內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖的SHRIMP鋯石U-Pb年齡、地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

達(dá)朝元, 巫建華 , 楊東光， 郭恒飛 ,牛子良, 祝洪濤, 周艦, 于兵

1)核工業(yè)二四三大隊(duì),內(nèi)蒙古赤峰,024000；2)東華理工大學(xué)核資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南昌,330013

內(nèi)容提要: 南窩鋪鈾礦床位于西拉木倫縫合帶以南、康寶—圍場(chǎng)—赤峰斷裂帶(華北北緣斷裂帶的一部分)以北的白乃廟加里東期島弧帶和華北古板塊北緣海西期俯沖—碰撞帶，屬沽源—紅山子鈾成礦帶北東段紅山子—廣興鈾成礦亞帶的一個(gè)鈾礦床，鈾礦體賦存在額里圖組安山巖—英安巖—流紋巖組合中。該組合中的英安巖SHRIMP鋯石n(206Pb)/n(238U)加權(quán)平均年齡為268.1±2.5 Ma(N=15，MSWD=0.85)，結(jié)合安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r的鋯石U-Pb年齡為277.1±0.9 Ma，指示額里圖組安山巖—英安巖—流紋巖的地質(zhì)時(shí)代屬早二疊世(烏拉爾世)—中二疊世(瓜德魯普世)早期；英安巖SiO2=65.49%～68.23%，K2O=1.83%～2.56%，Na2O=4.13%～5.01%，(K2O+Na2O)=5.96%～7.47%，K2O/Na2O=0.43～0.59，(FeO+Fe2O3)=3.13%～4.63%，MgO=1.25%～1.79%，在TAS圖解上落入亞堿性系列英安巖區(qū)，在FAM圖解上落入鈣堿性系列范圍，在SiO2—K2O圖解上落入中鉀鈣堿性系列范圍，在Na2O—K2O圖解上落入I型花崗巖區(qū)；Al2O3=15.74%～16.77%，CaO=2.87%～3.59%，A/CNK=0.95～1.12(平均為1.04，<1.1)，標(biāo)準(zhǔn)礦物剛玉(C)的含量為0～1.74%，平均為0.96%，指示源巖為I型巖漿巖；英安巖稀土元素總量低，富集輕稀土，Eu無(wú)明顯負(fù)異常，ΣREE=76.5×10-6～95.4×10-6，(La/Yb)N=4.97～12.5(平均8.95)，δEu=0.80～1.13(平均0.94)，稀土配分模式為右傾型，與安第斯型鈣堿性系列火山巖基本一致。英安巖明顯富集大離子親石元素Rb、Th、U、K、Sr等和虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素Nb、Ta、P、Ti等，微量元素蛛網(wǎng)圖與安第斯型鈣堿性系列火山巖的形式一致，在Ce—SiO2、Al2O3—Ga圖解上均落入I型花崗巖區(qū)，在Ta—Yb、Nb—Y構(gòu)造環(huán)境判別圖解上落入火山弧花崗巖區(qū)域(VAG)及同碰撞花崗巖(syn-COLG)交界處，在Rb—(Y+Nb)、Rb—(Yb+Ta)構(gòu)造環(huán)境判別圖解上落入火山弧花崗巖區(qū)域(VAG)，指示英安巖形成于俯沖作用下的島弧環(huán)境。南窩鋪鈾礦床英安巖地質(zhì)時(shí)代、巖石系列和形成構(gòu)造環(huán)境的確定，不僅證實(shí)了早二疊世—中二疊世早期額里圖組是紅山子—廣興鈾成礦亞帶一個(gè)新的賦礦層位，而且揭示了島弧型安山巖—英安巖—流紋巖組合也賦存有與火山巖有關(guān)的熱液型鈾礦，為深入開(kāi)展熱液型鈾礦成礦理論的研究和進(jìn)一步擴(kuò)大鈾礦勘查范圍提供了新的基礎(chǔ)資料。

