相山礦田鄒家山鈾礦床圍巖蝕變地球化學(xué)特征

黃 振， 胡寶群， 王 運(yùn)， 孫占學(xué)， 李滿根， 王 倩

(1.東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西 撫州 344000；2.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,

江西 南昌 330013；3.江西省煤田地質(zhì)勘察研究院，江西 南昌 330000)

相山礦田鄒家山鈾礦床圍巖蝕變地球化學(xué)特征

黃 振1,2， 胡寶群1,2， 王 運(yùn)3， 孫占學(xué)1,2， 李滿根1,2， 王 倩1,2

(1.東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)與勘探技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，江西 撫州 344000；2.東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,

江西 南昌 330013；3.江西省煤田地質(zhì)勘察研究院，江西 南昌 330000)

在鄒家山地表、-170 m中段和-210 m中段各選取了一個(gè)典型剖面，采用穿過(guò)礦體的方式系統(tǒng)采樣，對(duì)蝕變巖及礦石分別做了常量、微量和稀土元素的化學(xué)分析測(cè)試，研究結(jié)果顯示鄒家山鈾礦床圍巖蝕變分帶現(xiàn)象明顯，從圍巖至礦化中心，隨著U含量的增高，SiO2，CaO明顯降低，而TiO2，U，S，P2O5，Al2O3，MgO及燒失量明顯增高，K2O與Na2O的含量大致呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且地表礦石K2O含量較低，而Na2O含量較高，與井下礦石正好相反。Rb，Nd，Zr，Tb，Er，Yb，Lu等元素明顯富集，而Nb，Ta，P，Ti等元素相對(duì)虧損。從橫向上來(lái)看，圍巖到礦石ΣREE，LREE和HREE均有明顯增高，(La/Yb)N、LREE/HREE降低，蝕變巖和礦石均有較明顯的銪負(fù)異常。從縱向上來(lái)看，越往深部ΣREE、LREE、(La/Yb)N、LREE/HREE含量降低，HREE富集。

鄒家山鈾礦床；圍巖蝕變；地球化學(xué)特征

黃振，胡寶群，王運(yùn)，等.2014.相山礦田鄒家山鈾礦床圍巖蝕變地球化學(xué)特征[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，37(2)：129-135.

Huang Zhen, Hu Bao-qun,Wang Yun, et al. 2014.Wall rock alteration and its geochemical characteristics of Zoujiashan deposit in Xiangshan uranium ore-field[J].Journal of East China Institute of Technology (Natural Science), 37(2)： 129-135.

相山鈾礦田是我國(guó)最大的火山巖型鈾礦田，前人對(duì)此做過(guò)大量研究(邵飛等，2008；魏祥榮等，2006；胡榮全等，2013；張士紅等，2012)。本文通過(guò)總結(jié)分析前人資料，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，并選取礦田西部鄒家山鈾礦床的3個(gè)典型剖面，對(duì)比分析礦體及兩側(cè)蝕變巖、圍巖的常量元素、微量元素及稀土元素的地球化學(xué)特征差異，以此探索鄒家山鈾礦床圍巖蝕變與鈾礦化的關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)與礦床地質(zhì)

江西相山火山塌陷盆地位于華南板塊與楊子板塊接壤區(qū)，贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶與大王山-于山花崗巖鈾成礦帶的交接部位(曹壽孫等，2009)?；鹕脚璧赜伤齑ㄉ顢嗔雅c宜黃-安遠(yuǎn)深斷裂共同控制?；鹕脚璧貎?nèi)構(gòu)造較為發(fā)育，以NE向深大斷裂為主，西部NE向鄒-石斷裂帶及東部NE向火山斷陷帶控制了區(qū)內(nèi)主要鈾礦床。

礦區(qū)內(nèi)地層出露簡(jiǎn)單，總體上分為3層結(jié)構(gòu)。盆地基底由震旦系變質(zhì)巖，下石炭統(tǒng)和上三疊統(tǒng)沉積巖組成，巖性以千枚巖、片巖為主，以及少量石英砂巖。其上為上侏羅統(tǒng)火山雜巖體，可分為上下兩組，上部是由砂巖、砂礫巖夾熔結(jié)凝灰?guī)r以及厚度可達(dá)百米至二、三千米的巨厚層碎斑熔巖組成的鵝湖嶺組，下部是由砂礫巖、粉砂巖、熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋英安巖及流紋英安斑巖組成的打鼓頂組。其中鈾礦化主要存在于上侏羅統(tǒng)鵝湖嶺組上部碎斑熔巖和打鼓頂組上部流紋英安巖中(王運(yùn)等，2010)，蓋層為白堊統(tǒng)紅色砂礫巖。

