豫西卢氏产铀伟晶岩地质特征及其找矿前景分析

李靖辉

(河南省核工业地质局,河南 信阳 464000)

豫西卢氏产铀伟晶岩地质特征及其找矿前景分析

李靖辉

(河南省核工业地质局,河南 信阳 464000)

在陕西商丹三角地区秦岭群地层中发现了两个小型伟晶岩型铀矿床和数个铀矿化点。在豫西,灰池子岩体从陕西向东延伸至卢氏黄柏沟—骑马河—里曼坪一带。灰池子岩体就位于商丹断裂和朱夏断裂之间秦岭群地层。秦岭群是一套深变质岩系。灰池子岩体为Ⅰ型花岗岩。伟晶岩划分三种类型:黑云母伟晶岩、二云母伟晶岩和白云母伟晶岩。围绕该岩体,伟晶岩的分布具有水平和垂直分带性,岩体的内带为黑云母伟晶岩,远离岩体分布为白云母伟晶岩,介于两者之间为二云母伟晶岩。产于加里东的黑云母伟晶岩稀土元素特征属轻稀土型,具有较强的铕亏损,岩石化学特征具有高硅(73%)、富碱、K﹥Na,贫 Fe,Mn,Mg,Ca等。副矿物为钛铁矿 -独居石 -晶质铀矿组合。晶质铀矿主要赋存在伟晶岩的黑云母或稀土中。形成时代为 426 Ma。在灰池子岩体外带的河南部分伟晶岩具有较好的铀成矿前景,特别是卢氏县的里曼坪、骑马河和黄柏沟一带找矿潜力较大。

产铀伟晶岩;地质特征;灰池子岩体;黑云母伟晶岩;找矿前景

伟晶岩型铀矿床是我国重要铀矿类型之一,主要分布在甘肃河西走廊、陕西东南及河南西南部。国外有纳米比亚罗辛 (Rossing uranium deposit)和加拿大班克罗夫特铀矿 (Bancroft uranium deposit)。国内有甘肃红石泉铀矿、陕西东南的陈家庄、光石沟铀矿床。对于伟晶岩型铀矿床的成矿模式、成矿迁移沉淀机制前人均有探讨 (曾令交等,1994,1996)。在河南的朱阳关-夏馆断裂和西官庄 -镇坪断裂的夹持区,分布着伟晶岩型铀矿化,产铀伟晶岩主要分布在灰池子岩体接触带。无论在成矿地质背景,还是地质特征与商丹三角地区类似,笔者在总结产铀伟晶岩地质特征的基础上,划分了豫西卢氏县三个成矿远景区,认为该区有较好的找矿前景。

1 区域地质背景

豫西卢氏产铀伟晶岩主要分布在秦岭造山带中灰池子复式岩体的周围。灰池子岩体位于商丹断裂和朱夏断裂之间秦岭群杂岩核部 (李伍平等,2001)。秦岭群是一套石英岩、片麻岩、大理岩、变质钙硅酸盐岩、斜长角闪岩组成的中深成变质的沉积—火山岩系,富铝、富碳、富碳酸盐岩 (郭进京等,2003)。在豫西一带,秦岭群南界为商丹断裂,北界为朱夏断裂。商丹断裂是华北与杨子两大板块的主缝合带(张国伟等,1996)。在秦岭群的岩浆活动强烈,具有多时代、多类岩的特点 (卢欣祥等,1989),但更广泛发育的是古生代加里东期的花岗岩和花岗伟晶岩,从而构成了东秦岭加里东构造岩浆岩带。在豫西卢氏灰池子岩体 ((437±5.8)Ma,单颗粒锆石 U-Pb法,李伍平,2000;433 Ma,UPb法,万吉,1992)和漂池岩体 (452～486 Ma,Rb-Sr法,卢欣祥,2000)。灰池子岩体为Ⅰ型花岗岩,而漂池岩体为 S型花岗岩 (张红飞等,1994)。加里东期由于扬子板块向华北板块俯冲,使该区热流聚集上升,形成了强烈的加里东期区域变质作用,混合岩化作用以及地壳物质的重熔,产生了大量重熔岩浆,使加里东期花岗岩及伟晶岩活动十分强烈,形成了黄龙庙、骡子坪、灰池子等花岗岩穹窿以及外围数千条伟晶岩脉 (万吉等,1992)。

