吳繼光

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)局293大隊，廣東廣州 510800)

粵北下莊巖體巖石化學(xué)特征與鈾成礦關(guān)系探討

吳繼光

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)局293大隊，廣東廣州 510800)

粵北印支期下莊巖體巖石具有富硅(SiO2=69.13%～73.39%，平均值71.73%)、富堿質(zhì)(K2O+Na2O=7.49%～8.69%，平均值7.97%)等特征，w(K2O)/w(Na2O)＞1，鋁飽和指數(shù)(ASI)為1.01－1.21，巖體屬于高鉀鈣堿性及過鋁質(zhì)巖石系列，以上特征表明，巖體屬于典型的S型花崗巖，部分帶有A型花崗巖的特征，是在地殼伸展-減薄的構(gòu)造背景下，由變質(zhì)泥巖與變質(zhì)砂巖部分熔融共同作用的產(chǎn)物，經(jīng)構(gòu)造環(huán)境判別分析，巖體屬于后造山花崗巖類的范疇，巖體的原巖為鈾礦化提供了豐富的鈾源，巖體形成時所處的構(gòu)造環(huán)境為鈾成礦提供了運移通道與賦存空間。

下莊巖體;巖體成因;構(gòu)造環(huán)境;鈾礦化;成礦條件

貴東巖體是印支期—燕山期多次巖漿侵入形成的復(fù)式雜巖體，主要由下莊、魯溪、帽峰、司前及隘子等巖體組成(孫濤等，2003;徐夕生等，2003)，以往的研究主要集中于整個巖體及內(nèi)部基性巖脈的巖石化學(xué)分析(王學(xué)成等，1989;張成江，1991;李建紅等，2004;王素娟等，2005;王正齊等，2007;夏宗強等，2008，朱捌等，2008)、巖體成因研究(吳烈勤等，2005)、區(qū)內(nèi)構(gòu)造分析(陳國達(dá)等，1992)、鈾成礦類型及成礦地質(zhì)條件(胡瑞忠，1990;王學(xué)成，1991;徐達(dá)忠，1999;鄧平，2003;張輝仁等，2010;張敏，2006)的探討，而對內(nèi)部組成巖體的巖石化學(xué)特征、巖體原巖組成、構(gòu)造環(huán)境與鈾礦成礦關(guān)系的研究相對較少，本文以富鈾的下莊巖體為研究對象，在巖石化學(xué)分析的基礎(chǔ)上探討了巖體原巖、構(gòu)造環(huán)境與鈾成礦的關(guān)系，期望為進(jìn)一步研究下莊巖體及整個貴東巖體提供合理的鈾礦找礦信息。

1 地質(zhì)概況

下莊巖體處于南嶺緯向成礦帶、大東山—貴東花崗巖體的東部，出露面積約157 km2，是粵北地區(qū)重要的產(chǎn)鈾花崗巖體之一，下莊礦田主要位于該巖體內(nèi)(圖1)，巖體的圍巖主要為寒武系—奧陶系的淺變質(zhì)砂巖、砂頁巖及板巖和泥盆系—石炭系碳酸鹽巖及砂巖，接觸帶附近的圍巖均出現(xiàn)不同程度的變質(zhì)作用。

巖體巖性主要為中粒(局部中粗粒)黑云母花崗巖，巖石呈灰白色，可見肉紅色鉀長石及灰白色斜長石嵌入巖體中(圖2)，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶主要為鉀長石及斜長石，次為石英，鉀長石含量約40%～45%，斜長石含量約15%～20%，斑晶粒徑2～3 cm，以板狀它形為主，石英含量約25%～35%，無色透明，粒狀它形，黑云母含量約5%～8%，呈黑色片狀集合體產(chǎn)出，部分巖石中可見少量片狀白云母。副礦物中，除了獨居石、電氣石含量高外，晶質(zhì)鈾含量也較高(6.41×10－6)，晶體不規(guī)則，且普遍有溶蝕現(xiàn)象。經(jīng)野外觀察發(fā)現(xiàn)，下莊巖體與臨近的魯溪巖體為漸變接觸關(guān)系，據(jù)年代學(xué)可知(徐夕生等，2003)，下莊巖體的形成稍晚于魯溪巖體。在下莊巖體北部與分水坳巖體相接觸部位，很多露頭可見有細(xì)粒白云母花崗巖侵入其中，切割其線理構(gòu)造(主要為局部鉀長石和黑云母定向排列)。