南窩鋪鈾礦床位于沽源—紅山子鈾成礦帶北東段的紅山子—廣興鈾成礦亞帶，鈾礦體賦存在額里圖組安山巖—英安巖—流紋巖組合中。大致以康寶—圍場(chǎng)—赤峰斷裂帶(華北北緣斷裂帶的一部分)為界，沽源—紅山子鈾成礦帶可分為北東段的紅山子—廣興鈾成礦亞帶和西南段的沽源—豐寧鈾成礦亞帶，與火山巖有關(guān)的熱液型鈾礦床的賦礦火山巖在紅山子—廣興鈾成礦亞帶曾被歸于晚侏羅世滿克頭鄂博組、瑪尼吐組和白音高老組，而在沽源—豐寧鈾成礦亞帶被歸于早白堊世張家口組，雖然兩個(gè)成礦亞帶的賦礦火山巖被歸于不同的巖石地層單位，但它們的巖石組合和地質(zhì)時(shí)代長(zhǎng)期被認(rèn)為是晚侏羅世流紋巖—粗面巖組合(河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1996；內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1996)。近十年來(lái)，隨著基礎(chǔ)地質(zhì)研究的不斷深入和鈾礦勘查工作的持續(xù)開(kāi)展，現(xiàn)已查明這兩個(gè)成礦亞帶的賦礦火山巖不僅巖石組合不同，而且地質(zhì)時(shí)代也不一致。紅山子—廣興鈾成礦亞帶與火山巖有關(guān)的熱液型鈾礦床的賦礦火山巖主要屬于晚侏羅世新民組高鉀鈣堿性流紋巖—堿性流紋巖組合，流紋巖具有A型流紋巖的特征，是板內(nèi)拉張構(gòu)造環(huán)境下正常厚度地殼的年輕下地殼部分熔融的產(chǎn)物(巫建華等，2013，2016，2017a，2017b；彭啟輝，2015；解開(kāi)瑞等，2016；黎偉等，2017；姜山等，2018)；而沽源—豐寧鈾成礦亞帶的賦礦火山巖主要屬于早白堊世張家口組高鉀鈣堿性流紋巖—堿性粗面巖組合，流紋巖和粗面巖分別具有A型流紋巖和高壓型粗面巖的地球化學(xué)特征，分別是板內(nèi)拉張構(gòu)造環(huán)境下地殼中上部和底部部分熔融的產(chǎn)物(鄧晉福等，2000；巫建華等，2014，2015，2017b，2017c；夏應(yīng)冰等，2016；張雅菲等，2016；林天發(fā)等，2019)。同時(shí)，在紅山子—廣興鈾成礦亞帶參照紅山子鈾礦床、在沽源—豐寧鈾成礦亞帶參照張麻井鈾礦床開(kāi)展鈾礦勘查工作，取得了較好的找礦效果，并在紅山子—廣興鈾成礦亞帶不整合于新民組高鉀鈣堿性流紋巖—堿性流紋巖組合之下的額里圖組安山巖—英安巖—流紋巖組合中發(fā)現(xiàn)了南窩鋪鈾礦床和眾多鈾礦點(diǎn)、鈾異常點(diǎn)(祝洪濤等，2014；紀(jì)宏偉，2015；黎偉等，2017；巫建華等，2017b)。然而，對(duì)賦存南窩鋪鈾礦床和眾多鈾礦點(diǎn)、鈾異常點(diǎn)的額里圖組安山巖—英安巖—流紋巖組合卻缺乏系統(tǒng)的年代學(xué)和地球化學(xué)研究，制約了紅山子—廣興鈾成礦亞帶鈾礦勘查的開(kāi)展和鈾成礦理論的完善。本文以南窩鋪鈾礦床賦礦安山巖—英安巖—流紋巖組合中的英安巖為研究對(duì)象，通過(guò)SHRIMP鋯石U-Pb定年和主、微量元素研究，查明其地質(zhì)時(shí)代、巖石系列和形成的構(gòu)造環(huán)境，并對(duì)其地質(zhì)意義進(jìn)行探討。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

