下莊礦田西部黃沙坑地區(qū)蝕變碎裂巖地球化學(xué)特征與成礦機(jī)制探討

李 欣，洪 萍

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì)，廣東 廣州 510800）

下莊礦田是我國(guó)首個(gè)發(fā)現(xiàn)的花崗巖型鈾礦田，是南嶺地區(qū)鈾礦重要成礦帶，現(xiàn)已發(fā)展為國(guó)內(nèi)少數(shù)大型鈾礦田之一。下莊地區(qū)已發(fā)現(xiàn)礦床中約有40%左右的鈾礦體賦存在中基性巖墻（脈）中或與其相關(guān)[1]，具有品位高、易開(kāi)采的特點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)發(fā)，下莊地區(qū)以交點(diǎn)型為主的地表礦化點(diǎn)逐漸減少，因此“攻深找盲”與探索其它類型鈾礦成為了下莊找礦的新任務(wù)。下莊礦田近60年的勘查工作主要集中在礦田北部、中部和南部，而西部地區(qū)工作程度較低[2]。鑒于西部構(gòu)造發(fā)育，后期熱液作用較強(qiáng)，有大量非輝綠巖型脈體穿插其中，因此有必要加強(qiáng)西部地區(qū)的地質(zhì)找礦工作，尋求找礦突破。本文以西部黃沙坑地區(qū)蝕變碎裂巖及花崗質(zhì)圍巖為研究對(duì)象，對(duì)ZK1-1巖心進(jìn)行地球化學(xué)分析，結(jié)合前人已有研究成果，探討碎裂巖類、圍巖及鈾礦點(diǎn)在時(shí)間和空間上的關(guān)系。

1 地質(zhì)背景

貴東復(fù)式花崗巖巖體位于南嶺造山帶中部，處在閩贛后加里東隆起與湘桂粵北海西-印支凹陷交接部位，并侵入寒武-奧陶系與泥盆-石炭系沉積地層，出露面積達(dá)1500km2。下莊鈾礦田位于貴東復(fù)式巖體東部，南北分別被黃陂石英斷裂帶、馬屎山斷裂帶所限，呈東西向展布。貴東地區(qū)經(jīng)歷了從前寒武紀(jì)、震旦-中三疊世、中新生代的構(gòu)造演化過(guò)程，使得陸殼發(fā)生多次碰撞對(duì)接及拉張裂陷[3]。受這種頻繁的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，下莊地區(qū)具有多期次巖漿活動(dòng)的響應(yīng)，形成了由下莊、帽峰、魯溪等巖體組成，發(fā)育多條北北東向斷裂-擠壓帶，并伴生大量后期北西西向輝綠巖脈、北東向硅化-石英脈的地質(zhì)構(gòu)造特征。

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

黃沙坑地區(qū)以下莊巖體為主體，主要巖性為似斑狀黑云母花崗巖（圖1）。與下莊其他地區(qū)相比，鉀長(zhǎng)石含量更多（可達(dá)50%以上），礦物粒度更大，鉀長(zhǎng)石斑晶可呈巨晶或偉晶狀。該區(qū)被黃陂-石英斷裂帶穿過(guò)，產(chǎn)狀為55°～90°∠50°～85°，出露寬度25～50m，延伸在3.5km以上；鉆探工作顯示黃陂石英斷裂帶的巖性、蝕變類型、產(chǎn)狀、規(guī)模等特征隨著地段、深度不同發(fā)生改變。該斷裂帶巖性包括蝕變碎裂巖、構(gòu)造角礫巖及碎裂化正長(zhǎng)巖夾層，粒度小，呈淺肉紅色致密狀，原巖礦物難以區(qū)分；部分出露脈體碎裂程度不高，仍保留原巖的花崗結(jié)構(gòu)，可分辨出鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石與石英。蝕變類型包括硅化、高嶺土化、絹云母化、鉀化、碳酸鹽化等，構(gòu)造帶北東向南西延伸方向從高嶺土化碎裂巖逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨杌榱褞r為主體的蝕變帶，厚度、傾角變大，但往深部延伸穩(wěn)定，逐漸變緩，總體上具有分枝、復(fù)合、膨脹收縮等特點(diǎn)。

