖漿結(jié)晶分異形成的，巖漿演化成熟度高，后期出現(xiàn)了堿性巖及堿性液體，為龍首山地質(zhì)礦物形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)(施文靜等，1993；王承花，2010；陳云杰等，2013；趙如意等，2013)。

2 蝕變分帶特征

芨嶺礦床礦體主要產(chǎn)于區(qū)域性斷裂和與之呈銳角相角相交或近于平行的次級(jí)斷裂帶中，成群出現(xiàn)，產(chǎn)狀基本和斷裂一致；礦化帶的存在形式主要為放射性礦物質(zhì)為主，其次呈類(lèi)質(zhì)同象和分散吸附形式。礦石具碎裂、碎斑和破碎角礫狀結(jié)構(gòu)，脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀或不規(guī)則團(tuán)狀構(gòu)造；圍巖蝕變主要有鈉長(zhǎng)石化、赤鐵礦化、綠泥石化和碳酸鹽化構(gòu)成“四位一體堿交代熱液蝕變，局部還發(fā)育有絹云母化、硅化、粘土化、褐鐵礦化等其它蝕變。工作研究過(guò)程中，習(xí)慣上將發(fā)育鈉長(zhǎng)石化的蝕變巖石稱為鈉交代體，芨嶺鈉交代型礦床原巖主要為似斑狀花崗巖（圖2）。

圖2 芨嶺礦床蝕變分帶示意圖

3 礦床的地球化學(xué)特征

根據(jù)樣品的地球化學(xué)數(shù)據(jù)特征進(jìn)行投點(diǎn)，中-強(qiáng)蝕變礦化帶所投點(diǎn)較為集中，而無(wú)-弱蝕變礦化帶所投點(diǎn)較為分散。在TAS圖解（圖3a）所示中-無(wú)-弱蝕變礦物的落點(diǎn)較為分散大多集中在花崗閃長(zhǎng)巖與石英二長(zhǎng)巖內(nèi)，說(shuō)明原礦大多應(yīng)為花崗閃長(zhǎng)巖與石英二長(zhǎng)巖。強(qiáng)蝕變地質(zhì)礦物主要落在二長(zhǎng)巖內(nèi)，部分落如正長(zhǎng)巖和石英二長(zhǎng)巖內(nèi)，且樣品點(diǎn)多落在Ir曲線之上顯示出堿性特征。在AR圖（圖3b）中樣品點(diǎn)大多落入堿性范圍內(nèi)，僅有部分無(wú)-弱蝕變似斑狀花崗巖落入鈣堿性系列。圖3c中可可以看出，無(wú)論蝕變與否，礦石均落點(diǎn)于過(guò)鋁質(zhì)系列；根據(jù)SiO2-K2O圖解（圖3d）所示中-強(qiáng)蝕變礦物均落在低鉀（拉斑）系列，無(wú)-弱蝕變礦物多投于高鉀鈣堿性系列。綜合來(lái)看無(wú)-弱蝕變屬于過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性礦物質(zhì)，經(jīng)后期改造作用，蝕變?yōu)閺?qiáng)過(guò)鋁質(zhì)低鉀（拉斑）堿性礦物。

中、強(qiáng)蝕變礦物質(zhì)的地球化學(xué)性質(zhì)較為相近，與無(wú)蝕變、弱蝕變似斑狀花崗巖相比,具有較高的Na2O、CaO、Al2O3、TFeO、MnO、MgO、燒失量值。其中Na2O、燒失量增加最為明顯。其中NaO呈上升趨勢(shì)在各蝕變帶內(nèi)的平均含量分別為4.30、2.98、8.69、8.73，隨著蝕變強(qiáng)度增大鈉交代逐占據(jù)主導(dǎo)地位。SiO2、K2O則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，無(wú)-弱-中-強(qiáng)蝕變礦物中SiO2的平均含量分別為66.23、70.30、60.80、59.42，說(shuō)明礦物蝕變過(guò)程中伴隨著去硅的作用，礦石中石英被溶蝕，但缺少后期成礦熱液充填，形成空洞，這與野外實(shí)際調(diào)查相一致。其中K2O的變化最明顯，在各蝕變帶內(nèi)的平均含量分別為4.09、4.28、0.15、0.15，說(shuō)明蝕變過(guò)程中存在著強(qiáng)烈的去K元素的現(xiàn)象，在中-強(qiáng)蝕變帶內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有鉀長(zhǎng)石，這與野外特征一致。

圖3 芨嶺似斑狀礦物變化圖解

4 微量元素地球化學(xué)特征

從圖4結(jié)合分析數(shù)據(jù)，無(wú)蝕變和蝕變似斑狀地質(zhì)礦物均富集高場(chǎng)強(qiáng)元素，虧損大離子親石元素的特征。其中蝕變礦物的Ba、Rb、K、La、Ce、Nd、P、Zr相對(duì)無(wú)蝕變礦物中多種元素含量均較低，說(shuō)明在蝕變過(guò)程中存在著這類(lèi)元素的流失，但其中弱蝕變礦物的K值與無(wú)蝕變礦物的含量相當(dāng)，說(shuō)明弱蝕變地質(zhì)礦物未遭受鈉交代。在中-強(qiáng)蝕變礦物質(zhì)中U、Ta、P、Ti、Hf、Yb、Lu這些元素相對(duì)無(wú)蝕變礦物為富集，說(shuō)明在蝕變過(guò)程這類(lèi)元素得到了富集。蝕變礦物P＊（平均值為0.16）小于1，為磷虧損型，暗示可能來(lái)自于虧損地幔源；而Sr＊的平均值0.14，顯示巖石遭受了強(qiáng)蝕變，與鈉交代作用強(qiáng)烈吻合。

大離子親石元素地球化學(xué)性質(zhì)活潑，因此對(duì)于研究地質(zhì)礦物中多種元素的遷移能力具有非常重要的作用。

對(duì)芨嶺礦床地質(zhì)樣品中大離子親石元素（Rb、Ba、Sr、K）進(jìn)行作圖（圖5）可以看出其并非完全呈線性組合關(guān)系，表明礦物明顯受到后期熱液或巖漿的影響。

尤其是K-Ba、K-Rb、Rb-Ba圖解中，中-強(qiáng)蝕變地質(zhì)礦物明顯受到后期熱液的改造和疊加，這與野外觀察到的蝕變礦物發(fā)生的明顯的綠泥石化、赤鐵礦化、鈉長(zhǎng)石化等蝕變是一致的。

圖4 微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖

圖5 蝕變斑狀大離子親石元素的變化

5 結(jié)論

綜上所述，無(wú)-弱蝕變礦物質(zhì)屬于過(guò)鋁質(zhì)高鉀鈣堿性地質(zhì)礦物，而中-強(qiáng)蝕變則蝕變?yōu)閺?qiáng)過(guò)鋁質(zhì)低鉀（拉斑）堿性花崗巖，總體來(lái)看蝕變作用是一個(gè)去Si、K，增Fe、Mg、Mn、Ca、Al的過(guò)程；微量元素方面，蝕變巖相交正常似班長(zhǎng)狀花崗巖，Ba、Rb、K、La、Ce、Nd、P、Zr明顯偏低，而U、Ta、P、Ti、Hf、Yb、Lu明顯偏高；蝕變似班長(zhǎng)花崗巖P＊（平均值為0.16）小于1，為磷虧損型，暗示可能來(lái)自與虧損地幔源；而Sr＊的平均值0.14，顯示巖石遭受了強(qiáng)蝕變，與鈉交代作用強(qiáng)烈吻合。