紅山子—廣興鈾成礦亞帶位于西拉木倫河—長(zhǎng)春縫合帶以南、康寶—圍場(chǎng)—赤峰—開(kāi)原斷裂帶以北的華北古板塊北緣，加里東構(gòu)造階段屬白乃廟島弧帶—溫都爾廟—翁牛特旗增生雜巖帶，海西構(gòu)造階段屬華北古板塊北緣俯沖島弧帶，印支構(gòu)造階段早期屬華北古板塊北緣碰撞帶，印支構(gòu)造階段晚期晚三疊世華北古板塊北緣伸展帶(圖1a)。寒武紀(jì)—志留紀(jì)末期，華北克拉通北部被動(dòng)大陸邊緣與白乃廟島弧帶之間為寬廣的洋盆(趙越等，2010；徐備等，2014)，白乃廟島弧帶發(fā)育火山沉積巖系(Jian Ping et al.，2008；張維等，2008；李錦軼，2009)，主要由綠片巖相—低角閃巖相變質(zhì)沉積巖、火山巖和侵入巖組成(Zhang Shuanhong et al.，2014)；晚志留世—早泥盆世，古亞洲洋向南俯沖，白乃廟島弧北側(cè)發(fā)育溫都爾廟—翁牛特旗增生雜巖帶、南側(cè)以弧—陸軟碰撞的方式拼貼在華北克拉通北緣，并形成了西別河組磨拉石或類磨拉石組合(許立權(quán)等，2003；王平，2005；Chen Xiuqin and Boucot，2007；張?jiān)势降龋?010)。泥盆紀(jì)期間，在華北北緣發(fā)育有與弧—陸碰撞后伸展有關(guān)的堿性雜巖及雙峰式火山巖(Zhang Qiqi et al.，2018)。海西構(gòu)造階段，古亞洲洋繼續(xù)向南俯沖，華北古板塊北緣發(fā)育一系列與安第斯型大陸邊緣弧相關(guān)的石炭紀(jì)—二疊紀(jì)巖漿巖(江小均等，2011；Zhang Shuanhong et al.，2016)和火山巖(曹花花等，2012；曹代勇等，2014；董曉杰等，2016；彭斌等，2016；王月古，2018；崔玉良等，2019)。集寧北部商都縣西井子鎮(zhèn)一帶早—中二疊世(267～272 Ma)蘇吉組酸性火山巖和赤峰北部朝陽(yáng)溝村早二疊世流紋巖具有安第斯型活動(dòng)大陸邊緣火山巖的地球化學(xué)特征(董曉杰等，2016；崔玉良等，2019)，赤峰銘山隆起帶早二疊世額里圖組安山巖形成的構(gòu)造環(huán)境為火山弧(彭斌等，2016)，赤峰翁牛特旗早二疊世流紋巖、安山巖和流紋質(zhì)—英安質(zhì)凝灰?guī)r形成于與俯沖帶有關(guān)的島弧或活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造環(huán)境(曹代勇等，2014)，吉林中部早二疊世大河深組流紋巖—英安巖—粗面英安巖組合顯示活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造背景，延吉地區(qū)早二疊世關(guān)門咀子組玄武安山巖形成于島弧構(gòu)造環(huán)境(曹花花等，2012)。印支—燕山構(gòu)造階段，古亞洲洋關(guān)閉，華北古板塊與西伯利亞古板塊最后沿陰山—燕山造山帶一線拼貼，形成狼山蛇綠混雜巖(呂洪波等，2018)。中生代晚期，紅山子—廣興鈾成礦亞帶受太平洋板塊向北西俯沖的影響，該區(qū)域進(jìn)入后碰撞造山系統(tǒng)，由擠壓構(gòu)造體制進(jìn)入伸展造山構(gòu)造體制，侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈(孟恩等，2011；許文良等，2013；Tang Jie et al.，2015)，形成了晚侏羅世早期新民組火山巖巖系、侵入巖和早白堊世侵入巖(巫建華等，2013，2016，2017a；解開(kāi)瑞等，2016；姜山等，2018；王常東等，2019；祝洪濤等，2019，2020)。古亞洲洋構(gòu)造成礦域與環(huán)太平洋構(gòu)造成礦域的疊加、復(fù)合和轉(zhuǎn)換，使研究區(qū)成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，有色金屬、稀有金屬礦產(chǎn)集中分布(蘇美霞等，2020)。

2 礦床地質(zhì)特征

南窩鋪鈾礦床位于紅山子—托河復(fù)式巖體隆起帶南東側(cè)，礦床受大興永—南窩鋪斷裂控制，礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要為下二疊統(tǒng)—中二疊統(tǒng)額里圖組、中二疊統(tǒng)于家北溝組、上侏羅統(tǒng)新民組和中新統(tǒng)漢諾壩組(圖1b)。額里圖組為一套陸相火山巖、沉積碎屑巖，下部為長(zhǎng)石砂巖、砂巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖，上部為灰—灰褐色英安巖、紫色、灰—灰褐色安山巖、安山質(zhì)凝灰角礫巖、紫紅—褐色熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋巖、沉凝灰?guī)r夾長(zhǎng)石砂巖；于家北溝組為一套海陸交互相巖石組合，巖性主要為黃綠色凝灰質(zhì)砂礫巖、砂巖、凝灰?guī)r、安山巖。新民組為一套高鉀鈣堿性流紋巖—堿性流紋巖組合，主要有流紋巖、流紋斑巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r和火山角礫巖組成，流紋巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為156～158 Ma(巫建華等，2013，2017a；解開(kāi)瑞等，2016；姜山等，2018)。中新統(tǒng)漢諾壩組為玄武巖。侵入巖主要由廣興海西期花崗閃長(zhǎng)巖和紅山子—托河燕山期復(fù)式巖體組成。廣興花崗閃長(zhǎng)巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為263.3±2.5 Ma(江小均等，2011)；紅山子復(fù)式巖體粗粒堿長(zhǎng)花崗巖和斑狀黑云母花崗巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為154±1 Ma和151±1 Ma，細(xì)粒黑云母堿長(zhǎng)花崗巖和花崗斑巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡分別為132±2 Ma和133±1 Ma(祝洪濤等，2019)；侵入紅山子盆地新民組的花崗斑巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為134.8±0.9 Ma(丁輝等，2016)。

圖1 內(nèi)蒙古赤峰紅山子—廣興鈾成礦亞帶大地構(gòu)造位置(a，據(jù)丁輝等，2016修改)和地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b，據(jù)祝洪濤等，2019修改)Fig. 1 Tectonic location map (a，modified from Ding Hui et al.，2016&) and geological map (b，modified from Zhu Hongtao et al.，2019&) of the Hongshanzi—Guangxing uranium metallogenic subzone，Chifeng area，Inner Mongolia

