內(nèi)蒙古衛(wèi)境巖體查干哈達地段堿交代蝕變巖特征與鈾成礦作用研究

胡 鑒， 聶逢君， 高爽， 朱成華

(1．核工業(yè)二○八大隊，內(nèi)蒙古 包頭市 014010；2．東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013；3．南京大學(xué)，江蘇 南京 210093)

內(nèi)蒙古衛(wèi)境巖體查干哈達地段堿交代蝕變巖特征與鈾成礦作用研究

胡 鑒1， 聶逢君2， 高爽3， 朱成華2

(1．核工業(yè)二○八大隊，內(nèi)蒙古 包頭市 014010；2．東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013；3．南京大學(xué)，江蘇 南京 210093)

衛(wèi)境巖體位于中亞造山帶東南部，緊鄰華北板塊北緣。通過對查干哈達地段的巖石樣品進行系統(tǒng)的巖相學(xué)分析、電子探針分析、全巖主量元素分析，表明查干哈達地段的鈾礦化為典型的堿交代型。鉆孔中花崗巖蝕變整體以堿性蝕變?yōu)橹鳎坏V化的花崗巖中鉀長石含量明顯減少，鈉長石化明顯，并伴有綠泥石化及赤鐵礦化。主量元素顯示新鮮花崗巖的Al2O3，F(xiàn)eO*，CaO，TiO2含量與SiO2含量有較明顯的負相關(guān)性；礦化花崗巖呈現(xiàn)出明顯的富Na2O，CaO，P2O5，貧SiO2，K2O等特征，K2O被Na2O完全交代，SiO2含量大量減少。深部鉆孔鈾礦化嚴格受堿交代體控制，這一特征可作為今后本區(qū)的尋找堿交代型鈾礦化的重要標志。

衛(wèi)境巖體；堿交代；鈾成礦

長期以來，內(nèi)蒙古主攻鈾礦床類型為砂巖型，現(xiàn)二連盆地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一系列超大型、大型和中小型的鈾礦床(聶逢君等，2015)，而作為二連盆地主要蝕源區(qū)的衛(wèi)境巖體從未系統(tǒng)開展過鈾礦地質(zhì)工作。衛(wèi)境地區(qū)侵入巖極為發(fā)育，出露面積約345 km2，前人在地表發(fā)現(xiàn)大量花崗巖型的鈾礦化點、異常點，顯示出優(yōu)越的花崗巖鈾成礦潛力。近年來在資料綜合整理編圖的基礎(chǔ)上，對圈定的找礦靶區(qū)開展了鉆探查證工作，特別在查干哈達地段2-275鈾礦化點，多個鉆孔中均發(fā)現(xiàn)了較好的工業(yè)鈾礦化。本文擬通過對典型地段鈉交代蝕變巖巖相學(xué)、地球化學(xué)特征研究，總結(jié)區(qū)內(nèi)找礦標志，同時探討其與鈾成礦作用，為今后勘查工作提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中北部，屬于濱太平洋成礦域、大興安嶺鈾成礦省、二連盆地鈾成礦區(qū)、巴音寶力格隆起鈾成礦帶上。大地構(gòu)造位置位于西伯利亞板塊南緣與華北地臺北緣接壤部位(Xiao et al.,2003)，中亞造山帶(興蒙造山帶)中部，艾勒格廟—錫林浩特前寒武系地塊的中西段(圖1)(聶鳳軍等，2008)，位于索倫山板塊縫合線和賀根山斷裂之間，研究區(qū)出露的地層主要有青白口系艾勒格廟組、二疊統(tǒng)大石寨組及哲斯組、侏羅系、白堊系以及第三系和第四系。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造單元劃分(據(jù)Xiao et al，2003綜合)Fig.1 Tectonic map of structures and tectonics

2 鈾礦化特征

查干哈達地段堿交代型鈾礦化是以2-275礦化點為主體，其他一些點為輔形成的，它的主體產(chǎn)于花崗巖中，堿交代現(xiàn)象明顯。

2-275地表鈾礦化點發(fā)育于中粗粒黑云母花崗巖碎裂巖帶中，由前人施工的26條探槽控制，礦化斷續(xù)長約1 200 m(圖2)，走向近東西，傾向北，受地表堿交代巖、硅化帶共同控制；其中堿交代巖寬一般3 m，最寬達8 m，鈾礦化體寬1～2 m，最寬2.5 m，品味最高大于0.10%，一般0.01%～0.05%。地表礦化規(guī)律：(1)巖石特別破碎蝕變組合較復(fù)雜且互相疊加的情況下，礦化相對較高，反之則差；(2)蝕變在空間展布上有一定規(guī)律，地表為赤鐵礦化范圍〉堿交代范圍〉礦化范圍*胡鑒，黃寶峰，高大飛，等.2015.內(nèi)蒙古四子王旗衛(wèi)境地區(qū)鈾礦資源調(diào)查評價.核工業(yè)二○八大隊：55-97.。

