丹凤地区北部加里东期岩浆岩特征及其与铀矿化关系

冯张生，焦金荣，张夏涛

（陕西省核工业地质局224大队，陕西 西安，710024）

丹凤地区北部加里东期岩浆岩特征及其与铀矿化关系

冯张生，焦金荣，张夏涛

（陕西省核工业地质局224大队，陕西 西安，710024）

丹凤地区北部加里东期岩浆岩的形成经历了挤压-过渡-拉伸3个阶段，分别形成了花岗岩体、花岗岩株和花岗伟晶岩脉，三者矿物组成、结构和构造差异性明显。岩浆运动方向是由北向南、由东向西斜向抬升，岩浆运移与结晶分异、成岩及成矿过程大致同步，铀矿化最终富集于拉伸阶段形成的黑云母花岗伟晶岩脉中，较好解释了目前落实的矿床、矿点和矿化点主要分布于花岗岩体南部花岗岩株接触带黑云母花岗伟晶岩脉中的现象，为今后该区铀矿找矿选区提供了依据。

岩浆岩特征；铀矿化；黑云母花岗伟晶岩

丹凤地区北部是指北秦岭加里东褶皱带东段分水岭断裂与蔡川断裂之间的夹持区。该区属于祁连—秦岭铀成矿省北秦岭花岗伟晶岩铀成矿带东段，是我国北西部地区硬岩型铀矿成矿远景区中成矿前景较好的地区之一（图 1）［1］。

1 岩浆岩特征

1.1 分布特征

丹凤地区北部的岩浆岩主要为加里东期花岗岩，由西向东已落实铀矿床（点）的岩体是黄龙庙岩体、 骡子坪岩体和灰池子岩体（图1）［1］。

黄龙庙岩体的东南部产出黄龙庙岩株，骡子坪岩体的西北部产出毛芋园岩株，灰池子岩体的东南部产出大毛沟岩株及高山沟岩株，上述岩株内、外接触带产出花岗伟晶岩脉。花岗伟晶岩脉从岩体及岩株接触带向外依次为黑云母花岗伟晶岩、二云母花岗伟晶岩和白云母花岗伟晶岩。铀矿（化）体主要赋存于黑云母花岗伟晶岩脉中。

1.2 岩浆岩特征

1.2.1 岩石学特征

1.2.1.1 主要矿物组成

岩体、岩株和伟晶岩的主要矿物为长石、石英和云母，但其含量不同，各具特点（表1）：灰池子岩体岩性为黑云母花岗闪长岩，斜长石含量大于钾长石，黑云母达9%，在各岩类中含量最高；大毛沟岩株岩性为二长花岗岩，钾长石及斜长石含量基本相同；黑云母花岗伟晶岩斜长石含量在各岩类中最高；二云母花岗伟晶岩中，钾长石含量大于斜长石，黑云母及白云母含量基本相同；白云母花岗伟晶岩中，钾长石含量大于斜长石，云母类矿物以白云母为主。

表1 岩浆岩矿物组成特征表［1-2］Table 1 Mineral compositions in magma［1-2］

1.2.1.2 副矿物组合

副矿物组合以磷灰石-锆石为主，又不完全相同（表1），既显示了同源岩浆特点，又显示了结晶分异演化特点。

1.2.1.3 产状、结构和构造

灰池子岩体呈穹隆状产出，接触带产状与地层片麻理产状基本一致。中细粒结构、片麻状构造显示了岩体形成时的挤压动力学背景。

大毛沟岩株呈穹隆状产出，接触带产状与地层产状基本一致，中粒及少斑状构造，接触带部位片麻状构造（其余部位以块状构造为主）显示了岩体形成时的由挤压向伸展转变的动力学背景。

花岗伟晶岩呈脉状产出，中、粗粒伟晶状结构，块状构造，分异程度较高的花岗伟晶岩中央为伟晶状结构、两侧为中粒及粗粒结构，均显示了花岗伟晶岩形成时的拉伸动力学背景（表2）。

