馬達(dá)加斯加南部Tranomaro地區(qū)矽卡巖型釷礦釷的賦存狀態(tài)及釷礦物特征研究

王鳳崗，范洪海，范存琨

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.福州東鑫礦業(yè)技術(shù)有限公司，福建 福州 350000）

馬達(dá)加斯加南部Tranomaro地區(qū)矽卡巖型釷礦釷的賦存狀態(tài)及釷礦物特征研究

王鳳崗1，范洪海1，范存琨2

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029；2.福州東鑫礦業(yè)技術(shù)有限公司，福建 福州 350000）

Tranomaro地區(qū)釷礦化主要賦存在矽卡巖化Tranomaro輝巖中，其主要礦物成分有透輝石、方柱石和碳酸鹽。釷以獨(dú)立的釷礦物形式存在于輝巖中的輝石、方柱石、橄欖石及碳酸鹽等礦物中，釷礦物大小為0.2～0.5mm，無(wú)共、伴生金屬礦物。經(jīng)電子探針測(cè)定，釷礦物的主要成分為ThO2、UO2和PbO，根據(jù)其成分特征和鏡下特征確定釷礦物主要為方釷石和鈾方釷石。賦礦主巖中無(wú)明顯熱液活動(dòng)跡象，釷礦物主要形成于早（干）矽卡巖階段。

輝巖；釷礦物特征；釷賦存狀態(tài)；

釷作為一種新型的核能資源具有廣闊的應(yīng)用前景，越來越受到人們的重視。在以往的放射性地質(zhì)研究中多注重對(duì)鈾的研究，而對(duì)釷的研究相對(duì)較弱。

馬達(dá)加斯加Tranomaro地區(qū)釷資源豐富，且釷礦化產(chǎn)在變質(zhì)巖中，在成因上具有其獨(dú)特的特點(diǎn)，研究該地區(qū)釷的賦存狀態(tài)及釷礦物特征對(duì)提高認(rèn)識(shí)釷成礦規(guī)律及豐富釷礦找礦理論具有重要借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

馬達(dá)加斯加是岡瓦納大陸的重要組成部分［1］，前寒武系變質(zhì)巖結(jié)晶基底占地表2/3，而剩余的1/3則為各類火成巖。結(jié)晶基底變質(zhì)程度較深，形成于晚太古代—早元古代，并受到550 Ma左右泛非事件的疊加［2-3］。

Tranomaro地區(qū)廣泛分布Ihosy群、Tranomaro群和多凡堡群（圖1）。釷礦化主要產(chǎn)在Tranomaro群的輝巖中。

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育NW向和NNE向構(gòu)造，其中 NW 向 Bongolava—Ranotsara剪 切 帶（BRSZ）是主要的區(qū)域性構(gòu)造，切穿結(jié)晶基底。NEE向構(gòu)造主要有 Ampanihy剪切帶（ASZ）和Vorokafotra剪切帶（VSZ）。

區(qū)內(nèi)花崗巖主要為加里東期，花崗巖侵入體分布在Tranomaro以東的丘陵地帶，巖性以中細(xì)粒斑狀黑云母花崗巖為主。

2 釷賦存形式

2.1 賦礦圍巖特征

釷主要賦存在Tranomaro輝巖中。Tranomaro輝巖由大理巖和鈣質(zhì)-硅酸鹽片麻巖經(jīng)矽卡巖化形成［3］，分布在花崗巖與大理巖接觸部位。

輝巖為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。組成巖石的礦物主要是透輝石，未見有斜方輝石。其他礦物有方柱石、碳酸巖和橄欖石。有的含有尖晶石、石榴石和角閃石。

除釷外，輝巖中富含硼。

2.2 釷的存在形式

釷以獨(dú)立釷礦物的形式存在，分布在輝石、方解石和方柱石等礦物中，或在不同礦物的粒間，釷礦物顆粒粒徑通常為0.2～0.5 mm，大者可達(dá)3～4 mm（圖2）。除獨(dú)立的釷礦物外，沒有發(fā)現(xiàn)以其他形式存在的釷。

