粤东北仁差盆地麻楼铀矿区次火山岩地球化学特征及成因

汤谨晖，邱惟，夏菲，潘家永，刘国奇，王晓娜

（1.东华理工大学地球物理与测控技术学院，江西 南昌 330013；2.广东省核工业地质局二九二大队，广东 河源 517001；3.东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西 南昌 330013；4.广东省核工业地质局二九三大队，广东 广州 510800）

粤东北仁差盆地处于华南加里东褶皱系，永安-梅县晚古生代坳陷、河源深断裂构造东北部。同时处于NE向武夷多金属成矿带南端与EW向南岭成矿带东端交汇复合部位，是我国华南地区具重要远景的成矿区（带）之一。麻楼铀矿区位于该盆地南缘，成矿地质条件优越、矿化信息丰富。因勘查工作的局限性，该区基础地质研究非常薄弱。本文通过对该区赋矿主岩岩相学及地球化学特征的研究，获得次火山岩在岩石成因、源区特征等方面认识，为麻楼地区及仁差盆地矿床成因研究提供依据。

1 地质概况

图1 麻楼矿区地质简图Fig.1 The mining area geological diagram of Malou

麻楼矿区位于仁差盆地南缘麻楼构造带东段（图1），区内出露地层简单，主要有寒武系板岩、片岩、千枚岩及泥盆—石炭系长石石英砂岩、砂砾岩。区内构造主要分为NWW向和NNE向两组，其中NWW向F1断裂构造为本区主要控矿构造，是麻楼断裂的次级断裂，产出于寒武系浅变质岩与次流纹斑岩交界处，倾角向深部变缓，内部充填变质岩、石英砂岩、次火山岩等，为压扭性构造；NNE向构造规模较小，以大体平行和等间距构造形式出现，属张性构造。区内岩浆岩主要有上白垩统流纹岩、次流纹斑岩、灰绿色火山角砾岩、熔结凝灰岩等，产出辉绿岩脉（（96.2±2.8）Ma）。矿区外围见有玄武岩、安山岩、花岗岩、石英斑岩等基性-酸性岩浆岩。

次流纹斑岩为本区赋矿主岩，铀矿体主要赋存于次流纹斑岩体中段（图1），该岩体沿麻楼断裂产出并受其控制，成岩时代为晚白垩世早期，同位素年龄为（95.1±1.1）Ma。岩体呈狭长带状、岩墙状产出。通过镜下观测，次流纹斑岩中偶见“假流纹构造”（图2-a，2-b）。岩石主要为浅肉红色，具斑状结构，块状构造，斑晶以长石、石英为主，基质具霏细-潜晶结构（图2-c，2-d），黑云母无暗化现象。

2 样品及分析方法

本文16个样品采自麻楼矿区实测剖面及钻孔中的次流纹斑岩、球粒次流纹斑岩。样品经岩相学观察和鉴定后，选出新鲜样品，细碎至200目以上，送往核工业北京地质研究院分析测试中心进行主量和微量测试。主量元素测定利用飞利浦PW2404X射线荧光光谱仪，采用GB/T14506.28-93硅酸盐岩石化学分析荧光光谱法测定主、次元素量，分析结果见表1。微量元素采用电感耦合等离子体质谱（ICPMS）方法测试，所用电感耦合等离子质谱仪为Finnigan MAT公司产ElementⅠ型。微量元素分析测试结果见表2。

