河北省沽源县大官厂铀钼矿床围岩蚀变与成矿

朱凤丽

(天津华北地质勘查局核工业二四七大队，天津 301829)

河北省沽源县大官厂铀钼矿床围岩蚀变与成矿

朱凤丽

(天津华北地质勘查局核工业二四七大队，天津 301829)

从区域成矿条件、矿床地质特征、围岩蚀变及蚀变岩石的元素含量研究入手，对大官厂矿床围岩蚀变与矿化的关系进行了论述。研究表明，矿区围岩蚀变始终伴随成矿作用的每个阶段。蚀变类型具有多样性，但蚀变分带不明显，矿前期为面型蚀变，呈碱交代(以钾长石化为主)特征;成矿期呈线型蚀变(强赤铁矿化-弱赤铁矿化-水云母化)叠加于面型蚀变之上;矿后期多为脉状分布于早期已蚀变的岩石裂隙中，呈酸性蚀变组合(以水云母化为主)。通过对该矿床围岩蚀变类型、叠加关系的研究，据此对矿床的成因类型进行探讨。

铀钼矿床;围岩蚀变;流纹斑岩;大官厂

河北省沽源县大官厂铀钼矿床是1980s发现的中-大型火山岩型铀钼矿床，它是由太古界结晶基底与晚侏罗世壳源重熔火山岩共同构成了地层U，Mo的预富集，并在此后强烈的地表水-岩浆热液交换作用下形成的热液蚀变带中U和Mo再富集而成矿的，容矿构造为层间裂隙带、流纹斑岩侵入后隐爆而成的震碎角砾岩及其微裂隙，因此，系统总结该矿床的蚀变特征，并由此探讨此类矿床的成因具有重要的意义。

1 区域成矿背景

大官厂铀钼矿床位于华北地台北缘、内蒙地轴中段、沽源中生代火山断陷盆地的东端，区域地层具有明显的二元结构(王正邦等，1997)。

基底:晚太古代开始，因古陆核扩张，该区有浅海-滨海相泥砂质沉积，夹有中酸性火山喷溢产物。在区域变质作用下，组成了本区基底，即上太古界红旗子群(Arh)变质岩系，为一套绿片岩相-角闪岩相中-浅变质岩系，主要岩性为角闪斜长片麻岩、黑云变粒岩、浅粒岩、黑云斜长片麻岩、大理岩等，岩石混合岩化作用普遍，导致了基底岩石中铀的活化转移，在钾质混合岩化较强部位，铀含量随钾化程度的增高从0.5×10－6～1.5×10－6增加到4×10－6～5×10－6，最高达8×10－6①核工业东北地质局二四七大队.1995.河北省沽源-围场地区1∶5万铀矿地质测量及点节揭露评价报告.，产生了铀的相对富集，构成区域铀成矿的物质基础。

盖层:上太古界形成以后，本区地壳长期稳定上升，遭受剥蚀。至晚侏罗世，伴随着北东向断裂出现并成为主干构造，发生了大规模的陆相火山喷发活动，形成了巨厚的盆地火山-沉积盖层，主要为中生代晚期中酸性壳源型大陆火山岩与新生代(燕山晚期—喜山期)酸性—中基性火山岩、沉积碎屑岩。包括白旗组(J3b)中酸性火山岩、张家口组(J3z)酸性亚碱性火山岩，及少许下白垩统西瓜园组(K1x)河湖相火山碎屑沉积岩、花吉营组(K1h)河流相沉积岩和中酸性火山岩、青石砬组(K1q)含煤岩系和小河子组(K1x)安山玄武岩，局部还有第三系汉诺坝玄武岩顶盖。其中张家口组(J3z)火山岩分布广厚度大，是盖层主体，尤以第三岩性段(J3z3)酸性火山岩是沽源盆地的富铀钼层位，构成了本区主要的矿源层。

断裂构造极为发育，海西运动前，由于受北部大洋板块向南俯冲的影响，基底形成以东西向压性断裂为主和南北向张性为辅的构造格局。至晚侏罗世，由于库拉板块向欧亚板块强烈俯冲，区域应力场改变，北东向断裂上升为主干构造，它叠加在复活的东西向基底断裂之上，形成了新的构造格局，控制着晚侏罗世大规模的陆相火山喷发。区域上起着控岩、控矿作用的F45断裂为该组断裂的代表(许国录，1992)。F45断裂西起张北，经蔡家营、张麻井、大官厂往东延伸，长70 km以上，影响宽度几十米至数百米，以构造破碎带形式出现，走向65°～75°，倾角67°～76°，整体南东倾，局部近直立，为南盘下降、北盘上升的正断层。此带产有一系列大中型矿床，主要有张北蔡家营大型铅锌银矿床(彭晓耿等，2007)、沽源张麻井大型铀钼矿床等(黄典豪等，1992)(图1)。