1.2.2 岩石化学特征

（1）大毛沟岩株SiO2含量最高，MgO及CaO含量低，石英矿物含量最高。从大毛沟岩株至白云母花岗伟晶岩，SiO2含量逐渐降低。

（2）碱含量较高， w（Na2O＋K2O）＝7.45%～9.86%，从大毛沟岩株→白云母花岗伟晶岩，w（Na2O＋K2O）值逐渐增大。灰池子岩体及二云母花岗伟晶岩w（K2O）/w（Na2O）＜1， 其余w（K2O）/w（Na2O）＞1。 大毛沟岩株里特曼指数σ＜1.80。灰池子岩体及黑云母花岗岩、二云母花岗岩里特曼指数σ＜1.83～2.39，白云母花岗岩里特曼指数σ＝3.50，上述岩石属于钙碱性岩系。从灰池子岩体到白云母伟晶岩碱性度增加。

（3） 铝饱和度指数 x（Al2O3）/［x（Na2O）＋x（K2O）＋x（CaO）］＜1， 属 于 过 铝 质 花 岗岩。 w（FeO）/w（FeO＋MgO）比值比较低， 与过铝质花岗岩特征基本一致（表3）。

表2 岩浆岩同位素年龄、结构、构造和产状特征表［1-2］Table 2 Isotope age， texture， structure and mode of occurrence of magma［1-2］

表3 岩浆岩化学成分质量分数及特征表［1-2］Table 3 Mass fraction and features on chemical compositions in magmatic rock［1-2］

1.2.3 稀土元素特征

（1）稀土元素总量以黑云母伟晶岩最高，二云母、白云母伟晶岩次之，大毛沟岩株最低。

（2） w（∑LREE）/w（∑HREE）＝2.69～12.50，w（La）N/w（Yb）N＝2.11～25.47， w（La）N/w（Sm）N＝2.88～5.27，这些表明轻稀土元素富集，轻、重稀土元素之间分馏明显。 w（La）N/w（Sm）N值变化大， 且大于 w（Gd）N/w（Yb）N比值， 反映出结晶成岩时轻稀土元素分馏程度高于重稀土元素分馏程度。

（3） Eu异常系数 δEu值为 0.33～0.91，反映了成岩方式以结晶分异作用为主的特点。其中黑云母花岗伟晶岩δEu值0.33最小，与黑云母花岗伟晶岩形成阶段以斜长石大量结晶作用有关。

（4）稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈左高右低、向右倾斜的特点（图2）。

（5）大毛沟岩株成岩阶段以钾长石及石英结晶为主，斜长石含量较低，由于斜长石的稀土元素分配系数较大，所以大毛沟岩株∑REE含量最低。

（6）黑云母花岗伟晶岩成岩阶段斜长石大量结晶，各岩类中斜长石含量最高，由于斜长石的稀土元素分配系数较大，因而各岩类中黑云母花岗伟晶岩∑REE含量最高（表4）。

1.2.4 微量元素特征

（1）花岗岩及花岗伟晶岩在微量元素蜘网图（图3）中的分布曲线呈现左侧 “隆起”、右侧 “平缓”，以富集大离子K、Th元素，明显亏损Ba、Sr、P和Ti为特征。其中灰池子岩体曲线相对较缓，明显区别于花岗伟晶岩曲线。大毛沟岩株曲线左侧与灰池子岩体相似、右侧与花岗伟晶岩相似。因此，微量元素蜘网图的曲线形态表现出了花岗岩与花岗伟晶岩的同源演化特点。

（2）大毛沟岩株成岩阶段Ba、Sr置换钾长石的K，形成了大毛沟岩株富Ba、Sr特点。

（3）黑云母花岗伟晶岩中Mo、V和U等显著富集，Cr、Ni和Be等元素显著贫化。

（4）二云母及白云母花岗伟晶岩成岩阶段Rb置换钾长石及白云母中的K，形成了二云母及白云母花岗伟晶岩富Rb特点。

1.3 成岩构造环境及成岩方式

根据 w（K）/w（Rb）及 w（Rb）/w（Sr）比值（表5），岩石组成及结构、构造，其各岩体有如下特征：①灰池子岩体微量元素蜘网图曲线具有钙碱性火山弧花岗岩石特征，其岩体形成于火山岛弧型环境；②大毛沟岩株微量元素蜘网图曲线具有钙碱性过渡型花岗岩石特征，其岩株形成于火山岛弧向板内转化环境；③黑云母、二云母及白云母花岗伟晶岩微量元素蜘网图曲线具有板内花岗岩石特征，其花岗伟晶岩形成于板内演化环境。

