某鈾礦區(qū)Ⅰ號礦帶含礦主巖化學(xué)成分變化規(guī)律

傅 濤

（重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶430000）

某鈾礦區(qū)Ⅰ號礦帶含礦主巖化學(xué)成分變化規(guī)律

傅 濤*

（重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶430000）

根據(jù)含礦主巖的巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)，進行定量計算，并根據(jù)計算結(jié)果做出含礦主巖的扎氏圖解及巖石化學(xué)成分—巖石類型關(guān)系圖，從圖中分析含礦主巖的化學(xué)成分變化規(guī)律、相互聯(lián)系及與鈾礦化的關(guān)系。

鈾礦化；含礦主巖；化學(xué)成分變化規(guī)律

1 某礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層

本區(qū)地層簡單，主要是侏羅系上統(tǒng)的黃尖組（J3h）、白堊系下統(tǒng)的壽昌組（K1s）及第四系（Q）地層。白堊系下統(tǒng)的壽昌組（K1s）為本區(qū)主要賦礦層。鈾礦化主要位于壽昌組中段第1層（K1s2-1），其含礦主巖為粗斑流紋斑巖。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)的斷裂構(gòu)造以蘆—馬斷裂為主，其次為次一級旁側(cè)斷裂構(gòu)造。蘆—馬斷裂具多期活動特點，斷裂性質(zhì)復(fù)雜，為本區(qū)導(dǎo)礦構(gòu)造。北北東向、北東東向構(gòu)造為本區(qū)主要儲礦構(gòu)造，一般為張性斷裂。

1.3 次火山巖與火山碎屑巖

流紋斑巖：巖石呈紅灰、淺灰色，具塊狀、流紋、珍珠、球粒等構(gòu)造。斑晶成分不一，主要是鉀長石和石英。粗斑流紋斑巖的斑晶可大于8mm。石基主要為隱晶狀的堿性長石、石英構(gòu)成，微包含結(jié)構(gòu)常見。

熔結(jié)凝灰?guī)r：巖石呈黑灰色，具假流動構(gòu)造?；鹕剿樾嘉镎?5%～90%以上，主要由玻屑、晶屑及少量巖屑組成。

2 含礦主巖的化學(xué)成分變化規(guī)律

Ⅰ號礦帶K1s2-1地層巖石化學(xué)成分見表1。

表1 Ⅰ號礦帶K1s2-1地層巖石化學(xué)成分表

2.1 將各類型巖石化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)進行扎氏換算

扎氏換算結(jié)果如下：

（1）正常粗斑流紋斑巖（因為分子數(shù)Al2O3＞Na2O+K2O+CaO，故鋁過飽和）；

（3）近礦粗斑流紋斑巖（鋁過飽和）：

（4）礦化粗斑流紋斑巖（鋁過飽和）：

（5）礦體粗斑流紋斑巖（因為分子數(shù)CaO+Na2O+ K2O＞Al2O3＞Na2O+K2O，故為正常成分）：

2.2 依據(jù)換算數(shù)據(jù)作出扎氏圖解（見圖1）

圖1 K1s2-1Ⅰ號帶火山巖扎氏圖解

扎氏圖解表明：

（1）正常巖石、近礦巖石、礦化巖石的2個向量分別落在2個平面內(nèi)，堿性面內(nèi)箭頭向左，說明巖石成分都為鋁過飽和；礦體巖石的兩個向量雖分布于2個平面內(nèi)，但堿性面內(nèi)箭頭向右，代表巖石為正常成分。

（2）正常巖石、近礦巖石、礦化巖石其P1向量都左傾且緩，表示鐵鎂礦物（b），含鋁（a′）且高。礦體巖石P1向量向右傾且箭頭傾斜緩，說明鐵鎂礦物（b）含鈣（c′）。礦體巖石常受螢石脈、碳酸鹽脈擾動，且螢石化的影響范圍與礦（化）體的范圍基本一致，這就造成礦體巖石含鈣量特高，結(jié)果分子Al2O3?CaO+Na2O+ K2O，巖石已不是鋁過飽和，而應(yīng)屬正常成分。

