北秦岭成矿带西段关山岩体地球化学特征与铀成矿

殷龙飞 刘坤鹏 于宏伟

摘要：关山岩体位于北秦岭成矿带西段陇山地区，属印支早期二长花岗岩，呈岩基状产出。矿物成分主要为石英、长石、黑云母及含少量角闪石，岩石富硅、富碱、铝过饱，贫铁、钛、钙、镁。大离子亲石元素Rb、Ba、Th含量高。稀土元素总量不高，δEu为0.69～0.84，为铕亏损型，从稀土元素分配曲线上来看，呈右倾，属轻稀土富集型，轻重稀土分馏程度较明显。整体显示S型花岗岩特点。与岩体有关的铀矿化主要分布在其内外接触带及元古界变质岩残留捕虏体中，岩体接触带附近混合岩中的铀矿化前景较好。

关键词：关山花岗岩；地球化学特征；铀成矿；北秦岭成矿带

1. 区域地质特征

北秦岭铀成矿带东起陕西省商南，西至甘肃省天水，呈近东西向伸展。长约550km，宽40km～60km，面积约22万km2。该区经历了多期次构造——岩浆——变质作用，地质构造强烈复杂，是一条重要的花岗岩型、花岗伟晶岩型和变质混合岩型铀成矿带。

该区处于北秦岭加里东褶皱带，区内有北西向八渡——虢镇一级大断裂、北西向固关——高楼三级大断裂，北西西向拓石——城隍庙三级大断裂。主要出露古元古界陇山岩群、中元古界宽坪岩群及下白垩系六盘山群。陇山岩群呈北西——南东向展布于区内，主要由黑云斜（二）长片麻岩、黑云（斜长）石英片岩、斜长角闪质岩、钙硅酸盐岩和白云石大理岩等组成。宽坪岩群分布在岩体南部边缘，主要为四岔口岩组的云母石英片岩、斜长角闪岩、大理岩等；六盘山群出露于本区东部及南部一带，由三桥组的紫红、灰紫色厚层、块状复成分砾岩（图2）。

关山岩体分布于陇山地区的椿树滩——吴山一带，呈岩基产出，出露面积约550km2，属印支早期花岗岩。东与白垩系沉积岩不整合及断层接触，南与拓石岩体呈侵入接触关系，其余各向被陇山岩群“包围”，呈侵入接触，界线清楚（图1、2）。

岩体的生成及改造明显受东西向和北西向区域性构造控制，在空间上处于固关——高楼与拓石——城隍庙大断裂的夹持部位，整个岩体形态呈一个平卧的“V”字形。许多单个岩体的长轴方向基本上与地层走向一致，而岩体线形分布特征不明显，因此岩体的形成可能与褶皱造山作用有关。中、新生代的强烈构造运动，又在岩体中形成多组断裂构造和一些中、新生代的断陷盆地（香泉盆地、大底村盆地），使整个岩体形态更显复杂（图2）。

2. 岩石学特征

关山花岗岩主要造岩矿物为钾长石、斜长石、石英、黑云母及少量角闪石等，岩性主要为浅肉红色二长花岗岩（图3）。由早到晚，岩体矿物结晶粒度由细到粗，斑晶含量逐渐增加。根据矿物粒度不同，将关山岩体分为浅肉红色细粒二长花岗岩（ηγ51-1a）、浅肉红、肉红色中粒含斑二长花岗岩（ηγ51-1b）、浅肉红色粗粒似斑状二长花岗岩（ηγ51-1c），其岩石学特征见表1，照片1、2。

中细粒花岗结构，块状构造。左侧微斜长石，格子状双晶，斜长石是半自形板条状，聚片双晶，白色者是石英，它形粒状，三者混杂分布。

3. 岩石地球化学特征

3.1 主量元素特征

关山岩体岩石化学成分见表2。可以看出：从早到晚，具有SiO2含量递减，TiO2、Al2O3、Fe2O3、组合指数δ渐增的趋势。SiO2含量较高，全碱8.5%，ω（K2O）/ω（Na2O）>1，A/CNK>1.0，铝过饱和，具备S型花岗岩一般特征。分异指数DI达90，固结指数SI=2.25～5.22，岩浆分异程度高，组合指数δ<3.3，属钙碱性系列。结合ACF图解（图4）判定，关山岩体岩石落入S区。由此认为关山岩体岩石类型属富硅、富碱、铝过饱和，贫铁、钛、钙、镁的S型花岗岩。