2 巖體巖石化學(xué)特征

全巖樣品分析在湖北省地礦局巖礦測試分析中心完成，采用X射線熒光光譜(XRF)分析方法，詳細(xì)的流程與測試方法見Li(1997)，下莊巖體的主要元素分析結(jié)果見表1。

巖體具有如下的巖石化學(xué)特征:

(1)巖體富硅富堿，SiO2含量為69.13% ～73.39%，平均值達(dá)到71.73%，K2O+Na2O含量為7.49%～8.69%，平均值為7.97%，樣品中K2O含量普遍大于Na2O含量，K2O/Na2O比值為1.56～2.69，平均值為 2.00，MgO含量 為 0.23% ～0.78%，CaO含量為0.86%～1.93%，P2O5含量為0.06%～0.13%，TFeO含量為1.63%～3.12%，在全堿-SiO2圖解上，巖體主要巖性屬于花崗巖范疇，其中XZ01具有部分花崗閃長巖的特點，如圖3，在K2O-SiO2圖解上，巖體屬于高鉀鈣堿性巖石系列，部分樣品具有鉀玄巖系列特征，主要是由于堿性長石含量高所致(圖解略)，較高的堿含量除了反映原始巖漿成分外，也包含了部分堿交代作用的貢獻(xiàn)(凌洪飛等，2005)。

(2)巖體鋁飽和指數(shù)較高(ASI)，分析的樣品中 Al2O3含量為 13.31% ～14.31%，平均值為13.79%，樣品中除了XZ09的A/CNK值較低外(接近于1)，其余樣品的A/CNK值均接近或大于1.1(A/CNK=1.07～1.21)，如表1，巖體應(yīng)屬于弱過鋁質(zhì)至強過鋁質(zhì)范疇，在A/NK-A/CNK圖解上， 所有的數(shù)據(jù)點均位于亞堿性過鋁質(zhì)范圍內(nèi)(圖4)。

表1 下莊花崗巖體主量元素化學(xué)成分組成Tab.1 Major element composition of Xiazhuang granite %

3 巖體原巖組成、構(gòu)造環(huán)境及與鈾成礦的關(guān)系

3.1 下莊巖體成因

張成江(1991)通過巖石組合、礦物學(xué)特征及巖石化學(xué)特點分析，認(rèn)為下莊巖體具有 S型花崗巖特征，李建紅等(2004)曾對貴東巖體進(jìn)行了成因的分析，在ACF圖解上，所有數(shù)據(jù)點均位于S型范圍內(nèi)，具有S型花崗巖的特征，孫濤等(2003)通過同位素較低的 εNd(t)值(－10.8)、高的(87Sr/86Sr)i值(0.717 38)和古老的Nd模式年齡(1 869 Ma)等特征，認(rèn)為該巖體屬于典型的殼源型花崗巖。吳烈勤等(2005)通過Ba，Sr等元素分析，認(rèn)為巖體可能是殼源物質(zhì)低程度部分熔融的產(chǎn)物，巖體高的鈾含量為15.84×10－6～26.92×10－6，平均為20.17×10－6，比中國東部上地殼的平均值1.5×10－6(高山等，1999)高10～18倍，從而可為區(qū)域內(nèi)鈾礦化的富集提供豐富的鈾源。

本文對數(shù)據(jù)點在K2O-Na2O圖解上進(jìn)行投影，發(fā)現(xiàn)樣品大部分?jǐn)?shù)據(jù)點均屬于S型花崗巖范疇，但有少部分點位于A型花崗巖范圍內(nèi)，這也與野外觀察到巖體中部分富含堿性條紋長石的現(xiàn)象所對應(yīng)，而King等(1997)認(rèn)為鋁質(zhì)A型花崗巖不應(yīng)與堿性花崗巖歸為一類，兩者有不同的地球化學(xué)特征，并有不同成因，其中鋁質(zhì)A型花崗巖起源于正常水含量的長英質(zhì)下地殼的部分熔融，而堿性花崗巖則為相對“干”的幔源鎂鐵質(zhì)巖漿分異的產(chǎn)物。因此，從元素分析來看，下莊巖體部分具有鋁質(zhì)A型花崗巖的特征(圖5)，同樣，本文利用ACF圖解對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果所有樣品的數(shù)據(jù)點均位于S型花崗巖的范疇內(nèi)(圖6)，這也與前人的結(jié)論較一致，與此同時，本文也對巖體的原巖進(jìn)行了恢復(fù)，采用A/MF-C/MF元素比值對比分析，可知巖體原巖可能為變質(zhì)泥巖與變質(zhì)砂巖部分熔融共同作用的產(chǎn)物(圖解略)，由以上分析可知，下莊巖體屬于典型的S型花崗巖，部分帶有鋁質(zhì)A型花崗巖的特征，原巖可能為變質(zhì)泥巖與變質(zhì)砂巖部分熔融的產(chǎn)物。

