青海果可山地區(qū)鉀長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征及鈾成礦條件*

白 強(qiáng) 王利文

(青海省核工業(yè)地質(zhì)局)

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青海果可山地區(qū)鉀長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征及鈾成礦條件*

白 強(qiáng) 王利文

(青海省核工業(yè)地質(zhì)局)

在系統(tǒng)研究果可山地區(qū)分布的鉀長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征的基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)內(nèi)鈾成礦條件進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：①鉀長(zhǎng)花崗巖屬高鉀鈣堿性系列巖石，A/CNK值均大于1.1，屬典型的S型花崗巖；②稀土元素總量(不包括Y)平均1 047.30×10-6，總體顯示含礦巖石稀土元素總量明顯高于正常鉀長(zhǎng)花崗巖，輕重稀土元素總量比值為14.65～24.45，平均19.30，(La/Yb)N23.01～88.62，平均53.86，輕稀土元素富集明顯，稀土元素配分曲線呈右傾型；③構(gòu)造環(huán)境判別圖解顯示花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境具有后造山花崗巖類特征，為造山帶變形作用結(jié)束后形成的侵入巖；④鉀長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征與華南典型產(chǎn)鈾巖體特征極為相似，成礦條件極為有利。

鈾礦 鉀長(zhǎng)花崗巖 地球化學(xué)特征 成礦條件

果可山鉀長(zhǎng)花崗巖體位于青海省烏蘭縣北東部，出露面積約5.2 km2。區(qū)內(nèi)侵入的圍巖為下元古界金水口巖群黑云斜長(zhǎng)片麻巖，接觸帶附近圍巖均發(fā)生不同程度的接觸變質(zhì)作用。NW向斷裂構(gòu)造在區(qū)內(nèi)較發(fā)育，是與區(qū)內(nèi)鈾礦化關(guān)系最密切的一套巖石[1-3]。經(jīng)過(guò)2 a工作，發(fā)現(xiàn)果可山地區(qū)分布的鉀長(zhǎng)花崗巖具備產(chǎn)鈾巖體的一般特征，但目前的工作側(cè)重點(diǎn)為鈾礦化的尋找，對(duì)巖石地球化學(xué)特征及其成因的研究較薄弱。為進(jìn)一步指導(dǎo)區(qū)內(nèi)鈾礦找礦工作，本研究分別從主量元素、稀土元素2個(gè)方面對(duì)果可山鉀長(zhǎng)花崗巖體的地球化學(xué)特征進(jìn)行分析，并對(duì)其鈾成礦條件進(jìn)行討論。

1 巖石特征

果可山地區(qū)分布的鉀長(zhǎng)花崗巖(T ξγ)表面呈肉紅色，不等粒花崗結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，受區(qū)內(nèi)強(qiáng)烈的變形變質(zhì)作用，巖石遭受不同程度的糜棱巖化，主要礦物成分為鉀長(zhǎng)石(47%)、石英(30%)、斜長(zhǎng)石(15%)、榍石少量，裂隙充填物主要有綠泥石(4%)、絹云母(3%)。鉀長(zhǎng)石呈淺肉紅色，板粒狀，少數(shù)呈板狀，發(fā)育格狀雙晶和條紋構(gòu)造，為微斜條紋長(zhǎng)石，受動(dòng)力變質(zhì)作用發(fā)育波狀消光變形結(jié)構(gòu)，伴有碎粒化，沿顯微裂隙紋充填有絹云母集合體，多數(shù)晶體保留半自形粒狀晶及他形粒狀晶的巖漿結(jié)晶形態(tài)；石英呈他形粒狀，粒徑0.18～2.80 mm；斜長(zhǎng)石呈半自形粒狀結(jié)構(gòu)，具強(qiáng)絹云母化蝕變，伴有壓碎裂紋。伽馬能譜測(cè)量w(U)一般(3.7～10.0)×10-6，平均5.4×10-6；w(Th)一般(16.0～36.6)×10-6，平均25.3×10-6。

2 巖石地球化學(xué)特征

在果可山地區(qū)分布的鉀長(zhǎng)花崗巖中分別采集了5件硅酸鹽樣品(編號(hào)分別為GSY01、GSY02、GSY03、GSY04、GSY05)及5件稀土樣品(編號(hào)分別為XT01、XT02、XT03、XT04、XT05)，用以研究鉀長(zhǎng)花崗巖地球化學(xué)特征及構(gòu)造環(huán)境，樣品分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 鉀長(zhǎng)花崗巖分析結(jié)果及相關(guān)參數(shù)

