耿英英,劉章月,2*,黃少華,何中波

(1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029;2.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)煤炭資源與安全開采國家重點實驗室，北京 100083)

0 引 言

歐亞大陸存在一條橫穿大陸的EW向鈾礦帶，該鈾礦帶東段大致上與中亞造山帶重合，向西則沿東歐陸塊(俄羅斯地臺)南緣的古生代褶皺帶展布，直抵大西洋東岸。這一大型鈾礦帶目前已探明眾多不同類型不同規(guī)模的鈾礦床，特別是砂巖型鈾礦；截至2018年，中國、哈薩克斯坦、蒙古和烏茲別克斯坦集中了世界已探明砂巖型鈾礦資源量的59%。目前，中國正在建設(shè)的3個鈾礦大基地(伊犁盆地南緣、鄂爾多斯盆地北部和二連盆地中東部)均屬于中亞鈾成礦帶。砂巖型鈾礦的鈾源主要來自盆地邊緣及盆外蝕源區(qū)內(nèi)U含量較高且“活性鈾”份額高的中酸性火成巖，蝕源區(qū)的巖石類型和物質(zhì)組成通過影響盆地內(nèi)的沉積建造和巖性來制約砂巖型鈾成礦作用和礦床規(guī)模。中亞造山帶一個重要特征是廣泛發(fā)育古生代—中生代花崗質(zhì)侵入巖和中酸性火山巖，并且這些火成巖的U含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)遠(yuǎn)大于世界酸性火成巖的U平均含量((3.5～4.8)×10)。

準(zhǔn)噶爾盆地鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)是中亞鈾成礦帶的重要組成部分，近期對這一地區(qū)開展大量勘探工作發(fā)現(xiàn)了大量鈾礦點。特別是在準(zhǔn)噶爾盆地東北緣卡拉麥里山北側(cè)卡姆斯特發(fā)現(xiàn)了中型砂巖型鈾礦床，表明這一地區(qū)具有良好的勘探前景。前人對這些鈾礦進(jìn)行了大量研究，研究內(nèi)容包括砂巖型鈾礦控礦因素、成礦模式以及找礦前景等方面。此外，前人對該地區(qū)花崗質(zhì)巖體時代、構(gòu)造背景等方面也進(jìn)行了深入研究。但是，目前對鈾礦床成礦物質(zhì)來源、花崗巖體和鈾成礦之間的關(guān)系尚缺乏有針對性的研究，很大程度上制約了該地區(qū)的鈾礦勘查工作?；诖耍疚膶ξg源區(qū)富鈾地質(zhì)體的巖相學(xué)、巖石地球化學(xué)特征、鋯石年代學(xué)、Lu-Hf同位素進(jìn)行研究，討論其成因類型、物質(zhì)來源以及形成時的構(gòu)造環(huán)境，進(jìn)而判斷地殼演化成熟度，統(tǒng)計分析巖體U含量及遷移量，結(jié)合巖體在造山帶構(gòu)造演化過程中的響應(yīng)，探討準(zhǔn)噶爾盆地東緣砂巖型鈾礦的成礦物質(zhì)來源、成礦潛力，以期為準(zhǔn)噶爾盆地鈾礦資源勘查工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地位于西伯利亞、哈薩克斯坦和塔里木板塊的交接處，處于中亞造山帶西南部，是中亞造山帶的重要組成部分，也是中亞鈾成礦帶重要的成礦遠(yuǎn)景區(qū)之一。盆地內(nèi)發(fā)育多期次巖漿與火山噴發(fā)活動，尤其以海西期巖漿活動最為突出，分布最廣，構(gòu)成了準(zhǔn)噶爾盆地的褶皺基底，疊置于前寒武紀(jì)結(jié)晶基底之上，即準(zhǔn)噶爾盆地的“雙層”基底結(jié)構(gòu)。

圖(a)引自文獻(xiàn)[5]，圖(b)引自文獻(xiàn)[34]，有所修改圖1 準(zhǔn)噶爾盆地東北緣卡拉麥里地區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Simplified Geological Map of Kalamaili Area at the Northeastern Margin of Junggar Basin

