粵東北柏埔地區(qū)燕山期小巖體地球化學(xué)特征與鈾成礦探討

張善果，阮 昆

（1.中核韶關(guān)錦原鈾業(yè)有限公司，廣東 韶關(guān) 512329；2.核工業(yè)二九〇研究所，廣東 韶關(guān) 512026）

柏埔?guī)r體位于武夷山鈾成礦帶西南段河源鈾礦田內(nèi)，具有優(yōu)越的鈾成礦環(huán)境，已發(fā)現(xiàn)黃子洞、黃田等鈾礦床和眾多鈾礦化、異常點(diǎn)。黃田鈾礦床從1980年提交中型規(guī)模的儲(chǔ)量報(bào)告以來(lái)，找礦工作陷入瓶頸。已做研究主要集中在鈾成礦地質(zhì)條件特征總結(jié)［1］、成礦潛 力分析［2-3］和 區(qū) 域 放 射 場(chǎng) 特 征研究［4］。 對(duì)巖石地球化學(xué)方面的研究未見(jiàn)報(bào)道，相關(guān)研究工作十分薄弱。

近幾十年的研究探索與找礦實(shí)踐表明，基于新的地質(zhì)認(rèn)識(shí)的找礦新思路是勘查突破的關(guān)鍵［5-10］。筆者承擔(dān)的找礦項(xiàng)目在黃田鈾礦床南部約3 km燕山期花崗巖小巖體 （中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖）的內(nèi)外接觸帶新發(fā)現(xiàn)了良好的鈾礦化信息（圖1），為下一步鈾礦勘查工作提供了新的方向。筆者以燕山期花崗巖小巖體為研究對(duì)象，對(duì)其相關(guān)地球化學(xué)特征進(jìn)行研究，探討其巖石成因、構(gòu)造背景及與鈾成礦的關(guān)系，為下一步找礦工作提供依據(jù)和參考。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological sketch of the study area

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柏埔?guī)r體是一個(gè)多期多階段的復(fù)式巖體，屬于南嶺花崗巖的南亞帶，佛崗巖體向東的延伸部分，處于北東向武夷山鈾成礦帶西南段與東西向南嶺鈾多金屬成礦帶東段交叉復(fù)合的部位。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，形成以燕山早期巖性為主體的多期多階段的復(fù)式巖體，其主要巖性為中粗粒黑云母花崗巖，其它各期巖漿巖呈小巖株或巖脈產(chǎn)出。區(qū)內(nèi)斷裂以北東向?yàn)橹?，尤其是NE向的河源斷裂，其演化過(guò)程經(jīng)歷了壓扭-拉張-扭曲多次地質(zhì)作用。

2 研究區(qū)地質(zhì)特征

研究區(qū)內(nèi)出露的地層主要有寒武系八村群淺變質(zhì)巖，侏羅-三疊系細(xì)砂巖、砂頁(yè)巖、煤層、砂礫巖，上白堊統(tǒng)南雄群紫紅色砂礫巖，礫質(zhì)砂巖夾鈣質(zhì)砂巖（圖1）。巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，巖性主要為中粗粒斑狀黑云母花崗巖、中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖。主要發(fā)育細(xì)粒花崗巖、花崗斑巖、煌斑巖、閃長(zhǎng)巖脈等。區(qū)內(nèi)斷裂主要分為近東西向、北北西向、近南北向和北北東向4組。北北東向打米塘斷裂是區(qū)內(nèi)重要含礦構(gòu)造，走向斷續(xù)長(zhǎng)約800 m，寬5～10 m，傾向南東，主要含礦巖性為硅化花崗碎裂巖。