表 岩浆岩稀土元素质量分数表Table 4 REE mass fraction of magmatic rock［1-2］

表5 光石沟铀矿区岩浆岩微量元素比值［1-2］Table 5 Trace element ratio on magmatic rock in Guangshigou uranium mine zone［1-2］

表6 光石沟铀矿区岩浆岩微量元素质量分数表［1-2］Table 6 Trace element mass fraction of magmatic rock in Guangshigou uranium mine zone［1-2］

灰池子岩体、大毛沟岩株和花岗伟晶岩类中的Ni、Cr等相容元素变化大 （表6），而不相容元素比值 w（Sr）/w（Ba）、w（La）/w（Sm）变化小（表5），说明成岩方式以结晶分异作用为主。大毛沟岩株→黑云母花岗伟晶岩→二云母及白云母花岗伟晶岩，w（K）/w（Rb）值降低，w（Rb）/w（Sr）值增高， 说明分异作用逐渐加强，与大毛沟岩株为中粒及少斑状结构至二云母及白云母花岗伟晶岩为粗粒及伟晶状结构的岩石结构特征相一致。

1.4 丹凤地区加里东期岩浆岩特征

（1）灰池子岩体、大毛沟岩株、黑云母花岗伟晶岩、二云母及白云母花岗伟晶岩岩石学特征、稀土元素配分曲线及微量元素蛛网图分布曲线具有相似性。花岗岩及伟晶岩氧同位素 δ18OSMOW为 10.17‰～17.3l‰，两者基本相同。同位素年龄具有连续性。这说明灰池子岩体、大毛沟岩株、黑云母花岗伟晶岩、二云母及白云母花岗伟晶岩是由同源岩浆演化形成的。

（2）灰池子岩体、大毛沟岩株、黑云母花岗伟晶岩、二云母及白云母花岗伟晶岩岩石矿物组成、结构、构造，以及稀土元素配分曲线及微量元素蛛网图分布曲线差异性，是同源岩浆结晶分异的结果。

（3）根据岩石的结构、构造和微量元素特点分析，认为灰池子岩体形成于火山岛弧型环境，具有挤压动力学背景。大毛沟岩株形成于火山岛弧向板内转化环境，具有挤压向拉伸转变的动力学背景。伟晶岩形成于板内演化环境，具有板内拉伸动力学背景。

2 岩浆演化特征

早古生代古秦岭洋向秦岭微地块斜向俯冲形成了火山岛弧板块碰撞机制，深部幔源岩浆上侵熔融秦岭群形成了壳幔混合重熔含铀岩浆 （以下简称含铀岩浆），在挤压应力为主的大陆动力作用下，含铀岩浆由北向南、由东向西斜向抬升运动［2-3］，465 Ma左右结晶分异形成了以灰池子岩体为代表的花岗岩体及含铀残浆。423 Ma左右丹凤地区古秦岭洋闭合，大陆动力条件由挤压向伸展过渡，含铀残浆结晶分异作用形成了大毛沟岩株及富铀残浆。405 Ma以后丹凤地区转入板内演化阶段，大陆动力环境转变为伸展环境，岩体内、外接触带层间滑脱带张开［4］，富铀残浆沿层间滑脱带结晶成岩，富铀、富硅、富铁钙和黏度较高的残浆结晶形成了黑云母花岗伟晶岩，在黑云母花岗岩结晶成岩过程中铀元素随铁、钙等基性成分富集于黑云母花岗岩脉中形成了铀矿（化）体。黑云母花岗伟晶岩形成后，残浆中富钾、富钠和黏度较低的成分沿黑云母伟晶岩外侧运移，378 Ma左右形成了二云母花岗伟晶岩，367 Ma左右形成了白云母花岗伟晶岩。

