商丹地区光石沟—陈家庄伟晶岩型铀矿区矿床类型及特征差异

冯张生，　程德进，　陈金录，　王兆泉，　张夏涛

(陕西核工业集团公司，陕西 西安　710024)



商丹地区光石沟—陈家庄伟晶岩型铀矿区矿床类型及特征差异

冯张生，程德进，陈金录，王兆泉，张夏涛

(陕西核工业集团公司，陕西 西安710024)

商丹地区光石沟—陈家庄伟晶岩型铀矿区位于我国秦祁昆成矿域祁连—秦岭成矿省北秦岭成矿带内，是我国目前伟晶岩型铀矿地质工作程度较高、成果最显著的地区。在2010—2012年全国铀资源潜力评价项目将该区铀矿床划分为岩浆岩型伟晶岩类铀矿床的基础上，依据矿床产出的地质特征将该区的铀矿床进一步划分为岩浆岩型伟晶岩类岩体内接触带型铀矿床、岩体外接触带型铀矿床两类矿床类型，其中岩浆岩型伟晶岩类岩体外接触带型铀矿床以陕西省商南县光石沟铀矿床为代表，最显著特征是矿化脉岩及矿体分布于岩体外接触带地层中，矿化脉岩及矿体规模大、连续性较好。岩浆岩型伟晶岩类岩体内接触带型铀矿床以陕西省丹凤县陈家庄铀矿床为代表，最显著特征是矿化脉岩及矿体分布于岩体内接触带，矿化脉岩及矿体规模小、连续性差。

商丹地区；花岗伟晶岩铀矿；矿床类型；矿床特征

冯张生，程德进，陈金录，等.2016.商丹地区光石沟—陈家庄伟晶岩型铀矿区矿床类型及特征差异[J].东华理工大学学报：自然科学版，39(2)：126-131.

Feng Zhang-sheng，Cheng De-jin，Chen Jin-lu，et al.2016.Deposit type and characteristic difference at Guangshigou-Chenjiazhuang pegmatite-type uranium ore district in Shangnan-danfeng area[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(2)：126-131.

位于我国秦祁昆成矿域祁连—秦岭成矿省北秦岭成矿带陕西省商(南)—丹(凤)地区的光石沟—陈家庄伟晶岩型铀矿区是我国目前唯一的伟晶岩型铀矿产区，该区历经1970年代至今近40年的勘查，已发现铀矿床4处、铀矿点5处、铀矿化点5处、异常点数千处(图1)， 2013年设立为国家铀矿整装勘查区。前人对光石沟—陈家庄伟晶岩型铀矿区成矿地质背景、成矿时代、矿物化学、矿床成因等特征做了详细研究(郭国林等，2012；冯张生，2012；陈佑纬，2014)，但对矿床综合分类研究仅见于2010—2012年全国铀资源潜力评价项目中按矿床成因及矿化主岩划分为岩浆岩型伟晶岩类铀矿床(张金带，2010)。本文以该区光石沟及陈家庄典型矿床产出的地质背景及矿床特征为基础，采用2010—2012年全国铀资源潜力评价项目中的矿床综合分类方法，在前人研究成果的基础上依据矿体赋存位置进一步将该区铀矿床类型划分为岩浆岩型伟晶岩类外接触带型铀矿床(以光石沟铀矿床为代表)和岩浆岩型伟晶岩类内接触带型铀矿床(以陈家庄铀矿床为代表)两个亚类，总结了其矿床特征差异，为该区铀矿勘查及研究提供借鉴。

1　矿床类型分类方法

本文采用2010—2012年全国铀资源潜力评价项目中按矿床成因划分矿床大类，按矿化主岩划分矿床类型，按矿体赋存位置划分矿床亚类的矿床综合分类法，对商丹地区花岗伟晶岩型铀矿床在2010—2012年全国铀资源潜力评价项目矿床分类的基础上进一步划分为岩浆岩型伟晶岩类外接触带型铀矿床、岩浆岩型伟晶岩类内接触带型铀矿床2个亚类。外接触带型铀矿床主要分布于商丹地区东部光石沟矿区、灰池子岩体外接触带200 m范围，已发现铀矿床3处、矿点3处，以光石沟铀矿床为代表。内接触带型铀矿床主要分布于商丹地区西部、骡子坪及黄龙庙岩体内接触带300 m范围，已发现矿床1处、矿点2处，以陈家庄铀矿床为代表(图1)。