鏡下觀察顯示花崗質(zhì)圍巖中鉀長(zhǎng)石、黑云母均有不同程度的蝕變，斜長(zhǎng)石可見(jiàn)聚片雙晶（照片1a），石英正長(zhǎng)巖與黑云母花崗巖相比，鉀長(zhǎng)石含量增多，達(dá)70%以上，多發(fā)生粘土化，黑云母則蝕變?yōu)榫G泥石，并析出鐵質(zhì)物，巖心呈深紅色致密狀，在描述中容易與赤鐵礦化混淆（照片1b、1c）；構(gòu)造帶中以硅化碎裂巖為主，斑晶為石英碎斑，碎斑與基質(zhì)比為1∶9（照片1d）；可見(jiàn)構(gòu)造角礫巖，石英為它形粒狀變

晶結(jié)構(gòu)，膠結(jié)物為微晶碎屑及微粒狀礦物，成分為次生碳酸鹽礦物、粘土礦物及絹云母（照片1e）。

ZK1-1鉆孔埋深118.66m處見(jiàn)灰褐色石英兩側(cè)伴生草綠色銅鈾云母與淡黃色鈣鈾云母（照片1f），表明該區(qū)具有潛在的成礦條件；此外，已有物探成果顯示黃陂石英斷裂帶及上下盤構(gòu)造均有氡氣和鈾異常反應(yīng)，四個(gè)氡氣異常場(chǎng)暈圈與能譜測(cè)量的鈾異常暈重疊性好，表明勘查區(qū)具有找礦前景，需進(jìn)一步探索鈾成礦-儲(chǔ)礦位置。

3 樣品采集與分析方法

本文采集的樣品來(lái)自黃沙坑地區(qū)黃陂-石英斷裂帶西南段鉆孔ZK1-1，硅酸鹽全分析及微量-稀土元素均由核工業(yè)二九〇研究所分析測(cè)試中心完成，分析方法為濕化學(xué)測(cè)試方法。

4 結(jié)果

4.1 主量元素

樣品主量元素?cái)?shù)據(jù)均經(jīng)過(guò)均一化處理。

蝕變碎裂巖與構(gòu)造角礫巖SiO2含量平均為90.44%，成分上與石英化巖相近；全堿含量（K2O+Na2O）為0.32%～4.83%之間，平均為1.65%，其中Na2O含量均在0.06%以下，K2O平均含量為1.61%，且隨著取樣深度的增加，個(gè)別樣品K2O含量可達(dá)4%以上；其余如TFe2O3、CaO、MgO、TiO2等 平 均 含 量 分 別 為0.67%、0.13%、0.44%、0.07%，含礦與不含礦樣品特征相似，總體表現(xiàn)為高硅、高鉀，貧鐵、鈣、鎂、鈦的特征。

圖2 似斑狀黑云母花崗巖K2O-SiO2圖解

圖3 似斑狀黑云母花崗巖 NK/A-A/CNK圖解

似斑狀黑云母花崗巖SiO2含量為72.38%～78.06%，平均為75.46%；全堿含量（K2O+Na2O）為7.17%～7.74%，平均7.47%，K2O/Na2O比值分別為3.71、2.02、2.44；在SiO2-K2O圖中該圍巖位于高鉀鈣堿性范圍（圖2），與華中南地區(qū)S型花崗巖具有相似性；A/CNK值為1.49、1.30、1.36，大于1.0，F(xiàn)eO/（FeO+MgO）比值為0.56～0.65，低于0.8，屬于強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖特征（圖3）。

