坦桑尼亚乌萨加兰构造带南段岩性组合特征及含铀性分析

司建涛, 李靖辉, 曹义甲, 冉 钊, 张 雷, 祁 东

((1.河南省地质矿产勘查开发局 第二地质矿产调查院,河南 郑州 450001; 2.河南省核工业地质局,河南 信阳 464000)

坦桑尼亚乌萨加兰构造带南段岩性组合特征及含铀性分析

司建涛1, 李靖辉2, 曹义甲1, 冉 钊1, 张 雷1, 祁 东1

((1.河南省地质矿产勘查开发局 第二地质矿产调查院,河南 郑州 450001; 2.河南省核工业地质局,河南 信阳 464000)

乌萨加兰构造带在坦桑尼亚境内延伸约1 000 km,根据区域地质资料和地质调查成果,以鲁阿哈河为界将乌萨加兰构造带分为南北两段。重点对南段的岩性组合和构造环境进行研究分析,初步认为其岩性组合为花岗岩类—片麻岩类,岩性分布具分带性,其构造环境为后造山期花岗岩类;对乌萨加兰南段的岩石含铀性进行测试分析,显示花岗岩类放射性较强,片麻岩类放射性较低,为选取铀矿成矿远景区提供了借鉴意义。

乌萨加兰构造带;岩性组合特征;构造环境;含铀性

坦桑尼亚为非洲矿产资源比较丰富的国家之一,近年来德国、澳大利亚、俄罗斯、英国等数十个国家的铀矿公司在坦桑尼亚从事铀矿勘查工作,并取得了较为理想的成果[1]。随着各处铀矿勘查的进行以及即将开始的铀矿资源开采,将使铀矿继钻石、黄金之后成为坦桑尼亚最重要的出口矿产品。

笔者通过对乌萨加兰构造带开展调查研究,首次将乌萨加兰构造带分为南北两段,并对南段的岩性组合特征及含铀性进行分析,为选取铀成矿远景区提供借鉴意义。

1 区域地质背景

区域地层主要为乌萨加兰超群,可划分出两个构造岩石系列,即伊斯马尼(Isimani)序列和康斯(Konse)群,两者呈构造接触或不整合接触关系[2]。

伊斯马尼序列:位于康斯群的东部,原称为“乌萨加兰高级变质岩”,为一套高角闪岩相—麻粒岩相—榴辉岩相岩石,包括片麻岩—角闪岩系列和无角闪岩的片麻岩系列。

康斯群:由低级变质(低角闪岩相—绿片岩相)的变质火山岩和变质沉积岩组成,走向NE-SW向,延长超过200 km,宽约5 km。

乌萨加兰构造带表现为不连续的线状多山地体,形成于2.05—1.8 Ga,主要由泥质成因的麻粒岩和黑云母片麻岩等组成,常见石英岩,大部分地段遭受了麻粒岩相变质作用,带中发现世界上最古老的、与俯冲有关的低—中温榴辉岩。

图1 坦桑尼亚大地构造图Fig.1 The Tectonic Map of Tanzania

以鲁阿哈(Ruaha)河为界将乌萨加兰构造带分为南北两段,其北段围绕太古代地层分布,由含有大量再搬运沉积的太古代物质经过了强烈变形的片麻岩组成;其南段接受太古宙坦桑尼亚克拉通和主要含有极少量大理岩的岩浆和沉积成因的斜长角闪岩级的片麻岩的乌宾迪构造带再改造(图1)。

2 岩性组合特征

2.1 岩石组成

乌萨加兰构造带南段太古—元古代花岗—片麻岩组合系列总体色调以肉红色(花岗岩类)、黑白相间条带(片麻岩类)为特征。

照片1 花岗—片麻岩显微照片Photo 1 The micrograph photos of the Granite-Gneiss

主要岩性有钾长花岗岩、片麻状二长花岗岩、钾长片麻岩、二长片麻岩、二长浅粒岩、黑云母斜长片麻岩和二云母片麻岩。

岩性分布上,从花岗岩体到片麻岩存在以下特点:

① 具分带性,即钾长花岗岩→片麻状二长花岗岩→二长浅粒岩→二长片麻岩→黑云母斜长片麻岩和二云母片麻岩。

② 各分带之间没有明显的界线,呈过渡关系。

2.2 岩石矿物成分

细粒钾长花岗岩(照片1-a) 浅肉红色,致密块状。半自形细粒结构,定向构造。岩石矿物组成有钾长石、石英、斜长石、黑云母、磁铁矿和榍石,具半自形细粒结构。

片麻状二长花岗岩(照片1-b) 肉红色,变余细粒半自形粒状结构,略具定向构造。岩石成分由微斜长石(Mc)、斜长石(Pl)、石英(Q)、角闪石等组成,粒度<1.7～0.2 mm,具细粒半自形粒状结构。因受力使矿物沿长轴略具定向分布,并有少量重结晶现象。

钾长片麻岩(照片1-c) 肉红色,粒状变晶结构,弱片麻状构造。 岩石成分由微斜长石(Mc)、斜长石(Pl)、石英(Q)、黑云母(Bi)等组成,具粒状变晶结构,弱片麻状构造。

二长片麻岩(照片1-d) 肉红色,粒状变晶结构,定向构造。岩石成分由微斜长石(Mc)、斜长石(Pl)、石英(Q)、黑云母(Bi)等组成,粒度<2.1～0.2 mm,具粒状变晶结构,矿物沿长轴定向分布。

