陕西省华阳川铀多金属矿床铀-铌-稀土矿化特征研究

何 升，惠小朝，郭 建

（核工业北京地质研究院，北京 100029）

陕西省华阳川U-Nb-REE多金属矿床位于华北板块南缘，受控于小夫峪─华阳川─黄龙铺北西向深断裂带［1］。前人认为华阳川成矿物质来源于岩浆期后热液流体，但是关于该矿床的U-Nb-REE成矿期矿物的产出特征及形成顺序并没有描述清晰［2-6］，而这些都制约着对矿床成因的进一步探讨。本次研究根据野外地质观察结果，结合显微镜下鉴定，对矿脉产出特征、矿石矿物生成顺序进行了剖析，建立了矿石矿物形成顺序，有助于进一步理解成矿期热液的演化过程，探讨矿床成因。

1 矿床地质背景

矿床范围主要出露太华群变质岩，包括太华群三关庙组第五、六段（Arth1S5-Arth1S6），秦仓沟组第一至第五层（Arth2q1-Arth2q5）及第四系。变质岩主体构造为走向NW、倾向SE的单斜构造，断层主要走向NW、NNW、NNE、NE，倾向NE和SE，不同时期断层性质不同，以压扭性为主［1］。矿床主要地质体由老到新依次为太华群变质岩、石英正长岩、花岗伟晶岩（从边缘带到内核带依次为细粒长石石英带 （细粒花岗岩）、粗粒文象长石伟晶岩带以及块状石英带）、碳酸岩。矿体与NW向脉岩密集带产状基本一致，倾向NE，倾角35°～50°（图 1）。 矿脉主要受断裂控制， 不受围岩限定。

2 铀-铌-稀土矿化特征

通过野外实测地质剖面及显微镜下观察，太华群变质岩、花岗伟晶岩、碳酸岩均为铀铌稀土矿化的围岩。分析结果表明，矿脉的铀含量最高可达2%～3%，铌含量最高可达2%～3%，稀土含量变化较大，围岩可发生明显的微斜长石化和黑云母化，围岩和矿脉的稀土元素配分、微量元素配分，δEu，Th/U均具有非常明显的区别，矿脉的形成可能独立于围岩［1］。下述不同围岩中的矿化特征。

图1 华阳川铀多金属矿床地质图 （据惠小朝修改，2014［2］）Fig.1 Geological map of Huayangchuan uranium polymetallic deposit （Modified after HUI Xiaochao， 2014［2］）

2.1 太华群变质岩

太华群变质岩，灰黑色夹白色，条带状构造，眼球状构造，由暗色条带和浅色条带构成。暗色条带具不等粒结构，主要组成矿物为微斜长石、石英、角闪石、黑云母、长石，角闪石具有明显定向排列现象；浅色条带为不等粒结构，主要矿物成分为微斜长石、石英和长石，矿物的交代现象明显。

铀铌稀土矿脉贯入太华群变质岩中，但不受太华群变质岩条带的控制，围岩可见明显的红色化现象 （微斜长石化）。矿石构造主要为细脉状，矿脉产状较为稳定，倾向约为150°～170°， 倾角较陡， 介于 65°～80°， 宽度约为0.1～1 cm，长50～100 cm；主要矿石矿物为独居石、铌钛铀矿，自形-它形粒状结构，铌钛铀矿相对自形，切面为六面体，粒径介于0.1～1 cm，约占金属矿物的70%～80%，包裹细小的独居石，粒径介于0.01～0.05 mm之间，约占金属矿物的10%～20%，两者易产出于微斜长石不同粒径颗粒的接触部位，受构造裂隙控制（图2）；矿脉与太华群变质岩的接触部位聚集大量黑云母，黑云母粒径均一，介于0.2～0.5 mm之间。围岩发生明显微斜长石化，微斜长石粒径不一，介于0.1～1 mm，半自形-它形粒状结构（图2）。