2 伟晶岩的分布与类型划分

东秦岭 800 km2的范围内,已经发现了 6 912条伟晶岩脉,平均密度约为 8.6条/km2。伟晶岩主要分布于秦岭群地层中,以顺层产出为主,其伽玛强度值一般较高,也有切层产出者(图 1)。在陕西的丹凤—庾家河和老君殿—丹凤水泥厂一带的丹凤群分布少量伽玛强度值低的肉红色伟晶岩,但明显要比秦岭群伟晶岩要少,但伽玛强度值较低。秦岭群中花岗质片麻岩中,如含矽线石、石榴石黑云母斜长片麻岩、各类混合岩等变质程度较高地区要比含绿帘石、绿泥石片岩、云母石英片岩、大理岩及角闪岩组合地区伟晶岩数量多,在秦岭群中的各类变质镁铁岩体有少量分布。伟晶岩多围绕灰池子岩体呈带状分布,具有水平分带和垂直分带特征(图 2,3)。伟晶岩绕微弱穹隆状灰池子岩体分布,从岩体接触带向外呈带状分布,即从内向外 (也可能是反映了由下而上的变化)依次为黑云母伟晶岩、二云母伟晶岩、白云母伟晶岩 (表 1)。据陕西三队资料,在峦庄地区,黑云母伟晶岩分布标高在901～1 100 m,二云母伟晶岩分布标高在 1100～1 600 m,白云母伟晶岩分布标高在 1 600 m以上。在河南省华银坪山下为含铀黑云母伟晶岩,山腰为二云母伟晶岩,山顶为白云母伟晶岩。

图 1 东秦岭花岗伟晶岩脉分布图Fig.1 The distribution m ap of granite pegmatites in the eastern Q inling mountains

伟晶岩的分类划分方法有很多种,但结合铀矿化的分布特征、便于野外观察识别,将伟晶岩划分三类:黑云母伟晶岩、二云母伟晶岩、白云母伟晶岩。黑云母伟晶岩基本不含白云母(次生除外),白云母伟晶岩基本不含黑云母,既有黑云母也有白云母的为二云伟晶岩。

3 各类伟晶岩地质特征

黑云母伟晶岩主要矿物为微斜长石、斜长石、黑云母,副矿物主要有石榴子石、独居石、锆石、晶质铀矿、磷灰石等。白云母伟晶岩主要矿物为微斜长石、钠长石、白云母、锂白云母、石英等,副矿物主要有锆石、石榴子石、磷灰石、铌钽铁矿等多种稀有金属矿物,见较多的气成矿物,如绿柱石、电气石、锂辉石等。二云母伟晶岩主要矿物为黑云母、白云母、微斜长石、斜长石、石英,副矿物主要有石榴子石、锆石、磷灰石等。

图2 骑马河地质剖面图Fig.2 The geological secti on in Q i mahe

表1 卢氏部分伟晶岩分布特征Tab.1 The distribution characteristics of part pegmatites in Lushi

图3 蔡家凹—龙泉坪地区不同类型伟晶岩分带示意图Fig.3 The horizontal zoning map of different typesof pegmatite in Caijiawa-Longquanping area

从黑云母伟晶岩到白云母伟晶岩,表现为从黑云母 -微斜长石伟晶岩到锂云母 -钠长石伟晶岩的连续演化系列,矿物的分带从没有分带到简单分带至复杂分带。结构构造也从细粒、中粗粒、伟晶混杂到块状伟晶文象构造。基性元素 Fe,Mg,Ca减少,而Al、Na等增加。产铀黑云母伟晶岩含铀、钍、稀土丰度高,而白云母伟晶岩中铌、钽、锂、铍、铷、铯等元素较高而二云母伟晶岩介于两者之间(万吉等,1992)。

4 产铀伟晶岩特征

产铀伟晶岩主要为黑云母伟晶岩,是指ω(U)﹥100×10-6伟晶岩。产铀伟晶岩岩石混杂,矿物成分不均一。分异好的黑云母伟晶岩含铀很低。

4.1 岩石特征

产铀伟晶岩有肉红色和灰白色两种。产在花岗岩岩体内带者多为肉红色 (如陈家庄矿床),颜色越深,呈暗红色,铀矿化越好。产在岩体外带变质岩中的产铀伟晶岩一般为灰白色 (如光石沟矿床),岩石没有任何热蚀变现象,富晶质铀矿地段往往是细鳞片黑云母集中、稀土矿物富集地段。

4.2 岩石化学特征

从秦岭产铀伟晶岩与华南产铀花岗岩和秦岭铌钽伟晶岩与华南铌钽花岗岩岩石化学对比 (表2)可以看出,产铀伟晶岩具有高硅 (73%)、富碱、K﹥Na,贫二价 Fe,Mg,Ca,Mn元素特点。秦岭产铀伟晶岩与华南产铀花岗岩岩石化学特点大致一致,而与秦岭铌钽伟晶岩相比,钾含量明显增高,钠含量明显降低,二价 Fe,Mg,Ca,Mn元素呈增高趋势。秦岭铌钽伟晶岩与华南铌钽花岗岩岩石化学相比,其化学特点基本相同。