二长浅粒岩(照片1-e) 浅灰红色,残留斑状结构,基质具细粒粒状变晶结构,块状构造。 岩石由残留斑晶和基质组成。

3 岩石化学成分

根据采集岩石化学样品分析,结果如表1。

根据样品分析数据,分别开展花岗岩岩类TAS分类(图2)、岩浆/火成岩系统全碱—硅(TAS)分类(图3)和花岗岩构造环境判别(图4)。

从图2和图3可以看出,样品为花岗岩(片麻岩样品除外),该区岩石属于亚碱性系列;里特曼指数δ=[w(K2O+Na2O)2]/[w(SiO2-43)]范围在0.75～1.46之间,δ<3.3,为钙碱性岩。

表1 岩石化学成分分析结果表

注:样品由河南省岩石矿物测试中心分析。

图2 花岗岩岩类TAS分类图Fig.2 Granite TAS classification diagram

图3 岩浆/火成岩系统全碱—硅(TAS)分类(Eric A.K.Middlmost)Fig.3 Total Alkali Silica(TAS)classification of magma or igneous rock system

w(K2O)/w(Na2O)比值为火成岩研究的重要参数。例如,由陆壳沉积物熔融形成的S型花岗岩,一般具w(K2O)/w(Na2O)>1的特征,而幔源岩浆分异形成的M型花岗岩或地壳中以火成岩为源区重熔形成的I型花岗岩则常具w(K2O)/w(Na2O)<1的特征[3]。而该区样品的w(K2O)/w(Na2O)范围在12.57～18.59之间,明显>1,说明为由陆壳沉积物熔融形成的S型花岗岩。从w(Al2O3)/w(Na2O+K2O+ CaO)(常表示为A/CNK)范围在1.97～2.32之间(>1.1者为S型花岗岩),也说明该区样品为S型花岗岩。

从图4可以说明,该区花岗岩构造环境为后造山花岗岩类,少量为与裂谷有关或与大陆的造陆抬升有关的花岗岩类。

图4 花岗岩构造环境TFe2O3/[w(TFe2O3)+w(MgO)]—SiO2判别图解Fig.4 Tctonic setting of granite TFe2O3/[w(TFe2O3)+w(MgO)]-SiO2

4 含铀性分析

根据地面高精度伽马测量及室内分析结果(表2),花岗岩及花岗质类岩石放射性含量较高,伽马总量一般>30×10-6,主要由钍元素含量较高引起,其中铀含量一般<5×10-6,而钍含量一般>30×10-6,Th/U比值一般>15,纯片麻岩类岩石含量均较低,伽马总量一般<15×10-6,Th/U比值一般<15。

表2 岩石含铀性分析结果

注:样品由河南省岩石矿物测试中心分析。

5 结论

乌萨加兰构造带南段以大面积分布片麻岩和花岗岩为明显特征,局部穿插石英脉和基性岩脉。太古代岩浆活动频繁,叠加元古代岩浆侵入,岩浆侵入具有多期次,后期重熔改造作用明显[4],为形成热液改造花岗岩型铀矿提供有利条件。

本区发育一套片麻岩—花岗片麻岩—混合花岗岩—花岗岩系列的岩石组合,它们之间呈过渡关系,在分异分带中,在一定的部位形成富铀体(全岩矿化),并有局部富集。

乌萨加兰构造带南段变质岩系隆升不大,花岗岩体剥蚀程度较浅,有利于成矿后保存。

[1] Nuclear Energy Agency.Uranium2011:Resources,production and Demand[M].Paris:Nuclear Energy Agency,2012:405-411.

[2] Ministry of Energy and Minerals,Opportunities For Mineral Resource Development of Tanzania[M].Dar Es Salaam:Tanzania Printers,2005:111-112.

[3] Middlemost,Eric A.K.Naming materials in the magma/igneous rock system [J].Earth-Science Reviews,1994(37):215-224.

[4] Geology of Geophysical and Mineral Potential atlas of Tanzania[M].Dodoma:Geological Survey of Tanzania,1993:56-61.

(责任编辑：于继红)

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(1.No.2InstituteofGeological&MineralResourcesSurveyofHenan,Zhengzhou,Henan450001; 2.HenanProvinceNuclearGeology,Xinyang,Henan464000)

Usagaran tectonic belt extends about 1 000 km in Tanzania. According to regional geological data and geological survey results，Usagaran structure belt is divided into south and north parts by Ruaha river. In this paper，the major goal is to research lithological association and tectonic setting of the south. It’s preliminary though that its lithological association is granite-gneiss with zonality，and its tectonic setting is post-orogenic stage granite. After testing and analyzing the uranium concentration of the south part of Usagaran’s lithology，the results show that granite is strong radioactive，gneiss is low radioactive. And those results provide a reference for the selection of uranium metallogenic prospecting area.

Usagaran tectonic belt； features of lithology association； tectonic setting； Uranium concentration

2016-03-10;改回日期:2016-05-04

司建涛(1981-),男,工程师,硕士,矿产普查与勘探专业,从事坦桑尼亚金矿及铀矿勘查工作。E-mail:sijiantao@163.com

P542

A

1671-1211(2016)05-0677-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.002

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160810.1504.020.html 数字出版日期:2016-08-10 15:04