內蒙古烏拉特后旗地區鈾礦地質特征及礦化成因探討

楊麗娟 謝燕 徐國 王永全

摘要：本文首先從構造、地層、巖漿巖、鈾礦化特征等方面總結了烏拉特后旗地區鈾礦地質特征，然后從地球化學指標特征、物質成分變遷、礦物蝕變特征三個方面重點討論了鈾礦化成因，據此初步探討了后旗地區花崗巖型鈾礦的找礦方向，以期為該區的鈾礦找礦工作提供參考。

關鍵詞：內蒙古；烏拉特后旗；鈾礦地質特征；礦化成因

1.前言

內蒙古烏拉特后旗地區的鈾礦勘查工作始于20世紀50年代，1993年以前七〇三航測隊、北京地質研究院、核工業二〇八大隊等單位在本區開展了鈾礦區調、勘查或研究工作，先后發現了1501.1513等花崗巖型、碳硅泥巖型鈾礦化點、炭窯溝四盤6號等偉晶巖型鈾礦化點及測老廟盆地沉積鈾礦床等大量礦化點和異常點，找礦前景良好，因此，筆者在區內開展詳細的地質礦化特征研究，分析礦化成因，探索找礦方向，對區內鈾礦找礦工作具有十分重要的意義。

2.地質特征

2.1構造

烏拉特后旗地區大地構造位置屬狼山一白云鄂博臺緣坳陷西南段、阿拉善臺隆中北段，屬華北陸塊北（外）緣鉛鋅銅鉬鈾銀成礦帶。區內斷裂構造十分發育，構造線總體呈北東向，褶皺構造總體表現為復背斜形式，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，后旗狼山地區結束了拉張型沉積，轉入了擠壓造山活動期，形成了韌性斷裂或韌性剪切帶。韌性剪切帶對控制鈾礦化的分布有一定的意義，其變形越強烈鈾礦化越容易富集，已發現的礦化點、異常點大多沿韌性剪切帶分布。

2.2地層

區內出露地層較為簡單，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、固陽組、巴音戈壁組等內陸湖盆沉積蓋層

烏拉山群巖性以（黑云）斜長角閃巖、（黑云）角閃斜長片麻巖、角閃斜長變粒巖、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，區內本群可分為三個巖組，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、碳質板巖等，其碳質板巖中已發現固陽康兔溝601等淋積型鈾礦化點。

2.3巖漿巖

本區受地槽多旋回發展及深斷裂的共同影響，巖漿巖十分發育，從新太古代—侏羅紀均有出露，以新太古代、石炭紀、二疊紀和三疊紀花崗巖類最為發育（圖1）。巖體長軸方向均為北東向，顯示北東向斷裂對區內巖漿活動具有長期的影響。石炭紀、三疊紀花崗巖與鈾礦化關系密切，代表性巖體特征簡述如下。

（1）古生代石炭紀罕烏拉巖體

狼山復式巖體主體，主要巖性為灰白色、淺肉紅色中細粒、中粒斜長花崗巖、黑云母二長花崗巖、鉀長花崗巖。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，巖石化學組成均顯示鋁過飽和。Na20+K20平均為6.41%～6.83%，鉀長花崗巖略高，為6.83%；K20/Na20平均為1.10～1.24，鉀長花崗巖最高，為1.24，屬于中高鉀系列花崗巖。

（2）三疊紀烏和爾圖巖體

烏和爾圖巖體為狼山復式巖體的最新巖體，能譜測量的巖體鈾含量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，Fe203/FeO變化于1.41～2.54，A/CNK變化于1.40～1.48，表現為A1203>CaO+K20+Na20，A/NK變化于1.57～1.67，表現為弱鋁過飽和的堿性巖體。由此認為，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，反應其后期發育較為強烈的鉀化，這與巖體中發育的大量鈾礦化密切相關。

作者通過對烏拉特后旗地區各時期巖體巖石學、巖石化學特征的系統研究，認為烏拉特后旗地區主要巖體在巖石地球化學特征上具有一定的共性，都具有高鉀、高堿、鋁過飽和的S型花崗巖特征，形成的構造背景為華北板塊北緣與西伯利亞板塊南緣同碰撞結束一后碰撞開始的構造轉換期，其巖漿很可能來源于中新元古代渣爾泰山群變質巖的部分熔融。這一特征對鈾成礦十分有利。

2.4鈾礦化特征

烏拉特后旗地區已發現的礦化點、異常點以花崗巖型為主，主要產于石炭紀罕烏拉巖體和三疊紀烏和爾圖巖體等花崗巖體及其內外接觸帶中，受斷裂蝕變帶、糜棱巖化帶控制，以硅質破碎帶、硅質脈型鈾礦化為主，代表性鈾礦化點包括1501.1513等（圖2）。礦化主要與紅色、黑色硅質脈、玉髓脈有關，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

烏拉特后旗地區花崗巖型鈾礦化主要產于三疊紀烏和爾圖巖體東、西兩側邊緣相中，礦化明顯受構造控制，為分析其成因，筆者對賦礦巖石的地球化學指標、物質成分變遷情況、礦物蝕變特征做了初步研究。

