北秦嶺成礦帶西段關山巖體地球化學特征與鈾成礦

殷龍飛 劉坤鵬 于宏偉

摘要：關山巖體位于北秦嶺成礦帶西段隴山地區，屬印支早期二長花崗巖，呈巖基狀產出。礦物成分主要為石英、長石、黑云母及含少量角閃石，巖石富硅、富堿、鋁過飽，貧鐵、鈦、鈣、鎂。大離子親石元素Rb、Ba、Th含量高。稀土元素總量不高，δEu為0.69～0.84，為銪虧損型，從稀土元素分配曲線上來看，呈右傾，屬輕稀土富集型，輕重稀土分餾程度較明顯。整體顯示S型花崗巖特點。與巖體有關的鈾礦化主要分布在其內外接觸帶及元古界變質巖殘留捕虜體中，巖體接觸帶附近混合巖中的鈾礦化前景較好。

關鍵詞：關山花崗巖；地球化學特征；鈾成礦；北秦嶺成礦帶

1. 區域地質特征

北秦嶺鈾成礦帶東起陜西省商南，西至甘肅省天水，呈近東西向伸展。長約550km，寬40km～60km，面積約22萬km2。該區經歷了多期次構造——巖漿——變質作用，地質構造強烈復雜，是一條重要的花崗巖型、花崗偉晶巖型和變質混合巖型鈾成礦帶。

該區處于北秦嶺加里東褶皺帶，區內有北西向八渡——虢鎮一級大斷裂、北西向固關——高樓三級大斷裂，北西西向拓石——城隍廟三級大斷裂。主要出露古元古界隴山巖群、中元古界寬坪巖群及下白堊系六盤山群。隴山巖群呈北西——南東向展布于區內，主要由黑云斜（二）長片麻巖、黑云（斜長）石英片巖、斜長角閃質巖、鈣硅酸鹽巖和白云石大理巖等組成。寬坪巖群分布在巖體南部邊緣，主要為四岔口巖組的云母石英片巖、斜長角閃巖、大理巖等；六盤山群出露于本區東部及南部一帶，由三橋組的紫紅、灰紫色厚層、塊狀復成分礫巖（圖2）。

關山巖體分布于隴山地區的椿樹灘——吳山一帶，呈巖基產出，出露面積約550km2，屬印支早期花崗巖。東與白堊系沉積巖不整合及斷層接觸，南與拓石巖體呈侵入接觸關系，其余各向被隴山巖群“包圍”，呈侵入接觸，界線清楚（圖1、2）。

巖體的生成及改造明顯受東西向和北西向區域性構造控制，在空間上處于固關——高樓與拓石——城隍廟大斷裂的夾持部位，整個巖體形態呈一個平臥的“V”字形。許多單個巖體的長軸方向基本上與地層走向一致，而巖體線形分布特征不明顯，因此巖體的形成可能與褶皺造山作用有關。中、新生代的強烈構造運動，又在巖體中形成多組斷裂構造和一些中、新生代的斷陷盆地（香泉盆地、大底村盆地），使整個巖體形態更顯復雜（圖2）。

2. 巖石學特征

關山花崗巖主要造巖礦物為鉀長石、斜長石、石英、黑云母及少量角閃石等，巖性主要為淺肉紅色二長花崗巖（圖3）。由早到晚，巖體礦物結晶粒度由細到粗，斑晶含量逐漸增加。根據礦物粒度不同，將關山巖體分為淺肉紅色細粒二長花崗巖（ηγ51-1a）、淺肉紅、肉紅色中粒含斑二長花崗巖（ηγ51-1b）、淺肉紅色粗粒似斑狀二長花崗巖（ηγ51-1c），其巖石學特征見表1，照片1、2。