東準(zhǔn)噶爾造山帶位于準(zhǔn)噶爾盆地東部，區(qū)內(nèi)NW向和NNW向斷裂發(fā)育，被阿爾曼太斷裂和卡拉麥里斷裂分割成北部的杜拉特島弧帶、中部的野馬泉島弧帶和南部的將軍廟地塊3個部分?？ɡ溊飻嗔驯眰?cè)發(fā)育大量花崗質(zhì)巖體，自西向東包括喀拉薩依巖體，老鴨泉巖體，貝勒庫都克巖體，薩北巖體、黃羊山巖體，以及北部的野馬泉巖體等(圖1)，其均沿卡拉麥里斷裂呈帶狀分布，侵位于石炭紀(jì)地層，主要為堿長花崗巖，少量為石英二長巖和二長花崗巖。這些中酸性花崗巖是準(zhǔn)噶爾盆地鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)重要的物源體，對砂巖型鈾礦的成礦物質(zhì)來源起著重要的制約作用。

2 樣品采集及分析方法

本研究共采集20個野外樣品用于巖石學(xué)、地球化學(xué)及同位素年代學(xué)測試。樣品分別采自喀拉薩依巖體、貝勒庫都克巖體和野馬泉巖體。野外可觀察到這些巖體均侵位于石炭紀(jì)地層中。樣品具體位置見表1。

表1 卡拉麥里花崗質(zhì)巖石采樣位置Table 1 Location of Granitic Samples from Kalamaili Area

LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年、Hf同位素和巖石地球化學(xué)分析均在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心完成。

LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年、Hf同位素分析所用儀器為GeoLasPro 193nm準(zhǔn)分子激光器和Nu Plasma Ⅱ型多接受等離子體質(zhì)譜儀(MC-ICP-MS)。測試過程中，采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)NIST612對儀器進(jìn)行最佳化，采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500(Pb/U值為1 065 Ma，Hf/Hf值為0.282 308±11)作為定年外標(biāo)，采用Plesovice(Hf/Hf值為0.282 482±23)作為監(jiān)控樣品；每測定5個樣品點，測定一次標(biāo)準(zhǔn)鋯石91500。具體操作流程和數(shù)據(jù)校正參見文獻(xiàn)[39]，年齡計算、諧和曲線及頻率分布圖的繪制采用Isoplot完成。

巖石地球化學(xué)分析分別采用AB104L，Axios-MAX波長色散X射線熒光光譜儀和NexION300D等離子體質(zhì)譜儀，檢測標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第28部分:16個主次成分量測定》(GB/T 14506.28—2010)和《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第30部分:44個元素量測定》(GB/T 14506.30—2010。試料用氫氟酸、硫酸分解，溶液中剩余的氟加入硼酸絡(luò)合。以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用基準(zhǔn)重絡(luò)酸鉀溶液滴定，計算FeO含量。

3 巖石學(xué)特征

據(jù)實測礦物含量的QAP分類圖解(圖2)，準(zhǔn)噶爾盆地東北緣卡拉麥里地區(qū)的中酸性侵入體主要由堿長花崗巖、石英二長巖和二長花崗巖組成。

Q為石英；A為堿性長石；P為斜長石；底圖引自文獻(xiàn)[43]圖2 卡拉麥里花崗質(zhì)巖體QAP分類圖解Fig.2 QAP Classification Diagram of Kalamaili Granitic Bodies

堿長花崗巖呈肉紅色，具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造，由石英(體積分?jǐn)?shù)為25%～30%)、堿性長石(55%～60%)、斜長石(6%～8%)及少量黑云母(3%～5%)組成。堿性長石以鉀長石為主，含少量條紋長石，具卡式雙晶，局部可見格子雙晶，為微斜條紋長石；斜長石具聚片雙晶，雙晶紋細(xì)而密，為更長石；副礦物為鋯石、磁鐵礦等，可見包體[圖3(a)]。

