内蒙古卫境地区查干哈达碱交代岩地球化学特征及其找矿意义

王辉 胡鉴 陈霜

摘要：卫境地区查干哈达岩体碱交代广泛发育，通过野外地质调查、室内电子探针分析和常量元素化学分析等方法，初步确定该岩体的矿物交代蚀变顺序为钾交代——钠交代。碱性成矿热液先是富K，然后富Na，且二者成分相似，但是富Na热液更有利于铀成矿。与正常花岗岩对比，查干哈达岩体碱交代岩中的SiO2含量明显减少，Na2O的含量远大于K2O的含量，与铀成矿关系非常密切。

关键词：卫境地区；地球化学特征；成矿意义

在研究区附近的中新生代盆地内发现了包括努和廷、苏崩等超大型、中型砂岩型铀矿床，并有大量异常点、带，使本区逐渐成为我国重要的铀资源基地；但盆地周边广大的蚀源区内铀矿地质工作处于停顿状态，找矿工作未取得实质性进展。前人在卫境岩体上发现了大量的铀矿化、异常点带，主要集中在查干哈达、贵勒斯太、巴彦敖包找矿靶区。主要铀矿化类型为碱交代型铀矿化，故笔者选择以查干哈达碱交代岩为研究对象，对其的地球化学特征及其与铀成矿的意义进行研究。碱交代岩是碱金属（主要是Na、K，其次是稀有碱金属Li、Rb、Cs）带入的热液蚀变岩[1]，化学成分上主要表现为蚀变岩石中的Na2O或K2O同时高于正常围岩。

1. 矿床地质特征

研究区处于艾勒格庙——锡林浩特中间地块西段，属于内蒙古地槽海西晚期褶皱带哲斯复向斜[2]。区内断裂构造极为发育，地层主要是中新元古界青白口系艾勒格庙群（Qna）变质岩系；此外，还有古近系及下更新统的玄武岩出露，局部地区第四系发育。艾勒格庙群（Qna）岩性地表主要为钾长石英片岩、大理岩、结晶灰岩、绢云石英片岩等，深部为块状石英岩、大理岩等；区内岩浆岩分布较广，主要出露有侏罗系灰白色中粗粒黑云母花岗岩、肉红色细粒花岗岩及片麻状黑云母花岗岩，总面积约40km2，岩石矿物组成为石英、钾长石、斜长石及黑云母，其他副矿物主要为磁铁矿、锆石等。岩浆岩侵入于艾勒格庙群中，使本区岩性、构造复杂化。与此同时，形成了局部铀的聚集。

受区域性东西向大断裂影响，在该区存在多组近东西向的次级断裂，铀矿化、蚀变就产在这些次级断裂中。地表铀矿化发育于中粗粒黑云母花岗岩碎裂岩带中，碱交代体宽一般2m～3m，最宽达8m，矿化体宽1m～2m，最宽2.5m。

矿石矿物以铀钍石、硅钙铀矿、沥青铀矿为主，脉石矿物有钾长石、钠长石、斜长石、碱性长石、石英、黑云母、水云母、绿泥石、方解石、阳起石等。围岩蚀变发育，主要有硅化、赤铁矿化、钾长石化、钠长石化、褐铁矿化、黄铁矿化、绿泥石化、水云母化等。典型的碱交代作用包括：①钾长石化：形成肉红色钾交代岩，矿物组成以钾长石为主，少量斜长石、石英、水云母、绢云母和绿泥石等。②钠长石化：常形成钠交代岩，由于红化的影响，使其呈红色。矿物组成以钠长石为主，含少量钾长石、石英、水云母、绢云母和绿泥石等。

地表碱交代岩为褐色碎裂岩，它与围岩（中粗粒黑云母花岗岩）比较，岩性与矿物成分均有很大差别：①碱交代岩多为肉红、褐红色，围岩多为灰白色；②碱交代体中钾长石显著增多（达60%，并有一些钠长石）；③碱交代岩中石英极少；④碱交代岩中有较多的赤铁矿（红化引起）和暗色矿物（黑云母）；⑤矿物碎裂明显，裂纹密如蛛网。

碱交代体的发育，大致分为二个阶段，早期为钾交代，晚期为钠交代。铀矿化赋存于碱交代体中，并与其基本一致；在矿化最好的地段（浅井揭露），可见黑色，比重较大，反应很高的宽1m～2m，长几十厘米到几米的铁钍石脉发育。

2. 碱交代岩矿物学特征

为研究钻孔中铀矿物及其赋存共生状态及钾钠交代现象，将钻孔中工业矿段、钾交代岩、钠交代岩送东华理工大学进行了电子探针分析（如表1），结果表明该区碱交代（钾钠交代）现象亦较明显（图1）[3]。