2.2 粗粒或巨粒文象长石石英带（花岗伟晶岩中间带）中矿化

粗粒或巨粒文象长石石英带（花岗伟晶岩中间带）以脉状或透镜状产出于块状石英带（花岗伟晶岩内核带）与太华群变质岩或石英正长岩的接触部位，走向以100°～140°为主，倾角以50°～70°为主，宽度集中于50～200 cm之间，透镜体膨大部位可达3 m以上。岩体中裂隙产状复杂多样，相互交错，是产出闪石、独居石、铌钛铀矿脉最为有利的位置。矿物颗粒大小介于伟晶及粗粒之间，主要矿物为斜长石、微斜长石、石英，其中微斜长石包含乳滴状石英。斜长石发生较为明显的绢云母化。

图2 华阳川铀多金属矿床太华群变质岩中矿脉产出特征Fig.2 Occurrence characteristics of ore veins in Taihua Group metamorphic rocks from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

含闪石矿脉产出于粗粒或巨粒文象长石石英伟晶岩带中，围岩产生了明显的红色化现象（微斜长石化）。矿脉走向不定，以335°～355°为主， 倾角较陡， 介于 80°～90°之间，脉体宽度为0.1～0.5 cm，长20～70 cm，脉体延续性较差，但较为平直，无膨大或尖灭现象。矿石构造为细脉状，主要矿石矿物为铌钛铀矿、独居石，自形-它形粒状结构，铌钛铀矿较自形，粒径集中于0.3～0.5 mm之间，包裹细小独居石；主要脉石矿物为闪石，闪石以短柱状放射状形式产出，粒径介于0.25～0.5 mm，闪石镜下特征同于碳酸岩中闪石，铌钛铀矿包裹闪石或者沿闪石解理产出，铌钛铀矿晚于闪石形成（图3，4）。

2.3 块状石英带（花岗伟晶岩内核带）中矿化

块状石英带 （花岗伟晶岩内核带）产出于太华群变质岩及石英正长岩中，走向不定，倾角近于直立，宽度集中于30～150 cm之间，脉体延续性较好，岩体中裂隙相互交错，常见宽度不一的碳酸岩侵入其中，在花岗伟晶岩内核带与中间带的接触部位也可见碳酸岩的产出。块状石英带岩石分为石英伟晶岩Q1和石英伟晶岩Q2，其中Q2具有典型的梳状结构，主要矿物为石英，颗粒大小混杂，受后期构造作用强烈。

图3 华阳川铀多金属矿床花岗伟晶岩 （中间带）中矿脉产出特征Fig.3 Occurrence characteristics of ore veins in intermediate zone of graphic pegmatite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

图4 华阳川铀多金属矿床块状石英及碳酸岩中矿脉的产出特征Fig.4 Occurrence characteristics of ore veins in massive quartzand carbonatite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

矿脉产出于石英伟晶岩脉中。矿脉走向不定，倾角较陡，沿着早期形成的裂隙展布，脉体宽度为1～2 mm，长1～10 cm。主要矿石矿物铌钛铀矿、独居石、褐帘石，自形-半自形粒状结构。铌钛铀矿较自形，粒径集中于0.5～1 mm，包裹细小独居石，约占矿石矿物含量60%，独居石，它形，粒径集中于0.01～0.05 mm，约占矿石矿物含量 30%～40%；褐帘石沿着独居石粒间、铌钛铀矿边缘、黑云母边部分布，晚于独居石、铌钛铀矿、黑云母形成；主要脉石矿物为黑云母、微斜长石，黑云母较自形，粒径集中于0.5～1 mm，沿着微斜长石粒间分布，为后期热液贯入的产物，占脉石矿物含量10%，微斜长石它形粒状，粒径集中于0.5～1.5 mm，占脉石矿物含量80%（图5）。

2.4 碳酸岩中矿化

碳酸岩呈岩脉侵位于于太华群变质岩、石英正长岩中，走向、倾角多变，岩体长50～300 cm，宽度集中于10～100 cm。碳酸岩，粒状结构，结晶的颗粒大小集中于1～5 mm之间，因受构造作用的影响，也常出现细粒方解石，块状构造，有时可见流动构造，主要矿物为方解石，含少量闪石及碱性长石［7-10］。

