坦桑尼亞烏薩加蘭構造帶南段巖性組合特征及含鈾性分析

司建濤, 李靖輝, 曹義甲, 冉 釗, 張 雷, 祁 東

((1.河南省地質礦產勘查開發局 第二地質礦產調查院,河南 鄭州 450001; 2.河南省核工業地質局,河南 信陽 464000)

坦桑尼亞烏薩加蘭構造帶南段巖性組合特征及含鈾性分析

司建濤1, 李靖輝2, 曹義甲1, 冉 釗1, 張 雷1, 祁 東1

((1.河南省地質礦產勘查開發局 第二地質礦產調查院,河南 鄭州 450001; 2.河南省核工業地質局,河南 信陽 464000)

烏薩加蘭構造帶在坦桑尼亞境內延伸約1 000 km,根據區域地質資料和地質調查成果,以魯阿哈河為界將烏薩加蘭構造帶分為南北兩段。重點對南段的巖性組合和構造環境進行研究分析,初步認為其巖性組合為花崗巖類—片麻巖類,巖性分布具分帶性,其構造環境為后造山期花崗巖類;對烏薩加蘭南段的巖石含鈾性進行測試分析,顯示花崗巖類放射性較強,片麻巖類放射性較低,為選取鈾礦成礦遠景區提供了借鑒意義。

烏薩加蘭構造帶;巖性組合特征;構造環境;含鈾性

坦桑尼亞為非洲礦產資源比較豐富的國家之一,近年來德國、澳大利亞、俄羅斯、英國等數十個國家的鈾礦公司在坦桑尼亞從事鈾礦勘查工作,并取得了較為理想的成果[1]。隨著各處鈾礦勘查的進行以及即將開始的鈾礦資源開采,將使鈾礦繼鉆石、黃金之后成為坦桑尼亞最重要的出口礦產品。

筆者通過對烏薩加蘭構造帶開展調查研究,首次將烏薩加蘭構造帶分為南北兩段,并對南段的巖性組合特征及含鈾性進行分析,為選取鈾成礦遠景區提供借鑒意義。

1 區域地質背景

區域地層主要為烏薩加蘭超群,可劃分出兩個構造巖石系列,即伊斯馬尼(Isimani)序列和康斯(Konse)群,兩者呈構造接觸或不整合接觸關系[2]。

伊斯馬尼序列:位于康斯群的東部,原稱為“烏薩加蘭高級變質巖”,為一套高角閃巖相—麻粒巖相—榴輝巖相巖石,包括片麻巖—角閃巖系列和無角閃巖的片麻巖系列。

康斯群:由低級變質(低角閃巖相—綠片巖相)的變質火山巖和變質沉積巖組成,走向NE-SW向,延長超過200 km,寬約5 km。

烏薩加蘭構造帶表現為不連續的線狀多山地體,形成于2.05—1.8 Ga,主要由泥質成因的麻粒巖和黑云母片麻巖等組成,常見石英巖,大部分地段遭受了麻粒巖相變質作用,帶中發現世界上最古老的、與俯沖有關的低—中溫榴輝巖。

圖1 坦桑尼亞大地構造圖Fig.1 The Tectonic Map of Tanzania

以魯阿哈(Ruaha)河為界將烏薩加蘭構造帶分為南北兩段,其北段圍繞太古代地層分布,由含有大量再搬運沉積的太古代物質經過了強烈變形的片麻巖組成;其南段接受太古宙坦桑尼亞克拉通和主要含有極少量大理巖的巖漿和沉積成因的斜長角閃巖級的片麻巖的烏賓迪構造帶再改造(圖1)。

2 巖性組合特征

2.1 巖石組成

烏薩加蘭構造帶南段太古—元古代花崗—片麻巖組合系列總體色調以肉紅色(花崗巖類)、黑白相間條帶(片麻巖類)為特征。

照片1 花崗—片麻巖顯微照片Photo 1 The micrograph photos of the Granite-Gneiss

主要巖性有鉀長花崗巖、片麻狀二長花崗巖、鉀長片麻巖、二長片麻巖、二長淺粒巖、黑云母斜長片麻巖和二云母片麻巖。

巖性分布上,從花崗巖體到片麻巖存在以下特點:

① 具分帶性,即鉀長花崗巖→片麻狀二長花崗巖→二長淺粒巖→二長片麻巖→黑云母斜長片麻巖和二云母片麻巖。

② 各分帶之間沒有明顯的界線,呈過渡關系。

2.2 巖石礦物成分

細粒鉀長花崗巖(照片1-a) 淺肉紅色,致密塊狀。半自形細粒結構,定向構造。巖石礦物組成有鉀長石、石英、斜長石、黑云母、磁鐵礦和榍石,具半自形細粒結構。

片麻狀二長花崗巖(照片1-b) 肉紅色,變余細粒半自形粒狀結構,略具定向構造。巖石成分由微斜長石(Mc)、斜長石(Pl)、石英(Q)、角閃石等組成,粒度<1.7～0.2 mm,具細粒半自形粒狀結構。因受力使礦物沿長軸略具定向分布,并有少量重結晶現象。

鉀長片麻巖(照片1-c) 肉紅色,粒狀變晶結構,弱片麻狀構造。 巖石成分由微斜長石(Mc)、斜長石(Pl)、石英(Q)、黑云母(Bi)等組成,具粒狀變晶結構,弱片麻狀構造。