石英二長巖呈淺肉紅色，具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造，由石英(體積分?jǐn)?shù)為12%～17%)、鉀長石(32%～35%)、斜長石(35%～38%)、黑云母(10%～15%)及很少量的角閃石(2%～3%)組成。鉀長石晶體小，自形程度低；斜長石晶體粗大，為半自型；黑云母綠泥石化強(qiáng)烈，副礦物為榍石等[圖3(b)]。

二長花崗巖呈淺肉紅色，具中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)和塊狀構(gòu)造，由石英(體積分?jǐn)?shù)為30%～32%)、堿性長石(30%～35%)、斜長石(28%～32%)、及少量黑云母(3%～5%)組成。堿性長石以鉀長石為主，含少量條紋長石；斜長石具聚片雙晶，雙晶紋細(xì)而密，為更長石；黑云母可見綠泥石化；副礦物為榍石、磁鐵礦、鋯石等[圖3(c)]。

4 結(jié)果分析

4.1 巖石地球化學(xué)特征

4.1.1 主量元素

Qz為石英;Pl為斜長石;Kf為鉀長石;Bt為黑云母;Zr為鋯石；圖片都是正交偏光下照片圖3 花崗質(zhì)巖石手標(biāo)本和鏡下特征Fig.3 Hand Specimens and Microphotographs of Granitic Rocks

IAG為島弧花崗巖類;CAG為大陸弧花崗巖類;CCG為大陸碰撞花崗巖類;POG為后造山花崗巖類;RRG為與裂谷有關(guān)的花崗巖類;CEUG為與大陸的造陸抬升有關(guān)的花崗巖;OP為大洋斜長花崗巖；底圖引自文獻(xiàn)[44]圖4 花崗質(zhì)巖石SiO2-K2O圖解和A/CNK-A/NK圖解Fig.4 Diagrams of SiO2-K2O and A/CNK-A/NK for Granitic Rocks

準(zhǔn)噶爾盆地東北緣卡拉麥里花崗質(zhì)巖體主量元素分析結(jié)果表明(表2)：堿長花崗巖具有較高的SiO(含量為75.82%～77.85%)、KO(3.83%～4.97%)、NaO(3.32%～4.13%)，KO/NaO值為1.06～1.46，AlO含量(11.49%～12.78%)、MgO含量(0.06%～0.26%)和FeO含量(0.35%～1.62%)相對較低，F(xiàn)eO/MgO值為1.34～20.73；二長花崗巖具有較高的SiO(含量為67.34%～70.80%)、KO(3.12%～3.87%)、NaO(3.66%～4.27%)、AlO(14.30%～15.66%)，KO/NaO值為0.75～1.06，F(xiàn)eO含量(1.70%～2.00%)和MgO含量(0.83%～1.70%)相對較低，F(xiàn)eO/MgO值為1.18～2.04；石英二長巖具有較高的SiO(含量為60.78%～65.98%)、KO(2.43%～3.12%)、NaO(3.96%～5.20%)、AlO(15.56%～17.88%)、FeO(2.60%～6.08%)，KO/NaO值為0.47～0.79，MgO含量(1.44%～1.77%)相對較低，F(xiàn)eO/MgO值為1.47～4.22。在SiO-KO圖解中，投點均落入高鉀鈣堿性系列區(qū)域[圖4(a)]。鋁飽和指數(shù)A/CNK值為0.92～1.09，A/NK值為1.03～1.61；在A/CNK-A/NK圖解中，堿長花崗巖落入后造山花崗巖類和準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)區(qū)域，二長花崗巖和石英二長巖落入大陸弧花崗巖類和準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)區(qū)域[圖4(b)]。