图1　商丹地区铀矿地质略图Fig.1　Geological sketch map of uranium in Shangdan area

2　矿床产出地质背景

2.1赋矿地层岩性及铀钍地球化学特征

光石沟—陈家庄铀矿区赋矿地层为秦岭群第三岩性段，岩性是片麻岩类夹角闪片岩及大理岩，其中陈家庄矿区大理岩呈厚大透镜体产出、光石沟矿区大理岩呈薄层透镜体产出。秦岭群铀含量3.86×10-6、钍含量20.86×10-6、钍铀比值5.4，陈家庄矿区秦岭群第三岩性段铀含量8.10×10-6、钍含量23.40×10-6、钍铀比值2.89，光石沟矿区秦岭群第三岩性段铀含量6.90×10-6、钍含量15.22×10-6、钍铀比值2.19，光石沟—陈家庄铀矿区赋矿地层铀含量高于秦岭群、钍铀比值低于秦岭群，是该区伟晶岩型铀矿成矿的铀源层，陈家庄矿区具有铀含量、钍含量、钍铀比值高的地球化学特点，光石沟矿区具有铀含量、钍含量、钍铀比值低的地球化学特点。

2.2矿床含矿主岩

2.2.1岩性特征

陈家庄矿区、光石沟矿区含矿主岩黑云母花岗伟晶岩的矿物成分及结构构造基本一致，矿物成分以斜长石为主，次为钾长石、石英、黑云母，斜长石赤铁矿化形成的猪肝色更长石、黑云母常以团块状产出。结构以中、粗粒花岗状结构为主，次为斑状、似斑状结构，偶见伟晶岩典型结构分带现象。构造以块状构造为主，次为斑杂构造、条带状构造。陈家庄矿区矿化伟晶岩有电气石、榍石等中高温热液成因的副矿物，副矿物组合较光石沟矿区复杂。

2.2.2产出位置、形态及规模

陈家庄矿区矿化伟晶岩呈不规则脉状、岩包、岩瘤状赋存于黄龙庙、骡子坪岩体内接触带300 m范围的中粗粒钾质花岗岩与秦岭群残留体接触带，形态复杂、规模较小。

光石沟矿区矿化伟晶岩呈脉状、透镜状赋存于灰池子岩体外接触带200 m范围秦岭群第三岩性段中，与秦岭群第三岩性段呈侵入接触关系，形态规则，规模大。

2.2.3交代蚀变作用

陈家庄矿区矿化伟晶岩中钾长石及钠长石交代斜长石作用发育，长石及黑云母绿泥石化、绢云母化和黄铁矿褐铁矿化等蚀变作用发育。光石沟矿区矿化伟晶岩中部分长石绿泥石化及绢云母化、黑云母边部白云母化、黄铁矿褐铁矿化等蚀变作用发育。矿化伟晶岩的交代蚀变作用，陈家庄矿区较光石沟矿区发育，表明矿化伟晶岩成岩时热液活动陈家庄矿区强于光石沟矿区。

2.2.4岩石化学

由于矿化伟晶岩成岩岩浆中的基性组分含量光石沟矿区高于陈家庄矿区，矿化伟晶岩的钾长石及钠长石交代斜长石作用光石沟矿区低于陈家庄矿区，光石沟矿区矿化伟晶岩K2O含量、K2O+Na2O含量、K2O/Na2O值、A/ CNK值、氧化指数低于陈家庄矿区矿化伟晶岩，基性化学成分W(TFe～Ca )、Na2O含量光石沟矿区高于陈家庄矿区(表1)。

表1　商丹地区光石沟—陈家庄伟晶岩型铀矿区矿化伟晶岩化学特征一览表

注：W(TFe-Ca)是指W(TFe+MgO+MnO+TiO2+CaO)

图2　商丹地区矿化伟晶岩及矿石稀土元素球粒陨石标准化图Fig.2　Chrondrite-normalized patterns for granitic-pegmatite and rare earth elements of Shangdan area

2.2.5稀土元素地球化学特征

光石沟矿区矿化伟晶岩稀土元素总量432.36×10-6，陈家庄矿区矿化伟晶岩稀土元素总量460.29×10-6，基本相同。矿化伟晶岩LREE/HREE值光石沟矿区4.32、陈家庄矿1.76，都具有轻稀土富集、重稀土亏损特征，稀土元素球粒陨石标准化曲线形状都呈右倾型(图2)，显示二者演化过程基本相似。光石沟矿区矿化伟晶岩δEu值0.20、陈家庄矿区矿化伟晶岩δEu值0.10，矿化伟晶岩铕的亏损程度光石沟矿区小于陈家庄矿区，同时矿化伟晶岩的LREE/HREE值光石沟矿区大于陈家庄矿区，显示二者岩浆源组成有差异。