圖2 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig. 2 Simplified geological map of the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner MongoliaQ—第四系；N1h—中新統(tǒng)漢諾壩組；J3x—上侏羅統(tǒng)新民組；P1e—下二疊統(tǒng)額里圖組；γπK1—早白堊世花崗斑巖；λπJ3—晚侏羅世流紋斑巖；γδP2—中二疊世花崗閃長(zhǎng)巖Q—Quaternary；N1h—Pliocene Hannuoba Formation；J3x—Upper Jurassic Xinmin Formation；P1e—Lower Permian Elitu Formation；γπK1—Early Cretaceous granite porphyry；λπJ3—Late Jurassic rhyolite porphyry；γδP2—Middle Permian granodiorite

南窩鋪鈾礦床礦體產(chǎn)于斷裂帶0～100 m范圍內(nèi)，賦存在額里圖組和海西期花崗閃長(zhǎng)巖中(圖2)，礦體長(zhǎng)100～230 m、沿傾向方向延伸50～160 m，形態(tài)多呈透鏡狀，部分為似層狀，產(chǎn)狀150°～170°∠70°，平面上側(cè)列，剖面上斜列，向南西側(cè)伏，側(cè)伏角20°左右。在25號(hào)礦點(diǎn)新發(fā)現(xiàn)的4個(gè)工業(yè)鈾礦孔(ZK25-1、ZK25-3、ZK25-5、ZKNW5-1)和1個(gè)礦化孔(ZKNW4-1)賦存在額里圖組英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、英安巖(圖3a)中；ZK11-27鉆孔在孔深110～410 m范圍內(nèi)揭露到工業(yè)鈾礦化、鈾礦化和鈾異常段賦存在花崗閃長(zhǎng)巖中(圖3b)。

圖3 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床NW4(a)、11號(hào)線(b)剖面圖Fig. 3 The Profiles of NW4 (a) and the Line 11 (b) of the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner MongoliaQ—第四系；J3x—上侏羅統(tǒng)新民組；P1e—下二疊統(tǒng)額里圖組；γπK1—早白堊世花崗斑巖；λπJ3—晚侏羅世流紋斑巖；γδP2—中二疊世花崗閃長(zhǎng)巖Q—Quaternary；J3x—Upper Jurassic Xinmin Fromation；P1e—Lower Permian Elitu Fromation；γπK1—Early Cretaceous granite porphyry；λπJ3—Late Jurassic rhyolite porphyry；γδP2—Middle Permian granodiorite

3 巖相學(xué)特征

本次研究的英安巖樣品取自南窩鋪鈾礦床的ZK25-3鉆孔113.5～116.5 m處，巖石呈灰白色、淺灰色，塊狀構(gòu)造(圖4a)，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶由斜長(zhǎng)石、少量鉀長(zhǎng)石和石英、暗色礦物假像構(gòu)成，大小一般0.25～2.0 mm，雜亂分布。其中斜長(zhǎng)石呈近半自形板狀，隱約可見(jiàn)聚片雙晶，部分見(jiàn)絹云母化、碳酸鹽化和黝簾石化，表面很“臟”，局部可見(jiàn)聚斑；鉀長(zhǎng)石呈近半自形板狀，表面裂紋發(fā)育，部分被高嶺石、碳酸鹽交代；石英呈他形粒狀，含量較少；暗色礦物呈他形粒狀，被鐵質(zhì)、綠簾石交代呈假像(圖4b)?；|(zhì)主要由長(zhǎng)英質(zhì)、不透明礦物和少量玻璃質(zhì)構(gòu)成包含霏細(xì)結(jié)構(gòu)，大小一般0.03～0.1 mm，界線清楚，基質(zhì)中不透明礦物和玻璃質(zhì)星散狀分布。

圖4 內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)南窩鋪鈾礦床英安巖(a)鉆孔照片和(b)鏡下照片F(xiàn)ig. 4 (a) Borehole photographs and (b) microscopic photographsof dacite in Nanwopu uranium deposit,Chifeng area, Inner MongoliaPl—斜長(zhǎng)石；Kfs—鉀長(zhǎng)石；Q—石英Pl—plagioclase；Kfs—K-feldspar；Q—quartz

英安巖遭受到蝕變影響大多數(shù)發(fā)生綠泥石、綠簾石化，但2組節(jié)理夾角仍明顯保留，邊緣暗化邊發(fā)育明顯，主要為石英、磁鐵礦等礦物環(huán)繞；黑云母斑晶呈半自形板狀，多色性明顯，溶蝕較強(qiáng)發(fā)育暗化邊，粒徑長(zhǎng)度集中于0.3～0.5 mm?；|(zhì)約占83%，多為隱晶質(zhì)或蝕變成石英、長(zhǎng)石微晶、磁鐵礦等，玻璃質(zhì)大多發(fā)生脫?；呻[晶質(zhì)或石英、長(zhǎng)石微晶。