由表1可知：SiO2含量高，為72.67%～75.45% (平均73.77%)，K2O+Na2O含量5.46%～9.16%(平均7.76%)，K含量大于Na，w(K2O)/w(Na2O)大于1.0(為1.20～1.75，平均1.50)，在w(SiO2)-w(K2O)圖上，數(shù)據(jù)點(diǎn)位于高鉀鈣堿性系列范圍內(nèi)；里特曼指數(shù)均小于3.3，為鈣堿性系列巖石，相似于華南地區(qū)的S型花崗巖(陸殼沉積物熔融形成)；鋁飽和指數(shù)(A/CNK)高，樣品的A/CNK值都大于1.1(為1.31～1.92，平均1.47)，屬過(guò)鋁質(zhì)花崗巖范疇；花崗巖構(gòu)造環(huán)境w(Al2O3)-w(SiO2)判別圖解(圖1)顯示，鉀長(zhǎng)花崗巖為后造山花崗巖類。總體而言，鉀長(zhǎng)花崗巖具有相對(duì)高硅、高鋁、高鉀的巖石化學(xué)特征，為造山帶變形作用結(jié)束后形成的侵入巖。

圖1 w(Al2O3)-w(SiO2)花崗巖構(gòu)造環(huán)境判別圖

由圖1可知：鉀長(zhǎng)花崗巖稀土總量(不包括Y)為(174.35～3 571.06)×10-6，平均1 047.30×10-6，總體顯示含礦巖石稀土總量明顯高于正常鉀長(zhǎng)花崗巖；輕重稀土總量比值為14.65～24.45，平均19.30，LaN/YbN為23.01～88.62，平均53.86，表明輕稀土富集明顯，輕、重稀土之間的分餾相對(duì)明顯，配分曲線呈右傾型(圖2)；(La/Sm)N較高，平均7.37，反應(yīng)輕稀土分餾相對(duì)明顯；Eu虧損相對(duì)明顯，δEu為0.21～1.29，平均0.36。

圖2 REE球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分配型式

3 鈾成礦條件

3.1 鈾源條件

(1)下元古界金水口巖群。區(qū)域大地構(gòu)造位于歐龍布魯克陸塊、俄博山克拉通邊緣盆地(在強(qiáng)烈褶皺、變質(zhì)和花崗巖化作用下形成鉀質(zhì)花崗巖)。區(qū)內(nèi)出露地層主要為下元古界金水口巖群(富淺色組分的陸源沉積淺變質(zhì)巖)，原巖恢復(fù)結(jié)果顯示基底巖石中的80%為陸源碎屑沉積巖，反應(yīng)區(qū)內(nèi)出露的金水口巖群地殼成熟度高。巖石放射性物性統(tǒng)計(jì)顯示，金水口巖群w(U)平均5.3×10-6，為形成產(chǎn)鈾花崗巖的良好源巖(w(U)(3～5)×10-6)。

(2)三疊紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖。綜合分析我國(guó)南方典型花崗巖鈾成礦條件后認(rèn)為，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的鈾礦床與鈾背景值較高的花崗巖體在空間上表現(xiàn)出相互對(duì)應(yīng)性。對(duì)已知產(chǎn)鈾花崗巖統(tǒng)計(jì)研究表明，酸性巖漿巖的鈾背景值是衡量產(chǎn)鈾巖體和非產(chǎn)鈾巖體的重要指標(biāo)，與鈾礦有關(guān)的酸性巖漿巖的含鈾量較同類巖石高，絕大多數(shù)產(chǎn)鈾花崗巖w(U)大于9×10-6(我國(guó)華南燕山期產(chǎn)鈾花崗巖w(U)一般為(10～30)×10-6，法國(guó)中央地塊產(chǎn)鈾二云母花崗巖w(U)一般為(10～20)×10-6。通常認(rèn)為w(U)小于4×10-6的貧鈾巖體一般無(wú)法產(chǎn)出鈾礦床。巖體中w(Th)/w(U)值對(duì)于判別巖體是否產(chǎn)鈾具有鑒別意義，據(jù)統(tǒng)計(jì)，w(Th)/w(U)值小于3的花崗巖體有利于鈾成礦，反之則不利。2013年開(kāi)展1∶1萬(wàn)地面伽馬能譜測(cè)量工作前，對(duì)區(qū)內(nèi)各類地質(zhì)體的放射性物性參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明：三疊紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖w(U)一般為(3.7～10)×10-6，平均6.85×10-6；w(Th)一般為(16～36.6)×10-6，平均25.31×10-6；w(Th)/w(U)一般為1.6～2.7，小于3。據(jù)此可認(rèn)為，果可山地區(qū)發(fā)育的三疊紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖具有相對(duì)較高的鈾背景值，w(Th)/w(U)值適中，對(duì)鈾成礦較有利，鉀長(zhǎng)花崗巖為中等產(chǎn)鈾巖體(w(U)(4～8)×10-6)。