2.2.6岩浆源成因及深度

罗忠戌、陈岳龙等人依据陈家庄矿区黄龙庙岩体及毛芋园岩株Sr87/Sr86值0.707 3～0.709 1‰、εNd值-0.85～-1.89、207Pb/204Pb值15.618 9‰大于壳幔混源型花岗岩值，判定陈家庄地区岩浆岩成因以壳源重熔为主、受到少量幔源混染。光石沟矿区灰池子岩体及脉岩成因为壳幔比例64∶36的壳幔混源成因*裴先治，胡能高，王涛，等.1996.商南幅1∶5万地质图说明书[R]. 西安：西安地院.。因此，岩浆岩成因可判定光石沟地区岩浆源中幔源成分含量大于陈家庄地区。

据核工业203研究所李卫红编制的商丹磁场趋势变化图负磁场规模陈家庄地区明显小于光石沟地区，说明加里东期光石沟矿区岩浆源深度大于陈家庄矿区。

3　矿体特征

3.1矿体规模、品位及厚度变化、连续性

商丹地区花岗伟晶岩型铀矿石规模、品位、厚度变化特征基本相似，较大差异是光石沟矿区矿体形态较规整、连续性一般，而陈家庄矿区铀矿体形态变化大、不规整、矿体连续性差(表2)。

3.2矿石矿物组成及结构构造

陈家庄矿区与光石沟矿区矿石矿物组成、结构构造、副矿物组成基本相似，主要由钾长石、斜长石、石英、黑云母、更长石矿物组成，中、粗粒花岗结构，块状构造，副矿物主要是磷灰石、锆石，差异是陈家庄矿区出现了高温热液矿物电气石副矿物。

表2　丹凤地区花岗伟晶岩铀矿体特征

3.3矿石化学成分及类型

陈家庄矿区、光石沟矿区矿石化学成分具有富硅、富碱、富钾、铝弱过饱和、基性组分含量较高、属于钙碱性岩(表1)的特点，K2O/Na2O值陈家庄矿区是光石沟矿区的1.8倍、与陈家庄矿区钾交代作用发育有关。

陈家庄矿区、光石沟矿区铀矿石氧化指数小于0.5(表1)，表明商丹地区花岗伟晶岩矿石形成时氧逸度较低。铀矿氧化系数光石沟矿区低于陈家庄矿区(表1)，与光石沟矿区岩浆源富幔源物质有关。

陈家庄矿区、光石沟矿区矿石自然类型同为花岗伟晶岩型铀矿石，工业类型同为特征性矿物含量低的高硅酸盐铀矿石。

3.4矿石稀土元素特征

光石沟矿区矿石稀土元素总量263.46×10-6、LREE/HREE值2.13，陈家庄矿区矿石稀土元素总量218.52×10-6、LREE/HREE值2.15，都具有稀土元素总量较高、富轻稀土元素特点，稀土元素球粒陨石标准化曲线(图2)都呈现“右倾型”、铕亏损明显特点，显示二者成因基本一致。光石沟矿区矿石δEu值0.18，陈家庄矿区矿石δEu值0.25，反应矿石稀土元素分异程度光石沟矿区低于陈家庄矿区。

矿石∑Ce/∑Y值陈家庄矿区1.09、光石沟矿区1.91，都小于地壳最小值2.65，显示光石沟及陈家庄矿区矿石物质成分具有壳幔混源特征。

光石沟矿区Y/La值矿化伟晶岩0.55、矿石1.028 9，Ce/La 值矿化伟晶岩2.12、矿石1.908 4。陈家庄矿区Y/La值矿化伟晶岩1.70、矿石值1.435 6，Ce/La 值矿化伟晶岩1.93、矿石1.5641，可初步判定光石沟矿区矿化伟晶岩成矿成岩深度小于陈家庄矿区。

3.5矿石微量元素特征

光石沟和陈家庄矿区矿石微量元素蜘网图(图3)除Mo元素外曲线都呈现左侧“隆起”、右侧“平缓”形态，富集Rb，K，Ce，La元素，明显亏损Sr，Nd，P，Zr，Ti，Dy，Y，Yb元素，反应出光石沟及陈家庄矿区矿石成岩、成矿作用具有相似性。