3.1地球化學指標特征

根據對1513及1501礦點部分賦礦巖石的主量元素全分析結果可看出（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、法國主要堿交代型鈾礦床礦石地球化學指標平均值對比可知（表4、圖3），烏拉特后旗地區賦礦巖石各項地球化學指標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，說明其堿交代程度很高，鉀化十分強烈。

綜合以上指標可看出，烏拉特后旗地區賦礦巖石具有高鉀、高堿、鋁過飽和、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指標特征，由此可以證明，烏拉特后旗地區賦礦巖石經歷了較強烈的堿交代作用。

3.2物質成分變遷

通過對烏拉特后旗地區賦礦巖石主量元素測定，并對其進行巴爾特法計算，得出賦礦巖石主要陽離子遷移情況，由結果表可知（表4），礦化地段構造蝕變巖與正常圍巖在化學成分上差異很大，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為正相關關系，與Al、Fe、La、Tn為負相關關系，釷含量較低，一般在0.002%～0.006%之間，Th/U=0.22。這一特征說明烏拉特后旗地區主要產鈾巖體在成巖后期可能經歷了大范圍、強烈的自交代作用，且這一自交代作用以鉀交代為主。

3.3礦物蝕變特征

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

巖體在發生堿交代作用過程中礦物成分發生明顯變化：斜長石、黑云母被堿性熱液交代；更長石中的鈉被鉀置換，從而逐漸鉀化，變為微斜長石、微斜條紋長石、正長石；黑云母中的Al、Fe也被大量帶出，蝕變為綠泥石；同時，石英被大量溶解，si大量流失，這與前文所述物質成分變遷特征相一致。隨著交代作用的發生，賦礦巖石中保留了大量的交代殘余、石英重結晶結構，這也為巖體發生堿交代作用提供了可靠的證據。

堿交代作用還表現在區域上大面積圍巖蝕變的發育，常見的蝕變種類有鉀化（表現為石英、斜長石減少、堿性長石增加）、硅化（主要表現為硅質充填膠結）、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造的兩側。

3.4礦化成因探討

經研究，作者認為烏拉特后旗地區花崗巖型鈾礦化成因，其礦化過程經歷三個主要階段，即鈾的預富集階段、鉀交代階段和后期熱液成礦階段。

3.4.1鈾的預富集階段

鈾的預富集階段是隨著主要產鈾花崗巖體的巖漿演化及巖體形成過程中的構造演化而發生的四次鈾的活化遷移富集過程：第一次為中新元古代渣爾泰群濱海一淺海相建造沉積過程中富集鈾；第二次為伴隨白云鄂博造山運動，古陸殼部分熔融，形成中元古代富鈾的哈海巖體，同時形成最早的鈾礦化點；第三次為晚石炭世末中華力西運動第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模陸殼熔融，形成罕烏拉巖基、浩日格山巖體等石炭紀富鈾花崗巖體，也基本奠定了目前狼山復式巖體的主體；第四次為二疊紀晚華力西旋回第一幕構造運動，晚三疊世造山期后地殼拉伸松弛背景下印支運動的產物，形成烏和爾圖巖體、東升廟巖體。隨著烏拉特后旗地區構造演化的進行，鈾通過陸殼重熔再侵位的機制不斷的遷移活化再富集，這一過程的結果是使本來分散于古陸殼及熱液中的鈾集中富集于石炭紀一三疊紀產鈾巖體中，為后期熱液改造成礦奠定了鈾源基礎。

3.4.2鉀交代階段

鉀交代階段是鈾的再分配階段，烏拉特后旗地區主要產鈾花崗巖體是由一系列堿質含量較高的陸殼重熔巖漿結晶分異形成的，在巖體侵入晚期，由巖漿分異形成的堿性巖漿熱液與已經形成的巖體發生規模較大、程度較強的鉀交代作用，使巖石的礦物組成和化學成分都發生了較大變化，堿性長石增多，石英發生重熔再結晶，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，同時由于硅質被大量帶出，巖石的抗壓強度變小，孔隙度增大，使其更易破碎、蝕變，同時更有利于鈾的遷出。鉀交代階段不但完成了鈾的預富集，同時為后期的熱液成礦，提供了物質來源，提供了礦質沉淀聚集的地球化學環境以及容礦的場所。

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造活動，這些構造活動是鈾遷出成礦的動力來源，構造使鉀交代巖石破碎，同時還導通了深部的熱液，這些熱液隨著多期構造的發育，反復作用于鉀交代巖石，使熱液中的鈾與鉀交代巖石中預富集的鈾同時被Fe2+等還原介質還原從而形成具一定規模的鈾礦化，同時熱液作用又導致了一系列的蝕變，如硅化、赤鐵礦化、螢石化等。在成礦后，部分礦化又經歷了表生淋積作用，形成了一定規模的次生鈾礦化（1502礦點）。

4.找礦方向

綜上所述，筆者認為該區應以花崗巖型鈾礦為主要找礦類型，工作區二疊一三疊紀s型花崗巖體發育，巖體內已發現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、巖體內部構造破碎帶、糜棱巖化帶，成礦最有利地段為烏和爾圖巖體東、西邊緣相與過渡相接觸部位，鈾礦化特征及成因與龍首山地區有相似之處，具有很好的鈾成礦潛力。