某铀矿区Ⅰ号矿带含矿主岩化学成分变化规律

傅 涛

（重庆工程职业技术学院，重庆430000）

某铀矿区Ⅰ号矿带含矿主岩化学成分变化规律

傅 涛*

（重庆工程职业技术学院，重庆430000）

根据含矿主岩的岩石化学分析数据，进行定量计算，并根据计算结果做出含矿主岩的扎氏图解及岩石化学成分—岩石类型关系图，从图中分析含矿主岩的化学成分变化规律、相互联系及与铀矿化的关系。

铀矿化；含矿主岩；化学成分变化规律

1 某矿区地质概况

1.1 地层

本区地层简单，主要是侏罗系上统的黄尖组（J3h）、白垩系下统的寿昌组（K1s）及第四系（Q）地层。白垩系下统的寿昌组（K1s）为本区主要赋矿层。铀矿化主要位于寿昌组中段第1层（K1s2-1），其含矿主岩为粗斑流纹斑岩。

1.2 构造

矿区的断裂构造以芦—马断裂为主，其次为次一级旁侧断裂构造。芦—马断裂具多期活动特点，断裂性质复杂，为本区导矿构造。北北东向、北东东向构造为本区主要储矿构造，一般为张性断裂。

1.3 次火山岩与火山碎屑岩

流纹斑岩：岩石呈红灰、浅灰色，具块状、流纹、珍珠、球粒等构造。斑晶成分不一，主要是钾长石和石英。粗斑流纹斑岩的斑晶可大于8mm。石基主要为隐晶状的碱性长石、石英构成，微包含结构常见。

熔结凝灰岩：岩石呈黑灰色，具假流动构造。火山碎屑物占85%～90%以上，主要由玻屑、晶屑及少量岩屑组成。

2 含矿主岩的化学成分变化规律

Ⅰ号矿带K1s2-1地层岩石化学成分见表1。

表1 Ⅰ号矿带K1s2-1地层岩石化学成分表

2.1 将各类型岩石化学成分数据进行扎氏换算

扎氏换算结果如下：

（1）正常粗斑流纹斑岩（因为分子数Al2O3＞Na2O+K2O+CaO，故铝过饱和）；

（3）近矿粗斑流纹斑岩（铝过饱和）：

（4）矿化粗斑流纹斑岩（铝过饱和）：

（5）矿体粗斑流纹斑岩（因为分子数CaO+Na2O+ K2O＞Al2O3＞Na2O+K2O，故为正常成分）：

2.2 依据换算数据作出扎氏图解（见图1）

图1 K1s2-1Ⅰ号带火山岩扎氏图解

扎氏图解表明：

（1）正常岩石、近矿岩石、矿化岩石的2个向量分别落在2个平面内，碱性面内箭头向左，说明岩石成分都为铝过饱和；矿体岩石的两个向量虽分布于2个平面内，但碱性面内箭头向右，代表岩石为正常成分。

（2）正常岩石、近矿岩石、矿化岩石其P1向量都左倾且缓，表示铁镁矿物（b），含铝（a′）且高。矿体岩石P1向量向右倾且箭头倾斜缓，说明铁镁矿物（b）含钙（c′）。矿体岩石常受萤石脉、碳酸盐脉扰动，且萤石化的影响范围与矿（化）体的范围基本一致，这就造成矿体岩石含钙量特高，结果分子Al2O3≪CaO+Na2O+ K2O，岩石已不是铝过饱和，而应属正常成分。

（3）正常岩石、近矿岩石、矿化岩石其P1点远离Sb轴，P2点接近Sb轴，说明这些岩石碱性长石含量多，斜长石含量少。这与野外观察和镜下鉴定的结果一致。矿体岩石的斜长石含量同样贫乏，碱性长石含量也较前几种岩石少。

（4）正常岩石、近矿岩石、矿化岩石其P1、P2位置依次靠上，说明从正常岩石到矿化岩石其暗色矿物含量有所减少，特别是铁组分（Fe2O3）有减少的趋势（因为钙镁含量较低，对b值影响较小）。在中低温条件下，铁组分是随性组分，因而Fe2O3的减少可能说明FeO有所增多，但本区缺少FeO的化学分析数据。矿体岩石的P1、P2位置靠下是由于岩石中CaO的组分量特高，并不能说明铁镁矿物大大增加。

（5）P2向量的陡缓代表碱性长石中钠含量的高低，陡者钠含量高；反之则低。依扎氏图解可得：从正常岩石→近矿岩石→矿化岩石→矿体岩石，其碱性岩石中的钠含量从最高→较高→最低→较低，钾含量则从最低→较低→最高→较高。然而根据大量镜下鉴定资料可知，钠长石化虽不均匀，但在矿化岩石中钠长石化较强烈。

解释这对矛盾的关键在于：矿前期热液活动的次数不止一次。在钠离子交代钾长石中的钾离子形成钠长石化后，稍晚的热液活动对先前形成的蚀变进行重新改造，其结果可能使钠离子重新带出，钾离子重新带入。由于矿化岩石、矿体岩石地段热液通道较发育，因而这种作用在这些地段表现就强。镜下鉴定可见胶状绢云母穿切并交代碱性长石说明这次热液活动的存在。