3.2 巖石成因條件

大量分析表明，產(chǎn)鈾花崗巖體通常具有酸度大、堿質(zhì)高、鉀大于鈉、鋁過(guò)飽和、暗色礦物少等特征。酸度大主要體現(xiàn)在SiO2含量較高，一般在70%以上，據(jù)杜樂(lè)天[4]對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)十個(gè)巖體300多件巖石樣品的分析統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)鈾花崗巖w(SiO2)一般為70%～76%；堿質(zhì)高，即w(K2O+Na2O)一般為7.2%～9.2%，K含量大于Na，w(K2O)/w(Na2O)約5∶3，鉀長(zhǎng)石含量占長(zhǎng)石總量的50%以上(Na含量大于K含量是產(chǎn)Nb、Ta花崗巖的特征，對(duì)鈾成礦不利)；鋁過(guò)飽和，即w(Al2O3)含量通常為13%～14%，A/CNK大于1(巖石中Ca含量較低)；暗色礦物少指Fe、Mg、Ti含量較低。對(duì)華南花崗巖體稀土元素地球化學(xué)特征的研究表明，產(chǎn)鈾巖體的稀土分布型式多屬輕稀土富集型，δEu值一般大于0.2。

與國(guó)內(nèi)典型產(chǎn)鈾巖體對(duì)比可知，果可山地區(qū)發(fā)育的三疊紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖的地球化學(xué)特征與已知產(chǎn)鈾花崗巖的地球化學(xué)特征較接近，表現(xiàn)出有利于鈾成礦的巖石化學(xué)屬性[5]。從我國(guó)產(chǎn)鈾花崗巖的成因類型來(lái)看，主體都屬于陸殼改造成因。通常的觀點(diǎn)認(rèn)為陸殼改造型花崗巖(S型)與鈾成礦關(guān)系最密切，次為地殼同熔型花崗巖(I型)。產(chǎn)于果可山地區(qū)的鉀長(zhǎng)花崗巖均屬高鉀鈣堿性系列巖石，A/CNK值均大于1.1，屬典型的S型花崗巖。構(gòu)造環(huán)境判別圖解顯示花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境具有后造山花崗巖類特征，為造山帶變形作用結(jié)束后形成的侵入巖。

3.3 構(gòu)造、熱液活動(dòng)與蝕變條件

斷裂構(gòu)造能夠?yàn)闊嵋盒外櫝傻V提供必要的空間條件，熱液活動(dòng)是成礦作用的基礎(chǔ)，蝕變作用是熱液活動(dòng)在構(gòu)造控制下熱液與圍巖相互作用的結(jié)果。構(gòu)造、熱液活動(dòng)與蝕變作用往往互為關(guān)聯(lián)，由熱液活動(dòng)導(dǎo)致形成的蝕變現(xiàn)象對(duì)熱液活動(dòng)范圍、成礦作用類型具有重要的指示意義。果可山地區(qū)區(qū)域性NW向斷裂構(gòu)造橫穿，該斷裂在長(zhǎng)度、寬度上均呈現(xiàn)一定的規(guī)模，構(gòu)造性質(zhì)表現(xiàn)出張性或張扭性特點(diǎn)，后期受到NNW向斷裂構(gòu)造錯(cuò)動(dòng)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)表現(xiàn)出多期性特點(diǎn)。斷裂在多期構(gòu)造應(yīng)力的作用下，巖石較破碎，中心部位為角礫巖，兩側(cè)為碎裂巖和碎裂花崗巖。在巖漿結(jié)晶分異作用過(guò)程中，巖漿期后熱液沿構(gòu)造活動(dòng)帶遷移，各種來(lái)源的熱水溶液(巖漿自變質(zhì)熱液、期后幔源上升熱液，地下循環(huán)熱水等)上升至淺部，并摻和了大量大氣降水，在中—低溫、中—淺成條件下，由于溫度、壓力降低，揮發(fā)分逃逸，圍巖作用加強(qiáng)，隨著K、Na、Si及揮發(fā)分的增高以及溫度、壓力的降低，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分逸散，鈾的絡(luò)合物被分解，發(fā)生鈾的還原和沉淀，局部富集成礦。區(qū)內(nèi)3條斷裂構(gòu)造多疊加發(fā)育硅化、褐鐵礦化、高嶺土化等蝕變。蝕變分帶較明顯，其中硅化為主要的近礦圍巖蝕變，且硅化與鈾成礦呈明顯的正相關(guān)，硅化越強(qiáng)烈的部位鈾礦化反應(yīng)越明顯。區(qū)內(nèi)石英脈、方解石脈等較發(fā)育，巖石裂隙中黃鐵礦細(xì)脈密集分布，反應(yīng)區(qū)內(nèi)強(qiáng)烈的熱液活動(dòng)較發(fā)育。可見(jiàn)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造、熱液、蝕變“三位一體”疊加部位為尋找鈾礦的有利地段。