图1 区域构造简图Fig.1 Tectonic sketch map

另外，沿NE，NW向断裂及其交汇部位分布着一系列火山口及火山塌陷等火山机构，如西辛营、韩家坝、秦家营、大官厂等。

区内侵入岩主要为一些较小规模的花岗斑岩、流纹斑岩、霏细斑岩等，部分次火山岩体与成矿作用有关，如张麻井铀钼矿(彭晓耿等，2007)主要物质来源于流纹斑岩。

2 矿床地质特征

矿床位于沽源火山断陷盆地东缘，产于区域性北东东向F45深断裂与近南北向哈叭嘎-沽源F7深断裂的交汇部位。出露地层为上侏罗统张家口组二段(J3z2)粗面岩，三段(J3z3)酸性火山岩和下白垩统西瓜园组(K1x)凝灰质砾岩。J3z3分成二层:J3z3－1为流纹质晶屑凝灰岩和熔结凝灰岩，厚度大于100 m;J3z3－2为浅灰-暗灰色钾长流纹岩，是矿床的含矿主岩。

次火山斑岩体，根据深部资料，距地表300 m左右有一隐伏流纹斑岩岩体呈不规则岩脉状沿F4侵入(图2)，岩石呈浅肉红色，斑状结构，斑晶为石英和钾长石，基质为由它形长石、石英组成的微晶-霏细结构，斑晶最明显的特点是除少量呈自形晶和部分具熔蚀外貌外，大多呈碎屑状，大小悬殊，且可见大小不等的岩屑。据研究这种结构是由于流纹斑岩岩浆在上侵过程中在地下发生了隐爆，并捕掳了部分硅质岩岩屑的结果。

图2 矿床勘探线剖面示意图Fig.2 Profile schematic of mineral exploration line

断裂F4的上盘、流纹斑岩岩体之上的J3z3－2钾长流纹岩中。容矿构造是层间裂隙带、流纹斑岩侵入后隐爆而成的震碎角砾岩及其产生的微裂隙带。矿体呈似层状和透镜状，顺层分布(见图2)。共有大小矿体70多个，矿化总体分为上下两个矿化带，相隔约100 m。上部矿化带呈黑色浸染矿化，矿石多呈网脉状和角砾状;下部矿化带呈红色，矿石亦呈网脉状和角砾状。矿石矿物有石英、斜长石，金属矿物有方铅矿、辉钼矿、闪锌矿、黄铁矿、赤铁矿等。

3 围岩蚀变

矿床的围岩蚀变主要发育在流纹斑岩之上赋矿的J3z3－2钾长流纹岩中。流纹斑岩仅见硅质和萤石细脉，蚀变很弱;J3z2粗面岩中见到的以绿泥石化和碳酸盐化为主，硅化和水云母化为次的围岩蚀变;J3z3－1流纹质晶屑凝灰岩、熔结凝灰岩中见到与钾长流纹岩蚀变类型相同的围岩蚀变，但蚀变强度较弱;K1x凝灰质砾岩则未产生围岩蚀变。

蚀变具多期性特点，按与成矿的先后关系分为矿前期、成矿期和矿后期三类;按蚀变形态分为面型和线型二类。矿前期为面型蚀变，成矿期蚀变较弱，它叠加在面型蚀变之上形成线型蚀变，矿后期蚀变很弱，呈细脉状分布。

主要蚀变类型有水云母化、硅化、钾长石化、碳酸盐化、萤石化和黄铁矿化，其次为高岭石化、绿泥石化和蒙脱石化。其中水云母化、硅化、碳酸盐化、萤石化、黄铁矿化和高岭石化从矿前期至矿后期均有发育，只是强度不同。

水云母化:水云母化是矿区中分布最广、蚀变最强的一种热液蚀变。矿前期呈面型分布，多交代长石斑晶，部分交代基质中的长石微晶，强烈时偶见交代石英斑晶，基质中的水云母化强度较斑晶要弱。成矿期水云母化显著变弱，在矿脉中水云母主要与石英、金属硫化物和少量沥青铀矿共生。矿后期更弱，呈细脉充填或与石英脉、方解石脉和萤石脉共生(图3)。