图3　矿石微量元素地幔标准蜘网图Fig.3　The mantle-normalized multi-elements spidergram

光石沟矿区矿石除Rb，K元素外的其他微量元素含量高于陈家庄矿区，特别是Mo元素含量光石沟矿区是陈家庄矿区的65倍(表3)，显示成矿岩浆幔源组分含量光石沟矿区高于陈家庄矿区。

光石沟矿区与陈家庄矿区矿石富F元素，与矿石中富黑云母、磷灰石、独居石等副矿物含量较高有关。

3.6铀赋存状态

陈家庄矿区与光石沟矿区铀矿物主要为晶质铀矿，含铀副矿物主要为独居石、磷灰石、锆石，含铀矿物主要为钍石、铀石、钍铀矿(表4)，铀的赋存形式基本一致。但光石沟矿区铀元素主要赋存于晶质铀矿中*冯张生，程德进，张夏涛，等.2014.陕西省商南县光石沟铀矿床详查报告[R].西安： 陕西省核工业地质局224大队.*程德进，张荣志，陈明义，等.2013.陕西省丹凤县纸房沟地区铀矿普查报告[R] . 西安： 陕西省核工业地质局224大队.，陈家庄矿区铀元素除大部分赋存于晶质铀矿中外、部分赋存于含铀副矿物中*向宏，廖静慧，等.2014.商丹整装勘查区花岗伟晶岩型铀矿铀的赋存状态研究报告[R]. 西安：西北有色地质研究院.，陈家庄矿区含铀副矿物赋存的铀元素配分明显高于光石沟矿区，可能是光石沟矿区成矿岩浆幔源成分含量高、较多的幔源气体参与铀成矿为晶质铀矿的形成提供了更有利条件，也说明晶质铀矿的成矿条件光石沟矿区优于陈家庄矿区。

3.7成矿年代

花岗伟晶岩型铀矿属于同生矿床，陈家庄矿区、光石沟矿区矿化伟晶岩及晶质铀矿年龄集中在400 Ma左右(表5)，说明光石沟与陈家庄矿区矿化花岗伟晶岩脉与晶质铀矿形成时间基本相当。

4　晶质铀矿特征

4.1粒度及嵌布特征

光石沟矿区与陈家庄矿区晶质铀矿都呈自形等轴粒状，光石沟矿区晶质铀矿粒度一般0.002～0.6 mm，陈家庄矿区晶质铀矿粒度一般0.002～0.4 mm。

表5　商丹地区矿化伟晶岩及晶质铀矿年龄

光石沟矿区与陈家庄矿区晶质铀矿嵌布特征基本一致，都呈星散浸染状分布在脉石矿物粒间，少量晶质铀矿与铀石、黄铁矿形成集合体分布于脉石中。晶质铀矿与钾长石及黑云母连生密切(图4、5)，次与黄铁矿、方解石连生，少量与斜长石、黑云母、白云母、钍铀矿、钍石、铀石、独居石连生，部分黄铁矿、方解石、细粒铀石分布于晶质铀矿边缘形成晶质铀矿环边(图4)。

图4　铀矿石扫描电镜背散射图像Fig.4　The COPM diagram scanning electron microscopy of uranium ore 1.晶质铀矿；2.黄铁矿；3.钾长石；4.斜长石

图5　铀矿石薄片图片Fig.5　The slice images of uranium ore 1.晶质铀矿；2.黑云母；3.黄铁矿

4.2化学成分

晶质铀矿中的UO2含量光石沟矿区84.35%、陈家庄矿区84.16%，基本一致。但晶质铀矿中四价铀含量光石沟矿区92%、陈家庄矿区84%，光石沟矿区晶质铀矿中的四价铀含量高于陈家庄矿区，与光石沟矿区晶质铀矿成矿环境氧逸度低于陈家庄矿区结论一致。

5　结论

(1)采用2010—2012年全国铀资源潜力评价项目矿床综合分类法，商丹地区陈家庄-光石沟矿区花岗伟晶岩型铀矿床可划分为岩浆岩型伟晶岩类外接触带型矿床、岩浆岩型伟晶岩类内接触带型矿床2个亚类。

(2)外接触带型矿床以光石沟铀矿床为代表，分布于商丹地区东部光石沟矿区，矿体主要赋存于灰池子岩体外接触带200 m范围的黑云母花岗伟晶岩中。内接触带型矿床以陈家庄铀矿床为代表，分布于商丹地区西部陈家庄矿区，矿体主要赋存于骡子坪及黄龙庙岩体内接触带300 m范围的黑云母花岗伟晶岩中。