因此，丹凤地区北部加里东期岩浆岩形成的动力学背景具有从挤压→过渡→拉伸演化的完整性，灰池子岩体、大毛沟岩株和花岗伟晶岩是不同动力学背景下的同源岩浆结晶分异产物。

3 铀矿化特征

铀矿化类型属于花岗伟晶岩型铀矿，铀矿体呈脉状赋存于黑云母花岗伟晶岩脉中，矿体严格受黑云母花岗伟晶岩脉控制，产状与岩脉基本一致。铀矿物为晶质铀矿，脉石矿物为黑云母、石英和长石，副矿物有磷灰石、石榴石、独居石、锆石、黄铁矿和磁铁矿。晶质铀矿与锆石、独居石紧密共生［1］。

4 岩浆岩与铀矿化关系

从丹凤地区加里东期构造-岩浆特征分析可知，黑云母花岗伟晶岩形成于大陆拉伸动力学背景，在黑云母花岗伟晶岩结晶成岩过程中，铀元素逐步富集于黑云母花岗伟晶岩基性成分含量较高的部位，并形成了铀矿体。因此，大陆动力学背景变化不仅控制了岩浆的运移方向及岩体、岩株和花岗伟晶岩的分布，而且控制了铀元素的富集部位。

5 结 论

（1）丹凤地区北部加里东期秦岭造山运动的动力学背景具有从挤压转向拉伸过程的完整性，该背景控制了该区岩浆岩的演化，大陆动力学背景的发展变化最终使该区含铀花岗伟晶岩脉定位于花岗岩体南部、花岗岩株内、外接触带，因此，这些地带是该区的找矿靶区。

（2）该区铀矿化位于伸展背景下形成的富铀黑云母花岗伟晶岩脉中，定位于岩株内、外接触带0～300 m范围内。因此，这一范围内的富铀黑云母花岗伟晶岩是该区铀矿化分布范围。

［1］罗忠戍，沙亚洲，张展适，等.丹凤地区花岗伟晶岩型铀矿富集规律及成矿远景预测研究报告［R］.北京：中国核工业地质局，2008.

［2］裴先治，胡能高，赵东林，等.1:5万商南幅地质图及说明书［R］.西安:西安地质学院，1994.

［3］裴先治，王涛，李伍平，等.北秦岭商丹地区构造岩浆演化特征［J］. 西北地质， 1995， 16（4）:13-19.

［4］万天丰.中国大地构造学纲要［M］.北京：地质出版社，2003.

Evolutionary features of Caledonian magmatic rock and its relationship to uranium mineralization in the northern Danfeng area

FENG Zhang-sheng， JIAO Jin-rong， ZHANG Xia-tao
（Geological Party No.224， Shaanxi Nuclear Geology Bureau， Xi’an， Shaanxi 710024， China）

Caledonian magmatism in northern Danfeng area has experienced three tectonic stages as compression,transition and tension and formed granite batholith,granite stock and granitic pegmatite vein respectively.These rocks are obvious different in mineral component,texture and structure.Movement direction of magma is from north to south and from east to west with oblique uplifting.The transportation of magma is synchronous to the differential crystallization,diagenesis and ore-forming of uranium mineralization.The mineralization is located in biotitic granitic pegmatite veins which is formed in the final tension stage.This uranium forming mechanism can well explain the phenomenon that the deposit,occurrence,mineralizing occurrence found at present mainly distribute in the biotite granitic pegmatite veins between the contact zone of granite stock and southern granite batholith，and can be used as the criteria to select target for uranium prospecting in the area.

magmatic rock features； uranium mineralization； biotite granitic pegmatite

P619.14；P598

A

1672-0636（2011）04-0202-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.04.003

2010-09-01；

2011-03-18

冯张生（1972—），男，甘肃西和人，工程师，长期从事花岗伟晶岩型铀矿勘查工作。E-mail:gafzs@qq.com