4.1.2 稀土、微量元素

卡拉麥里花崗巖質(zhì)巖體稀土、微量元素分析結(jié)果見表2。堿長花崗巖稀土元素總含量為(77.5～302.20)×10，LREE/HREE值為1.18～9.86；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式具“燕式”分布特征和強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常(0.003～0.110)[圖5(b)]；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示Ba、Sr、P、Ti明顯虧損，Nb、Zr相對虧損，K、Rb、Th、U、Pb、Hf相對富集[圖5(a)]，具有較高的U含量((1.70～6.14)×10)、Th含量((12.70～52.50)×10)，Th/U值為3.07～12.38。二長花崗巖與石英二長巖特征相似，稀土元素總含量為(83.84～152.42)×10，LREE/HREE值為4.82～7.19；球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式較為平坦[圖5(b)]，具有弱的Eu負(fù)異常(0.66～0.85)；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖顯示Nb、Ta、P、Zr、Ti相對虧損，K、Rb、Th、U、Sr、Pb相對富集[圖5(a)]，具有較高的U含量((0.80～4.18)×10)、Th含量((3.53～15.60)×10)，Th/U值為2.87～8.42。在Sr-Yb圖解中，堿長花崗巖落于非常低Sr高Yb區(qū)域，二長花崗巖和石英二長巖落入低Sr高Yb區(qū)域(圖6)。

4.2 鋯石U-Pb年齡

本文選擇樣品JH-05、WC-03、JH-04和BT-03進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年，分析結(jié)果見表3。陰極發(fā)光(CL)圖像顯示樣品鋯石大多晶型較為完整(圖7)，偶見不完整晶型，呈自形—半自形，以長柱狀為主，有少量短柱狀，具有明顯的巖漿震蕩環(huán)帶且環(huán)帶相對較窄，表明鋯石為巖漿成因。

表3 花崗質(zhì)巖石LA-ICP-MS鋯石U-Pb同位素分析結(jié)果Table 3 Analysis Results of LA-ICP-MS Zircon U-Pb Isotope for Granitic Rocks

續(xù)表 3

ws為樣品含量；wp為原始地幔含量；wc為球粒隕石含量；原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化值和球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化值引自文獻(xiàn)[45]；同一圖中相同線條對應(yīng)不同樣品圖5 原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖及球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig.5 Primitive Mantle-normalized Trace Element Spider Diagram and Chondrite-normalized REE Pattern

Ⅰ為高Sr低Yb型；Ⅱ為低Sr低Yb型；Ⅲ為高Sr高Yb型；Ⅳ為低Sr高Yb型；Ⅴ為非常低Sr高Yb型;底圖引自文獻(xiàn)[46]圖6 花崗質(zhì)巖石Sr-Yb分類圖解Fig.6 Discrimination Diagram of Sr-Yb for Granitic Rocks

圖7 花崗質(zhì)巖石鋯石陰極發(fā)光圖像及對應(yīng)年齡Fig.7 CL Images of Zircons for Granitic Rocks and Their Corresponding Ages

堿長花崗巖樣品JH-05共18個分析點諧和度較高(>90%)(圖8、9)，Th含量為(14.41～381.89)×10，U含量為(46.28～1110.43)×10，Th/U值為0.25～0.55，加權(quán)平均年齡為(324.5±1.7)Ma(平均標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重偏差(MSWD)為1.8)；堿長花崗巖樣品WC-03共15個分析點諧和度較高(>90%)，Th含量為(39.41～410.84)×10，U含量為(91.95～555.16)×10，Th/U值為0.32～0.74，加權(quán)平均年齡為(317.4±1.5)Ma(MSWD值為2.9)。石英二長巖樣品JH-04所有分析點均落在諧和曲線及其附近，諧和度較高，Th含量為(79.38～326.95)×10，U含量為(206.34～691.84)×10，Th/U值為0.36～0.60，加權(quán)平均年齡為(308.09±0.85)Ma(MSWD值為0.8)，石英二長巖樣品BT-03所有分析點均落在諧和曲線及其附近，諧和度較高，Th含量為(31.16～235.47)×10，U含量為(84.93～424.32)×10，Th/U值為0.30～0.56，加權(quán)平均年齡為(321.4±1.6)Ma(MSWD值為1.08)。

圖8 花崗質(zhì)巖石鋯石U-Pb年齡諧和曲線Fig.8 Concordia Diagram of Zircon U-Pb Ages for Granitic Rocks

二長花崗巖兩件樣品加權(quán)平均年齡分別為(298±2)Ma和(300±2)Ma，堿長花崗巖兩件樣品加權(quán)平均年齡分別為(317.4±1.5)Ma和(324.5±1.5)Ma，石英二長巖兩件樣品加權(quán)平均年齡分別為(308.09±0.85)Ma和(321.4±1.6)Ma，說明卡拉麥里巖漿活動貫穿了整個晚石炭世。