硅化:矿前期以微晶石英交代长石斑晶和部分基质的形式而与水云母同时出现。成矿期呈微晶石英、玉髓的形式和金属硫化物、沥青铀矿、水云母、紫色萤石等一起充填在裂隙中，形成黑色硅质脉。矿后期硅化形成浅色脉体(图3)。

赤铁矿化:主要分为两期，矿前期在矿区范围内普遍有弱赤铁矿化的出现，成矿期在矿脉两侧出现赤铁矿化，由于两期的叠加，致使愈靠近矿脉蚀变愈强，镜下呈星点状散布在钾长石微晶和钾长石斑晶水云母化后的残留部分中。

钾长石化:钾长石化在矿区蚀变范围内广泛分布，在镜下，见钾长石交代具聚片双晶的斜长石斑晶，并伴有弱赤铁矿化，同时见由赤铁矿化生成的赤铁矿星点浸染在钾长石斑晶和微晶中(图3)。

萤石化:矿前期在水云母化、硅化较强的钾长流纹岩基质中呈浸染状微粒或交代长石斑晶。成矿期多呈紫色存在矿脉或硅质脉中，或呈单脉、网脉状充填在无矿的岩石裂隙中。矿后期呈浅色脉状，局部富集而构萤石矿化点。

碳酸盐化:是矿区的一种重要蚀变。矿前期和成矿期为含铁碳酸盐矿物，且多已氧化析出部分铁质。矿前期呈大小不等的微粒浸染状含铁碳酸盐矿物出现，且常与微粒浸染状黄铁矿共生。成矿期含铁碳酸盐矿物在裂隙中形成或作为破碎角砾的胶结物，在矿化较弱或无矿化部分分布尤多。矿后期形成方解石脉(图3)。

黄铁矿化:在矿区中分布普遍，但含量较少，肉眼很难见到。矿前期与含铁碳酸盐矿物共生，呈微粒浸染状分布，且多已氧化析出铁质。成矿期呈自形微晶状或胶状集合体产在黑色脉中或其旁侧。矿后期有少量自形黄铁矿颗粒包裹在脉状石英、萤石等矿物中。

高岭石化:高岭石化在矿区中含量相对较少，但在各种蚀变岩石中均有出现，尤其在下矿化带附近较多，结晶较好，呈微晶状交化长石斑晶。矿后期则呈细脉状沿裂隙充填。

绿泥石化:矿前期交化长石斑晶，偶见在基质中呈小团块状集合体存在，但相对含量极少。矿后期多呈细脉状出现。

蒙脱石化:镜下因颗粒太细，含量少，不好区分，在X射线衍射分析中才可见，多存在于地表或近地表的灰白色蚀变岩石中。

综上所述，将该矿床的蚀变类型共生顺序列如下(表1):

图3 围岩蚀变类型Fig.3 Types of rock alteration

表1 矿床蚀变类型共生顺序表Table 1 Symbiosis order of deposit alteration

由表1可知，矿前期的面型蚀变，包括钾长石化、水云母化、高岭石化等等，分布广泛且极不均匀，这是由于矿床蚀变岩多裂隙特点，蚀变中心沿裂隙发育，造成较多个蚀变中心，其结果造成在整个矿床范围内很难划分出蚀变分带。成矿期蚀变较弱，其蚀变生成的非金属矿物主要在裂隙中呈充填状。但从单个矿体上看，在矿脉的两侧具有由强赤铁矿化-弱赤铁矿化-水云母化的简单的线型蚀变。从总体上看，仍具有早期碱交代(弱钾交代)，晚期具酸性蚀变的特点，矿床上部的水云母化要强一些。矿后期蚀变更弱，主要呈脉状分布于早期已蚀变的岩石裂隙中。

4 蚀变岩石化学成分特征

表2列出了经化学分析的硅酸盐全分析资料，有关的硅酸盐全分析平均化学成分列于表3中。

4.1 钾长流纹岩与流纹斑岩的硅酸盐全分析成分对比

表2中序号1～2为流纹斑岩的数据，序号3～8为矿区J3z3－2钾长流纹岩的数据，它们的平均值见表3。

钾长流纹岩中的 K2O含量为5.36% ～5.58%，Na2O为0.56%～3.07%，变化较大，尤其Na2O变化更大，SiO2含量为70.25%～76.34%，亦有一定变化，说明在矿区及其附近蚀变钾长流纹岩的化学成分具有不均匀的特点。另外，流纹斑岩的硅酸盐全分析成分与钾长流纹岩的对比，除SiO2由73.97%增高至81.25%。K2O由5.73%增高至6.58%，MgO由0.52%略增高至0.62%外，其它氧化物的平均成分均有所降低，说明随着岩浆向流纹斑岩演化，其化学成分向高硅、钾、低钠方向发展。当然，流纹斑岩中有部分硅质捕掳体，也对SiO2的增高起到一定的作用。