4.2 微量元素

蝕變碎裂巖與構(gòu)造角礫巖的大離子親石元素（LILE）Rb、Ba、Sr平均含量分別為162ppm、117ppm、11.5ppm，高場(chǎng)強(qiáng)元素（HFSE）Nb、Ta、Zr、Hf平均含量分別為4.14ppm、0.558ppm、12.0ppm、0.462ppm。結(jié)合微量元素配分模式圖（圖4），含礦樣品僅在U含量上顯示更高的峰值，其余特征與其他碎裂巖類樣品相似，表現(xiàn)為Ba、Sr等大離子親石元素虧損，Rb、Th、K強(qiáng)烈富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf相對(duì)負(fù)異常的特征；Rb/Sr比值介于2.01～36.52之間，平均為14.36，Nb/Ta比值介于4.39～21.73之間，平均為9.29，與中國(guó)東部地殼平均值相比（0.31、12.22），較高的Rb/Sr比值和較低的Nb/Ta比值表明碎裂巖與角礫巖具有部分地殼演化特征，有成熟度較高的陸殼物質(zhì)。似斑狀黑云母花崗巖微量元素原始地幔蛛網(wǎng)圖中各類元素表現(xiàn)則與碎裂巖類相似，Ba、Sr等大離子親石元素虧損，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf、Ti為負(fù)異常；Rb/Sr比值介于4.12～5.87之間，平均為5.10，Nb/Ta比值介于7.09～13.66之間，平均為9.85。

圖4 微量元素配分模式圖

蝕變碎裂巖、構(gòu)造角礫巖與花崗質(zhì)圍巖的微量元素特征均表明巖石具有部分地殼演化的特征，暗示源區(qū)巖漿在上升過(guò)程中有地殼物質(zhì)混染，且在流體固結(jié)成巖后有多期流體交代作用，體現(xiàn)為研究區(qū)巖石蝕變種類多，程度高。

4.3 稀土元素

蝕變碎裂巖與構(gòu)造角礫巖∑REE變化范圍為9.6ppm～142.6ppm，平均含量為65.1ppm，ΣLREE/ΣHREE比 值 平 均 為11.97；(La/Yb)N=4.77～25.29， 平 均15.14；(La/Sm)N=2.54～6.98， 平 均4.27；(Gd/Yb)N=1.13～3.39， 平均2.37，δEu為0.23～0.64，均小于1，稀土元素配分模式圖（圖5）呈現(xiàn)較強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常。似斑狀黑云母花崗巖的 平 均 ∑REE=130.7ppm，ΣLREE/ΣHREE比 值 為3.42～10.98，平均為7.00；(La/Yb)N=2.57～13.47，平均7.42；(La/Sm)N=2.27～3.94，平均3.13；(Gd/Yb)N=0.91～2.25，平均1.53，δEu平均為0.31，均小于1，為Eu負(fù)異常。

蝕變碎裂巖、構(gòu)造角礫巖與花崗質(zhì)圍巖的稀土元素配分曲線均呈典型的右傾配分模式，并且都有明顯的Eu負(fù)異常，說(shuō)明三者源區(qū)具有同源性；與下莊礦田其它地區(qū)相比，ΣREE處在較低的水準(zhǔn)，有逐漸貧化的趨勢(shì)；而(La/Yb)N較高，表明輕重稀土發(fā)生了明顯的分餾；碎裂巖類(La/Sm)N平均比值達(dá)到4.27，表明輕稀土間分流明顯，(Gd/Yb)N比值則較低，顯示重稀土間分餾不明顯。