4.3 鋯石Hf同位素特征

鋯石原位Lu-Hf同位素測試部位緊鄰鋯石U-Pb分析點位置，分析結(jié)果見表4?？ɡ溊锘◢徺|(zhì)巖體具有較為一致的Hf同位素組成。堿長花崗巖樣品Hf/Hf值為0.282 914～0.283 033，()值較高(11.88～15.31)，對應(yīng)的二階段模式年齡()為0.57～0.35 Ga；石英二長巖Hf/Hf值為0.282 902～0.282 992，()值較高(11.29～14.42)，對應(yīng)的二階段模式年齡為0.61～0.40 Ga(圖10)。

表4 花崗質(zhì)巖石鋯石Hf同位素分析結(jié)果Table 4 Analysis Results of Zircon Hf Isotopic Compositions for Granitic Rocks

續(xù)表 4

5 地球化學(xué)特征及構(gòu)造背景

本次研究的卡拉麥里晚石炭世花崗質(zhì)巖體總體屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列；巖石地球化學(xué)特征表現(xiàn)為高Si、富堿、富K、富Al。巖石地球化學(xué)特征和礦物學(xué)特征表明卡拉麥里堿長花崗巖具有A型花崗巖特征，二長花崗巖和石英二長花崗巖具有I型花崗巖特征，這與前人研究結(jié)果基本一致(圖11)。

圖9 花崗質(zhì)巖石鋯石U-Pb年齡分布Fig.9 Distributions of Zircon U-Pb Ages for Granitic Rocks

鋯石Hf同位素研究顯示，卡拉麥里花崗質(zhì)巖石()值均為正值(11.29～15.31)，暗示花崗巖的巖漿源區(qū)與新生地殼有關(guān)，對應(yīng)的二階段模式年齡為0.61～0.35 Ga。在()-圖解(圖10)中，樣品均分布在靠近虧損地幔演化線的下方，表明花崗巖漿源區(qū)基本由含有幔源組分的年輕地殼組成。這種含有幔源組分的年輕地殼組成的花崗巖也揭示了顯生宙顯著的大陸地殼生長特點。

近年來，不同學(xué)者對準(zhǔn)噶爾盆地東北緣卡拉麥里地區(qū)晚古生代巖漿巖的研究表明，卡拉麥里地區(qū)在早石炭世已進(jìn)入后碰撞伸展階段，晚石炭世早期伸展運(yùn)動最為強(qiáng)烈，深成巖漿活動達(dá)到頂峰。本文對卡拉麥里地區(qū)晚石炭世花崗質(zhì)巖體研究顯示，這些花崗質(zhì)巖體沿卡拉麥里斷裂帶展布，形成于晚石炭世，明顯晚于卡拉麥里蛇綠巖構(gòu)造侵位時間，也晚于后碰撞開始時間，而后碰撞花崗巖類構(gòu)造背景極其復(fù)雜，僅僅根據(jù)巖石類型或巖石系列無法準(zhǔn)確地確定花崗巖類的構(gòu)造環(huán)境。本文根據(jù)地球化學(xué)測試數(shù)據(jù)并結(jié)合前人研究成果，對卡拉麥里晚石炭世花崗巖形成的構(gòu)造背景進(jìn)行了討論。

卡拉麥里地區(qū)侵入巖分布廣泛，巖漿活動頻繁，晚石炭世巖體總體為堿長花崗巖、石英二長巖和二長花崗巖組合，具有準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)特點。在Rb-Y+Nb圖解和Nb-Y圖解(圖12)中，卡拉麥里晚石炭世花崗質(zhì)巖體樣品均落入后碰撞、板內(nèi)和火山弧區(qū)域，反映陸緣島弧和碰撞后陸內(nèi)裂谷兩種構(gòu)造環(huán)境；在Sr-Yb分類圖解(圖6)中，投點均落于低Sr高Yb區(qū)域，結(jié)合巖石地球化學(xué)特征分析，說明卡拉麥里花崗巖形成于高溫低壓環(huán)境，是在地殼伸展減薄的背景下形成的。

