陜西省華陽川鈾多金屬礦床鈾-鈮-稀土礦化特征研究

何 升，惠小朝，郭 建

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100029）

陜西省華陽川U-Nb-REE多金屬礦床位于華北板塊南緣，受控于小夫峪─華陽川─黃龍鋪北西向深斷裂帶［1］。前人認(rèn)為華陽川成礦物質(zhì)來源于巖漿期后熱液流體，但是關(guān)于該礦床的U-Nb-REE成礦期礦物的產(chǎn)出特征及形成順序并沒有描述清晰［2-6］，而這些都制約著對礦床成因的進一步探討。本次研究根據(jù)野外地質(zhì)觀察結(jié)果，結(jié)合顯微鏡下鑒定，對礦脈產(chǎn)出特征、礦石礦物生成順序進行了剖析，建立了礦石礦物形成順序，有助于進一步理解成礦期熱液的演化過程，探討礦床成因。

1 礦床地質(zhì)背景

礦床范圍主要出露太華群變質(zhì)巖，包括太華群三關(guān)廟組第五、六段（Arth1S5-Arth1S6），秦倉溝組第一至第五層（Arth2q1-Arth2q5）及第四系。變質(zhì)巖主體構(gòu)造為走向NW、傾向SE的單斜構(gòu)造，斷層主要走向NW、NNW、NNE、NE，傾向NE和SE，不同時期斷層性質(zhì)不同，以壓扭性為主［1］。礦床主要地質(zhì)體由老到新依次為太華群變質(zhì)巖、石英正長巖、花崗偉晶巖（從邊緣帶到內(nèi)核帶依次為細粒長石石英帶 （細?；◢弾r）、粗粒文象長石偉晶巖帶以及塊狀石英帶）、碳酸巖。礦體與NW向脈巖密集帶產(chǎn)狀基本一致，傾向NE，傾角35°～50°（圖 1）。 礦脈主要受斷裂控制， 不受圍巖限定。

2 鈾-鈮-稀土礦化特征

通過野外實測地質(zhì)剖面及顯微鏡下觀察，太華群變質(zhì)巖、花崗偉晶巖、碳酸巖均為鈾鈮稀土礦化的圍巖。分析結(jié)果表明，礦脈的鈾含量最高可達2%～3%，鈮含量最高可達2%～3%，稀土含量變化較大，圍巖可發(fā)生明顯的微斜長石化和黑云母化，圍巖和礦脈的稀土元素配分、微量元素配分，δEu，Th/U均具有非常明顯的區(qū)別，礦脈的形成可能獨立于圍巖［1］。下述不同圍巖中的礦化特征。

圖1 華陽川鈾多金屬礦床地質(zhì)圖 （據(jù)惠小朝修改，2014［2］）Fig.1 Geological map of Huayangchuan uranium polymetallic deposit （Modified after HUI Xiaochao， 2014［2］）

2.1 太華群變質(zhì)巖

太華群變質(zhì)巖，灰黑色夾白色，條帶狀構(gòu)造，眼球狀構(gòu)造，由暗色條帶和淺色條帶構(gòu)成。暗色條帶具不等粒結(jié)構(gòu)，主要組成礦物為微斜長石、石英、角閃石、黑云母、長石，角閃石具有明顯定向排列現(xiàn)象；淺色條帶為不等粒結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為微斜長石、石英和長石，礦物的交代現(xiàn)象明顯。

鈾鈮稀土礦脈貫入太華群變質(zhì)巖中，但不受太華群變質(zhì)巖條帶的控制，圍巖可見明顯的紅色化現(xiàn)象 （微斜長石化）。礦石構(gòu)造主要為細脈狀，礦脈產(chǎn)狀較為穩(wěn)定，傾向約為150°～170°， 傾角較陡， 介于 65°～80°， 寬度約為0.1～1 cm，長50～100 cm；主要礦石礦物為獨居石、鈮鈦鈾礦，自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)，鈮鈦鈾礦相對自形，切面為六面體，粒徑介于0.1～1 cm，約占金屬礦物的70%～80%，包裹細小的獨居石，粒徑介于0.01～0.05 mm之間，約占金屬礦物的10%～20%，兩者易產(chǎn)出于微斜長石不同粒徑顆粒的接觸部位，受構(gòu)造裂隙控制（圖2）；礦脈與太華群變質(zhì)巖的接觸部位聚集大量黑云母，黑云母粒徑均一，介于0.2～0.5 mm之間。圍巖發(fā)生明顯微斜長石化，微斜長石粒徑不一，介于0.1～1 mm，半自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)（圖2）。

