内蒙古额尔古纳地区431铀矿床地质特征与流体包裹体研究

侯召硕，任云生，王 晰，孙德有，苟 军，王天豪

（吉林大学地球科学学院，吉林长春130061）

额尔古纳地区位于兴蒙造山带东段，与著名的俄罗斯斯特列措夫超大型铀矿田及蒙古多尔诺特大型铀矿田处于同一级构造单元内，具有相似的地质演化历史和铀、多金属成矿地质条件，因此该区铀矿理论研究和地质找矿倍受关注.几十年来的地质工作表明，该区成矿地质条件优越，铀、贵金属和有色金属成矿潜力巨大，已发现和探明了八大关铜钼矿床、七一铅锌矿床和下护林铅锌矿床等多个有色金属矿床，但铀矿找矿工作始终未取得突破性进展，甚至有些地区铀矿勘查程度还相当薄弱，铀矿形成条件、矿化特征、矿床成因和找矿标志尚无系统研究资料.为此，笔者选择额尔古纳地区唯一的工业矿床——431小型铀矿床，在成矿地质条件和铀矿化特征研究基础上，进行流体包裹体的显微测温研究，确定该区铀矿化的物理化学条件，综合分析矿床成因，以期对该区铀矿研究和地质找矿提供基础资料和理论支撑.

1 成矿地质背景

431铀矿床位于向阳屯盆地的北部边缘，哈乌尔河断裂－火山岩带的北西侧.该区在大地构造上所属的额尔古纳地块（图1），是夹持于西伯利亚与中朝板块之间的众多微陆块之一［1］.在前寒武纪主要为各地块基底形成阶段；古生代，经历了古亚洲洋构造体系的演化，主要表现为多个微陆块之间的拼合；而在中、新生代，则表现为环太平洋构造域和蒙古-鄂霍茨克构造域的叠加与转换［2］.额尔古纳地块发育的地层主要有古元古代兴华渡口群的斜长角闪岩、片麻岩等，新元古代佳疙瘩组的片岩、石英岩等，新元古代额尔古纳群变质砂岩和片岩，古生代的部分浅海相、滨海相以及中生代的海相碎屑岩和火山-沉积建造.

图1 额尔古纳向阳屯一带地质简图Fig.1 Geological map of Xiangyangtun area in Erguna

区内侵入岩较发育，包括晋宁期的花岗岩类等，加里东期的铁镁质—超铁镁质岩、花岗岩类等，海西期的闪长岩、花岗岩类等，印支期的花岗闪长岩、花岗岩类等，燕山期的二长花岗岩、钾长花岗岩等［1］.北东—北北东向的得尔布干断裂和塔源-乌奴耳断裂、近东西向的蒙古-鄂霍茨克断裂和北东向额尔古纳-呼伦断裂等构成区内主要构造格架.其中，北东-北北东向深大断裂控制了中生代火山-侵入岩浆作用的展布，北西向、北北西向以及近南北向次级断裂控制了区内铀及多金属矿床的形成与分布（图1）.

2 矿床地质特征与成因类型

431铀矿床产于印支期花岗岩与新元古代额尔古纳群变质砂岩、片岩接触部位的硅化破碎带中.受区域性断裂影响，矿区发育北东向和北西向的构造破碎带和近水平层间破碎带.

矿点周围地表出露的岩性主要为印支期肉红色、浅红色蚀变花岗岩及灰色、浅灰色黑云母花岗岩，早古生代寒武系额尔古纳群变质砂岩、片岩呈残留体存在于花岗岩内部.另外见有煌斑岩、石英脉等脉岩.花岗岩为中-粗粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为钾长石（60%～70%）和石英（20%～30%），少量黑云母.在同一露头上岩性不均，存在交代渐变现象，有灰色或者暗灰色团块出现，部分渐变为花岗闪长岩和片麻状花岗岩，可能混杂有闪长岩、角闪岩等基底岩石.

研究区位于中亚造山带的东段，古生代经历了多个微陆块之间的拼合、古亚洲洋闭合以及造山后的垮塌与伸展环境［4-8］.与铀矿成矿密切的印支期花岗岩形成于造山后的伸展环境［9］.