2.3 计算粗斑流纹斑岩中元素的带入、带出量

为了计算元素的带入、带出的量，先假定惰性组分Al2O3数量为一恒定值。这样将正常岩石Al2O3含量百分数（12.77）作为标准，其它岩石的Al2O3含量与之比较，从而得出几个重要系数：

用下式近似计算岩石中元素的带入带出量：

式中：A——岩石中某元素的带入带出量占原岩（即正常岩石）总化学成分的百分比；

B%——某类型岩石的某种元素的百分含量；

Ⅰ——修正系数；

C%——正常岩石某种元素的百分含量。

下面计算结果若为正值，则表示与正常岩石相比带入一定量的某元素，正值愈大则表示带入某元素的量愈多；若结果为负值，则意义相反。正常岩石因无带入或带出元素，故A=0。

（1）近矿粗斑流纹斑岩元素带入带出的计算结果：（Ⅰ值取Ⅰ1=1.0070）

（2)矿化粗斑流纹斑岩元素带入带出的计算结果（Ⅰ值取Ⅰ2=1.0942）：

（3)矿体粗斑流纹斑岩元素带入带出的计算结果（Ⅰ值取Ⅰ3=1.7327）：

2.4 作“岩石化学成分—岩石类型关系图”

用上述结果作“岩石化学成分—岩石类型关系图”（图2）。

从图中可得出如下结论：

（1）从ANa2O—岩石类型关系图和AK2O—岩石类型关系图可见，Na2O组分的带出伴随着K2O组分的带入，二者近似呈消长关系。碱性长石是粗斑流纹斑岩的主要含钠矿物。碱性长石的钠的含量从正常岩石→近矿岩石→矿化岩石→矿体岩石，其含量变化：最高→较高→最低→较低。此结论与扎氏法得出的结论是一致的。

（2）野外观察表明，从正常岩石向矿体岩石过渡，其硅化作用逐渐增加，且矿体常受硅质萤石脉的扰动，说明热液活动带入相当量的硅质。此现象与ASiO2—岩石类型关系图得出的结论吻合。

前面所作的扎氏法计算结果表明，从正常岩石、近矿岩石、矿化岩石到矿体岩石，其s、Q值如下：

S值的意义是代表硅原子的相对含量，Q值的意义是代表岩石中硅原子的过剩或不足。上述结果并不与野外观察现象以及“Al2O3恒定计算法”矛盾，因为“SiO2组分的带入带出量”和“SiO2分子数在岩石的总分子数的相对含量”是不相同的2个概念。硅质萤石脉的分布范围常矿化较强，尽管矿体岩石中有相当量SiO2带入，但并不能显著削弱萤石及碳酸盐脉中CaO组分的影响。

矿体岩石：CaO的分子数=301，总分子数N=1393

矿化岩石：CaO的分子数=3，总分子数N=1529.5

近矿岩石：CaO的分子数=4，总分子数N=1538.5

正常岩石：CaO的分子数=4.5，总分子数N=1523

显然，由于矿体岩石中CaO组分的剧增，导致SiO2分子数相对含量减少。CaO组分的剧增现象也可以从ACaO—岩石类型关系图中看出。

（3）铁组分在中低温时是惰性组分，因而铁组分的带出带入量较少，可能只是Fe2+和Fe3+之间的相互转化影响AFe2O3的值。从图中可见，从正常岩石、近矿岩石、矿化岩石到矿体岩石，其AFe2O3之值变化如下：较高→最低→较低→最高，也即近矿岩石、矿化岩石为Fe2O3组分含量的明显下降带。这可能是由于在此下降带中，作为U6+的还原剂并不是Fe2+，而是其它更强的还原剂，如黄铁矿中的S2-离子。但随着矿化作用进一步增强，这些较强的还原剂消失殆尽，Fe离子的还原作用渐居主导地位，结果造成从近矿岩石到矿体岩石过渡，其Fe2O3组分含量增加。

3 结论

野外观察、镜下鉴定及岩石化学的计算结果表明：

（1）钾长石在发生钠长石化稍后，又遭受至少一次的碱性热液活动，使钠重新带出。钾重新带入。

（2）岩石中Fe2O3组分含量在近矿岩石、矿化岩石为明显下降带（甚至比正常岩石的含量还低）；而在矿体粗斑流纹斑岩中Fe2O3组分含量却急剧升高，此现象可能是由于铀的还原剂不同所致。

（3）矿体粗斑流纹斑岩的CaO组分急剧升高是由于受到热液脉体的干扰所致。

（4）从正常粗斑流纹斑岩向矿体粗斑流纹斑岩过渡的过程中，硅化逐渐加强；矿体粗斑流纹斑岩的Q值偏低是由于萤石脉、碳酸盐脉中CaO组分的干扰。

图2 岩石化学成分—岩石类型关系图

[1]路凤香，桑隆康.岩石学[M].地质出版社，2002.

[2]金景福，黄广荣.铀矿床学[M].原子能出版社，1991.

P618.1

A

1004-5716(2015)02-0121-04

2014-03-08

2014-03-17

傅涛（1962-），女（汉族），重庆人，副教授，研究方向：矿床。