鄒家山鈾礦床位于礦田西部，是相山鈾礦田內(nèi)品位最高，儲(chǔ)量最大的鈾釷混合型礦床，受礦田西部的NE向鄒-石斷裂帶及其次級(jí)斷裂構(gòu)造控制。礦區(qū)地表出露幾乎全為碎斑熔巖，往深部可見(jiàn)凝灰質(zhì)碎屑巖透鏡體及變質(zhì)巖(胡寶群等，2011)。主要的賦礦圍巖是碎斑熔巖和深部的流紋英安斑巖。

礦床內(nèi)鈾礦物有瀝青鈾礦、鈦鈾礦、含釷瀝青鈾礦、鈾石、鈾釷石等，以瀝青鈾礦和鈦鈾礦為主，多呈脈狀、細(xì)脈狀、網(wǎng)脈狀、透鏡狀產(chǎn)出。脈石礦物主要是石英、方解石、螢石、磷灰石，金屬礦物有黃鐵礦、赤鐵礦、輝鉬礦等。

2 圍巖蝕變類(lèi)型

鄒家山礦床的圍巖蝕變發(fā)育，熱液活動(dòng)導(dǎo)致圍巖成分發(fā)生改變并表現(xiàn)出明顯的帶狀對(duì)稱(chēng)分布。主要的圍巖蝕變有水云母化、螢石化、紅化、碳酸鹽化、綠泥石化、黃鐵礦化、硅化等。礦化中心帶巖石破碎，為強(qiáng)烈的紫黑色螢石化，黃綠色水云母化，礦旁?xún)蓚?cè)至外圍依次為紅化(赤鐵礦化)、碳酸鹽化、礦前期水云母化即灰色蝕變帶。其中紅化(赤鐵礦化)、水云母化、螢石化對(duì)找礦可起到一定的指示作用。

水云母化：淺黃綠色，片狀，珍珠光澤，多以集合體的形式出現(xiàn)，常生長(zhǎng)于長(zhǎng)石節(jié)理裂隙及邊緣，是長(zhǎng)石被強(qiáng)烈蝕變的結(jié)果，可分為成礦前期和成礦期兩個(gè)期次。

螢石化：主要成分是成礦期酸性熱液蝕變交代圍巖產(chǎn)生的CaF2沉淀，強(qiáng)烈螢石化的巖石呈紫黑色，螢石多以細(xì)脈狀或團(tuán)塊狀產(chǎn)出，鈾礦物多存在于其裂隙中。

紅化(赤鐵礦化)：由云霧狀的赤鐵礦、針鐵礦均勻彌漫在硅化巖及兩側(cè)圍巖鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石而引起強(qiáng)烈變紅的一種熱液蝕變。

3 蝕變帶巖石地球化學(xué)特征

3.1 常量元素

在鄒家山地表、-170 m中段和-210 m中段各選取了一個(gè)典型剖面，采用穿過(guò)礦體的方法系統(tǒng)采樣，即在礦脈的上盤(pán)、礦脈和礦脈下盤(pán)分別采取了若干樣品，包括礦體、強(qiáng)弱蝕變巖、和圍巖。樣品的常量元素測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 鄒家山地表、-170 m和-210 m中段剖面常量元素化學(xué)成分Table 1 Chemical constituents of surface, -170 m and -210 m middle part profile at Zoujiashan %

將礦脈及其上下盤(pán)蝕變圍巖、正常未蝕變的碎斑熔巖相比較，可得出以下結(jié)論：

(1) 含礦裂隙中的鈾含量最高，上下盤(pán)蝕變圍巖中鈾含量較少，呈銳減的趨勢(shì)。

(2)從圍巖至礦化中心，隨著U含量的增高，SiO2，CaO明顯降低，而TiO2，U，S，P2O5，Al2O3，MgO、燒失量明顯增高。說(shuō)明在成礦期間熱液活動(dòng)有去硅的作用，且TiO2，P2O5可與U形成成礦元素組合。

(3)TiO2與U，S，P2O5含量成正相關(guān)；TiO2與K2O，Na2O的關(guān)系不密切，燒失量主要是H2O和CO2等逸出的量。

(4)K2O與Na2O的含量大致呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且地表礦石K2O含量較低(0.27%)，而Na2O含量較高(8.12%)，與井下礦石正好相反。