铀矿化带呈北东走向，长约200 m，宽约10～20 m，矿化富集在北东向与北西向断裂的复合部位.地表和钻孔中普遍见有硅化、绿泥石化、萤石化、水云母化、高岭土化、碳酸盐化等蚀变现象，并见有少量的黄铁矿等金属硫化物.硅化主要表现为灰色的块状或脉状石英.方解石呈白色网脉状，分布在硅化带的两侧或较远处.地表氧化矿石裂隙中可见淡黄色铜铀云母等次生铀矿物，沿花岗斑岩的裂隙呈细脉状或薄膜状分布，显微镜下钙铀云母的反射色为棕灰色，褐色-草绿色内反射（图2）.取自地表的7件样品铀含量变化较大，介于3.71×10-6～564×10-6，钍含量为 5.38×10-6～52.15×10-6，表明此矿床矿化不均的特征，这也是构造裂隙控矿的表现.

图2 431铀矿床含钙铀云母标本和显微特征照片Fig.2 Specimens and micrographs of autunite from the uranium deposit

野外调研和室内研究表明，431矿床位于花岗岩体中，铀矿化体呈受构造控制明显的细网脉状，围岩普遍发育蚀变现象，结合流体包裹体具有岩浆热液的特征（见下文），表明该区铀矿化与花岗质岩浆热液有关.431矿床与华南和俄罗斯斯特列措夫矿田阿尔贡等典型花岗岩型矿床的特征对比［10］表明（表1），它们的成矿地质背景相同，地质条件相似，均表现为受构造控制明显的细脉状、网脉状矿化，应属于相同的成因类型.由此可知，431矿床应属岩浆热液脉型铀矿床.

表1 431矿床与国内外典型花岗岩型铀矿床特征对比表Table 1 Comparison of features between No.431 deposits and typical granitic uranium deposits

3 流体包裹体特征与成矿物理化学条件

4件包裹体样品采自431矿床铀含量较高的探槽中，为硅化破碎带中与铀矿化关系密切的石英细脉.流体包裹体岩相学研究、冷冻-均一法测温在吉林大学地球科学学院地质流体实验室完成，仪器为Linkam THMS-600型冷热台，测试前用人造25%的CO2-H2O及纯H2O包裹体（国际标样）对仪器进行了系统校正.

3.1 流体包裹体特征及显微测温结果

4件样品中共测得代表性原生包裹体65个.依室温下的相态特征，将这些原生流体包裹体分为富液相包裹体和含CO2三相包裹体两种类型.

1）富液相包裹体：室温下由盐水溶液及少量气泡构成，其中气相占包裹体总体积的8%～30%，集中在10%～20%.该类包裹体大小介于 3～12 μm，多数为4～8 μm.常见形态为次圆形、负晶形、长条形、椭圆形及不规则状（图3a）.此类包裹体占包裹体总数量的80%左右.

冷冻-加热过程中，此类包裹体的冰点温度为-8.8～-1.6℃.据此按相关公式［14］计算对应热液的盐度为12.65%～2.73%，51个包裹体平均盐度为7.92%（图4）.此类包裹体以均一至液相方式为主，其均一温度变化范围为132.2～301.5℃（仅一个数据超过 300℃），均值为 211℃（n=51），众值为200～240℃（图5）.据均一温度及相应盐度值，估算流体密度为0.76～0.94 g/cm3，平均 0.91 g/cm3.

2）含CO2三相包裹体：约占所测包裹体总数量的20%，在不同样品中均有分布.室温下由液态CO2（LCO2）、气态 CO2（VCO2）、盐水溶液三相组成，大小为4～12 μm，形态为椭圆形、不规则四边形（图 3b）.包裹体内CO2相含量变化大，在15%～80%之间（体积比），且以气相CO2为主（VCO2g/VCO2=50%～85%）.

冷冻-升温过程中，此类包裹体的固相CO2熔化温度介于-63.2～-56.4℃间，除1个包裹体外，均低于纯CO2标样标准值-56.6℃，反映了除CO2外，包裹体内尚含少量CH4等成分.大部分此类包裹体中CO2相部分均一至液相，部分显示临界均一，均一温度为28.2～33.2℃，根据笼合物的熔化温度，计算出此类包裹体的盐度变化范围为4.04%～16.94%，众值为6%～10%，均值为9.16%；14个包裹体的完全均一化温度变化范围为322.5～408.9℃，平均值为379.0℃，众值为360～400℃（图 5）.据均一温度、盐度、CO2密度及水溶液相密度，估算该类包裹体所含流体的密度为0.60～0.78 g/cm3.