未見與浸染狀、脈狀等熱液活動(dòng)有關(guān)的釷礦石，在礦石中也未見金屬硫化物。由此可見，釷礦化主要形成于早期（干）矽卡巖階段，該階段以無(wú)水礦物交代現(xiàn)象為主要特征［4］。在成巖、成礦后沒有再經(jīng)歷明顯的后期含礦熱液疊加改造，對(duì)釷礦床的保存十分有利。

輝石等礦物有較多的裂紋，說明在成巖后又曾遭受外力作用的破壞。而釷礦物則無(wú)明顯的破碎現(xiàn)象，顯示釷礦物比圍巖中的其他礦物有更好的韌性。

3 釷礦物特征

3.1 形態(tài)特征

釷礦物以他形-半自形粒狀為主，少量為晶型較好的立方體，個(gè)別呈長(zhǎng)方體狀。均質(zhì)，反射光下呈灰白色，反射率與閃鋅礦相近或稍高，磨光性較差，表面常呈麻點(diǎn)狀（圖3）。

分布在輝石中釷礦物周圍有明顯的放射性暈圈，分布在碳酸鹽巖中釷礦物周圍也有放射性暈圈，但不是很明顯。放射性暈圈的形態(tài)與金屬礦物的形態(tài)一致（圖4）。

放射性暈圈的寬度一般為20～30 μm，有的可達(dá) 30～40 μm， 個(gè)別甚至達(dá)到 50 μm左右。經(jīng)電子探針分析，輝石中放射性暈圈的成分主要是綠泥石，而碳酸鹽巖中放射性暈圈的成分依然是碳酸鹽。

背散射照片顯示釷礦物表面有細(xì)小的孔洞及細(xì)微的裂隙。

3.2 釷礦物成分特征

用電子探針對(duì)樣品中的鈾-釷礦物進(jìn)行了成分分析，根據(jù)分析結(jié)果選取了29個(gè)有代表性的探針點(diǎn)，具體分析結(jié)果如表1所示。

表1 釷礦物成分電子顯微探針分析結(jié)果Table 1 Electron microprobe analytical results of thorium mineral components

由表1可見，釷礦物主要成分是ThO2、UO2及PbO，個(gè)別的樣品中還含有少量的Na2O、SiO2及CaO。ThO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為50.94%～83.75%，平均可達(dá)66.12%。UO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為10.65%～40.26%，平均值為26.56%。PbO質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，但作為一種穩(wěn)定的組分存在，變化范圍為2.43%～4.24%，平均值為3.31%。由表1可見，釷礦物中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都比較穩(wěn)定，指示該釷礦物礦種單一，具有較為穩(wěn)定的性質(zhì)。

3.2 釷-鈾比值

根據(jù)化學(xué)分析的結(jié)果，將U、Th元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)及 w（Th）/w（U）值列于表 2。

表2 樣品鈾-釷分析結(jié)果及釷-鈾比值表Table 2 U-Th analytical results in the samples and Th-U ratio

由表2可見，不同樣品中Th、U質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化范圍很大，Th質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為2 354×10-6～16 698×10-6， 平均值為 7 672.8×10-6；U質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化范圍為1 030×10-6～10 591×10-6， 平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 713.9×10-6。w（Th）/w（U）值變化范圍為 1.60～3.39， 平均值為 2.24，w（Th）/w（U）比值的大小與礦石本身含Th、U的貧、富無(wú)直接關(guān)系。

3.3 共、伴生礦物

常與尖晶石共生，尖晶石較多的地方釷礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)也增加。無(wú)共、伴生的金屬礦物。

4 釷礦物類型

通過釷礦物成分分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)礦物進(jìn)行對(duì)比并結(jié)合顯微鏡下觀察可知釷礦物主要有兩種：方釷石和鈾方釷石。