(3)陈家庄矿区见厚大大理岩透镜体，光石沟矿区局部见薄层大理岩透镜体。陈家庄矿区矿化伟晶岩交代蚀变作用的强度及种类高于光石沟矿区，光石沟矿区与陈家庄矿区矿化伟晶岩稀土元素特征显示二者演化过程相似、稀土元素特征差异可能与岩浆源区物质组成及成岩条件的差异性有关。

岩浆源区稀土元素特征及同位素特征显示加里东期陈家庄矿区岩浆为壳源重熔为主、受到少量幔源混染成因，光石沟矿区岩浆源为壳幔混源成因，光石沟矿区岩浆源深度大于陈家庄矿区。

(4)陈家庄矿区与光石沟矿区矿化伟晶岩及花岗伟晶岩型铀矿成岩成矿时间基本一致，陈家庄矿区矿化伟晶岩及花岗伟晶岩型铀矿成岩成矿深度大于光石沟矿区。陈家庄矿区矿化伟晶岩成岩时热液活动强于光石沟矿区，陈家庄矿区矿化伟晶岩中见电气石高温热液矿物，说明陈家庄矿区矿化伟晶岩属于岩浆—高温热液体系成岩、光石沟矿区矿化伟晶岩属于岩浆—热液过渡性体系成岩。陈家庄矿区矿化伟晶岩及矿体呈不规则脉状、岩包、岩瘤状赋存于岩体内接触带，规模小、连续性差。光石沟矿区矿化伟晶岩及矿体呈脉状、透镜状赋存于岩体外接触带，规模大、连续性较好。

(5) 光石沟矿区铀元素主要以晶质铀矿形式赋存于矿石中，陈家庄矿区以晶质铀矿形式赋存的铀元素配分低于光石沟矿区、部分铀元素以含铀副矿物形式赋存于矿石中，光石沟矿区晶质铀矿的形成环境较陈家庄矿区有利。光石沟矿区与陈家庄矿区晶质铀矿嵌布特征及化学成分基本一致，光石沟矿区晶质铀矿中四价铀比例高于陈家庄矿区，光石沟矿区晶质铀矿成矿环境氧逸度低于陈家庄矿区。

致谢：本文在成文过程中得到东华理工大学张展适教授及审稿专家精心指导，在此表示衷心感谢！

陈佑纬，毕献武，胡瑞忠，等.2013.陕南光石沟伟晶岩型铀矿床黑云母矿物化学特征研究及其对铀成矿的启示[J].矿物岩石，33(4)：17-27.

冯张生. 2012.陕南光石沟伟晶岩型铀矿床中长石矿物化学初步研究[J]. 化工矿产地质，34(2):71-76.

郭国林，张展适，刘晓东，等.2012.光石沟铀矿床晶质铀矿电子探针化学定年研究[J].东华理工大学学报：自然科学版，35(34)：309-313.

张金带，李子颖，等.2010.铀矿勘查和地质科技进展与态势[M].北京：原子能出版社.

Deposit Type and Characteristic Difference at Guangshigou-Chenjiazhuang Pegmatite-type Uranium Ore District in Shangnan-Danfeng Area

FENG Zhang-sheng，CHENG De-jin，CHEN Jin-lu，WANG Zhao-quan，ZHANG Xia-tao

(Shanxi Nuclear Group corporation， Xi’an,SX 710024,China)

As the mostly geologically studied and productive area, the concentrate district of Guangshigou-Chenjiazhuang pegmatite-type uranium deposit in Shangdan area, Shanxi province, is located in north Qinling metallogenic belt in Qilian-Qinling metallogenic province of Qin-Qi-Kun metallogenic domain. According to the division standard of uranium deposit in China from the project of potential assessment of uranium resources in 2010 to 2012, it belongs to magma-pegmatite type uranium deposit. Based on the geological characteristics of the deposit, it can be further divided into exocontact of magmatic rock type and endocontact of magmatic rock type. The former is represented by the Guangshigou uranium deposit, which is characterized by the distribution of mineralized vein rocks in the exocontact of stocks, with a large scale and good continuity. The latter is represented by the Chenjiazhuang uranium deposit and Zhifanggou uranium ore spot, of which the most striking feature is that the mineralized vein rocks distribute in the endocontact of stocks, with a small scale and poor continuity.

Shangnan- Danfeng area;granitic pegmatite- type uranium deposit;deposit type; deposit characteristics

2015-10-08

冯张生(1972—)，男，高级工程师，长期从事花岗伟晶岩铀矿勘查工作。E-mail:1191753709 @qq.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.02.004

P619.14

A

1674-3504(2016)02-0126-06