二長片麻巖(照片1-d) 肉紅色,粒狀變晶結構,定向構造。巖石成分由微斜長石(Mc)、斜長石(Pl)、石英(Q)、黑云母(Bi)等組成,粒度<2.1～0.2 mm,具粒狀變晶結構,礦物沿長軸定向分布。

二長淺粒巖(照片1-e) 淺灰紅色,殘留斑狀結構,基質具細粒粒狀變晶結構,塊狀構造。 巖石由殘留斑晶和基質組成。

3 巖石化學成分

根據采集巖石化學樣品分析,結果如表1。

根據樣品分析數據,分別開展花崗巖巖類TAS分類(圖2)、巖漿/火成巖系統全堿—硅(TAS)分類(圖3)和花崗巖構造環境判別(圖4)。

從圖2和圖3可以看出,樣品為花崗巖(片麻巖樣品除外),該區巖石屬于亞堿性系列;里特曼指數δ=[w(K2O+Na2O)2]/[w(SiO2-43)]范圍在0.75～1.46之間,δ<3.3,為鈣堿性巖。

表1 巖石化學成分分析結果表

注:樣品由河南省巖石礦物測試中心分析。

圖2 花崗巖巖類TAS分類圖Fig.2 Granite TAS classification diagram

圖3 巖漿/火成巖系統全堿—硅(TAS)分類(Eric A.K.Middlmost)Fig.3 Total Alkali Silica(TAS)classification of magma or igneous rock system

w(K2O)/w(Na2O)比值為火成巖研究的重要參數。例如,由陸殼沉積物熔融形成的S型花崗巖,一般具w(K2O)/w(Na2O)>1的特征,而幔源巖漿分異形成的M型花崗巖或地殼中以火成巖為源區重熔形成的I型花崗巖則常具w(K2O)/w(Na2O)<1的特征[3]。而該區樣品的w(K2O)/w(Na2O)范圍在12.57～18.59之間,明顯>1,說明為由陸殼沉積物熔融形成的S型花崗巖。從w(Al2O3)/w(Na2O+K2O+ CaO)(常表示為A/CNK)范圍在1.97～2.32之間(>1.1者為S型花崗巖),也說明該區樣品為S型花崗巖。

從圖4可以說明,該區花崗巖構造環境為后造山花崗巖類,少量為與裂谷有關或與大陸的造陸抬升有關的花崗巖類。

圖4 花崗巖構造環境TFe2O3/[w(TFe2O3)+w(MgO)]—SiO2判別圖解Fig.4 Tctonic setting of granite TFe2O3/[w(TFe2O3)+w(MgO)]-SiO2

4 含鈾性分析

根據地面高精度伽馬測量及室內分析結果(表2),花崗巖及花崗質類巖石放射性含量較高,伽馬總量一般>30×10-6,主要由釷元素含量較高引起,其中鈾含量一般<5×10-6,而釷含量一般>30×10-6,Th/U比值一般>15,純片麻巖類巖石含量均較低,伽馬總量一般<15×10-6,Th/U比值一般<15。

表2 巖石含鈾性分析結果

注:樣品由河南省巖石礦物測試中心分析。

5 結論

烏薩加蘭構造帶南段以大面積分布片麻巖和花崗巖為明顯特征,局部穿插石英脈和基性巖脈。太古代巖漿活動頻繁,疊加元古代巖漿侵入,巖漿侵入具有多期次,后期重熔改造作用明顯[4],為形成熱液改造花崗巖型鈾礦提供有利條件。

本區發育一套片麻巖—花崗片麻巖—混合花崗巖—花崗巖系列的巖石組合,它們之間呈過渡關系,在分異分帶中,在一定的部位形成富鈾體(全巖礦化),并有局部富集。

烏薩加蘭構造帶南段變質巖系隆升不大,花崗巖體剝蝕程度較淺,有利于成礦后保存。

[1] Nuclear Energy Agency.Uranium2011:Resources,production and Demand[M].Paris:Nuclear Energy Agency,2012:405-411.

[2] Ministry of Energy and Minerals,Opportunities For Mineral Resource Development of Tanzania[M].Dar Es Salaam:Tanzania Printers,2005:111-112.

[3] Middlemost,Eric A.K.Naming materials in the magma/igneous rock system [J].Earth-Science Reviews,1994(37):215-224.

[4] Geology of Geophysical and Mineral Potential atlas of Tanzania[M].Dodoma:Geological Survey of Tanzania,1993:56-61.

(責任編輯：于繼紅)

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(1.No.2InstituteofGeological&MineralResourcesSurveyofHenan,Zhengzhou,Henan450001; 2.HenanProvinceNuclearGeology,Xinyang,Henan464000)

Usagaran tectonic belt extends about 1 000 km in Tanzania. According to regional geological data and geological survey results，Usagaran structure belt is divided into south and north parts by Ruaha river. In this paper，the major goal is to research lithological association and tectonic setting of the south. It’s preliminary though that its lithological association is granite-gneiss with zonality，and its tectonic setting is post-orogenic stage granite. After testing and analyzing the uranium concentration of the south part of Usagaran’s lithology，the results show that granite is strong radioactive，gneiss is low radioactive. And those results provide a reference for the selection of uranium metallogenic prospecting area.

Usagaran tectonic belt； features of lithology association； tectonic setting； Uranium concentration

2016-03-10;改回日期:2016-05-04

司建濤(1981-),男,工程師,碩士,礦產普查與勘探專業,從事坦桑尼亞金礦及鈾礦勘查工作。E-mail:sijiantao@163.com

P542

A

1671-1211(2016)05-0677-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.002

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160810.1504.020.html 數字出版日期:2016-08-10 15:04