本研究的小巖體為中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖，位于黃田礦床南部約3 km處 （黃田礦床外圍）。巖石呈淺肉紅色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造（圖2a）。主要由鉀長(zhǎng)石（34%）、斜長(zhǎng)石（30%）、 石英（30%）和黑云母（6%）等組成， 少量的磷灰石、鋯石等副礦物。其中鉀長(zhǎng)石呈半自形-他形，粒徑2.5～4.0 mm，多發(fā)生泥化；斜長(zhǎng)石呈自形-半自形板狀，粒徑2.0～3.5 mm，多見(jiàn)聚片雙晶，偶見(jiàn)卡納復(fù)合雙晶，蝕變見(jiàn)星點(diǎn)狀弱絹云母化；石英呈他形粒狀，粒徑2.0～3.5 mm；黑云母自形鱗片狀，深黑色-墨綠色，局部綠泥石化（圖2b）。用于分析測(cè)試的全巖樣品均選用的是新鮮、弱（未）風(fēng)化并通過(guò)顯微鏡鑒定確認(rèn)，未遭蝕變（蝕變較弱）的中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖。

3 地球化學(xué)特征

3.1 主量元素

表1結(jié)果顯示，主量元素特征：1）SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高且變化小 （73.07%～74.20%，平均 73.71%）；2）堿含量 （Na2O＋K2O）的值8.20%～8.78%，平均8.57%，含量較高，且鉀大于鈉 （K2O/Na2O＝2.11～2.55， 平均 2.29）；SiO2-（Na2O＋K2O）圖解顯示該花崗巖均位于亞堿性花崗巖區(qū)域內(nèi)（圖3a）；SiO2-K2O圖解顯示它們均位于鉀玄巖系列范圍內(nèi)（圖3b）；3）具有鋁過(guò)飽和的特點(diǎn)（圖3c），A/CNK的值0.99～1.06，平均為1.03。

3.2 稀土元素

中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖的稀土總量478.25×10-6～747.56×10-6， 平均為 657.93×10-6，偏高且變化明顯（表2）。LREE/HREE值2.66～6.23， 平均為 4.10。 （La/Yb）N值 6.54～15.59，平均為8.91，顯示中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖輕稀土的含量輕微富集，輕、重稀土之間的分餾效應(yīng)明顯。稀土元素配分模式顯示（圖4），稀土元素具右傾型的特點(diǎn)。δEu＝0.18～0.26，平均為 0.21，具有強(qiáng)烈的負(fù)異常。 （La/Sm）N值 2.96～4.14， 平均為 3.56，（Gd/Yb）N值 1.86～2.63， 平均為 2.16， 表明重稀土內(nèi)分餾較弱，輕稀土內(nèi)分餾較強(qiáng)。

3.3 微量元素

圖2 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖巖礦鑒定Fig.2 Identification of medium grained biotite monzogranite

表1 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖主量元素組成/%Table 1 The major element composition/%of medium grained biotite monzogranite

圖3 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖主量元素圖解Fig.3 Diagram of major elements of medium grained biotite monzogranite

表2 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖稀土元素/10-6組成Table 2 The REE composition/10-6of medium grain biotite monzogranite

圖4 稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化曲線（標(biāo)準(zhǔn)化球粒隕石數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)［15］）Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns（After［15］for standardizing chondrite data）

微量元素分析顯示，研究區(qū)花崗巖虧損Sr、 Ce 和 Ti， 富集 Rb、 Th、 U、Sm（圖 5）。 與我國(guó)南嶺地區(qū)的S型花崗巖相似。巖石的Nb/Ta值和Zr/Hf值明顯低于正常花崗巖值（Nb/Ta＝6.98～12.31， 平均 8.62； Zr/Hf＝23.30～25.48，平均24.67）。說(shuō)明該花崗巖在形成過(guò)程中，元素之間發(fā)生了不同程度的分餾，富揮發(fā)分流體和花崗巖漿發(fā)生了一定的相互作用。富揮發(fā)分流體的來(lái)源可能是因?yàn)樵摶◢弾r的原巖為富水沉積巖，或者是巖漿晚期富揮發(fā)分的熱液流體。表3顯示，該花崗巖的Rb/Sr值和Rb/Nb值均明顯高于全球和中國(guó)東部［16-17］上地殼的平均值 （Rb/Sr＝6.75～10.89，平 均 7.99；Rb/Nb＝20.75～43.44， 平 均26.79）。表明其成巖物質(zhì)來(lái)源于成熟度較高的陸殼物質(zhì)。微量元素中U含量平均24.63×10-6，明顯高于全球和中國(guó)東部上地殼的平均值［17-18］， Th/U 的值平均為 2.09。