圖2 查干哈達地段工程平面圖Fig.2 Engineering plan of the Chaganhada area 1.侏羅系細粒片麻狀黑云母花崗巖；2.侏羅系中粗粒黑云母花崗巖；3.艾勒格廟群變質(zhì)巖；4.石英脈；5.前人施工探槽及編號；6.工業(yè)礦孔位置及編號；7.異?？孜恢眉熬幪?；8.無礦孔位置及編號；9.地表鈾異常點位置及編號；10.取樣點

近年來在該礦化點累計施工完成鉆孔12個，新發(fā)現(xiàn)6個鈾工業(yè)礦孔，3個鈾異常孔。深部鈾礦化受堿交代巖、花崗巖與變質(zhì)巖接觸帶共同控制；現(xiàn)堿交代巖東西走向大于500 m，南北寬度大于200 m，四周都未控制，且往東部ZKC7、ZKC9鉆孔中堿交代巖范圍明顯增大，綠色蝕變帶范圍寬，均揭遇到工業(yè)礦體、礦化體和大范圍的鈾異常體；判斷往東部應(yīng)該有富、大、厚的鈾礦體，只是現(xiàn)在工作程度稀少，控制程度不夠，有待于今后進一步工作。

3 巖相學(xué)特征

3.1 典型鉆孔蝕變巖巖性特征

區(qū)內(nèi)鉆孔中花崗巖以堿性蝕變?yōu)橹?，正?；◢弾r分布在淺部，深部為蝕變花崗巖；其中ZKC2鉆孔上段0～40 m為肉紅色中粗粒鉀長花崗巖(圖3A)，粗粒花崗結(jié)構(gòu)，主要礦物為：石英、斜長石、鉀長石和少量黑云母。鉀長石呈自形-半自形板狀結(jié)構(gòu)，粒徑大小不等，0.5～5 mm，見泥化，與白云母共生(圖3B)，見格子雙晶結(jié)構(gòu)，含量約50%；斜長石呈自形-半自形板狀，粒徑0.3～6 mm，含量約9%，見弱-中等絹云母化、泥化，部分向黑云母蝕變，少量白云母交代，聚片雙晶少見；石英呈半自形-它形粒狀，粒徑0.3～8 mm，含量約40%，嵌鉀長石，包白云母；黑云母呈亮綠-黃褐多色性顯著，自成片狀集合體，部分向綠泥石轉(zhuǎn)變。

下段40～110 m為淺肉紅色中粗粒蝕變花崗巖為主(圖3C)，夾灰綠色、褐紅色蝕變花崗巖，礦物主要為：石英、斜長石、鉀長石和少量綠泥石。鉀長石呈自形-半自形板狀結(jié)構(gòu)，粒徑0.3～7 mm，見弱絹云母化、泥化，含白云母，格子雙晶結(jié)可見，嵌石英；斜長石呈自形-半自形板狀，粒徑0.2～4mm，見弱-中等絹云母化、泥化，聚片雙晶可見，嵌石英，含白云母；石英呈半自形-它形粒狀，粒徑大小不等0.3～9 mm；綠泥石呈綠-暗綠色，部分由黑云母蝕變而來，破碎較為明顯。巖石鉀長石含量明顯減少，以斜長石為主，整體具有鈉交代作用，去鉀富鈉，可見鈉交代花崗巖—灰綠色蝕變帶—赤鐵礦化、硅化花崗巖—灰綠色蝕變帶—鈉交代花崗巖蝕變及礦化垂直分布規(guī)律(吳烈勤等，2005)。其中，鈾礦化都產(chǎn)于鈉交代巖中，嚴格受鈉交代控制，在鏡下觀察有綠泥石化現(xiàn)象(圖3D)，即本文提到的綠色蝕變帶；初步推測有兩期成礦作用，第一期黑云母蝕變?yōu)榫G泥石化，具有強烈的綠泥石化、黃鐵礦化，形成大范圍鈾異常(綠色蝕變帶)，第二期綠色蝕變帶中又疊加了硅化、赤鐵礦化等酸性熱液蝕變，形成工業(yè)鈾礦體。

圖3 樣品照片及鏡下鑒定Fig.3 Photo and petrological features of Chaganhada samples

3.2 蝕變礦物電子探針分析

為了更好的研究鉀鈉交代現(xiàn)象，將鉆孔中鉀交代巖、鈉交代巖送東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境教育部重點實驗室進行了電子探針分析，分析結(jié)果表明本區(qū)鉀鈉交代現(xiàn)象特別明顯。