圖5 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖鋯石陰極發(fā)光圖像、SHRIMP分析點(diǎn)位及n(206Pb)/n(238U)年齡值Fig. 5 Cathodoluminescence photos，SHRIMP analytical spots and corresponding n(206Pb)/n(238U) ages of dacite from the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner Mongolia

4 分析方法

4.1 SHRIMP鋯石U-Pb分析

鋯石挑選在河北省廊坊市誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司完成，火山巖樣品取10 kg，破碎至80～120目，洗去粉塵，經(jīng)淘洗除去輕礦物，保留重礦物，再用永久磁鐵除去磁鐵礦等強(qiáng)磁性礦物，經(jīng)重液分選除去比重小于鋯石的礦物，最后在雙目鏡下人工精選出鋯石晶體。將挑選好的鋯石與標(biāo)準(zhǔn)鋯石Temora(年齡為417 Ma)一起粘貼，制成環(huán)氧樹(shù)脂樣品靶。干燥后，打磨、拋光使鋯石中心部分暴露，然后進(jìn)行反射光、透射光和陰極發(fā)光顯微照相。反射光、透射光和陰極發(fā)光顯微照相在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所完成，鋯石SHRIMP U-Pb分析在北京離子探針中心SHRIMP-Ⅱ上完成。年齡測(cè)試前，利用反射光、透射光顯微照片選擇無(wú)裂紋、無(wú)包裹體、表面潔凈的晶體，利用陰極發(fā)光照片選擇具有明顯環(huán)帶結(jié)構(gòu)的巖漿成因鋯石。待測(cè)鋯石挑選之后，隨機(jī)對(duì)待測(cè)鋯石進(jìn)行年齡測(cè)試。詳細(xì)的分析流程和原理參見(jiàn)宋彪等(2002)，數(shù)據(jù)處理、年齡計(jì)算采用Ludwig博士編寫(xiě)的SQUID1.0及ISOPLOT程序(Ludwig，2003)。南窩鋪鈾礦床英安巖樣品的SHRIMP鋯石U-Pb分析結(jié)果列于表1。

4.2 主量元素和微量元素分析

本文巖石薄片的制備和碎樣委托河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所實(shí)驗(yàn)室完成，通過(guò)顯微鏡下鑒定之后確定全巖地球化學(xué)分析樣品。主、微量元素分析測(cè)試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心完成。主量元素分析測(cè)試采用化學(xué)分析法(CA)和X射線熒光光譜法(XRF)?；瘜W(xué)分析法主要分析氧化亞鐵的含量，X射線熒光光譜法在AxiosmAX X射線熒光光譜儀上完成，測(cè)試前的樣片制作可參見(jiàn)周萬(wàn)蓬(2015)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，X射線管電壓為50 kV，電流為50 mA，元素分析相對(duì)誤差小于5%，檢測(cè)方法和依據(jù)參照GB/T 14506.14-2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第14部分：氧化亞鐵量測(cè)定》，GB/T 14506.28-2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第28部分：16個(gè)主次成分量測(cè)定》，巖石礦物分析《第四版 16.20 灼燒減量的測(cè)定》。微量元素分析測(cè)試采用電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)，樣品溶液的配置過(guò)程可參見(jiàn)周萬(wàn)蓬(2015)，分析測(cè)試是在NexION 300D等離子體質(zhì)譜儀上完成，工作溫度控制在20℃，相對(duì)濕度保持在27%，當(dāng)微量元素含量小于10 μg/g時(shí)，測(cè)試相對(duì)誤差小于10%，當(dāng)微量元素含量大于10 μg/g時(shí)，測(cè)試相對(duì)誤差小于5%，測(cè)試方法和依據(jù)參照GB/T 14506.30-2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法第30部分：44個(gè)元素量測(cè)定》。南窩鋪鈾礦床英安巖樣品的主量元素和微量元素分析結(jié)果及有關(guān)參數(shù)列于表2。

5 分析結(jié)果

5.1 鋯石U-Pb年齡

樣品NWP301的鋯石顆粒長(zhǎng)度約100～150 μm，長(zhǎng)寬比為1.5～2.0，自形短柱狀或雙錐狀，陰極發(fā)光圖像顯示鋯石多具有清晰的韻律環(huán)帶結(jié)構(gòu)(圖5)，為典型巖漿結(jié)晶鋯石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。NWP301樣品的U含量較高，介于81×10-6～251×10-6之間，Th/U值在0.47～0.92之間，大于0.4，具有典型的巖漿鋯石成分特征(Belousova et al.，2002；Rubatto，2002)，15個(gè)分析點(diǎn)的n(206Pb)/n(238U)年齡數(shù)據(jù)在256.6～275.2 Ma之間，在U-Pb諧和圖(圖6)上集中分布，加權(quán)平均年齡為268.1±2.5 Ma，MSWD=0.85，代表了火山巖的形成年齡。