底圖引自文獻(xiàn)[67]圖10 花崗質(zhì)巖石εHf(t)-t圖解Fig.10 Diagram of εHf(t)-t for Granitic Rock

根據(jù)前人研究，高鉀鈣堿性花崗巖一般產(chǎn)生于陸弧環(huán)境或后碰撞環(huán)境及構(gòu)造體制轉(zhuǎn)化背景下，來源于殼?；旌显础？ɡ溊锿硎渴阑◢徺|(zhì)巖均為準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性巖石類型，結(jié)合以上巖石成因類型、地球化學(xué)和同位素特征，顯示卡拉麥里晚石炭世花崗質(zhì)巖體所處構(gòu)造背景應(yīng)為擠壓碰撞到拉張環(huán)境的轉(zhuǎn)換時期。

6 鈾成礦潛力

6.1 砂巖型鈾礦的鈾源

可地浸砂巖型鈾礦床為外生-后成滲入型沉積鈾礦床，主要產(chǎn)于中、新生代盆地的盆山結(jié)合部位，如松遼盆地南緣、伊犁盆地南緣、鄂爾多斯盆地北部等，其成礦物質(zhì)來源主要為來自盆地邊緣及盆外蝕源區(qū)。蝕源區(qū)巖體的巖石類型、物質(zhì)組成(U含量以及遷移量)和陸殼成熟度直接制約了盆地內(nèi)的沉積建造和巖性特征，對沉積地層內(nèi)砂巖型鈾礦床的形成亦有十分重要的影響。

蝕源區(qū)元素U的活化遷移可以發(fā)生在砂巖型鈾礦含礦目的層沉積物沉積、成巖和成巖后的氧化蝕變作用全過程，從而形成砂巖型鈾礦的特有成礦效應(yīng)。在沉積地層同沉積期，蝕源區(qū)為含礦建造的鈾預(yù)富集提供大量含鈾碎屑；在之后的沉積、成巖和成巖后的氧化蝕變作用過程中，來自蝕源區(qū)的含鈾含氧水進(jìn)入盆地之后，改變沉積地層中的U含量，最終自由氧耗盡并在氧化帶前鋒線處被還原而沉淀富集形成鈾礦床。針對目前已發(fā)現(xiàn)的鈾礦點、礦化點和礦床，可進(jìn)行物源分析對比，追溯沉積時蝕源區(qū)的巖石類型和母巖巖性，探討其區(qū)域構(gòu)造環(huán)境、盆山沉降與隆升過程，進(jìn)而判斷砂巖型鈾礦的成礦潛力。

中下侏羅統(tǒng)砂巖斜層理產(chǎn)狀玫瑰花圖和古流水特征表明，卡姆斯特古流水方向指示為NE向。對準(zhǔn)噶爾盆地東部卡拉麥里山及其北部的奧克什山的裂變徑跡研究也表明，卡拉麥里山及其北部奧克什山分別在晚三疊世—早侏羅世(210～180 Ma)和晚侏羅世—早白堊世(160～80 Ma)經(jīng)歷了兩次快速隆升(尤其是后者)，構(gòu)造隆升活動使卡拉麥里山的中酸性火成巖隆升并遭受剝蝕向卡姆斯特地區(qū)提供沉積物源。此外，對卡姆斯特地區(qū)碎屑鋯石研究結(jié)果顯示，中生代地層U-Pb年齡主要集中在360～263 Ma，結(jié)合Hf同位素及重礦物特征也說明卡姆斯特砂巖型鈾礦主要物源/鈾源是來自南側(cè)的卡拉麥里山(未發(fā)表)。

6.2 砂巖型鈾成礦潛力

前人研究表明，中國大陸巖石Th/U平均值為4.2。U是變價元素，在地表氧化條件下易于活化遷移，而Th化學(xué)性質(zhì)則相對穩(wěn)定，不易遷移；若Th/U值大于4.2，則說明巖石有U的遷移，據(jù)U遷移量(△U)可計算U原始含量(U)(U含量與遷移量之和)。鈾礦對成熟陸殼具有明顯的趨附性，兩者之間在空間上存在依存關(guān)系；基于成熟陸殼控礦理論，引入陸殼成熟度(KO/NaO值高于0.8)作為有利于區(qū)域砂巖型鈾礦化發(fā)育的指標(biāo)。KO/NaO值、FeO/MgO值、陸殼成熟度與研究區(qū)能否成為產(chǎn)鈾區(qū)有很大的關(guān)系。