主壁厚2.0 mm保持不變，側(cè)壁厚度1.2 mm保持不變，加強筋厚度維持不變，加強筋高度分三種狀態(tài)：0.45、0.75、1.25 mm，注塑成型參數(shù)保持不變，分析加強筋高度變化對塑料件翹曲變形的影響。

長石鉀化現(xiàn)象：(圖4A、B)為長石鉀化作用背散射圖，根據(jù)電子探針數(shù)據(jù)結(jié)果顯示(表1)：K2O含量平均約17.56%，SiO2含量平均約70.6%，Al2O3含量平均約18.37%，其他氧化物含量較低，長石為鉀長石。原生鈉長石被鉀長石交代蝕變，呈不規(guī)則溶蝕港灣，局部可見鈉長石殘留體。

圖4 樣品電子探針背散射圖Fig.4 BSE images of the samples

長石鈉化現(xiàn)象：(圖4C、D)為長石鈉化作用背散射圖，根據(jù)電子探針數(shù)據(jù)結(jié)果顯示(表1)，Na2O含量平均約12.19%，SiO2含量平均約74.45%，Al2O3含量平均約19.1%，其他氧化物含量較低，長石主要為鈉長石。圖中淺色物質(zhì)為碳酸鹽礦物，交代蝕變作用較強，完全分割長石顆粒，局部見長石被完全交代現(xiàn)象。鈉長石邊緣較明亮為黃鐵礦，呈渾圓粒狀。

表1 樣品電子探針測定結(jié)果

4 主量元素特征

在研究區(qū)地表和鉆孔中分別選取了新鮮的(或正常的)、鈉交代蝕變巖(異常體)和礦化的花崗巖樣品(分別為圖2中ZKC2，ZKC5，ZKC7，ZKC9)，進行了主量元素分析，測試工作在核工業(yè)二0八大隊分析測試中心進行。除FeO采用重鉻酸鉀容量法外其他元素均使用X熒光光譜法(ZSX100e)，依據(jù)GB/T 14506—1993，精度優(yōu)于0.3%；主要使用ARL9800XP+型XRF儀器測定，分析結(jié)果見表2。

由表2可以看出，區(qū)內(nèi)新鮮花崗巖(樣品數(shù)12個)均具有富硅、貧堿、鐵、鈣、鎂、鋁等特征(黃國龍，2014)，SiO2含量為63.27%～75.43%，平均為71.09%，K2O+Na2O的變化范圍為6.07%～8.79%，平均為7.74%，K2O含量2.42%～6.20%，平均為4.06%，Na2O含量1.69%～4.48%，平均為3.68%，大部分樣品K2O>Na2O， K2O/Na2O介于0.57～3.67之間。TFe2O3含量2.45%～5.16%，平均為3.26%，Al2O3含量10.31%～17.92%，平均為13.56%，TiO2含量0.19%～0.92%，平均為0.49%，CaO含量0.38%～1.69%，平均為1.07%，P2O5含量0.01%～0.26%，平均為0.11%。

在Haker圖解(圖5)上，可以看出新鮮花崗巖的Al2O3，Na2O，F(xiàn)eO*，CaO，TiO2，MnO含量與SiO2含量有較明顯的負相關(guān)性，而K2O含量與SiO2含量則成弱的正相關(guān)性。MgO和P2O5的含量與SiO2含量的線性關(guān)系不明顯。隨SiO2含量升高，Al2O3，Na2O和 CaO含量呈降低的演化趨勢，表明在巖漿成巖演化過程中可能存在斜長石的分離結(jié)晶作用(干國樑，1993)；而FeO*，TiO2和MnO與SiO2呈負相關(guān)的演化特征，則暗示在巖漿演化過程中存在富這些元素的礦物如鈦鐵礦、榍石、金紅石等礦物的分離結(jié)晶作用(賈小輝等，2009)。

表2 查干哈達地段主量元素分析結(jié)果一覽表

圖5 查干哈達地段花崗巖Haker圖解Fig.5 Haker diagrams of Chaganhada samples

5 礦體賦存規(guī)律探討

富Na但貧Si和K的特征，反映異常、礦化花崗巖均發(fā)生了鈉長石化蝕變作用，這也與電子探針下觀察到的鉀長石被鈉長石交代的特征一致(圖4)。所謂鈉長石化蝕變作用，指的是熱液流體中的鈉交代巖石中的鉀，形成鈉長石的熱液蝕變過程。鈉長石化蝕變作用屬于堿交代蝕變作用的一種，除了Na取代K導(dǎo)致蝕變后巖石中Na富集、K虧損之外，另外一個明顯的特征就是去Si，從而形成的礦化花崗巖相對于正?；◢弾r而言的富Na，貧Si和K的特征(Whalen et al., 1987)。此特征在本區(qū)尤為明顯，說明經(jīng)過了充分的鈉交代作用，另外花崗巖鈾礦體及鈾異常體較正?；◢弾r比較CaO含量增加，這是反映在鈉交代作用階段酸化中鈣的沉淀現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)富鈣的礦物如方解石、綠簾石等(杜樂天，2015)。這些可作為今后本區(qū)的尋找蝕變、礦化的找礦標志。