4.2 赋矿蚀变钾长流纹岩与钾长流纹岩的硅酸盐全分析成分对比

表2中9～16号为矿化蚀变钾长流纹岩，其化学成分变化较大，除与原岩化学成分不均匀有关外，还与矿床面型蚀变不均匀，蚀变分带不清，裂隙发育且充填有以硅质为主的脉体等有关。特征如下:(1)蚀变和矿化钾长流纹岩的K2O含量普遍较高，为6.18%～7.90%，比矿区未蚀变钾长流纹岩均高，而Na2O含量多数较原岩低;(2)表2中序号11～15为一下矿化带矿脉旁的剖面系列，其中K2O含量由靠近矿脉的强赤铁矿化(有水云母化叠加)蚀变钾长流纹岩的7.90%向外降低，弱赤铁矿化钾长流纹岩(有水云母化叠加)的 K2O含量为6.18%，至退色蚀变钾长流纹岩为6.08%，这再次说明，钾长石化沿已存在的裂隙向外进行，这种裂隙又被其后的成矿物质充填;(3)由表3可知，蚀变和矿化钾长流纹岩的SiO2含量为73.25%，较未蚀变钾长流纹岩的73.97%低，Na2O亦低(0.94%～1.91%)，而K2O升高(5.73%～6.73%)，这完全符合钾长石化岩石化学成分变化规律(杜乐天，1990;梅友松，2005;罗毅等，1997)，表明矿区面型蚀变时存在弱钾长石化。

蚀变和矿化钾长流纹岩较未蚀变钾长流纹岩的Fe2O3，FeO，MnO和MgO含量普遍增高。其平均成分Fe2O3由2.24%增高到3.18%，FeO由0.67%增高到 1.77%，MnO由 0.04%增高到0.06%，MgO由0.52%增高到0.78%，而CaO则由0.42%降低到0.41%。这可能是因为黄铁矿化、赤铁矿化、含铁碳酸盐化和绿泥石化的出现，且大部分含铁矿物氧化后析出铁质以及钾长石交代斜长石等原因造成的。

另外，蚀变和矿化钾长流纹岩与原岩相比，TiO2由0.18%增加到0.21%，Al2O3则由12.34%略降低为12.23%。

表2 矿床硅酸盐全分析化学成分表Table 2 All chemical composition analysis of silicate of deposit%

表3 矿石及围岩化学成分平均值Table 3 Average of all chemical composition analysis of silicate of deposit %

4.3 矿石的硅酸盐全分析成分特征

表2中的17～21为矿石的化学成分数据，从表中可以看出，其化学成分变化较大，尤其是多数样品SiO2的含量较高，而Na2O的含量较低，这可能是与矿石蚀变较强、裂隙发育、矿脉附近钾长石化较强，以及裂隙中所含脉体及其所充填的石英、硫化物、萤石和碳酸盐矿物含量多少有关。

4.4 成矿元素和金属元素含量特征

由表4可见，成矿元素和金属元素的含量在矿石G-443中最高，在矿化和蚀变岩石中较未蚀变岩石的高，在下矿化带远离矿脉的剖面8～11中铀含量由234×10－6变为20.1×10－6，钼含量由10532×10－6变为8.9×10－6，均随着远离矿脉而急剧降低，而Pb和Zn的含量变化不明显。

表4 矿床成矿元素和金属元素含量表Table 4 Ore forming elements and metal elements of deposit ×10－6