铌钛铀矿产于碳酸岩破碎带中，破碎带由围岩残留方解石、细粒石英、黄铁矿、铌钛铀矿、褐帘石以及定向排列黑云母组成。主要矿石矿物为铌钛铀矿、褐帘石，自形-半自形粒状结构，铌钛铀矿较自形，粒径集中于0.5～1.5 mm，细粒石英的形成晚于方解石，但早于铌钛铀矿、褐帘石及黑云母。黑云母具有明显定向的排列，铌钛铀矿、褐帘石构成特殊的 “甩尾”结构，且 “尾巴”分别以铌钛铀矿和褐帘石为主，反映了构造运动的存在（图6）。

3 U-Nb-REE成矿期矿物形成顺序

图5 华阳川铀多金属矿床花岗伟晶岩 （内核带）中矿脉产出特征Fig.5 Occurrence characteristics of ore veins in core zone of graphic pegmatite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

图6 华阳川铀多金属矿床碳酸岩中矿脉产出特征Fig.6 Ore veins occurrence characteristics in carbonatite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

华阳川U-Nb-REE成矿期对应形成的矿石矿物、脉石矿物复杂多样，包括闪石、磷灰石、独居石、金红石、榍石、铌钛铀矿、晶质铀矿、铌石、铌钇矿、铀钍石、褐帘石。板状榍石包裹粒状金红石，说明榍石的形成晚于金红石；褐帘石包裹粒状铀钍石，说明铀钍石的形成早于褐帘石，同时褐帘石沿着黑云母、铌钛铀矿的边缘分布，并交代黑云母，说明褐帘石的形成晚于铌钛铀矿、黑云母（图7）。图8a，d很好地说明了独居石、晶质铀矿晚于铌钛铀矿形成；图5-8b，c表明铌钛铀矿中包裹的独居石可以拼接为完整的铌钛铀矿颗粒；图8e呈现了图8d的形成过程，即晶质铀矿产出于独居石的裂隙中，而后被铌钛铀矿包裹。结合上述研究结果以及矿物的成分特征将矿物形成分为5个阶段：1）碱性硅酸盐阶段，主要矿物为闪石，富含Na、Fe、Mg；2）磷酸盐阶段，主要矿物为独居石、磷灰石；3）富含Ti矿物形成阶段，主要矿物为金红石、榍石；4）富含U-Nb-Ti氧化物阶段，主要矿物为晶质铀矿、铌钛铀矿、铌钇矿、铌石、铀钍石；5）富含LREEAl-Ca矿物阶段，主要矿物为褐帘石（图9）。

图7 华阳川铀多金属矿床铀钍石、褐帘石、铌钛铀矿形成顺序Fig.7 Occurrence sequence of uranothorite，allanite and betafite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

图8 独居石、晶质铀矿、铌钛铀矿产出关系Fig.8 The occurrence relationship of monazite， uraninite， betafite

4 结论

1）华阳川主要地质体，从老到新分别为太华群变质岩、石英正长岩、花岗伟晶岩以及碳酸岩，均为U-Nb-REE矿化的赋存围岩。

图9 华阳川铀多金属矿床U-Nb-REE成矿期矿物形成顺序图Fig.9 Forming sequence of minerals in U-Nb-REE mineralization stage from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

2）不同围岩中U-Nb-REE矿化具有不同的产出特征，但矿石矿物组合是相似的，均以闪石、独居石、铌钛铀矿、褐帘石为主，表现出相同的生成顺序，不同围岩中矿化产出均受构造裂隙控制。

3）据矿物形成顺序以及矿物的成分特征将矿物形成分为5个阶段：碱性硅酸盐阶段，主要矿物为闪石，富含Na、Fe、Mg；磷酸盐阶段，主要矿物为独居石、磷灰石；富含Ti矿物阶段，主要矿物为金红石、榍石；富含UNb-Ti氧化物阶段，主要矿物为晶质铀矿、铌钛铀矿、铌钇矿、铌石、铀钍石；富含LREE-Al-Ca矿物阶段，主要矿物为褐帘石。