图2 次流纹斑岩样品镜下照片Fig.2 The mirror photo of supergene rhyolite porphyry samples

3 分析结果

3.1 主量元素

本次使用的分析样品烧失量小于3%，说明元素组成未受岩石蚀变作用影响。样品全岩主量元素测试结果表明，本区次流纹斑岩的SiO2含量为72.51%～77.98%，平均76.06%，位于酸性岩范围；全碱Na2O+K2O含量较高，为6.38%～8.70%，平均7.92%，具富碱特征，K2O/Na2O为1.33～19.58，平均3.84，明显富钾；铁含量较低，TFeO为0.40%%～2.27%，平均1.16%，Fe2O3/FeO 比值为 0.61～15.73，平均 5.54；CaO 含量0.13%～2.78%，平均 0.82%；Al2O3含量 10.63%～12.32%，平均11.59%。TAS图解上（图3-a），样品全部落入亚碱性系列。将样品投在FAM图解上（图3-b），投影点全部落入钙碱性系列。样品里特曼指数（σ）为1.22～2.32，小于3.3，指示本区次火山岩属钙碱性火山岩系。SiO2-K2O岩系划分图上（图3-c），样品落在高钾钙碱性系列和钾玄岩系列。样品铝饱和指数A/CNK为0.77～1.68，平均1.06，在A/NKC-A/NK关系图上样品均落入亚碱过铝质区（图3-d），属弱过铝质至过铝质系列，表明岩石具壳源性，可能与大陆碰撞中沉积岩的重熔作用有关。富钾贫钠及低铝含量表明岩浆发生了斜长石分离结晶作用或部分熔融过程中源区发生斜长石的残留。K2O/TiO2=15.06～55.50和K2O/P2O5=128～666，比值较高，反映本区次火山岩可能遭基性岩浆底侵作用致使地壳发生重熔作用。Mg#特征值为28.49～86.07，平均71.17，分异指数较高，为87.11～96.53，平均93.24，表明本区岩浆存在结晶分异作用。

3.2 微量和稀土元素

%：位单aeragnini muolaMf果 o st结理处luserg与试测析nissecor p分d n素 a元量主sisyla岩山natne 1802 ZK -18 1802 ZK -16 1802 ZK -14 02 181 ZK -1 1802 ZK -06 1802 ZK -03 02 181 ZK -0 1603 ZK -03 1603 ZK -01 01 183 ZK -4 1801 ZK -16 1801 ZK -13 1801 ZK -10 1801 ZK -07 M 278P -35 8P M2 27-3号编品样纹岩5.7次流斑74流纹岩76.6次斑纹岩次流斑77.74纹流岩次斑75.57 6流纹岩次斑.0 76纹流岩次斑77.98纹流岩次斑76.62纹岩1.5次流斑72纹流岩次斑74.87纹流岩次斑75.94纹岩次斑流.75 76纹岩9.1次流斑77纹3流斑岩.2次77纹流岩次斑75.01纹流岩次斑75.73纹流岩次斑76.42名命石SiO2岩9.9 10 8.4 11 11.37 12.13 8.4 11 11.18 11.22 8.6 11 11.54 11.96.63 11 5.7 11 5.8 11 10.63 12.3 12.32 Al2O3 1.08 0.75 0.76 0.79 2.36 0.99 1.57 1.35 1.28 0.52 0.69 0.22 0.39 0.90 1.02 0.99 Fe2O3 0.15 0.34 2.22 2.31 0.15 0.52 0.5 2.46 0.15 0.4 0.26 2.87 0.15 0.52 0.4 2.69 0.15 0.35 0.22 2.73 0.15 0.24 0.13 2.01 0.15 0.28 0.21 2.28 0.15 0.28 2.78 2.17 0.15 0.39 1.65 3.07 0.85 0.19 0.69 3.07 0.55 0.20 0.63 3.52 0.20 0.30 0.24 2.32 0.55 0.37 0.29 1.67 0.25 0.63 2.57 1.30 0.55 0.33 0.14 0.93 0.15 0.46 0.13 0.31 FeO MgO CaO Na2O 5.41 5.39 5.21 6.01 5.12 6.23 5.44 6.02 4.90 5.20 4.68 5.77 6.66 5.92 7.04 6.07 K2O 0.13 0.05 0.07 0.05 0.02 0.02 0.08 0.06 0.08 0.05 0.09 0.01 0.05 0.58 0.05 0.02 O Mn 0.17 0.19 0.16 0.23 0.34 0.13 0.13 0.21 0.21 0.20 0.14 0.13 0.12 0.11 0.20 0.20 TiO2 0.01 0.01 0.01 0.02 0.04 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 P2O5 2.46 1.98 1.07 1.52 1.35 0.95 2.09 2.80 1.97 1.36 1.07 1.78 0.86 2.15 1.71 2.92 LIO 1.9 99 100 99.99 0 10 8.9 99 99.91 99.92 8.8 99 99.99 100.00.90 99 1.9 99 0.01 10 99.97 99.92 99.91 L TA TO 1.12 0.82 0.83 0.86 2.27 1.04 1.56 1.36 1.30 1.32 1.17 0.40 0.90 1.06 1.47 1.04 e TF 7.72 1.88 7.85 1.83 8.08 1.88 8.70 2.32 7.85 1.86 8.24 1.94 7.72 1.77 8.19 2.27 7.97 1.99 8.27 2.08 8.20 1.99 8.09 1.91 8.33 2.03 7.22 1.63 7.97 1.94 6.38 1.22 Kσ AL 1.11 1.37 1.36 1.33 1.42 1.34 1.41 1.06 1.20 1.33 1.32 1.41 1.37 1.09 1.52 1.89 K A/CN 6.1 80 7.0 86 82.62 86.07 2.6 80 74.04 76.89 9.8 76 82.25 28.49.33 39 8.7 72 3.5 54 81.79 51.68 84.54 Mg#3.5 90 9.2 94 95.98 95.02 8.0 94 96.53 94.88 6.8 88 91.79 94.01.28 95 9.1 96 8.8 94 87.11 93.59 91.59 D.I.火次mel et区矿net楼麻nocn 1ia表mcinaclov-bu seh T 1elbaT分院究研质地京北业工：核位单试测；学大工理华：东源来据e2+)(mol)；数Mg#=100×M g2+/(Mg2++F ol）；a2O)（m+N+K2O l2O3/(C aO=A NK/C 3)；A a2O)2/(SiO2-4(K2O +N K2O；σ=a2O+=N LK；A e2O 99×F.8+0 eO Fe=F：T 心中注试测析