2.2 粗粒或巨粒文象長石石英帶（花崗偉晶巖中間帶）中礦化

粗?；蚓蘖Ｎ南箝L石石英帶（花崗偉晶巖中間帶）以脈狀或透鏡狀產(chǎn)出于塊狀石英帶（花崗偉晶巖內(nèi)核帶）與太華群變質(zhì)巖或石英正長巖的接觸部位，走向以100°～140°為主，傾角以50°～70°為主，寬度集中于50～200 cm之間，透鏡體膨大部位可達3 m以上。巖體中裂隙產(chǎn)狀復(fù)雜多樣，相互交錯，是產(chǎn)出閃石、獨居石、鈮鈦鈾礦脈最為有利的位置。礦物顆粒大小介于偉晶及粗粒之間，主要礦物為斜長石、微斜長石、石英，其中微斜長石包含乳滴狀石英。斜長石發(fā)生較為明顯的絹云母化。

圖2 華陽川鈾多金屬礦床太華群變質(zhì)巖中礦脈產(chǎn)出特征Fig.2 Occurrence characteristics of ore veins in Taihua Group metamorphic rocks from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

含閃石礦脈產(chǎn)出于粗?；蚓蘖Ｎ南箝L石石英偉晶巖帶中，圍巖產(chǎn)生了明顯的紅色化現(xiàn)象（微斜長石化）。礦脈走向不定，以335°～355°為主， 傾角較陡， 介于 80°～90°之間，脈體寬度為0.1～0.5 cm，長20～70 cm，脈體延續(xù)性較差，但較為平直，無膨大或尖滅現(xiàn)象。礦石構(gòu)造為細脈狀，主要礦石礦物為鈮鈦鈾礦、獨居石，自形-它形粒狀結(jié)構(gòu)，鈮鈦鈾礦較自形，粒徑集中于0.3～0.5 mm之間，包裹細小獨居石；主要脈石礦物為閃石，閃石以短柱狀放射狀形式產(chǎn)出，粒徑介于0.25～0.5 mm，閃石鏡下特征同于碳酸巖中閃石，鈮鈦鈾礦包裹閃石或者沿閃石解理產(chǎn)出，鈮鈦鈾礦晚于閃石形成（圖3，4）。

2.3 塊狀石英帶（花崗偉晶巖內(nèi)核帶）中礦化

塊狀石英帶 （花崗偉晶巖內(nèi)核帶）產(chǎn)出于太華群變質(zhì)巖及石英正長巖中，走向不定，傾角近于直立，寬度集中于30～150 cm之間，脈體延續(xù)性較好，巖體中裂隙相互交錯，常見寬度不一的碳酸巖侵入其中，在花崗偉晶巖內(nèi)核帶與中間帶的接觸部位也可見碳酸巖的產(chǎn)出。塊狀石英帶巖石分為石英偉晶巖Q1和石英偉晶巖Q2，其中Q2具有典型的梳狀結(jié)構(gòu)，主要礦物為石英，顆粒大小混雜，受后期構(gòu)造作用強烈。

圖3 華陽川鈾多金屬礦床花崗偉晶巖 （中間帶）中礦脈產(chǎn)出特征Fig.3 Occurrence characteristics of ore veins in intermediate zone of graphic pegmatite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

圖4 華陽川鈾多金屬礦床塊狀石英及碳酸巖中礦脈的產(chǎn)出特征Fig.4 Occurrence characteristics of ore veins in massive quartzand carbonatite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

礦脈產(chǎn)出于石英偉晶巖脈中。礦脈走向不定，傾角較陡，沿著早期形成的裂隙展布，脈體寬度為1～2 mm，長1～10 cm。主要礦石礦物鈮鈦鈾礦、獨居石、褐簾石，自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)。鈮鈦鈾礦較自形，粒徑集中于0.5～1 mm，包裹細小獨居石，約占礦石礦物含量60%，獨居石，它形，粒徑集中于0.01～0.05 mm，約占礦石礦物含量 30%～40%；褐簾石沿著獨居石粒間、鈮鈦鈾礦邊緣、黑云母邊部分布，晚于獨居石、鈮鈦鈾礦、黑云母形成；主要脈石礦物為黑云母、微斜長石，黑云母較自形，粒徑集中于0.5～1 mm，沿著微斜長石粒間分布，為后期熱液貫入的產(chǎn)物，占脈石礦物含量10%，微斜長石它形粒狀，粒徑集中于0.5～1.5 mm，占脈石礦物含量80%（圖5）。

2.4 碳酸巖中礦化

碳酸巖呈巖脈侵位于于太華群變質(zhì)巖、石英正長巖中，走向、傾角多變，巖體長50～300 cm，寬度集中于10～100 cm。碳酸巖，粒狀結(jié)構(gòu)，結(jié)晶的顆粒大小集中于1～5 mm之間，因受構(gòu)造作用的影響，也常出現(xiàn)細粒方解石，塊狀構(gòu)造，有時可見流動構(gòu)造，主要礦物為方解石，含少量閃石及堿性長石［7-10］。