表 2 产铀伟晶岩、产铀花岗岩、铌钽伟晶岩、铌钽花岗岩岩石化学对比表Tab.2 The petrochem istry contrast ofU ranium-producing pegm atite,U ranium-producing granite,niobium-tantalum-producing pegmatite and niobium-tantalum-producing granitic %

4.3 副矿物特征

产铀伟晶岩副矿物属钛铁矿 -独居石 -晶质铀矿组合,为低氧逸度环境,贫铀花岗岩或伟晶岩副矿物属磁铁矿 -榍石 -褐帘石组合,为高氧逸度环境。

4.4 产铀伟晶岩的稀土元素特征

产铀伟晶岩的稀土总量较高,∑REE 100×10-6～2 000×10-6,变化范围大。产铀伟晶岩稀土元素的不均一性与其重矿物的不均一性是一致的。产铀伟晶岩的稀土元素特征为轻稀土型,具有强烈的铕亏损,并且稀土含量与铀含量呈正相关系 (万吉,1992)。

4.5 晶质铀矿分布特征及成矿时代

通过光片、薄片统计,工业铀矿体的晶质铀矿在岩石中呈微晶浸染状分布,产在黑云母中最多,长石中次之,石英中最少。晶质铀矿颗粒一般在0.1～0.5 mm之间,晶形为立方体、长方体或八面体的聚形,黑色,强金属光泽。其富集与黑云母、稀土的局部富集关系密切。

根据谢红接 (1993)在伟晶岩中的晶质铀矿和副矿物用U-Pb法测定的时代为 426 Ma,成都地质学院(1957)测得的伟晶岩白云母 K-Ar年龄 364～439 Ma,万吉等 (1992)测得灰池子岩体的同位素年龄为 433.39 Ma,说明伟晶岩矿化与灰池子岩体的时代是一致的,均为加里东期。

5 找矿前景分析

秦岭造山带是华北与华南板块长期俯冲、碰撞、拼合形成的 (张国伟,1998),加里东期扬子、秦岭、华北板块自南向北依次俯冲,形成了北秦岭加里东构造岩带,伟晶岩就是这次俯冲碰撞作用的结果。加里东花岗岩是一套陆壳重熔、深熔的浅源深成型的花岗岩(卢欣祥,1989)。灰池子岩体属Ⅰ型黑云母斜长花岗岩体,岩体形成的岩浆物质主要来源于壳幔混合,以幔源为主(张宏飞等,1994),并非改造秦岭群岩石所致的原地—准原地的交代型花岗岩。在地跨秦豫两省的灰池子岩体内部及其以外地区,形成了伟晶岩密集区。伟晶岩脉围绕池子岩体分布,具有明显的水平分带和垂直分带特点,一般沿灰池子岩体外接触带 150～200 m范围密集分布产铀伟晶岩(产铀黑云母伟晶岩)脉,单脉一般长 500～800 m,厚度 1～3 m(沙亚洲等,2007),在岩体外接触带200～400 m范围内主要分布为二云伟晶岩脉,主要矿产为云母矿,岩体外接触带 400～800 m范围内主要分布为白云母伟晶岩脉,主要矿产为铌、钽、锂等稀土矿。据此,灰池子岩体河南部分有伟晶岩型铀矿的成矿远景,主要分布在豫西卢氏县。灰池子岩体东南部的里曼坪地区王佛堂—红庙湾—大鱼潭家一带,约 7 km2;位于灰池子岩体南部的骑马河地区叶家庄—台子一带,约 4 km2;位于灰池子岩体东北部的黄柏沟地区碾子湾—华银坪—大黄柏沟一带,约 6 km2。该成矿远景区,黑云母伟晶岩分布密集,地表放射性异常较多,局部已富集为小铀矿体,U品位达 100×10-6～400×10-6,找矿潜力较大。

6 总结

在商丹三角地区已经发现了陈家庄、光石沟伟晶岩型铀矿床,这种分布广、品位低、资源量大、易采选的特点,有望成为我国新的可利用为铀资源。卢氏县伟晶岩按与铀矿化关系将伟晶岩划分为三种类型:黑云母伟晶岩、二云母伟晶岩和白云母伟晶岩。伟晶岩围绕岩体分布,具有水平和垂直分带性,岩体的内带为黑云母伟晶岩,远离岩体分布为白云母伟晶岩,介于两者之间为二云母伟晶岩。产于加里东的黑云母伟晶岩稀土元素特征属轻稀土型,具有较强的铕亏损,岩石化学特征具有高硅(73%)、富碱,K﹥Na,贫 Fe,Mn,Mg,Ca等。副矿物为钛铁矿—独居石—晶质铀矿组合。晶质铀主要赋存在伟晶岩的黑云母或稀土中。形成时代为426 Ma。灰池子岩体河南部分产铀伟晶岩与商丹地区,铀成矿地质背景、伟晶岩地质特征、铀矿化特征大体一致,是河南省寻找伟晶岩型铀矿的重要地区。在灰池子外带的河南部分伟晶岩具有较好的找矿前景,特别是卢氏县的里曼坪、骑马河和黄柏沟一带找矿潜力较大。