3.2微量元素

由于微量元素往往不參與成礦化學(xué)作用，所以盡管微量元素的含量很低，但是能很好的保存成礦物質(zhì)來(lái)源、礦床成因及演化方面等地球化學(xué)信息。同樣選取地表、-170 m中段和-210 m中段典型剖面的圍巖，蝕變巖，礦石做微量元素測(cè)試并做微量元素蛛網(wǎng)圖(圖1)，結(jié)合表2可以看出：

表2 鄒家山地表、-170 m和-210 m中段剖面微量元素含量Table 2 Trace element constituents of surface,-170 m and -210 m middle part profile at Zoujiashan /(μg·g-1)

圖1 樣品的微量元素蛛網(wǎng)圖Fig.1 The trace elements helm graph of sample

除Rb，K，Ba，Sr外，礦化中心的其他微量元素含量均高于上下兩盤(pán)，地表處Rb，K嚴(yán)重負(fù)異常，明顯低于上下兩盤(pán)；-170 m中段Ba，Sr含量與蝕變圍巖相差不大；-210 m中段Ba負(fù)異常且略低于兩盤(pán)。表明微量元素的富集與鈾礦化有著密切聯(lián)系。

原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖曲線總體向右傾，與周?chē)叵啾萓，Pb 和 Th 顯著富集，表明巖漿演化過(guò)程中U和Th的預(yù)富集作用十分完善(曹小兵，2012)。Rb，Nd，Zr，Tb，Er，Yb，Lu等元素明顯富集，而Nb，Ta，P，Ti等元素相對(duì)虧損。Nb，Ta，Ti 的負(fù)異常也是大陸地殼的特征，指示了成礦作用的過(guò)程有地殼物質(zhì)的參與。由于P是典型的地幔元素，而樣品都虧損P 表明鈾成礦物質(zhì)來(lái)源以殼源為主。

3.3 稀土元素

把測(cè)得的三個(gè)不同剖面樣品的稀土元素含量及特征參數(shù)值列入表3，以球粒隕石(Sun，1989)數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值的稀土元素配分曲線圖(圖2)表明：

(1) 從圍巖至礦化中心，ΣREE、LREE和HREE均有明顯增高，而上下兩盤(pán)的稀土含量變化不大，基本趨于一致。

表3 稀土元素含量及其特征參數(shù)Table 3 The content and characteristic parameters of REE μg·g-1

圖2 樣品稀土元素配分曲線圖解Fig.2 Match points curve diagram of REE in samples

(2) 由稀土模式配分曲線圖中可以看出，圍巖到礦石，曲線有從右傾趨于平緩甚至左傾的趨勢(shì)，(La/Yb)N、LREE/HREE降低，礦石HREE較圍巖富集，從地表至深部也有同樣的規(guī)律，表明隨U含量的增高，輕重稀土有所分異，重稀土富集，且深部比地表HREE更加富集。這可能是因?yàn)镠REE較之LREE在成礦熱液流體中更容易與U一起形成絡(luò)合物，共同遷移沉淀下來(lái)(李建紅等，1995)。

(3)蝕變巖和礦石均有較明顯的銪負(fù)異常，δEu變化范圍為0.41～0.79(平均值為0.47)，說(shuō)明礦(巖)石中稀土元素總體屬中等Eu負(fù)異常型。

4 結(jié)論

(1) 鄒家山鈾礦床的圍巖蝕變發(fā)育，主要的蝕變類(lèi)型有水云母化、螢石化、紅化(赤鐵礦化)、碳酸鹽化、綠泥石化、黃鐵礦化、硅化。沿礦化中心向兩側(cè)的圍巖有明顯的蝕變分帶現(xiàn)象，其中水云母化、紅化(赤鐵礦化)、螢石化可作為找礦標(biāo)志。

(2) 從圍巖至礦化中心，隨著U含量的增高，SiO2，CaO明顯降低，而TiO2，U，S，P2O5，Al2O3，MgO、燒失量明顯增高，K2O與Na2O的含量大致呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且地表礦石K2O含量較低，而Na2O含量較高，與井下礦石正好相反。表明鄒家山礦床的熱液活動(dòng)具有多期次，多階段性。

(3) 微量元素與鈾成礦作用有著密切聯(lián)系，Rb，Nd，Zr，Tb，Er，Yb，Lu等元素明顯富集，而Nb，Ta，P，Ti等元素相對(duì)虧損。指示了成礦過(guò)程有地殼物質(zhì)的參與，且鈾成礦物質(zhì)可能來(lái)自殼源。與周?chē)叵啾萓，Pb 和 Th 顯著富集，表明巖漿演化過(guò)程中U和Th的預(yù)富集作用十分完善。