5.2 地球化學(xué)特征5.2.1 蝕變影響

南窩鋪鈾礦床處火山巖系發(fā)育，熱液蝕變強(qiáng)烈，在挑選了新鮮的巖石樣品后，為保證能夠有效地利用樣品元素特征進(jìn)行巖石分類、成因探討(Rollinson，1993)，首先以樣品燒失量(LOI)為橫坐標(biāo)做Harker圖解(圖7)評(píng)估巖漿演化和巖石形成過(guò)程中熱液蝕變對(duì)元素， 特別是活動(dòng)性強(qiáng)的元素，的影響，排除受影響較大的元素。通常被認(rèn)為活動(dòng)性差的元素(Si、Ti、Fe)，樣品隨蝕變程度升高它們基本能保持含量穩(wěn)定，Cr、Ni均與LOI之間沒(méi)有明顯相關(guān)性，表明這些元素受熱液活動(dòng)的影響比較?。煌ǔＵJ(rèn)為堿金屬、堿土金屬元素(Na、K、Al、Mg)和大離子親石元素(Rb、Sr、Ba、Pb、U等)具有極高的活動(dòng)性，而高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Zr、Hf、REE等)活動(dòng)性很低(Humphris and Thompson，1978)，樣品除大離子親石元素存在一個(gè)異常點(diǎn)表現(xiàn)出了一定的活動(dòng)性(經(jīng)查證為NWP304樣品Ba含量高達(dá)1364×10-6所導(dǎo)致)外，其它整體保持穩(wěn)定，說(shuō)明樣品基本沒(méi)有受熱液蝕變的影響，能夠代表巖石的地球化學(xué)特征。

表2 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖主量元素(%)、微量元素(×10-6) 和稀土元素(×10-6)分析結(jié)果及有關(guān)參數(shù)Table 2 Major elements (%), trace elements (×10-6) and rear earth element (×10-6) composition of dacite from the Nanwopu uranium deposit, Chifeng area, Inner Mongolia

圖6 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖鋯石U-Pb年齡諧和圖Fig. 6 U-Pb age concordia diagram of dacite from the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner Mongolia

5.2.2主量元素

南窩鋪鈾礦床英安巖SiO2=65.49%～65.82%，K2O=1.94%～2.51%，Na2O=4.19%～4.91%，(K2O+Na2O)=6.60%～7.47%，K2O/Na2O=0.43～0.59，在TAS圖解(圖8a)上落入亞堿性系列英安巖范圍內(nèi)，在SiO2—K2O(圖8b)上落入鈣堿性系列范圍內(nèi)；(FeO+Fe2O3)=3.13%～4.79%，MgO=1.25%～1.79%，TiO2=0.49%～0.67%，在AFM圖解(圖9a)上落入鈣堿性系列范圍內(nèi)；Al2O3=15.74%～16.77%，CaO= 2.87%～3.59%，A/CNK=0.95～1.09(平均1.04，<1.1)，標(biāo)準(zhǔn)礦物剛玉(C)含量為0～1.74%，平均值為0.96%，具有I型英安巖的特征；MnO含量為0.04%～0.05%，P2O5含量為0.15%～0.19%。

圖7 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖燒失量—主微量元素協(xié)變圖解Fig. 7 Bivariate diagrams of LOI—elements of dacite from the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner Mongolia

圖8 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖巖石分類判別圖解(虛線范圍代表其他地區(qū)額里圖組火山巖，數(shù)據(jù)來(lái)源：曹代勇等，2014；董曉杰等，2016；彭斌等，2016；崔玉良等，2019)。(a)TAS圖解(底圖據(jù)Middlemost，1994)；(b)SiO2—K2O圖解(底圖據(jù)Rollison，1993)Fig. 8 Rock classification and discrimination diagrams of dacite from the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner Mongolia(The dashed area is the literature data of the Elitu Formation from other areas，data sources：Cao Daiyong et al.，2014&；Dong Xiaojie et al.，2016&；Peng Bin et al.，2016&；Cui Yuliang et al.，2019&).(a)TAS diagram(after Middlemost，1994)；(b)SiO2—K2O diagram(after Rollison，1993)

5.2.3微量元素

南窩鋪鈾礦床英安巖稀土元素總量較低，∑REE=76.5×10-6～95.4×10-6(平均85.9×10-6)，配分模式呈輕稀土富集右傾型，輕重稀土分餾明顯(La/Yb)N=4.97～12.52(平均8.95)，存在微弱的Eu異常δEu=0.72～1.13(平均0.94)。球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化的稀土元素配分模式圖(圖10a)上顯示銪不虧損的右傾輕稀土富集特征，與安第斯型鈣堿性系列基本一致。原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖上，英安巖富集大離子親石元素(LILE)Rb、Ba、K、Sr和強(qiáng)烈虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)Nb、Ta、Ti(圖10b)，原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分模式與安第斯型鈣堿性系列巖石特點(diǎn)基本一致。