成都地质学院.1957.东秦岭东段稀有金属花岗伟晶岩研究中的几个问题[M].北京:科学出版社:21-30.

郭进京,李怀坤,陈志宏.2003.秦岭造山带秦岭杂岩研究中有关问题讨论[J].地质调查与研究,26(2):97-102.

李伍平,王涛,王晓霞.2001.北秦岭灰池子花岗质复式岩体的源岩讨论[J].地质科学,26(3):271-278.

李伍平,王涛,王晓霞,等.2000.北秦岭灰池子复式岩体单颗粒锆石年龄[J].中国区域地质,19(2):172-174.

卢欣祥.1989.秦岭花岗岩[A].秦岭造山带学术讨论会论文选集[C].西安:西北大学出版社:250-260.

卢欣祥.2000.东秦岭花岗岩大地构造图 (附说明)[M].西安:西安地图出版社.

沙亚洲,左文乾.2007.光石沟铀矿床含可与非含矿伟晶岩差异性差异[J].西北铀矿地质,(1～2):24-31.

万吉,高立宝,王莲香.1992.商丹三角区花岗伟晶岩型成矿环境研究及远景评价[J].铀矿地质,(5):257-263.

谢红接.1993.花岗伟晶岩型地球化学特征、成岩成矿机理研究[D].北京:核工业北京地质研究院研究生论文.

曾令交,金景福.1994.某花岗伟晶岩型铀矿床迁移机制探讨[J].华东地质学院报,17(3):264-269.

曾令交,金景福.1996.某花岗伟晶岩型铀矿床的成矿模式[J].华东地质学院报,19(3):218-222.

张国伟,柳小明.1998.关于“中央造山带”几个问题的思考[J].地球科学,23(5):443-448.

张国伟,孟庆仁,于在平,等.1996.秦岭造山带的造山过程及其动力学特征[J].中国科学(D辑),26(3):193-200.

张宏飞,骆庭川,张本仁.1994.北秦岭灰池子花岗岩基成矿物质来源探讨[J].矿物岩石,14(1):67-73.

Geological Characteristics and Prospective Analysis of Uraniumproducing Pegmatites i n Lushi,Western Henan Province

L IJing-hui
(Henan Nuclear Industry GeologyBureau,Xinyang,HN 464000,China)

Two small pegmatite-type uranium deposits and lots of uranium mineralization are found in Shangdan triangle area in ShaanxiQinling group strata.In western Henan,Huichizi rock extend eastward from the Shaanxi to Huangbogou-Qima river-Limanping area.Huichizi rock in the Qinling group is controlled by Shangdan and Zhixia fracture zone.Qinling group is a set of deep metamorphic rocks.Huichizi rock isⅠ type granite rock.Pegmatite is divided into three types of uranium mineralization:biotite pegmatite,t wo-mica pegmatite and muscovite pegmatite.Around the rock,the distribution of pegmatites have horizontal and vertical zonation.The rock within the zone is biotite pegmatites,away from rock distribution muscovite pegmatites,between two-mica pegmatites.Biotite pegmatites REE produced in the Caledonian is a light rare earth-based,with strong Eu depletion,chemical characteristics of rockswith high silica(73%),alkali-rich,K>Na,poor Fe,Mn,Mg,Ca.Accessory mineral assemblages are ilmenite-Monazite-uraninite.Crystalline uranium aged in 426Ma mainly distributed in pegmatites of biotite or rare earth.Huichzi rock in some Henan pegmatites have good prospectsof uranium,mineralization.Especially in Li manping,Qima river and Huangbguo Lushi county,Uranium resources are rich.

uranium-producing pegmatite;geological characteristics;Huichizi rock;biotite pegmatite;prospective analysis

P619.14

A

1674-3504(2010)03-257-05

10.3969/j.issn.1674-3504.2010.03.07

2010-04-06

河南省铀矿资源潜力评价项目 (QL-2008-17)

李靖辉 (1972—),男,高级工程师,从事地质矿产勘查与管理工作。E-mail:good-wood@163.com