圖5 Na2O-K2O圖解(Collins，1982)Fig.5 The Na2O-K2O discrimination diagram

3.2 巖體構(gòu)造環(huán)境與鈾成礦關(guān)系

成礦地球動力學(xué)研究是富大鈾礦床研究的基點，它直接探討板塊之間及圈層之間的相互關(guān)系，任紀(jì)舜等(1999)、徐夕生等(2003)認(rèn)為華南的印支運動及南嶺地區(qū)印支—燕山早期東西向花崗巖的分布可能與印度板塊向歐亞板塊俯沖致使古特提斯洋的消減、閉合有關(guān)，而從晚侏羅世—早白堊世開始，華南構(gòu)造-巖漿作用受控于太平洋動力體系。許靖華等(1987)認(rèn)為，華南是三疊紀(jì)印支運動形成的碰撞造山帶，而南嶺地區(qū)既是華南印支期、燕山期花崗巖發(fā)育的產(chǎn)地，又是與這些不同時期花崗巖密切相關(guān)的多金屬礦產(chǎn)基地，這其中南嶺貴東地區(qū)的鈾礦是其典型代表，富鈾的下莊巖體形成于(235.8±7.6)Ma，本文對其進(jìn)行了構(gòu)造環(huán)境判別分析，基本上所有的數(shù)據(jù)點均落位于POG區(qū)域，屬于后造山花崗巖類范疇(圖7)。

圖6巖體ACF圖解Fig.6 ACF diagram of Xiazhuang granite

圖7 下莊巖體構(gòu)造環(huán)境判別圖解(Maniar et al.，1989)Fig.7 Tectonic setting discrimination diagrams of Xiazhuang granite

Sylvester(1998)指出后碰撞花崗巖是在地殼伸展、減薄環(huán)境下形成的，由于減壓和地幔上涌等因素的共同影響而發(fā)生深熔作用。Martin等(1997)提出后碰撞型或后造山型構(gòu)造環(huán)境的“后”是指其時間比碰撞要晚，但仍與碰撞作用有關(guān)系的構(gòu)造作用，后碰撞時期通常開始于一個陸內(nèi)環(huán)境，主海洋已關(guān)閉，但大陸塊體沿巨大剪切帶仍然有大量水平方向的運動。當(dāng)然，后碰撞時期會出現(xiàn)持續(xù)的或間歇性的伸展體制，構(gòu)造體制發(fā)生改變，由原來的擠壓構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘埖沫h(huán)境，產(chǎn)生各種類型的巖漿，如S型與A型的花崗巖，后碰撞花崗巖巖石化學(xué)特點主要是高鉀鈣堿性系列至堿性系列的巖石，強過鋁質(zhì)花崗巖類，有時還會出現(xiàn)鉀玄巖系列的巖石，這些后碰撞或后造山構(gòu)造環(huán)境的巖石化學(xué)特征與本文分析的結(jié)果較一致。李建紅(2004)提出造山帶后碰撞引發(fā)的地殼重熔或同熔的花崗巖，其物質(zhì)成分以殼源物質(zhì)為主，含有大量的放射性物質(zhì)，放射性生成熱較高，為鈾成礦準(zhǔn)備了充足的鈾源和熱源，也是區(qū)域鈾成礦有利的構(gòu)造環(huán)境與物質(zhì)基礎(chǔ)。由以上分析可知，當(dāng)陸殼構(gòu)造體制由擠壓環(huán)境向拉張環(huán)境轉(zhuǎn)換時，使得深部的熱液流體(包括CO2，H2O，F(xiàn)－，Cl－等)運移至地殼淺部，除了帶有深部的鈾元素外，也使得地殼淺部富鈾巖體的鈾源得以富集，形成早期的富鈾層位，伴隨晚期熱液活動期次的頻繁，在巖體內(nèi)部形成硅質(zhì)脈型等鈾礦床，如下莊礦床，與鈾礦床同時形成的特征礦物有紫黑色的螢石及紅色的方解石，而在巖體與圍巖的接觸熱變質(zhì)部位還有變質(zhì)礦床出現(xiàn)，如新橋東礦床。