从电子探针背散射图可以看出，钾长石交代钠长石，呈不规则溶蚀港湾状，局部可见钠长石残留体；碳酸盐矿物交代钠长石，交代蚀变作用较强，完全分割长石颗粒，就像砂岩碎屑颗粒一般，局部见长石被完全交代现象。位于钠长石边缘较明亮的矿物为黄铁矿，呈浑圆粒状。通过蚀变矿物的赋存特征判别，蚀变发生的先后顺序为（1）钠长石发生钾长石化，之后钠长石出现碳酸盐化；（2）钠长石发生黄铁矿化。即成矿热液先是富钾后富钠。

通过全岩及电子探针分析，本区钻孔中存在较明显的钾钠交代现象，整体以碱性蚀变为主，前期钾交代，后期钠交代，见两期成矿作用，第一期黑云母蚀变为绿泥石化、黄铁矿矿化，具有强烈的绿泥石化，形成大范围的铀异常，第二期绿色蚀变带中又叠加了硅化、赤铁矿化等酸性热液蚀变，形成工业铀矿体。

3. 花岗岩主量元素特征

在地表和钻孔中采取样品，样品有正常花岗岩和矿体，矿体所采样品为钠交代型矿石。通过将碱交代型矿石与正常花岗岩的化学成分进行对比分析来研究碱交代型矿石的地球化学特征，见表2[3]。

如表2所示，研究区内正常花岗岩均具有高硅富碱低钙等特征，其中碱交代型矿石SiO2含量为62.03%～68.48%，正常花岗岩SiO2含量为70.77%～73.89%，K2O+Na2O的变化范围为6.74%～10.84%，CaO的变化范围为0.47%～2.07%，Fe2O3含量2.45%～4.45%，Al2O3含量12.08%～18.33%，TiO2含量0.22%～1.12%，P2O5含量0.04%～0.63%，其低Ti、P可能反映了岩浆经历了高程度的钛铁矿、磷灰石等矿物的分离结晶作用；不含矿样品K2O>Na2O，K2O/Na2O介于0.79～1.28之间，矿体样品则K2O

4. 碱交代体对铀找矿的意义

碱性溶液对成矿元素有强烈的活化迁移能力[4]。铀矿化受碱交代体控制，碱交代体范围远大于铀矿体范围，铀矿体总是定位于钠交代体之中而不超出其范围。铀矿体只是钠交代体中的一个部分，其形成比钠交代体要晚，构造破碎应力场也应有变化。钠交代岩是铀矿体优先定位的赋矿围岩，仍然是找矿的有效标志。

碱交代去石英化和钾、钠离子相互置换使岩石机械强度降低，孔隙度增加[5]。同时，碱溶液又是铀的稳定载体，这种溶液在高温高压下沿构造裂隙向上及两侧迁移，由于条件发生变化，与围岩发生碱交代，载铀体系的平衡遭受破坏，铀在断裂处成矿[6]。围岩与矿体化学成分分析对比，主量元素含量变化明显；原岩花岗岩均具有富硅特征，SiO2含量平均71.1%，（Ca2O+Na2O）总量变化不大；到矿体中，SiO2含量平均65.8%，推测后期碱交代蚀变引起大量“排硅”，导致SiO2含量减少；K2O含量0.02%～2.13%，Na2O含量6.10%～10.60%，K2O含量急剧减少，可以说K基本上被交代为钠长石岩。

碱交代型铀矿化为本区重要的蚀变和地球化学找矿标志，其区域上空间展布范围、发育规律对研究区内铀矿化成因、成矿规模、成矿模式、找矿预测均具有重要的意义，通过对查干哈达碱交代型铀矿化规律的总结，分析对比区内碱交代铀矿化的有利地段，对于今后指导找矿具有重要意义。

5. 结语

（1）碱交代型铀矿化的矿物交代蚀变顺序为：钾交代——钠交代；成矿热液先是富K2O后富Na2O，铀矿化与富Na2O关系密切。

（2）碱交代型矿石与正常花岗岩相比，SiO2的含量减少。Na2O含量远大于K2O含量。

（3）查干哈达岩体为钙碱性岩石系列。

（4）矿化受碱交代体控制，碱交代体范围远大于铀矿体范围。

参考文献：

[1] 杜乐天.碱交代岩研究的重大成因意义[J].矿床地质，2002，（21）：953-958.

[2] 内蒙古自治区地质矿产局. 内蒙古自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1991.

[3] 胡鉴.内蒙古四子王旗卫境地区铀矿资源调查评价[R].包头：核工业二〇八大队，2014.

[4] 谢荣举，彭省临.岩石钾质变化及钾交代与成矿关系[J].大地构造与成矿学，1998，22（3）：274-280.

[5] 杜乐天.中国热液铀矿基本成矿规律和一般热液成矿学[M].北京：原子能出版社，2001.

[6] 王运，胡宝群等.相山铀矿田邹家山矿床碱交代型矿石地球化学特征及其成矿意义[J].铀矿地质，2012，28（5），281-290.