圖9 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖AFM圖解(a，底圖據(jù)Irvine et al.，1971)和Na2O—K2O圖解(b，底圖據(jù)Middlemost，1986)Fig. 9 Diagrams of AFM(a，after Irvine et al.，1971)and Na2O—K2O(b，after Middlemost，1986)of dacite from the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner Mongolia

6 地質(zhì)意義

6.1 地質(zhì)時(shí)代

本次研究的南窩鋪鈾礦床英安巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為268.1±2.5 Ma，結(jié)合安山質(zhì)角礫凝灰?guī)rSHRIMP鋯石U-Pb年齡為277.1±9 Ma(紀(jì)宏偉，2015)，指示南窩鋪鈾礦床賦礦安山巖—英安巖—流紋巖組合形成于268～277 Ma，與紅山子—廣興鈾成礦亞帶東部盔甲山一帶額里圖組角閃安山巖的LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡(274±2 Ma；彭斌等，2016)一致，為將賦礦安山巖—英安巖—流紋巖組合歸入額里圖組提供了年代學(xué)證據(jù)。根據(jù)2018/08版《國(guó)際年代地層表》(樊雋軒等，2018)，上二疊統(tǒng)(樂(lè)平統(tǒng))—中二疊統(tǒng)(瓜德魯普統(tǒng))、中二疊統(tǒng)(瓜德魯普統(tǒng))—下二疊統(tǒng)(烏拉爾統(tǒng))和二疊系—石炭系的界線分別定為259.1±0.5 Ma、272.95±0.11 Ma和298.9±0.15 Ma，指示南窩鋪鈾礦床賦礦安山巖—英安巖—流紋巖組合的地質(zhì)時(shí)代為早二疊世—中二疊世早期。

南窩鋪鈾礦床賦礦英安巖的年齡確定，不僅為紅山子—廣興鈾成礦亞帶晚侏羅世新民組流紋巖—堿性流紋巖組合之下還存在早二疊世—中二疊世早期額里圖組賦礦火山巖系提供了年代學(xué)證據(jù)，而且該賦礦層位明顯低于中國(guó)東部與火山巖有關(guān)的熱液型的賦礦層位(巫建華等，2017b)，是中國(guó)東部與火山巖有關(guān)的熱液型鈾礦新的賦礦層位。

圖10 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式圖(a)和原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化微量元素蛛網(wǎng)圖(b)(標(biāo)準(zhǔn)化值據(jù)Sun and McDonough，1989；安第斯型鈣堿性系列數(shù)值據(jù)Gutiérrez，2005)Fig. 10 Chondrite-normalized REE distribution pattern(a)and Primitive mantle-normalized spidergram (b)of dacite from the Nanwopu uranium deposit (Normalizing values from Sun and McDonough，1989；Andean-type calcium-alkaline series data from Gutiérrez，2005)

6.2 巖石類型

南窩鋪鈾礦床英安巖的SiO2含量為64.16%～66.66%，Na2O>3.2%，K2O/Na2O值小于1，鋁飽和指數(shù)A/CNK小于1.1，說(shuō)明巖石屬于準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)I型火山巖。在K2O—Na2O(圖9b)中，樣品投點(diǎn)也落在I型花崗巖區(qū)。南窩鋪鈾礦床英安巖的鋯石飽和溫度為789℃～827℃，平均為812℃，明顯低于紅山子盆地A型流紋巖(951℃～988℃，巫建華等，2016)的鋯石飽和溫度，也低于A型花崗巖平均溫度833℃(劉昌實(shí)等，2003)，也接近高分異的I型花崗巖平均溫度781℃(King et al.，1997)。南窩鋪鈾礦床英安巖的A/CNK值小于1.1，屬準(zhǔn)鋁質(zhì)—弱過(guò)鋁質(zhì)花崗巖類(高棟等，2018)，P2O5含量很低且隨著SiO2含量增高而降低，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，具有I型花崗巖特征(Wolf et al，1994；Chappell，1999；李子昊，2017)。在SiO2—Ce和Al2O3—Ga圖解(圖11)中落入I型花崗巖范圍，明顯不同于紅山子—廣興鈾成礦亞帶(以紅山子盆地為代表)新民組A型流紋巖，相比其他地區(qū)額里圖組流紋巖，均為I型花崗巖(崔玉良等，2019)?？梢?jiàn)，南窩鋪鈾礦床額里圖組英安巖具有I型花崗巖特征，為有別于新民組A型流紋巖一類新的賦礦圍巖類型。