圖5 稀土元素配分模式圖

5 討論

（1）成礦背景。據(jù)邵飛等（2013）、陳振宇等（2014）統(tǒng)計(jì)[4，5]，華南鈾成礦省產(chǎn)鈾花崗巖酸度大，SiO2含量＞70%；堿質(zhì)高，K2O+Na2O約為8%且K2O＞Na2O；鋁過(guò)飽和，A/NKC值一般＞1.1；暗色組分氧化物總含量一般＜5%；稀土元素總量一般較低，大多低于世界花崗巖的平均含量（250ppm）。研究區(qū)蝕變碎裂巖、構(gòu)造角礫巖與花崗質(zhì)圍巖地球化學(xué)特征與之相符，且Th、U含量均高于華南地區(qū)花崗巖平均值，表明該地區(qū)巖石有較高的鈾區(qū)域地球化學(xué)背景，具備良好的產(chǎn)鈾條件。

在各類地質(zhì)作用過(guò)程中，Sm-Nd體系一般保持相對(duì)獨(dú)立的封閉狀態(tài)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，因此含礦巖石和圍巖的Sm-Nd體系常可反映成礦物源和同一成礦系統(tǒng)的作 用過(guò)程特征[6]。樣品在Sm-Nd對(duì)數(shù)圖解中（圖6），各樣品投點(diǎn)顯示了良好的相關(guān)性，而各類巖石樣品落點(diǎn)相互交叉出現(xiàn)，暗示在成礦過(guò)程中受到熱液蝕變影響，并且是一系列連續(xù)熱液活動(dòng)，表明研究區(qū)的在成礦期前后有多期熱液活動(dòng)侵入擾動(dòng)。

圖6 Sm-Nd體系對(duì)數(shù)圖解

（2）成礦機(jī)制探討。下莊地區(qū)各鈾礦床的定位大都遵循構(gòu)造帶、花崗巖小巖體和熱液蝕變“三位一體”的原則。前人[7，8]通過(guò)對(duì)下莊礦田蝕變碎裂巖型鈾礦床的研究，總結(jié)其典型特征：以堿性熱液為主導(dǎo)，蝕變礦物組合為鉀鈉交代、硅化與粘土化；控礦構(gòu)造為北西西-北東向斷裂構(gòu)造帶；鈾源為富鈾巖體，早期為深部流體，晚期殼源流體，成礦期流體溫度190℃～220℃；礦晚期改造強(qiáng)烈，水解生產(chǎn)大量次鈾礦物。參考彭卓倫等（2015）[9]提出的花崗巖型鈾礦床成礦分帶模型，推測(cè)研究區(qū)是以晚三疊世似斑狀黑云母花崗巖（下莊巖體，236.7±0.72Ma[10]）為主體，晚侏羅世細(xì)粒二云母花崗巖（巖莊巖體，161.3±0.57Ma[10]）為補(bǔ)體，受北西西向碎裂巖構(gòu)造帶控制的網(wǎng)脈、線脈狀成礦分帶；含鈾礦帶后期受富硅質(zhì)、堿質(zhì)熱液改造，發(fā)育綠泥石-粘土化-方解石等一系列中低溫蝕變帶（100℃～200℃）；碎裂巖類與花崗質(zhì)圍巖均富K、Na，大離子親石元素虧損，∑REE含量極低，暗示成礦期后地表淋濾作用強(qiáng)烈，體現(xiàn)為次生鈾礦物發(fā)育。

（3）找礦前景。黃沙坑地區(qū)蝕變種類多，程度高，成礦區(qū)應(yīng)定位于黃陂石英斷裂帶與花崗巖補(bǔ)體延伸的復(fù)合地段，而與北西向的次生小型輝綠巖脈很可能并無(wú)“交點(diǎn)型”的專屬性；此外，中期中溫富鈾堿性熱液與后期中低溫富硅酸性熱液疊加部位，在野外表現(xiàn)為硅化、赤鐵礦化、鉀長(zhǎng)石化、絹云母化等蝕變同時(shí)出現(xiàn)、構(gòu)造帶碎裂巖、角礫巖碎裂程度高，其深部往往有富大礦體。