鈮鈦鈾礦產(chǎn)于碳酸巖破碎帶中，破碎帶由圍巖殘留方解石、細粒石英、黃鐵礦、鈮鈦鈾礦、褐簾石以及定向排列黑云母組成。主要礦石礦物為鈮鈦鈾礦、褐簾石，自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，鈮鈦鈾礦較自形，粒徑集中于0.5～1.5 mm，細粒石英的形成晚于方解石，但早于鈮鈦鈾礦、褐簾石及黑云母。黑云母具有明顯定向的排列，鈮鈦鈾礦、褐簾石構(gòu)成特殊的 “甩尾”結(jié)構(gòu)，且 “尾巴”分別以鈮鈦鈾礦和褐簾石為主，反映了構(gòu)造運動的存在（圖6）。

3 U-Nb-REE成礦期礦物形成順序

圖5 華陽川鈾多金屬礦床花崗偉晶巖 （內(nèi)核帶）中礦脈產(chǎn)出特征Fig.5 Occurrence characteristics of ore veins in core zone of graphic pegmatite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

圖6 華陽川鈾多金屬礦床碳酸巖中礦脈產(chǎn)出特征Fig.6 Ore veins occurrence characteristics in carbonatite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

華陽川U-Nb-REE成礦期對應(yīng)形成的礦石礦物、脈石礦物復(fù)雜多樣，包括閃石、磷灰石、獨居石、金紅石、榍石、鈮鈦鈾礦、晶質(zhì)鈾礦、鈮石、鈮釔礦、鈾釷石、褐簾石。板狀榍石包裹粒狀金紅石，說明榍石的形成晚于金紅石；褐簾石包裹粒狀鈾釷石，說明鈾釷石的形成早于褐簾石，同時褐簾石沿著黑云母、鈮鈦鈾礦的邊緣分布，并交代黑云母，說明褐簾石的形成晚于鈮鈦鈾礦、黑云母（圖7）。圖8a，d很好地說明了獨居石、晶質(zhì)鈾礦晚于鈮鈦鈾礦形成；圖5-8b，c表明鈮鈦鈾礦中包裹的獨居石可以拼接為完整的鈮鈦鈾礦顆粒；圖8e呈現(xiàn)了圖8d的形成過程，即晶質(zhì)鈾礦產(chǎn)出于獨居石的裂隙中，而后被鈮鈦鈾礦包裹。結(jié)合上述研究結(jié)果以及礦物的成分特征將礦物形成分為5個階段：1）堿性硅酸鹽階段，主要礦物為閃石，富含Na、Fe、Mg；2）磷酸鹽階段，主要礦物為獨居石、磷灰石；3）富含Ti礦物形成階段，主要礦物為金紅石、榍石；4）富含U-Nb-Ti氧化物階段，主要礦物為晶質(zhì)鈾礦、鈮鈦鈾礦、鈮釔礦、鈮石、鈾釷石；5）富含LREEAl-Ca礦物階段，主要礦物為褐簾石（圖9）。

圖7 華陽川鈾多金屬礦床鈾釷石、褐簾石、鈮鈦鈾礦形成順序Fig.7 Occurrence sequence of uranothorite，allanite and betafite from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

圖8 獨居石、晶質(zhì)鈾礦、鈮鈦鈾礦產(chǎn)出關(guān)系Fig.8 The occurrence relationship of monazite， uraninite， betafite

4 結(jié)論

1）華陽川主要地質(zhì)體，從老到新分別為太華群變質(zhì)巖、石英正長巖、花崗偉晶巖以及碳酸巖，均為U-Nb-REE礦化的賦存圍巖。

圖9 華陽川鈾多金屬礦床U-Nb-REE成礦期礦物形成順序圖Fig.9 Forming sequence of minerals in U-Nb-REE mineralization stage from Huayangchuan uranium polymetallic deposit

2）不同圍巖中U-Nb-REE礦化具有不同的產(chǎn)出特征，但礦石礦物組合是相似的，均以閃石、獨居石、鈮鈦鈾礦、褐簾石為主，表現(xiàn)出相同的生成順序，不同圍巖中礦化產(chǎn)出均受構(gòu)造裂隙控制。

3）據(jù)礦物形成順序以及礦物的成分特征將礦物形成分為5個階段：堿性硅酸鹽階段，主要礦物為閃石，富含Na、Fe、Mg；磷酸鹽階段，主要礦物為獨居石、磷灰石；富含Ti礦物階段，主要礦物為金紅石、榍石；富含UNb-Ti氧化物階段，主要礦物為晶質(zhì)鈾礦、鈮鈦鈾礦、鈮釔礦、鈮石、鈾釷石；富含LREE-Al-Ca礦物階段，主要礦物為褐簾石。