通過上述研究，認為查干哈達地段為典型的堿交代型鈾礦化，地表鈾礦化主要受斷裂帶、蝕變帶產(chǎn)出，深部鈾礦化嚴格受堿交代巖控制(圖6)(Yu et al.，2007)，可作為今后的找礦標志。所以今后探索堿交代巖空間展布規(guī)律十分重要，在本地區(qū)可應(yīng)用于直接找礦。

圖6 查干哈達地段鉆孔剖面示意圖Fig.6 Drill hole section across the Chaganhada area1.艾勒格廟群石英巖；2.侏羅系中粗粒二長花崗巖；3.變粒巖；4.石英巖；5.二長花崗巖；6.鈉交代巖；7.鉀長石化花崗巖；8.鉆孔位置及編號；9.褐鐵礦化、赤鐵礦化；10.高嶺土化；11.黃鐵礦化、水云母化；12.地表鈾礦、異常；13.實測、推測地質(zhì)界限；14.工業(yè)鈾礦化(品位、厚度)；15.堿交代范圍

6 結(jié)論

(1)區(qū)內(nèi)新鮮花崗巖均具有富硅貧堿、鐵、鈣、鎂、鋁等特征， Al2O3，Na2O，F(xiàn)eO*，CaO，TiO2，MnO含量與SiO2含量有較明顯的負相關(guān)性，而K2O含量與SiO2含量則成弱的正相關(guān)性。

(2)相對于區(qū)內(nèi)新鮮花崗巖，鈉長石化、礦化花崗巖呈現(xiàn)出明顯的富Na，Al，Ca，Ti，P，貧S，K等特征，K2O被Na2O完全交代，SiO2含量大量減少，可作為今后本區(qū)的尋找鈉交代蝕變、鈾礦化的直接地球化學(xué)找礦標志。

(3)通過手標本、鏡下、電子探針、全巖分析，認為查干哈達地段為典型的堿交代型鈾礦化，地表鈾礦化主要受斷裂帶、蝕變帶產(chǎn)出，深部鈾礦化嚴格受堿交代體控制，鈉交代體范圍可作為今后研究、勘查鈾礦體空間展布的找礦標志，應(yīng)用于本地區(qū)直接找礦工作。

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Characteristics of Alkaline Alteration and Uranium Mineralization in Weijing Pluton,Inner Mongolia

HU Jian1, NIE Feng-Jun2, GAO Shuang3, ZHU Cheng-hua2

(1.No.208 Geological Party,CNNC,Baotou 014010;2.East China University of Technology,Nanchang, JX 330013;3.Nanjing University,Nanjing,JS 210093，China)

Weijing Pluton is located in the southeast of the Central Asian orogenic belt (CAOB) and adjacent to the north margin of the North China Craton (NCC). Petrography, EMPA analyses and major elements analyses of Chaganhada samples indicate that study area develops alkali metasomatism type uranium mineralization. Alkaline alteration play a major role in the drill hole, and present a unique distribution characteristic, which is called “acid under alkali”; K-Feldspar in mineralized granites reduce significantly, accompanied by chloritization and hematization. Major elements analyses of fresh granites display a positive correlation between Al2O3，F(xiàn)eO*，CaO，TiO2contents with SiO2contents. mineralized granites are all enriched in Na2O，CaO，P2O5, and depleted in SiO2，K2O. Uranium mineralization in deep drill hole is subject to alkaline alteration position, which can be an important indicator for uranium exploration.

Weijing pluton;alkaline alteration;uranium mineralization

2016-09-14

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃973計劃項目“中國北方砂巖型鈾礦流體成礦過程研究(2015CB453002)”；國家自然科學(xué)基金項目(40972067)

胡 鑒(1982—)，男，工程師，碩士。E-mail:364158270@qq.com *通訊作者：聶逢君(1962—)，男，教授，博士，E-mail: niefj@263.net

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.04.001

P619.14

A

1674-3504(2016)04-0301-09

胡鑒,聶逢君,高爽,等. 內(nèi)蒙古衛(wèi)境巖體查干哈達地段堿交代蝕變巖特征與鈾成礦作用研究2016[J].東華理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，39(4)：301-309.

Hu Jian,Nie Feng-Jun,Gao Shuang，et al.2016. Characteristics of alkaline alteration and uranium mineralization in Weijing Pluton,Inner Mongolia[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(4):301-309.