10-6：×位area单lou mining Ma果结lts of理分d processing 处resu与试测析元素an量山t an 微alysis岩火en次区矿楼trace elem麻ic 2表volcan b-e su Table 2 Th 02 18纹.0.1.0.8 ZK -18次斑流岩55235.0.1 36056.0 4638.6 3.2 45913137.9 4.58.5 178.0 8.2 104.5 1.5 50.0 0.47.68.91.75.50.7 12.1 0.6 21.7 7.4 226.3 193.9.4 6.05.90.11.0 32-16纹岩1.0 ZK 1802 61 0.8流斑35.5 2.9 27.1 122230.78.0 57.0次53.6 4524.2 4.95.56.0 187.96.1 111.0 29.8 0.74.66.70.34.56.81.34.10.7 12.2 0.4 23.5 4.14.5 141223.7 5.14.20.21.0 1802-14纹岩3.0流斑2017 0.0次ZK 132147.29.0.7 1.05.5 11 4334.8 3.0 46.3 83.0 40.4 33.1 6.26.58.0 188.1 96.9 1.1 36.9 0.74.39.60.34.96.61.23.90.6 11.6 0.3 23.2 5.42.1 23.3 7.77.70.20.9 02 ZK 0.0-11纹岩3.0流斑637.0 42.3 3.6 58.28.0 1135.9 18 3026 112438.2 58.0 8.4 13.32.0 229.09.9 2.3 69.3 1.26.2 15.1 0.7 11.2 12.6 2.37.10.9 11.8 0.3 24.7 6.77.13.3 50 43.8 6.06.70.21.0 ZK次02-06纹岩2.0流斑999.0 7.1 13 162637.4 43.3 3.1 47.3次18 4292.0 0.0 49.4 38.4 19.0 8.12.0 249.26.2 201.2 40.6 0.85.0 10.8 0.56.77.31.44.20.8 14.0 0.3 26.3 5.34.5 221927.4 7.26.80.21.0 02-03 18纹岩8.0流斑8.8 142939231.0.2 3.3 39753128 171522 52 ZK 38.0 4.05.26.0 177.3 78.7 0.9 30.9 0.64.38.80.35.25.91.13.70.6 11次.6 0.2 24.5.0.5.1 9.49.1.3 7.06.60.20.9纹岩6.8 18.7 3.2 32715231 02流斑7.0 202445104.0-01 34 5.0.1.7 4.06.31.0.2.0.1 171527 198.3 79次ZK.6 1.1 50.8 0.3 23 46.0 4.78.4.0 0.95.09.30.36.27.31.54.70.9 100.8.6 5.54.60.11.0纹岩68.9 03 16-03流.7 7.2 13.0 274.0.0 35450.0.9 0.7 1112.8 3.2 58 ZK 36121.0.7 6056 51207.0.2 8.0次斑2.1 60 129.6.4.8 1.06.0 14.6 2.16.30.9 11.9 4.5 307.8.5 0.9 25265.4.4 6.37.00.21.0 42 03纹岩64-01流.3.2 5.0.6 16.0 222.0.0.6 1.26.4 15 ZK 36482.0次斑.1 3.2 5840123.0.3 413660203.0 8.3.5 7.1 13128.4 2.5 71.2 0.7 1213.9.7 2.57.31.0 12.5 0.6 24.5 6.1 318.4 270.9.5 5.76.50.21.0 47 01 18-43纹岩31流690.0 13 218.0.7.4.2.4 3.2 5340次斑109.0.4.4.3.3 4321518710.5 33168.0 ZK 203.0 8.0 1 199.0 2.0 67.3 0.5 1012.4 2.36.90.9 12.8 0.7 2510280.5.7 1.0 6.14 238.0.5 5.66.30.21.0 42 18-16纹流岩82.9.0.1.0 187.0.3 3943 ZK 01次斑.2 3.5 42792428.1 8.45.4 38285.0 219.0 9.8 84.7 0.64.68.30.35.56.61.33.80.8 12.3 0.3 22.9 1.0 42.3 7.8 188.2.2 6.86.70.21.0 24心164.0中试测ZK1-13 0流岩纹析142.0.5 245.0次斑18 83.5804.0 4836.2 3.4 51.0 90.0 30.1 4.95.4 230.0 9.2 79.4 1.0 40.5 0.74.79.50.25.06.61.34.30.8 10.6 0.4 25.0 4.5 210.6 186.2 24.4 7.67.80.10.9分院究1801研岩3.0 74-10纹流斑54.1质212542.70.0 ZK 5538.9 3.5 34.9.8 76.0 68.1 32.3 4.45.52.0次218.9 72.5 1.3 55.5 0.95.39.50.36.17.71.45.10.9 11.1 0.3 23.8 3.77.2 28.7 5.54.70.21.0地1815京北01业工-07纹岩9.0流斑ZK 262647.20.0192.0 41.8 3.8 39.1 74.0 18 1814 87.9 5023.6 5.85.53.0核219.5 67.3 1.4 51.8 0.95.87.10.36.18.31.85.51.0 11.0 0.3 22.4 3.00.4 30.8 4.94.80.21.0次9.6：8.5位单试M 8P -35.5 331.0.4流岩72纹7.9 61.0 33447.0 2.0 2.2 74.3.9测.3 3.1 7739 27次斑173.0.7 6.7 12205.0 8.1 121.9.8 1.16.6 16.6.7 2.57.01.0 12.7 0.7 1012.7 0.1 2541385.4 341.7.7 7.88.40.21.1 43；学大工M流斑278P -32纹理3035.41.0 59岩73.02.0 90 5143.1 3.3 91.52.0 11次9.0 88.1 6.7 19.65.0 208.63.5 123.6 97.2 1.58.9 22.9 1.2 18.8 17.7 3.29.91.2 13.1 0.1 23.8 33.60.15.3 64.8 5.27.40.20.6华：东源EERE)N 来EE E EE BaRbThKNbTaLaCeSrNdPSmZrHfTiTbYTmYbPrEuGdDyHoErLu/T 名号编 命aaf 据石/H δEδC.1数样品4033岩Nb Sr/B Zr/H/Sr Rb ΣR LR HR EEa/Ybue LR (L