圖7 圍巖、構(gòu)造帶巖石及含鈾礦物野外及鏡下照片

6 結(jié)論

黃沙坑地區(qū)以下莊巖體為主體，主要巖性為似斑狀黑云母花崗巖，被黃陂-石英斷裂帶切過(guò)，構(gòu)造帶巖性為蝕變碎裂巖、構(gòu)造角礫巖和碎裂化正長(zhǎng)巖夾層，以硅化、粘土化為主，伴有高嶺土化、絹云母化、鉀化、碳酸鹽化等蝕變，可見(jiàn)銅鈾云母、鈣鈾云母等次生鈾礦物。

似斑狀黑云母花崗巖與碎裂巖類SiO2含量均＞70%，前者具有高鉀強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖特征，后者表現(xiàn)為高硅、高K、貧Fe、Ca、Mg、Ti。碎裂巖類Ba、Sr等大離子親石元素虧損，Rb、Th富集，高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、Zr、Hf為相對(duì)負(fù)異常；與中國(guó)東部地殼平均值相比，Rb/Sr比值低、Nb/Ta比值高，表明碎裂巖類有地殼演化特征，暗示成熟度較高的陸殼物質(zhì)參與。

研究區(qū)蝕變碎裂巖、構(gòu)造角礫巖與花崗質(zhì)圍巖有較高的鈾區(qū)域地球化學(xué)背景，具備良好的產(chǎn)鈾條件，其成礦受北西西向碎裂巖構(gòu)造帶控制，在成礦期前后有多期熱液活動(dòng)侵入，熱液富硅質(zhì)、堿質(zhì)，發(fā)育綠泥石-粘土化-方解石等一系列中低溫蝕變（100℃～200℃）；成礦區(qū)應(yīng)定位于黃陂石英斷裂帶與花崗巖補(bǔ)體延伸的復(fù)合地段，硅化、赤鐵礦化、鉀長(zhǎng)石化、絹云母化等蝕變發(fā)育、構(gòu)造帶碎裂程度高的地區(qū)深部往往有富大礦體。

[1]賴中信,下莊鈾礦田中基性脈巖地球化學(xué)特征及其控礦作用．鈾礦地質(zhì),2015(03)：第370-376頁(yè)．

[2]俞祺智,胡飛與周攀峰,下莊礦田黃沙坑地區(qū)鈾礦找礦潛力分析．東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013(S1)：第32-37頁(yè)．

[3]鄒東風(fēng),粵北下莊礦田鈾礦地球化學(xué)研究,2012,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)．第66頁(yè)．

[4]邵飛等,華南鈾成礦省花崗巖型鈾礦礦質(zhì)卸載機(jī)制研究．鈾礦地質(zhì),2013(03)：第146-151+171頁(yè)．

[5]陳振宇等,南嶺地區(qū)花崗巖型鈾礦的特征及其成礦專屬性．大地構(gòu)造與成礦學(xué),2014(02)：第264-275頁(yè)．

[6]劉文泉,下莊鈾礦田微量元素和稀土元素地球化學(xué)特征．稀土,2017(05)：第92-102頁(yè)．

[7]劉文泉,吳烈勤與李俊,廣東省翁源縣竹筒尖鈾礦床地質(zhì)特征及成礦機(jī)制探討．東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014(02)：第143-149頁(yè)．

[8]何德寶,粵北下莊礦田不同類型鈾礦床成礦機(jī)制對(duì)比研究,2017,核工業(yè)北京地質(zhì)研究院．第193頁(yè)．

[9]彭卓倫等,花崗巖型鈾礦床成礦分帶特征及其在下莊礦田隱伏礦床預(yù)測(cè)中的應(yīng)用．大地構(gòu)造與成礦學(xué),2015(03)：第520-527頁(yè)．

[10]張佳,下莊鈾礦田成巖成礦及蝕變年代特征研究,2014,核工業(yè)北京地質(zhì)研究院．第89頁(yè)．