4 讨论

4.1 成矿流体特征

图3 431矿床流体包裹体照片Fig.3 The micrographs of fluid inclusions from No.431 deposit

图4 431矿床流体包裹体盐度直方图Fig.4 The salinity histogram of fluid inclusions from No. 431 deposit

图5 431矿床流体包裹体均一温度直方图Fig.5 The homogenization temperature histogram of fluid inclusions from No.431 deposit

流体包裹体显微测温结果表明，两种类型65个包裹体均一温度均值为247℃，平均盐度为8.18%.因此，431矿床的成矿流体为中温、中低盐度的NaCl-H2OCO2流体体系，具有岩浆热液的流体特征，与华南地区花岗岩型铀矿床的成矿流体特征具有可比性［11-13］.

显微测温过程中发现，同一石英颗粒中，富液相包裹体与含CO2比例不同的三相包裹体共生，甚至不同类型包裹体共生于同一视域中，表明其捕获时成矿流体处于一种不均匀的状态.均一温度较高的含CO2三相包裹体与均一温度较低的富液相包裹体的盐度无明显差别（图6）.因此，成矿流体经历了不混溶（相分离作用）过程，原始均匀的NaCl-H2O-CO2溶液分离成富NaCl-H2O流体及富CO2流体.而含CO2是内生铀矿床不可或缺的矿化剂［15-16］，因此，成矿流体不混溶在该区此类铀矿的形成过程中起到了重要作用.

图6 431铀矿床均一温度和盐度关系图解Fig.6 Diagram of salinity vs.homogenization temperature of fluid inclusions from No.431 deposit

4.2 成矿深度与剥蚀深度探讨

本次研究尝试性采用流体包裹体分析法定量确定铀矿床（矿体）的形成深度和剥蚀深度［17］.首先利用包裹体测温结果估算铀矿的成矿深度，再与目前矿床（矿体）所处的标高进行对比，计算两者的差值，获得该矿床（矿体）形成后所遭受的剥蚀程度［18］.

邵洁涟等(1986)提出的成矿压力和成矿深度经验公式如下：

T0（初始温度/℃）=374+920×N（成矿溶液的盐度）

P0（初始压力/105Pa）=219+2620×N（成矿溶液的盐度）

H0（初始深度/km）=P0×1/300×105

P1（成矿压力/105Pa）=P0×T1（矿区实测成矿温度）/T0

H1（成矿深度/km）=P1×1/300×105

利用上述公式计算出该矿床富液相包裹体形成压力为11.6～31.5 MPa，含CO2三相包裹体成矿流体压力为30.7～51.1 MPa，对应的铀成矿深度分别为386～1050 m（平均 671 m）和 1025～1705 m（平均 1250 m）.一般而言，不混溶成矿流体形成的富液相包裹体一般代表成矿温压条件的下限，含CO2三相包裹体代表成矿温压条件的上限值.由于431矿床样品取自地表，赋存标高为730 m，因此，可以获得该区铀矿遭受的剥蚀深度大约在300～1000 m［19］.成矿深度估算结果表明，额尔古纳地区的431矿床属浅成中温热液矿床.

5 结论

（1）431矿床产于印支期花岗岩与新元古代额尔古纳群变质岩接触带部位，铀矿化体呈受构造控制明显的细网脉状，普遍发育围岩蚀变现象，包括硅化、绿泥石化、水云母化、高岭土化、碳酸盐化等蚀变现象，地表矿石中含铀矿物主要为钙铀云母.表明该区铀矿化与花岗质岩浆热液有关，应属岩浆热液脉型铀矿床.

（2）431铀矿床流体包裹体分为富液相包裹体和含CO2三相包裹体两种类型.富液相包裹体，均一温度平均值为211℃，盐度（NaCl质量分数）为12.65%～2.73%，流体密度为0.76～0.94 g/cm3.含CO2三相包裹体，完全均一化温度平均值为379.℃，盐度变化范围为4.04%～16.94%，流体整体密度为0.60～0.78 g/cm3.因此，431矿床的成矿流体为中温、中低盐度、中等密度的NaCl-H2O-CO2流体，具有岩浆热液的流体特征.

（3）包裹体显微测温结果表明，431铀矿的成矿流体经历过不混溶作用，产生了富CO2流体，而含CO2是内生铀矿床不可或缺的矿化剂.因此，成矿流体不混溶在该区此类铀矿的形成过程中起到了重要作用.

（4）利用包裹体测温结果估算铀矿的成矿深度：富液相包裹体为386～1050 m（平均671 m）、含CO2三相包裹体为1025～1705 m（平均1250 m）.得出该区铀矿遭受的剥蚀深度大约在300～1000 m.

致谢：包裹体测试过程中得到了王力和王琳琳两位老师的热情帮助，在此致以衷心的感谢.

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