岩浆岩微量元素地球化学行为受体系特点控制，对确定岩浆分异、演化程度提供重要的信息。从本区次火山岩微量元素分析结果及球粒陨石标准化蛛网图上可看出（图4），曲线一致性好，呈W型右倾型，明显亏损 Ba，Nb，Sr，P 和 Ti，富集Rb，Th，K，LREE等大离子亲石元素，与本区辉绿岩相比具不同分布曲线模式。Ba，Sr亏损说明斜长石作为熔融残留相或结晶分离相存在；P，Ti亏损说明部分熔融过程中磷灰石、斜长石的残留或是这两种矿物发生分离结晶；曲线总体上表现为强不相容元素富集，Ba，Sr，P，Ti强亏损、Nb，Ta略亏损，其中Ba，Sr的亏损反映出非造山环境下存在着分离结晶作用，Nb，Ta的亏损反映了岩浆系大陆壳改造特征。本区样品中的Nb/Ta比值小于17.5，具低的Nb/Ta比值，Nb的亏损表明次火山岩源区岩石中以陆壳组分为主；Sr/Ba比值一致性较好，为0.1～0.9，平均0.4，Sr/Ba比值一致性显示了样品相似的分异程度；Zr/Hf比值较低，为21.7～26.3，平均24.1，表明岩浆具一定程度分异结晶作用；Rb/Sr为3～41.9，比值大于1，显示岩浆来源于地壳物质。