圖5 微量元素蛛網(wǎng)圖解 （標(biāo)準(zhǔn)化MORB數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)［19］）。Fig.5 The trace element spider diagram（After［19］for data of standardizing MORB）

表3 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖微量元素/10-6Table 3 The trace element composition/10-6of medium grain biotite monzogranite

4 討論

4.1 花崗巖的巖石成因類型

分析結(jié)果顯示，中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高 （73.07%～74.20%，平均73.71%）；堿含量 （Na2O＋K2O）值 8.20%～8.78%，平均8.57%，含量較高，且鉀大于鈉（K2O/Na2O＝2.11～2.55， 平均 2.29）； 以及鋁過(guò)飽和（A/CNK值0.99～1.06，平均1.03）的特點(diǎn) （圖3c）。微量元素中，輕、重稀土分餾明顯，輕稀土輕微富集，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分曲線呈 “右傾型”（圖4）。此外具有強(qiáng)烈的Eu負(fù)異常，δEu＝0.18～0.26，平均為 0.21。原始地幔微量元素蛛網(wǎng)圖中富集Rb、Th、U、Sm，明顯虧損 Sr、Ce和 Ti，Rb/Sr值很高，介于6.75～10.89，平均為7.99，均明顯高于全球和中國(guó)東部上地殼的平均值［17-18］，與我國(guó)華南典型強(qiáng)富鋁質(zhì)S型花崗巖的地球化學(xué)特征基本相似［20］，進(jìn)一步表明其成巖物質(zhì)來(lái)源于成熟度較高的陸殼物質(zhì)。ACF三角圖解（圖3d）顯示小巖體的樣品點(diǎn)均落在S型花崗巖區(qū)域。綜合以上研究，筆者認(rèn)為中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)S型花崗巖。

4.2 花崗巖源區(qū)

研究表明，砂屑巖石重熔形成的強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖的CaO/Na2O值一般大于0.3，而泥質(zhì)巖石經(jīng)重熔形成的強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)花崗巖CaO/Na2O值一般小于0.3。分析的中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖CaO/Na2O值0.07～0.19，全部落在泥質(zhì)巖為主的區(qū)域 （圖6a），表明其源區(qū)可能以泥質(zhì)巖為主；Rb/Sr-Rb/Ba圖解顯示該花崗巖樣品全部落入 “富黏土源區(qū)”（圖6b），相似于長(zhǎng)江巖體和油洞巖體的源區(qū)特征［21-22］；微量元素中明顯虧損Ce，由于實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明巖漿過(guò)程不可能產(chǎn)生Ce異常［23］，Ce異常與沉積和風(fēng)化作用密切相關(guān)，進(jìn)一步證實(shí)其原巖是泥質(zhì)巖，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)，寒武系八村群淺變質(zhì)巖可能是其原巖。

4.3 花崗巖形成的構(gòu)造環(huán)境

要正確理解區(qū)內(nèi)花崗巖的成因，認(rèn)識(shí)巖漿作用構(gòu)造背景是關(guān)鍵。對(duì)華南中生代巖漿作用動(dòng)力地質(zhì)背景，前人做了大量工作［24-27］，但存在嚴(yán)重的分歧。郭令智等（1983）認(rèn)為華南中生代巖漿活動(dòng)與板塊俯沖有關(guān)［26］。Zhou，et al.（2000）認(rèn)為區(qū)內(nèi)各類花崗質(zhì)巖漿主要是從中侏羅世開(kāi)始，由古太平洋板塊向中國(guó)東南大陸俯沖消減導(dǎo)致中下地殼部分熔融而產(chǎn)生［27］。 但形成于自早中生代開(kāi)始 （175 Ma），軟流圈上隆的陸內(nèi)巖石圈伸展拉張構(gòu)造背景的觀點(diǎn)越來(lái)越受認(rèn)可［24-25］。