本文對卡拉麥里晚古生代花崗質(zhì)巖體巖石地球化學(xué)分析表明：花崗質(zhì)巖體元素U相對較為富集，U含量為(0.80～6.14)×10，平均值為3.18×10；Th/U值為2.87～12.38，平均值為7.18，只有樣品JH-04和Z-149為2.87和3.07；U遷移量為(0～8.26)×10，平均值為2.39×10；U原始含量為(0.84～12.50)×10，平均值為5.46×10。這些數(shù)據(jù)與前人研究結(jié)果基本一致。同時，KO/NaO值為0.75～1.46，只有一個樣品為0.47，平均值為1.11；FeO/MgO值為1.18～20.73，平均值為5.28。上述數(shù)據(jù)表明研究區(qū)晚古生代大地構(gòu)造環(huán)境為成熟的陸緣島弧，具有成熟陸殼特征。由此可見，卡拉麥里地區(qū)古生代陸殼成熟度較高，蝕源區(qū)富鈾地質(zhì)體十分發(fā)育；在卡拉麥里山兩側(cè)中生代地層沉積階段，由于卡拉麥里蝕源區(qū)較富U，沉積物本身就相對富含U。在沉積期后，該地區(qū)又接受源源不斷來自蝕源區(qū)或含礦層本身含鈾含氧水帶來的元素U不斷累積，最終成礦；特別是最近研究表明，在卡拉麥里山北側(cè)卡姆斯特新發(fā)現(xiàn)的中型鈾礦床與卡拉麥里富鈾地質(zhì)體有著密切的聯(lián)系。這也說明了準(zhǔn)噶爾盆地東北緣卡拉麥里地區(qū)具有較高的鈾成礦潛力。

圖(a)引自文獻(xiàn)[50]；圖(b)引自文獻(xiàn)[79]；圖(c)引自文獻(xiàn)[80]圖11 花崗質(zhì)巖石成因類型判別圖解Fig.11 Discrimination Diagrams of Genetic Types for Granitic Rocks

底圖引自文獻(xiàn)[81]圖12 花崗質(zhì)巖石構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.12 Discrimination Diagrams of Tectonic Setting for Granitic Rocks

7 結(jié) 語

(1)準(zhǔn)噶爾盆地東北緣卡拉麥里晚石炭世花崗質(zhì)巖體屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過鋁質(zhì)高鉀鈣堿性系列。堿長花崗巖具有A型花崗巖特征，石英二長巖和二長花崗巖具有I型花崗巖特征。

(2)卡拉麥里晚石炭世花崗質(zhì)巖體富集Rb、Th、U等元素，虧損Ba、Sr、P、Ti等元素，伴隨有不同程度的Eu負(fù)異常，顯示陸緣島弧和碰撞后陸內(nèi)裂谷兩種構(gòu)造環(huán)境特征；結(jié)合區(qū)域火成巖和蛇綠巖的研究認(rèn)為，晚石炭世卡拉麥里地區(qū)處于擠壓碰撞到拉張環(huán)境的轉(zhuǎn)換時期。

(3)卡拉麥里花崗質(zhì)巖體KO/NaO值為0.47～1.46，平均值為1.11，F(xiàn)eO/MgO值為1.18～20.73，平均值為5.28，具有成熟陸殼特征；花崗質(zhì)巖體元素U強(qiáng)烈富集，U遷移量為(0～8.26)×10，平均值為2.39×10，U原始含量為(0.84～12.50)×10，平均值為5.46×10，為臨近的中新生代地層提供了豐富的沉積物和元素U，并成為陸相盆地砂巖型鈾礦的重要成礦物質(zhì)來源，說明卡拉麥里地區(qū)具有較高的鈾成礦潛力。