4 結(jié)論

粵北下莊巖體富硅、富堿，屬于過鋁質(zhì)(A/CNK=1.07～1.21)、高鉀鈣堿性巖石系列。通過對巖體成因類型的分析，下莊巖體具有典型的S型花崗巖特征，富鋁、w(K2O)/w(Na2O)＞1，部分帶有鋁質(zhì)A型花崗巖的特征，原巖可能為變質(zhì)泥巖與變質(zhì)砂巖部分熔融共同作用的產(chǎn)物。經(jīng)構(gòu)造環(huán)境判別分析，下莊巖體的構(gòu)造環(huán)境屬于后造山花崗巖類的范疇。在巖體形成時期(220 Ma)，構(gòu)造體制發(fā)生改變，由原來的擠壓構(gòu)造環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘埖沫h(huán)境，后期伴隨著深部的熱液流體(包括CO2，H2O，F(xiàn)－，Cl－等)上升至地殼淺部，萃取熱液流體途經(jīng)的富鈾巖體，在地殼淺部形成鈾礦床，可以說，巖體的原巖為鈾礦化提供了豐富的鈾源，巖體形成時所處構(gòu)造環(huán)境為早期鈾成礦提供了運移通道和賦存空間。

致謝:本次研究得到了廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊張振奮副總工程師及黃宏坤工程師的大力支持，元素分析得到了湖北地礦局巖礦測試分析中心夏燦工程師的幫助，再此一并表示感謝!

陳國達(dá)，康自立，沈金瑞，等.1992.華南區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造演化與鈾成礦［J］.華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報，15(1):1-10.

鄧平，舒良樹，譚正中.2003.諸廣-貴東大型鈾礦聚集區(qū)富鈾礦成礦地質(zhì)條件［J］.地質(zhì)論評，49(5):486-494.

高山，駱庭川，張本仁，等.1999.中國東部地殼的結(jié)構(gòu)和組成［J］.中國科學(xué)(D輯)，29(3):204-213.

胡瑞忠.1990.花崗巖型鈾礦床一種可能的成礦模式［J］.科學(xué)通報，35(7):526-528.

李建紅，衛(wèi)三元，梁良，等.2004.貴東巖體地質(zhì)地球化學(xué)特征及其形成的構(gòu)造環(huán)境識別［J］.鈾礦地質(zhì)，20(6):321-329.

凌洪飛，沈渭洲，鄧平，等.2005.粵北帽峰花崗巖體地球化學(xué)特征及成因研究［J］.巖石學(xué)報，21(3):677-687.

任紀(jì)舜，王作勛，陳炳蔚，等.1999.從全球看中國大地構(gòu)造［M］.北京:地質(zhì)出版社:1-50.

孫濤，周新民，陳培榮，等.2003.南嶺東段中生代強過鋁花崗巖成因及其大地構(gòu)造意義［J］.中國科學(xué)(D輯)，33(12):1209-1218.

王素娟，吳烈勤，張展適，等.2005.粵北下莊礦田帽峰巖體的巖石地球化學(xué)特征［J］.東華理工學(xué)院學(xué)報，28(2):130-136.

王學(xué)成，饒冰.1989.粵北貴東巖體內(nèi)基性巖脈的成因研究［J］.南京大學(xué)學(xué)報，25(1):121-135.

王學(xué)成，章邦桐，張祖還.1991.暗色巖脈與鈾成礦關(guān)系研究［J］.礦床地質(zhì)，10(4):359-370.

王正齊，李子穎，張國玉，等.2007.下莊中洞地區(qū)白堊紀(jì)基性脈巖地球化學(xué)特征及其源區(qū)性質(zhì)［J］.鈾礦地質(zhì)，23(4):218-225.