圖6 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖源巖判別圖解Fig.6 Source rock discriminant diagram of medium grain biotite monzogranite

結(jié)果表明中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖為鉀玄、強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)的S型花崗巖，鉀玄巖形成的構(gòu)造背景多屬于一種伸展拉張、巖石圈減薄的環(huán)境［28-30］。 在 Rb-Y＋Nb 圖解［31］中， 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖位于后碰撞花崗巖區(qū)域內(nèi)（圖7a）。Al2O3-SiO2圖解顯示該花崗巖均落在后造山花崗巖內(nèi)（圖7b），而后造山花崗巖的概念基本相似于后碰撞花崗巖。由此表明，中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖形成于巖石圈伸展減薄的環(huán)境。同時(shí)也佐證了華南中生代巖漿作用動(dòng)力地質(zhì)背景為巖石圈伸展拉張的構(gòu)造背景。

圖7 中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖Rb-Y＋Nb和Al2O3-SiO2圖解Fig.7 Rb-Y＋Nb diagram and Al2O3-SiO2diagram of medium grain biotite monzogranite

4.4 與鈾成礦關(guān)系

鈾的地球化學(xué)演化成礦過(guò)程可以歸結(jié)為鈾的初始富集和鈾源體的形成及在此基礎(chǔ)上的疊加改造、活化遷移和富集成礦［32］。有關(guān)研究表明，華南地區(qū)S型花崗巖內(nèi)產(chǎn)出的鈾礦床數(shù)約占其花崗巖型鈾礦床總數(shù)的93%；產(chǎn)于A型、I型和M型花崗巖內(nèi)的鈾礦床約占總數(shù)的 7%［32-33］。 陳躍輝等（1997）認(rèn)為伸展構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生的有利構(gòu)造環(huán)境是導(dǎo)致鈾成礦作用產(chǎn)生的根本原因［34］。不產(chǎn)鈾與產(chǎn)鈾花崗巖的U、Th含量及Th/U比值有明顯差別，巖體的高鈾含量及低Th/U值（一般小于3）可以作為富鈾花崗巖的判別依據(jù)，也可以作為判別產(chǎn)鈾-不產(chǎn)鈾花崗巖的一個(gè)參考［35］。

綜合分析表明小巖體 （中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖）為強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)的S型花崗巖，形成于伸展構(gòu)造環(huán)境，鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均24.63×10-6，明顯高于全球和中國(guó)東部上地殼的平均值，Th/U的平均值為2.09，小于3，中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖可為區(qū)內(nèi)鈾礦化形成提供豐富的鈾源。

5 結(jié)論

1）柏埔地區(qū)燕山期花崗巖小巖體的巖性為中粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖，屬鉀玄、強(qiáng)過(guò)鋁質(zhì)的S型花崗巖，具有高SiO2和高堿值，鋁過(guò)飽和的特點(diǎn)。

2）微量元素特征顯示其富集U，Th/U的值較低；稀土元素中重稀土分餾較弱，輕稀土分餾較明顯，配分模式嚴(yán)重右傾以及銪負(fù)異常明顯等特征。

3）柏埔地區(qū)燕山期花崗巖小巖體可能形成于巖石圈伸展減薄的環(huán)境，可為華南中生代巖漿作用動(dòng)力地質(zhì)背景和巖石圈伸展拉張的構(gòu)造背景的觀點(diǎn)提供證據(jù)支持。