6.3 構(gòu)造環(huán)境

在微量元素Yb—Ta、Y—Nb、Rb—Y+Nb和Rb—Yb+Ta構(gòu)造環(huán)境判別圖解中(圖12)，南窩鋪鈾礦床的英安巖均投影于火山弧花崗巖區(qū)，反映其形成于活動(dòng)大陸邊緣環(huán)境。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖和微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(圖10)上英安巖顯示與安第斯型鈣堿性系列基本一致的特征。因此，南窩鋪鈾礦床的英安巖可能為安第斯型活動(dòng)大陸邊緣火山弧的產(chǎn)物，與華北古板塊北緣集寧北部商都縣西井子鎮(zhèn)一帶早—中二疊世(267～272 Ma)蘇吉組酸性火山巖(董曉杰等，2016)、赤峰北部朝陽(yáng)溝村早二疊世流紋巖(崔玉良等，2019)、赤峰銘山隆起帶早二疊世額里圖組安山巖(彭斌等，2016)、赤峰翁牛特旗早二疊世流紋巖—安山巖—流紋質(zhì)—英安質(zhì)凝灰?guī)r組合(曹代勇等，2014)、吉林中部早二疊世大河深組流紋巖—英安巖—粗面英安巖組合和延吉地區(qū)早二疊世關(guān)門咀子組玄武安山巖形成的構(gòu)造環(huán)境一致(曹花花等，2012；Yu Qian et al.，2014)。

圖11 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖SiO2—Ce圖(a)和Al2O3—Ga圖(b)(紅山子盆地流紋巖數(shù)據(jù)來(lái)源：巫建華等，2016)Fig. 11 SiO2—Ce(a)and Al2O3—Ga(b)diagrams of dacite from the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner Mongolia(Data of the Hongshanzi basin rhyolite are from Wu Jianhua et al.，2016&)

圖12 內(nèi)蒙古赤峰南窩鋪鈾礦床英安巖構(gòu)造環(huán)境判別圖解(底圖據(jù)Pearce et al.，1984；Roser et al.，1986；Murray，1994；Gorton et al.，2000)Fig. 12 Discrimination diagrams of tectonic environment for dacite from the Nanwopu uranium deposit，Chifeng area，Inner Mongolia (after Pearce et al.，1984；Roser et al.，1986；Murray，1994；Gorton et al.，2000)

南窩鋪鈾礦床賦礦英安巖是安第斯型活動(dòng)大陸邊緣火山弧的產(chǎn)物，不僅與紅山子—廣興鈾成礦亞帶晚侏羅世新民組板內(nèi)拉張環(huán)境下的流紋巖—堿性流紋巖組合(巫建華等，2013，2016，2017a，2017b；彭啟輝，2015；解開(kāi)瑞等，2016；黎偉等，2017；姜山等，2018)、沽源—豐寧鈾成礦亞帶早白堊世張家口組板內(nèi)拉張環(huán)境下的流紋巖—粗面巖組合(巫建華等，2014，2015，2017c；張雅菲等，2016；夏應(yīng)冰等，2016；林天發(fā)等，2019)不同，而且與中國(guó)東部贛杭鈾成礦帶早白堊世武夷群板內(nèi)拉張環(huán)境下的流紋巖—粗面巖組合(劉飛宇等，2009；巫建華等，2011，2017b；韋昌襲，2019)、武夷山鈾成礦帶早侏羅世余田群板內(nèi)拉張環(huán)境下的流紋巖—玄武巖組合(冀春雨等，2011；項(xiàng)媛馨等，2012)、晚白堊世興寧群大量流紋巖—少量玄武巖組合(巫建華等，2017b；勞玉軍等，2018)不同，是中國(guó)東部與火山巖有關(guān)的熱液型鈾礦一類新的構(gòu)造環(huán)境下的賦礦火山巖組合。

7 結(jié)論

(1)南窩鋪鈾礦床賦礦圍巖英安巖SHRIMP鋯石U-Pb年齡為268.1±2.5 Ma，結(jié)合前人安山質(zhì)角礫凝灰?guī)r277.1±0.9 Ma的鋯石U-Pb年齡，限定額里圖組安山巖—英安巖—流紋巖組合的時(shí)代為早二疊世，與中國(guó)東部中生代與火山巖有關(guān)的熱液型鈾礦賦礦圍巖地質(zhì)時(shí)代不同，為新的賦礦層位；

(2)南窩鋪鈾礦床額里圖組英安巖為鈣堿性系列，屬于I型火山巖，具有明顯不同于紅山子—廣興鈾成礦亞帶下侏羅統(tǒng)新民組流紋巖的地球化學(xué)特征，其明顯富集Rb、Ba、K、Sr等大離子親石元素，虧損Nb、Ta、Ti等高場(chǎng)強(qiáng)元素；

(3)南窩鋪鈾礦床額里圖組英安巖為活動(dòng)大陸邊緣火山弧的產(chǎn)物，相比已知的中國(guó)東部與火山巖有關(guān)的熱液型鈾礦床中生代賦礦圍巖，其構(gòu)造環(huán)境明顯不同。

致謝：張拴宏研究員和另一位審稿專家及責(zé)任編輯對(duì)文稿提出了寶貴的修改的意見(jiàn), 在此一并致以衷心的感謝。