中細粒花崗結構，塊狀構造。左側微斜長石，格子狀雙晶，斜長石是半自形板條狀，聚片雙晶，白色者是石英，它形粒狀，三者混雜分布。

3. 巖石地球化學特征

3.1 主量元素特征

關山巖體巖石化學成分見表2。可以看出：從早到晚，具有SiO2含量遞減，TiO2、Al2O3、Fe2O3、組合指數δ漸增的趨勢。SiO2含量較高，全堿8.5%，ω（K2O）/ω（Na2O）>1，A/CNK>1.0，鋁過飽和，具備S型花崗巖一般特征。分異指數DI達90，固結指數SI=2.25～5.22，巖漿分異程度高，組合指數δ<3.3，屬鈣堿性系列。結合ACF圖解（圖4）判定，關山巖體巖石落入S區。由此認為關山巖體巖石類型屬富硅、富堿、鋁過飽和，貧鐵、鈦、鈣、鎂的S型花崗巖。

3.2 微量元素特征

與秦巴花崗巖相比，關山巖體微量元素Pb、Nb、Re、Se相對富集，V、Cr、Co 、Ni、Sr、Zr、Ba相對虧損。蛛網圖顯示大離子親石元素Rb、Ba、Th含量高，表現出殼源S型花崗巖特征（表2，圖5）。

3.3 稀土元素特征

稀土元素總量不高，∑REE=101～185×10-6，巖石粒度由細到粗，表現出稀土總量遞增的趨勢（圖6，表3）。三種巖石稀土元素特征類似，右傾，δEu為0.69～0.84，為銪虧損型，LREE/HREE為6.2～7.1，LaN/YbN為15.3～23.9，LaN/SmN為5.2～5.5，GdN/YbN為1.9～2.4，屬輕稀土富集型，輕重稀土分餾程度較明顯；三種巖石中，僅細粒花崗巖δCe為1.12，呈弱正異常，其余與秦巴花崗巖接近，無Ce異常。整體顯示S型花崗巖特點。

4. 鈾成礦

研究發現與關山巖體有關的鈾礦化較集中分布在巖體接觸帶附近及其中地層殘留體槐家溝背斜中，主要類型有花崗巖內、外帶熱液型、淋積型及偉晶巖脈型，見圖2。

4.1 巖體的含鈾性

關山巖體花崗巖鈾含量中等、浸出率中等。細粒、中粒、粗粒花崗巖U、Th含量分別為5.0、26.8（×10-6），5.5、20.8（×10-6），5.4、35.6（×10-6），比維氏U、Th值（3.5、18×10-6）高。Th/U比值大于3，平均為5。鈾浸出率33%～51%。花崗巖礦石中U含量可達744×10-6，平均281×10-6，Th含量最高達38.8×10-6，平均22×10-6。

4.2 巖體內部的鈾礦化

巖體中有熱液活動存在，巖體經受多次構造活動，形成一定規模的斷裂系統，某些斷裂帶熱液活動明顯，形成不同規模的硅化斷裂帶，絹英巖蝕變帶及螢石、伊利水云母、赤鐵礦化蝕變破碎帶。目前巖體中的礦化大多賦存在這些部位，但礦化均呈團塊狀、透鏡狀，品位多在0.03%以下。

4.3 巖體內外接觸帶的鈾礦化

從本區鈾礦化分布及特點來看，巖體內外接觸帶附近的鈾礦化點多、品位高，明顯優于花崗巖內部的鈾礦化，如904礦床、350、903礦點等?；◢弾r的接觸帶既是一個構造的薄弱環節，又是不同巖性的物理化學界面，熱液運移到接觸帶的兩側，條件發生了明顯的改變，打破了熱液的平衡，鈾和其他一些物質就會發生沉淀，所以不少礦床、礦點產在接觸帶附近。

5. 結論

1. 關山巖體具備產鈾巖體巖石化學方面的基本特征：①酸度大，SiO2含量一般都在70%～76%。②堿質高，ω（K2O+Na2O）大于8%。③鉀大于鈉。④鋁過飽和。⑤暗色組分少。⑥稀土總量少，分布形式為輕稀土富集型。但鈾含量、浸出率都比一般產鈾巖體稍低，Th/U比值大于3，偏高。

2. 本區巖漿活動頻繁，分布廣泛，為元古界的混合巖化及鈾成礦提供了熱液及部分鈾源，為鈾的活化、遷移、富集創造了一定的條件，且賦存在巖體接觸帶附近混合巖中的鈾礦化前景較好。

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