方釷石最初發(fā)現(xiàn)于斯里蘭卡的庫(kù)瑪爾蘇瓦姆，1904年由W.R.Dunstan命名?；瘜W(xué)式為（U，Th）O2，方釷石是方釷石-晶質(zhì)鈾礦類質(zhì)同像系列含釷端元。等軸晶系，晶體呈立方體，硬度為6.5～7，相對(duì)體積質(zhì)量為6.68～9.98?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于鹽酸，但溶于硝酸和硫酸［4］。鉛作為固定組分存在于礦物當(dāng)中，可能為核衰變的產(chǎn)物，當(dāng)?shù)V物中的鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到一定的程度時(shí)（通常大于10%）可參與定名，即鉛鈾方釷石。

方釷石屬典型的高溫內(nèi)生礦物，產(chǎn)于堿性巖、花崗偉晶巖和與其有關(guān)的接觸交代矽卡巖中，也產(chǎn)于花崗巖及碳酸巖中［5］。在偉晶巖中與鋯石、獨(dú)居石、綠柱石、石英、金云母和透輝石等共生；在堿性巖中與鋯石、螢石共生；在矽卡巖中與尖晶石、金云母和磁鐵礦等共生。另外，方釷石也可見于砂礦中。

鈾方釷石是根據(jù)方釷石成分上的不同而分異出來的一個(gè)變種（另外一個(gè)變種是鉛鈾方釷石），通常方釷礦中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)可定名為鈾方釷石。

5 結(jié) 論

（1）釷礦化賦礦圍巖主要為輝巖。礦物組合主要為透輝石、碳酸巖、方柱石及尖晶石等，具鎂矽卡巖特征。

（2）釷以獨(dú)立的釷礦物形式存在。釷礦物有兩種：方釷石和鈾方釷石，其成分主要為ThO2、UO2和 PbO，且 ThO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)較 UO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，兩者均具有較穩(wěn)定的化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì)。

（3）常與尖晶石共生，無(wú)共、伴生金屬礦物。

（4）釷礦物形成于早期（干）矽卡巖化階段，無(wú)明顯的熱液活動(dòng)跡象。

［1］ Windley B F， Razafiniparany A， Razakamanana T，et al.Tectonic framework of the Precambrian of Madagascar and its Gondwana connections:A review and reappraisal［J］.Geol.Rundsch， 1994， 83（3）:642-659.

［2］ Besairie H.Geological map o f Madagascar，（1:1 000 000 scale）［R］. Tananarive:Géologique de Madagascar，1964.

［3］ Paquette J L， Nédélec A， Moine B， et al.U-Pb，single zircon Pb-evaporation，and Sm-Nd isotopic study of a granulite domain SE Madagascar［J］.Journal of Geology， 1994， 102（5）:523-538.

［4］袁見齊，朱上慶，翟裕生.礦床學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1984.

［5］趙鳳民，陳璋如，張靜宜，等.鈾礦物鑒定手冊(cè)［M］.北京：原子能出版社，1988.

The occurring forms of thorium and characteristics of thorium mineral of skarn-type thorium deposit in Tranomaro，southern Madagascar

WANG Feng-gang1， FAN Hong-hai1，F(xiàn)AN Cun-kun2
（1.Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China；2.Fuzhou Dongxin Mining Technology co.Ltd， Fuzhou， Fujian 350000， China）

In Tranomaro，thorium mineralization mainly occurs in Tranomaro pyroxenite which formed under skarnization and it mainly consists of diopside，scaponite and carbonate.Thorium exists in the form of independent thorium minerals in pyroxene， scapolite， olivine and carbonate， etc.The magnitude of thorium minerals ranges from 0.2 mm to 0.5 mm，which has no other paragenetic and associated metallic mineral.With the assay of electric probe，the main components of thorium minerals are ThO2， UO2and PbO.According to characteristics of its components and observation under microscope， it’s concluded that thorium mineralization mainly contains thorianite and uranothorianite.There is no obvious pyrometasomatic phenomenon in ore.It’s inferred that thorium mineralizion is formed in the early stage of skarnization.

pyroxenite； characteristics of thorium minerals； occurring forms of thorium

P619.14；P598

A

1672-0636（2010）04-0210-04

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.04.004

2010-07-03；

2010-09-25

王鳳崗（1977—），男，河北張家口人，工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)研究。E-mail:wfg9818@163.com