（3）正常巖石、近礦巖石、礦化巖石其P1點遠(yuǎn)離Sb軸，P2點接近Sb軸，說明這些巖石堿性長石含量多，斜長石含量少。這與野外觀察和鏡下鑒定的結(jié)果一致。礦體巖石的斜長石含量同樣貧乏，堿性長石含量也較前幾種巖石少。

（4）正常巖石、近礦巖石、礦化巖石其P1、P2位置依次靠上，說明從正常巖石到礦化巖石其暗色礦物含量有所減少，特別是鐵組分（Fe2O3）有減少的趨勢（因為鈣鎂含量較低，對b值影響較小）。在中低溫條件下，鐵組分是隨性組分，因而Fe2O3的減少可能說明FeO有所增多，但本區(qū)缺少FeO的化學(xué)分析數(shù)據(jù)。礦體巖石的P1、P2位置靠下是由于巖石中CaO的組分量特高，并不能說明鐵鎂礦物大大增加。

（5）P2向量的陡緩代表堿性長石中鈉含量的高低，陡者鈉含量高；反之則低。依扎氏圖解可得：從正常巖石→近礦巖石→礦化巖石→礦體巖石，其堿性巖石中的鈉含量從最高→較高→最低→較低，鉀含量則從最低→較低→最高→較高。然而根據(jù)大量鏡下鑒定資料可知，鈉長石化雖不均勻，但在礦化巖石中鈉長石化較強烈。

解釋這對矛盾的關(guān)鍵在于：礦前期熱液活動的次數(shù)不止一次。在鈉離子交代鉀長石中的鉀離子形成鈉長石化后，稍晚的熱液活動對先前形成的蝕變進行重新改造，其結(jié)果可能使鈉離子重新帶出，鉀離子重新帶入。由于礦化巖石、礦體巖石地段熱液通道較發(fā)育，因而這種作用在這些地段表現(xiàn)就強。鏡下鑒定可見膠狀絹云母穿切并交代堿性長石說明這次熱液活動的存在。

2.3 計算粗斑流紋斑巖中元素的帶入、帶出量

為了計算元素的帶入、帶出的量，先假定惰性組分Al2O3數(shù)量為一恒定值。這樣將正常巖石Al2O3含量百分?jǐn)?shù)（12.77）作為標(biāo)準(zhǔn)，其它巖石的Al2O3含量與之比較，從而得出幾個重要系數(shù)：

用下式近似計算巖石中元素的帶入帶出量：

式中：A——巖石中某元素的帶入帶出量占原巖（即正常巖石）總化學(xué)成分的百分比；

B%——某類型巖石的某種元素的百分含量；

Ⅰ——修正系數(shù)；

C%——正常巖石某種元素的百分含量。

下面計算結(jié)果若為正值，則表示與正常巖石相比帶入一定量的某元素，正值愈大則表示帶入某元素的量愈多；若結(jié)果為負(fù)值，則意義相反。正常巖石因無帶入或帶出元素，故A=0。

（1）近礦粗斑流紋斑巖元素帶入帶出的計算結(jié)果：（Ⅰ值?、?=1.0070）

（2)礦化粗斑流紋斑巖元素帶入帶出的計算結(jié)果（Ⅰ值?、?=1.0942）：

（3)礦體粗斑流紋斑巖元素帶入帶出的計算結(jié)果（Ⅰ值?、?=1.7327）：

2.4 作“巖石化學(xué)成分—巖石類型關(guān)系圖”

用上述結(jié)果作“巖石化學(xué)成分—巖石類型關(guān)系圖”（圖2）。

從圖中可得出如下結(jié)論：

（1）從ANa2O—巖石類型關(guān)系圖和AK2O—巖石類型關(guān)系圖可見，Na2O組分的帶出伴隨著K2O組分的帶入，二者近似呈消長關(guān)系。堿性長石是粗斑流紋斑巖的主要含鈉礦物。堿性長石的鈉的含量從正常巖石→近礦巖石→礦化巖石→礦體巖石，其含量變化：最高→較高→最低→較低。此結(jié)論與扎氏法得出的結(jié)論是一致的。