3.4 已知鈾礦化

已知的鈾礦體或礦化體及與之相伴生的蝕變現(xiàn)象是鈾成礦作用存在與否的直接證據(jù)，也是鈾礦的直接找礦標(biāo)志。區(qū)內(nèi)地表工作成果表明，該區(qū)存在2條鈾釷混合礦化帶，且通過(guò)探槽圈定了3條鈾礦體，鈾礦石主要為碎裂蝕變花崗巖型，硅化蝕變?cè)阝櫟V體附近最為強(qiáng)烈，往外圍逐漸減弱直至漸變?yōu)檎鷰r。電子探針?lè)治鲲@示，鈾礦石中除了次生鈾礦物(鈣鈾云母)外，還存在原生鈾礦物(瀝青鈾礦)，多以微粒狀或不規(guī)則狀以集合體或孤立的點(diǎn)狀體分布于巖石內(nèi)發(fā)育的構(gòu)造裂隙中，或賦存于礦物顆粒間，多表現(xiàn)為瀝青鈾礦孤立存在，與其他礦物交代共存者較少。礦石地球化學(xué)研究顯示，礦石鈾含量與稀土含量表現(xiàn)出一定的正相關(guān)性，含礦巖石稀土總量明顯高于非含礦巖石，其配分曲線與圍巖花崗巖存在差異，且Eu虧損程度較圍巖有明顯的下降。可見(jiàn)，果可山地區(qū)發(fā)育的鈾礦化并非表生作用形成的，應(yīng)為侵入巖固結(jié)成巖后熱液作用的產(chǎn)物。

4 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合青海果可山地區(qū)鉀長(zhǎng)花崗巖的相關(guān)分析結(jié)果，對(duì)該類巖石的地球化學(xué)特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，并分別從鈾源、巖石成因、構(gòu)造、熱液活動(dòng)與蝕變等方面對(duì)區(qū)內(nèi)鈾成礦條件進(jìn)行了深入探討，對(duì)于區(qū)內(nèi)進(jìn)一步開(kāi)展鈾礦找礦勘探工作有一定的借鑒價(jià)值。

[1] 王毅智.區(qū)域地質(zhì)調(diào)查說(shuō)明書(shū)(1∶50 000)(茶汗河幅)[R] .西寧：青海省地質(zhì)調(diào)查院，2001.

[2] 白 強(qiáng).青海省烏蘭縣果可山地區(qū)鈾礦普查報(bào)告[R].西寧：青海省核工業(yè)地質(zhì)局，2014.

[3] 余達(dá)淦，吳仁貴，陳培榮.鈾資源地質(zhì)學(xué)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2004.

[4] 杜樂(lè)天.花崗巖型鈾礦文集[G].北京：原子能出版社，1982.

[5] 章邦桐，吳俊奇，丘志力，等.論熱液蝕變與鈾成礦富集作用的關(guān)系[J].地質(zhì)論評(píng)，1990(5)：238-242.

Geochemical Characteristics and Uranium Metallogenic Conditions of the Moyite in Guokeshan Area in Qinghai Province

Bai Qiang Wang Liwen

(The Nuclear Industry Geological Bureau of Qinghai Province)

Based on analyzing the rock geochemical characteristics of the granite distributed in Guokeshan area in Qinghai province,the uranium metallogenic conditions of the area is also discussed.The results show that:①moyite in the area is belongs to the calcium alkali rock series with high potassium,the value of A/CNK is larger than 1,it also belongs to the typical S type granite;②the average value of rare earth elements (Y is not concluded) is 1 047.30×10-6，it overall show that the ore-bearing rare earth elements is higher than that of normal moyite significantly,the total ratio value of light and heavy rare earth elements is 14.65～24.45,the average value is 19.30,the value of (La/Yb)Nis 23.01～88.62,the average value is 53.86,the enrichment characteristics of light rare earth elements is significant,the rare earth elements partition type curve is appeared with the right type;③the tectonic environment discrimination diagram show that the tectonic environment of the formation of granite has the characteristics of after post orogenic granite,it is the one that is formed after the deformation process of orogenic belt;④the rock geochemical characteristics is consistent to the typical uranium-producing rock mass characteristics in the south of China,the uranium metallogenic conditions of the area is ideal.

Uranium deposit, Moyite, Geochemical characteristics, Metallogenic conditions

*青海省地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目(青國(guó)土資礦[2013]160號(hào))。

2016-05-05)

白 強(qiáng)(1986—)，男，工程師，810016 青海省西寧市城北區(qū)生物園區(qū)經(jīng)三路38號(hào)。