图3 麻楼矿区次火山岩分类图解Fig.3 The sub-volcanic classification diagram of Malou

图4 次流纹斑岩样品微量元素球粒陨石标准化图解Fig.4 Chondrite-normalized trace element and REE diagram of supergene rhyolite porphyry

该区稀土元素样品的ΣREE值较高，为144.5×10-6～400.1×10-6，平均248.1×10-6；轻稀土明显富集，LREE/HREE为4.9～7.8，平均 6.2，(La/Yb)N为4.2～8.4，平均6.4，稀土分布曲线为右倾式，轻重稀土分异程度相对较高，重稀土分馏不明显，与本区辉绿岩相比，二者具迥异的分布曲线模式（图5）；样品的δEu为0.1～0.2，平均0.2，Eu相对负异常明显，表明火山岩岩浆源区以壳源为主；δCe为0.6～1.1，平均0.9，无Ce负异常，表明岩石没有受到低温蚀变作用的影响。

4 成因分析

长英质火山岩物质来源较复杂，既可来源于俯冲洋壳板块、镁铁质下地壳和长英质上地壳的部分熔融，也可通过结晶分异作用派生于镁铁质至过渡性岩浆。但铁镁质至过渡性母体岩浆的分离结晶作用只能产生小体积的长英质岩浆，大多数大规模长英质岩浆的产生主要是地壳岩石在缺流体相条件下发生熔融。长英质岩浆成分常受到铁镁质岩浆的影响，不管其地球化学具多么强烈的地幔印记，其主体主要起源于地壳岩石的部分熔融。当长英质火山岩与铁镁质火山岩相伴生时，长英质火山岩的成因探讨必然涉及到其与铁镁质岩石的关系。

图5 次流纹斑岩样品稀土元素球粒陨石标准化分布模式图Fig.5 REE chondrite standardized distribution model diagram of supergene rhyolite porphyry

从样品岩相学特征上看，本区次火山岩多为斑状结构，长石和石英斑晶矿物的存在，表明其岩浆演化过程经历了矿物的结晶作用。样品有较高的Mg#特征值和分异指数及部分微量元素特征值也表明本区存在岩浆结晶分异作用。虽本区次火山岩与辉绿岩在成岩时间上十分相近，但二者微量元素及稀土元素为迥异的分布曲线，表明本区长英质次火山岩与辉绿岩之间缺乏明显的成因联系，与镁铁质至过渡性岩浆的分离结晶作用无关。在δEu与分异指数D.I.图解上（图6），δEu与分异指数D.I.的相关性变化不明显，指示次火山岩形成过程中，岩浆没有经历明显的分异演化作用。由此可见，本区次火山岩不是结晶分异作用的产物，上地壳岩石的部分熔融可能为其主要形成机制，样品表现出的结晶分异特征应是在地壳熔融后，岩浆房内或是在岩浆超浅层侵入地层形成岩石的过程中石英、长石及黑云母等矿物发生结晶的结果。

5 结论

（1）本区次火山岩地球化学特征的研究表明，该区次火山岩石类型主要为次流纹斑岩，矿物组成具长英质火山岩特征，主量元素显示富碱、富钾、贫铁特征，在地球化学特征中表现出硅、铝过饱和的高钾钙碱性系列或钾玄岩系列的流纹岩特征。

图6 次流纹斑岩D.I.-δEu图解Fig.6 D.I.-δEu Diagram of supergene rhyolite porphyry

（2）微量元素为W型右倾型，明显亏损Ba，Nb，Sr，P和Ti，富集Rb，Th，K，LREE等大离子亲石元素；轻稀土明显富集，稀土分布曲线为右倾式，轻重稀土分异程度相对较高，Eu相对负异常明显，基本无Ce负异常。

（3）主量元素、微量元素和稀土元素特征反映岩浆源区可能来自壳源，且存在一定程度的结晶分异作用，将其与本区同时代形成的辉绿岩比较显示出两者缺乏成因上的联系，且次流纹斑岩的D.I.-δEu和La-La/Sm图解均表明本区次火山岩不是结晶分异作用的产物，上地壳岩石的部分熔融可能才是其主要的形成机制，样品所表现出来的结晶分异特征应是岩浆超浅层侵入过程中长英质矿物发生结晶的结果。