5 蚀变机制和矿床成因类型探讨

大官厂矿区在J2z3－2钾长流纹岩形成时就是一个火山喷发中心，成岩作用后期，由于受地下富含碱质的气液作用影响，在矿床范围内发生了分布较广泛的弱钾长石化。后来，随着岩浆作用的演化，在岩浆室中的富Si，K，贫Na的流纹斑岩岩浆上侵的过程中，由于挥发分过饱和，内部压力急剧增高，而发生爆破，上伏的J2z3－2火山岩地层由于受地下隐爆作用影响，生成层间隐爆碎裂岩和众多的微裂隙。蚀变与矿化:一方面释放了挥发分和部分碱性组分(K)的流纹斑岩岩浆沿F4断裂上升，在此过程中捕获了硅质岩的岩石碎屑而到达现在的位置冷凝结晶，故其未见面型蚀变;另一方面所释放的富含挥发分(尤其富含CO2)和碱质(K)的气液也沿减压处(F4断裂)早于流纹斑岩岩浆上升，并沿地层J2z3－2中的层间隐爆裂隙和微裂隙蚀变交代，形成面型弱钾交代(钾长石化)、赤铁矿化、铁碳酸盐化和绿泥石化等碱性、弱碱性交代。随着热液由碱性向酸性的演化，蚀变也由碱交代(K交代)演变成酸交代(H交代)(梅友松，2005;罗毅等，1997)，从而发生水云母化以及部分地段的高岭石化，由于面型蚀变时的蚀变气液沿层间裂隙和微裂隙进行交代，气液分散而没有形成一个统一的气液中心，因而在矿床范围内统一蚀变分带不能形成，而在较大的裂隙两侧还可见到由弱钾交代向弱酸交代的蚀变演化顺序;又由于蚀变气液的数量少，因此蚀变较弱。但从总体上看，矿床下部钾长石化等碱性蚀变较强，而上部水云母化较强，矿区内围岩蚀变有一个统一的演化过程，在面型蚀变发生不久，便沿较大的层间裂隙发生了矿化作用，上、下矿化带是同一成矿期的产物，存在的不同只是元素分异的结果。

由上所述，矿床在空间上、时间上、成因上主要与流纹斑岩体有关，由于该次火山岩体的存在，并发生了较强的隐爆作用，致使面型蚀变在岩石微裂隙中广泛发育，但不具分带性。之后，气水热液作用沿面型蚀变岩石微裂隙发育区形成矿化，矿石具脉状-浸染状构造，组成矿物为一套中低温蚀变矿物，因而矿床成因类型为中低温火山期后热液型铀－钼矿床。

杜乐天.1990.硅谜和碱盲-近代热液成矿学的两大暗区［J］.铀矿地质，6(6):24-28.

黄典豪，丁孝石，吴澄宇，等.1992.河北蔡家营铅-锌-银矿床地质特征，成矿机制及外围找矿靶区选择［M］.北京:地质出版社.

罗毅，何奕强，陶铨，等.1997.燕辽地区火山热液型铀-金-多金属矿床成矿特征［J］.铀矿地质，3:139-146.

梅友松.2005.成矿规律若干问题研究［J］.地质与勘探，41(6):3-14.

彭晓耿，芮国桢.2007.460大型铀-钼矿床成因探讨［J］.地质调查与研究，(30):8-12.

王正邦，赵世勤，罗毅.1997.燕辽成矿带西段火山岩盆地铀成矿地质条件及远景评价［M］.北京:地质出版社:53-54.

许国录.1992.大官厂铀矿床构造特征及其控矿因素的初步探讨［A］.沽源-多伦地区火山岩控矿会议文集［C］.31-36.

Rock alteration and Mineralization of Daguanchang Uran-molybdate Deposit in Guyuan Country，Hebei Province

ZHU Feng-li
(Geological Team No.247 of Geologic Bureau of Nuclear Industry，Northern China，Tianjing，China)

The relationship between wall-rock alteration and mineralization are introduced based on regional metallogenetic condition，geological characteristics of deposit，wall-rock alteration and elements content of altered rocks.Results show wall-rock alteration is always associated with each steps of mineralization.The types of alteration present diversity with unobvious zoning.The earlier stage of ore-formation presents surface alteration with alkali metasomatism，and linear alteration(strong hematitizatoin-weak hematitizatoin-damouritization)overlap surface during the period of mineralization，late stage with dike distribution in altered rock fracture in earlier stage and acid altered combination.The genetic types of deposit are discussed based on wall-rock alteration and overlying relationship.

uranium-molybdate deposit;wall-rock alteration;rhyolite porphyry;Daguanchang

P619.14;P618.65

A

1674-3504(2012)01-030-08

朱凤丽.2012.河北省沽源县大官厂铀钼矿床围岩蚀变与成矿［J］.东华理工大学学报:自然科学版，35(1):30-37.

Zhu Fengli.2012.Rock alteration and mineralization of Daguanchang Uran-molybdate deposit in Guyuan country，Hebei province［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science Edition)，35(1):30-37.

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.01.005

2011-05-25 责任编辑:张国庆

天津华北地质勘查局地质勘查项目“河北省沽源县大官厂地区铀成矿作用研究”(20101002)

朱凤丽(1969—)，女，工程师，主要从事地质勘查与研究工作。E-mail:tjbd247@sina.com