（2）野外觀察表明，從正常巖石向礦體巖石過渡，其硅化作用逐漸增加，且礦體常受硅質(zhì)螢石脈的擾動，說明熱液活動帶入相當(dāng)量的硅質(zhì)。此現(xiàn)象與ASiO2—巖石類型關(guān)系圖得出的結(jié)論吻合。

前面所作的扎氏法計算結(jié)果表明，從正常巖石、近礦巖石、礦化巖石到礦體巖石，其s、Q值如下：

S值的意義是代表硅原子的相對含量，Q值的意義是代表巖石中硅原子的過?；虿蛔?。上述結(jié)果并不與野外觀察現(xiàn)象以及“Al2O3恒定計算法”矛盾，因為“SiO2組分的帶入帶出量”和“SiO2分子數(shù)在巖石的總分子數(shù)的相對含量”是不相同的2個概念。硅質(zhì)螢石脈的分布范圍常礦化較強，盡管礦體巖石中有相當(dāng)量SiO2帶入，但并不能顯著削弱螢石及碳酸鹽脈中CaO組分的影響。

礦體巖石：CaO的分子數(shù)=301，總分子數(shù)N=1393

礦化巖石：CaO的分子數(shù)=3，總分子數(shù)N=1529.5

近礦巖石：CaO的分子數(shù)=4，總分子數(shù)N=1538.5

正常巖石：CaO的分子數(shù)=4.5，總分子數(shù)N=1523

顯然，由于礦體巖石中CaO組分的劇增，導(dǎo)致SiO2分子數(shù)相對含量減少。CaO組分的劇增現(xiàn)象也可以從ACaO—巖石類型關(guān)系圖中看出。

（3）鐵組分在中低溫時是惰性組分，因而鐵組分的帶出帶入量較少，可能只是Fe2+和Fe3+之間的相互轉(zhuǎn)化影響AFe2O3的值。從圖中可見，從正常巖石、近礦巖石、礦化巖石到礦體巖石，其AFe2O3之值變化如下：較高→最低→較低→最高，也即近礦巖石、礦化巖石為Fe2O3組分含量的明顯下降帶。這可能是由于在此下降帶中，作為U6+的還原劑并不是Fe2+，而是其它更強的還原劑，如黃鐵礦中的S2-離子。但隨著礦化作用進一步增強，這些較強的還原劑消失殆盡，F(xiàn)e離子的還原作用漸居主導(dǎo)地位，結(jié)果造成從近礦巖石到礦體巖石過渡，其Fe2O3組分含量增加。

3 結(jié)論

野外觀察、鏡下鑒定及巖石化學(xué)的計算結(jié)果表明：

（1）鉀長石在發(fā)生鈉長石化稍后，又遭受至少一次的堿性熱液活動，使鈉重新帶出。鉀重新帶入。

（2）巖石中Fe2O3組分含量在近礦巖石、礦化巖石為明顯下降帶（甚至比正常巖石的含量還低）；而在礦體粗斑流紋斑巖中Fe2O3組分含量卻急劇升高，此現(xiàn)象可能是由于鈾的還原劑不同所致。

（3）礦體粗斑流紋斑巖的CaO組分急劇升高是由于受到熱液脈體的干擾所致。

（4）從正常粗斑流紋斑巖向礦體粗斑流紋斑巖過渡的過程中，硅化逐漸加強；礦體粗斑流紋斑巖的Q值偏低是由于螢石脈、碳酸鹽脈中CaO組分的干擾。

圖2 巖石化學(xué)成分—巖石類型關(guān)系圖

[1]路鳳香，桑隆康.巖石學(xué)[M].地質(zhì)出版社，2002.

[2]金景福，黃廣榮.鈾礦床學(xué)[M].原子能出版社，1991.

P618.1

A

1004-5716(2015)02-0121-04

2014-03-08

2014-03-17

傅濤（1962-），女（漢族），重慶人，副教授，研究方向：礦床。