3.2 微量元素特征

与秦巴花岗岩相比，关山岩体微量元素Pb、Nb、Re、Se相对富集，V、Cr、Co 、Ni、Sr、Zr、Ba相对亏损。蛛网图显示大离子亲石元素Rb、Ba、Th含量高，表现出壳源S型花岗岩特征（表2，图5）。

3.3 稀土元素特征

稀土元素总量不高，∑REE=101～185×10-6，岩石粒度由细到粗，表现出稀土总量递增的趋势（图6，表3）。三种岩石稀土元素特征类似，右倾，δEu为0.69～0.84，为铕亏损型，LREE/HREE为6.2～7.1，LaN/YbN为15.3～23.9，LaN/SmN为5.2～5.5，GdN/YbN为1.9～2.4，属轻稀土富集型，轻重稀土分馏程度较明显；三种岩石中，仅细粒花岗岩δCe为1.12，呈弱正异常，其余与秦巴花岗岩接近，无Ce异常。整体显示S型花岗岩特点。

4. 铀成矿

研究发现与关山岩体有关的铀矿化较集中分布在岩体接触带附近及其中地层残留体槐家沟背斜中，主要类型有花岗岩内、外带热液型、淋积型及伟晶岩脉型，见图2。

4.1 岩体的含铀性

关山岩体花岗岩铀含量中等、浸出率中等。细粒、中粒、粗粒花岗岩U、Th含量分别为5.0、26.8（×10-6），5.5、20.8（×10-6），5.4、35.6（×10-6），比维氏U、Th值（3.5、18×10-6）高。Th/U比值大于3，平均为5。铀浸出率33%～51%。花岗岩矿石中U含量可达744×10-6，平均281×10-6，Th含量最高达38.8×10-6，平均22×10-6。

4.2 岩体内部的铀矿化

岩体中有热液活动存在，岩体经受多次构造活动，形成一定规模的断裂系统，某些断裂带热液活动明显，形成不同规模的硅化断裂带，绢英岩蚀变带及萤石、伊利水云母、赤铁矿化蚀变破碎带。目前岩体中的矿化大多赋存在这些部位，但矿化均呈团块状、透镜状，品位多在0.03%以下。

4.3 岩体内外接触带的铀矿化

从本区铀矿化分布及特点来看，岩体内外接触带附近的铀矿化点多、品位高，明显优于花岗岩内部的铀矿化，如904矿床、350、903矿点等。花岗岩的接触带既是一个构造的薄弱环节，又是不同岩性的物理化学界面，热液运移到接触带的两侧，条件发生了明显的改变，打破了热液的平衡，铀和其他一些物质就会发生沉淀，所以不少矿床、矿点产在接触带附近。

5. 结论

1. 关山岩体具备产铀岩体岩石化学方面的基本特征：①酸度大，SiO2含量一般都在70%～76%。②碱质高，ω（K2O+Na2O）大于8%。③钾大于钠。④铝过饱和。⑤暗色组分少。⑥稀土总量少，分布形式为轻稀土富集型。但铀含量、浸出率都比一般产铀岩体稍低，Th/U比值大于3，偏高。

2. 本区岩浆活动频繁，分布广泛，为元古界的混合岩化及铀成矿提供了热液及部分铀源，为铀的活化、迁移、富集创造了一定的条件，且赋存在岩体接触带附近混合岩中的铀矿化前景较好。

参考文献：

[1] 尚瑞钧，严阵.秦巴花岗岩[M] .中国地质大学出版社，1988.

[2] 严阵.陕西省花岗岩[M]，西安交通大学出版社，1985.

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

[4] 余达淦，吴仁贵，陈培荣.铀资源地质学[M].哈尔滨工业大学出版社.2005.

[5] 曹建英.内蒙古多伦地区火山岩型铀成矿条件分析[J].西部资源，2013，04.