(4) 從橫向上來(lái)看，圍巖到礦石ΣREE，LREE和HREE均有明顯增高，(La/Yb)N，LREE/HREE降低，蝕變巖和礦石均有較明顯的銪負(fù)異常。從縱向上來(lái)看，越往深部ΣREE，LREE，(La/Yb)N，LREE/HREE含量降低，HREE富集。表明成礦作用過(guò)程中輕重稀土?xí)l(fā)生分異，HREE的絡(luò)合能力更強(qiáng)，更容易形成絡(luò)合物隨著含U的成礦流體一起遷移，然后與鈾共同沉淀下來(lái)。

曹小兵，呂古賢，胡寶群，等.2012.相山礦田沙洲鈾礦床圍巖蝕變地球化學(xué)特征[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，18(4):289-399.

胡寶群，呂古賢，孫占學(xué)，等.2011. 江西相山鈾礦田中斷裂與水相變耦合成礦——以鄒家山礦床鈾成礦作用分析為例[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué)，35(4):502-512.

胡榮泉，徐金山，賈志遠(yuǎn)，等.2013.淺談鄒家山-石洞斷裂帶成礦條件及其控礦特征[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，36(2)：113-119.

李建紅，梁良，劉成東.1995. 622鈾礦床近礦圍巖蝕變地質(zhì)地球化學(xué)特征[J].華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào),18(4):335-342.

邵飛，陳曉明，徐恒力，等.2008. 相山鈾礦田成礦物質(zhì)來(lái)源探討[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),31(1):39-44.

王運(yùn),胡寶群,孫占學(xué),等.2010. 相山鈾礦田鄒家山礦床鈦鈾礦賦存特征及成因[J].鈾礦地質(zhì),35(2):124-128.

魏祥榮，林舸，龍期華，等.2006.江西相山鄒家山-石洞斷裂帶及其控礦作用[J].鈾礦地質(zhì)，22(5)：281-289.

張士紅，林子瑜.2012. 相山鈾礦田航空能譜數(shù)據(jù)圖像處理與分析[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，23(3)：145-149.

WallRockAlterationandItsGeochemicalCharacteristicsofZoujiashanDepositinXiangshanUraniumOre-field

HUANG Zhen1.2, HU Bao-qun1.2, WANG Yun3, SUN Zhan-xue1.2, LI Man-gen1.2, WANG Qian1.2

(1. Key Laboratory of Radioactive Geology and Exploration Technology Fundamental Science for National Defense，East China Institute of Technology，F(xiàn)uzhou, JX, 344000, China; 2. Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment, Ministry of Education, East China Institute of Technology, Nanchang, JX 330013, China; 3.Jiangxi Institute of Coal Geology for Exploration Research, Nanchang,JX 330000, China)

The paper selected 3 type sections at the surface,-170 m middle piece and -210 m middle piece of Zoujiashan Deposit, Sampled by the way of Penetrating the ore-body, and analyzed the constant, trace and rare earth elements of altered wall rocks and ores.The results showed that the zonation of wall rock alteration is obvious. From the wall rock to the ore, SiO2, CaO decreased significantly, TiO2, U, S,P2O5, Al2O3, MgO increased significantly. The content of K2O and Na2O are negatively correlated, the surface ores have lower K2O content and higher Na2O content,are the opposite of the underground ores.The enrichment effect of Rb, Nd, Zr, Tb, Er, Yb, Lu was obvious, Nb、Ta、P、Ti depleted relatively.From the horizontal perspective,ΣREE, LREE and HREE increased obviously from the wall rock to the ore, (La/Yb)N, LREE/HREE decreased,altered rocks and ores is obvious negative anomaly Eu. From the vertical perspective,with the increase of depth.ΣREE, LREE, (La/Yb)N, LREE/HREE decreased, HREE enriched.

Zoujiashan deposit; wall rock alteration; geochemical characteristics

2013-10-02

國(guó)家自然科學(xué)基金(40862005，40872165)；863計(jì)劃 (2012AA061504)；973計(jì)劃(2012CB723101)和科技部國(guó)際合作(2011DFR60830)

黃 振(1991—)，男，碩士研究生，地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)。E-mail: hz85731@163.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2014.02.004

P619.14

A

1674-3504(2014)02-0129-07