吳烈勤，黃國龍，沈渭洲，等.2005.粵北下莊花崗巖地球化學(xué)特征與成因研究［J］.鈾礦地質(zhì)，21(2):65-71.

夏宗強，李建紅.2008.桃山-諸廣-貴東地區(qū)基性巖脈巖石化學(xué)特征及其地質(zhì)意義［J］.世界核地質(zhì)科學(xué)，25(4):203-210.

肖慶輝.2002.花崗巖研究思維與方法［M］.北京:地質(zhì)出版社.

徐達(dá)忠，劉林清，胡寶群.1999.下莊礦田氣熱高溫鈾成礦特征及年齡研究［J］，鈾礦地質(zhì)，15(5):266-270.

徐夕生，鄧平，O'Reilly SY，等.2003.華南貴東雜巖體單顆粒鋯石激光探針I(yè)CPMS U-Pb定年及其成巖意義［J］.科學(xué)通報，48(12):1328-1334.

許靖華，孫樞，李繼亮.1987.是華南造山帶而不是華南地臺［J］.中國科學(xué)(B輯)，10:1107-1115.

張成江.1991.貴東巖體花崗巖的成因類型及成礦專屬性探討［J］.鈾礦地質(zhì)，7(4):223-234.

張輝仁，王軍，徐海文，等.2010.粵北下莊礦田東、西部“交點”型鈾礦化差異分析［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，33(1):1-8.

張敏，陳培榮，陳衛(wèi)鋒.2006.粵北地區(qū)產(chǎn)鈾巖體的鈾礦化特征及其成礦機制探討［J］.化工礦產(chǎn)地質(zhì)，28(1):9-15.

朱捌，凌洪飛，沈渭洲，等.2008.粵北下莊礦田晚白堊世輝綠玢巖的地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義［J］.地質(zhì)論評，54(1):26-36.

Collins W J.1982.Nature and origin of a type granites with paticular reference to Southeastern Australia［J］.Contrib.Miner.Petro.，80，189-200.

King P L，White A J R，Chappell B W，et al.1997.Characteirzation and oirgin ofaluminousA-type granites from the Lachlan Fold Belt，Southeastern Australia［J］.J Petrol，38(3):371-391.

Li X H.1997.Geochemistry of the Longsheng ophiolite from the southern margin of Yangtze Craton，SE China［J］.Geochem，31(5):323-337.

Maniar P D，Piccoli P M.1989.Tectonic discrimination of granitoids［J］.Geo.Soc.Amer.Bull，101:635-643.

Martin H，Liegeos.1997.Tectonic framework and evolution of the Gawler Graton，Southern Australia［J］.Economic Geology，102:1377-1395.

Middlemost E A K.1994.Naming materials in the magma/igneous rock system［J］.Earth Sic.Rev.，74:215-224.

Sylvester P J.1998.Post-collisional peraluminous granites［J］.Lithos，45:29-44.

Discussion on the Petrochemistry Characteristics and Uranium Deposit of Xiazhuang Pluton in Northern Guangdong Province

WU Ji-guang
(Geological Party No.293，Guangdong Geologic Bureau of Nuclear Industry，Guangzhou，GD 510800，China)

The element characteristic of Indo-Chinese epoch Xiazhuang granite is rich in silicon(SiO2=69.13%～73.39%)，alkalis(K2O+Na2O=7.49%～8.69%)，the ASI=1.01～1.21 and ratio of w(K2O)/w(Na2O)＞1，Xiazhuang pluton is belong to high potassium calcium-alkaline and aluminous series rocks.It shows that the pluton is typical S-type granite，little part is A-type granite character.Under the extension tectonic setting of lithosphere，the Xiazhuang pluton is partial melting product that making up metamorphic mud and sandstone together.By analysing the tectonic setting，the pluton is belong to post-collision granite that original rock provide abundant of uranium content for granite and the tectonic setting of forming provide the moving channels and occurrence space for uranium deposit.

Xiazhuang pluton;pluton genetic;tectonic setting;uranium mineralize;metallogenic condition

P584;P619.14

A

1674-3504(2011)03-209-06

10.3969/j.issn.1674-3504.2011.03.002

2011-03-07

中央地勘基金項目(2009441002)

吳繼光(1981—)，男，助理工程師，碩士研究生，主要從事鈾礦地質(zhì)研究與找礦工作。E-mail:bobwjg@163.com