粤北下庄岩体岩石化学特征与铀成矿关系探讨

吴继光

(广东省核工业地质局293大队，广东广州 510800)

粤北下庄岩体岩石化学特征与铀成矿关系探讨

吴继光

(广东省核工业地质局293大队，广东广州 510800)

粤北印支期下庄岩体岩石具有富硅(SiO2=69.13%～73.39%，平均值71.73%)、富碱质(K2O+Na2O=7.49%～8.69%，平均值7.97%)等特征，w(K2O)/w(Na2O)＞1，铝饱和指数(ASI)为1.01－1.21，岩体属于高钾钙碱性及过铝质岩石系列，以上特征表明，岩体属于典型的S型花岗岩，部分带有A型花岗岩的特征，是在地壳伸展-减薄的构造背景下，由变质泥岩与变质砂岩部分熔融共同作用的产物，经构造环境判别分析，岩体属于后造山花岗岩类的范畴，岩体的原岩为铀矿化提供了丰富的铀源，岩体形成时所处的构造环境为铀成矿提供了运移通道与赋存空间。

下庄岩体;岩体成因;构造环境;铀矿化;成矿条件

贵东岩体是印支期—燕山期多次岩浆侵入形成的复式杂岩体，主要由下庄、鲁溪、帽峰、司前及隘子等岩体组成(孙涛等，2003;徐夕生等，2003)，以往的研究主要集中于整个岩体及内部基性岩脉的岩石化学分析(王学成等，1989;张成江，1991;李建红等，2004;王素娟等，2005;王正齐等，2007;夏宗强等，2008，朱捌等，2008)、岩体成因研究(吴烈勤等，2005)、区内构造分析(陈国达等，1992)、铀成矿类型及成矿地质条件(胡瑞忠，1990;王学成，1991;徐达忠，1999;邓平，2003;张辉仁等，2010;张敏，2006)的探讨，而对内部组成岩体的岩石化学特征、岩体原岩组成、构造环境与铀矿成矿关系的研究相对较少，本文以富铀的下庄岩体为研究对象，在岩石化学分析的基础上探讨了岩体原岩、构造环境与铀成矿的关系，期望为进一步研究下庄岩体及整个贵东岩体提供合理的铀矿找矿信息。

1 地质概况

下庄岩体处于南岭纬向成矿带、大东山—贵东花岗岩体的东部，出露面积约157 km2，是粤北地区重要的产铀花岗岩体之一，下庄矿田主要位于该岩体内(图1)，岩体的围岩主要为寒武系—奥陶系的浅变质砂岩、砂页岩及板岩和泥盆系—石炭系碳酸盐岩及砂岩，接触带附近的围岩均出现不同程度的变质作用。

岩体岩性主要为中粒(局部中粗粒)黑云母花岗岩，岩石呈灰白色，可见肉红色钾长石及灰白色斜长石嵌入岩体中(图2)，似斑状结构，块状构造，斑晶主要为钾长石及斜长石，次为石英，钾长石含量约40%～45%，斜长石含量约15%～20%，斑晶粒径2～3 cm，以板状它形为主，石英含量约25%～35%，无色透明，粒状它形，黑云母含量约5%～8%，呈黑色片状集合体产出，部分岩石中可见少量片状白云母。副矿物中，除了独居石、电气石含量高外，晶质铀含量也较高(6.41×10－6)，晶体不规则，且普遍有溶蚀现象。经野外观察发现，下庄岩体与临近的鲁溪岩体为渐变接触关系，据年代学可知(徐夕生等，2003)，下庄岩体的形成稍晚于鲁溪岩体。在下庄岩体北部与分水坳岩体相接触部位，很多露头可见有细粒白云母花岗岩侵入其中，切割其线理构造(主要为局部钾长石和黑云母定向排列)。

2 岩体岩石化学特征

全岩样品分析在湖北省地矿局岩矿测试分析中心完成，采用X射线荧光光谱(XRF)分析方法，详细的流程与测试方法见Li(1997)，下庄岩体的主要元素分析结果见表1。

岩体具有如下的岩石化学特征:

(1)岩体富硅富碱，SiO2含量为69.13% ～73.39%，平均值达到71.73%，K2O+Na2O含量为7.49%～8.69%，平均值为7.97%，样品中K2O含量普遍大于Na2O含量，K2O/Na2O比值为1.56～2.69，平均值为 2.00，MgO含量 为 0.23% ～0.78%，CaO含量为0.86%～1.93%，P2O5含量为0.06%～0.13%，TFeO含量为1.63%～3.12%，在全碱-SiO2图解上，岩体主要岩性属于花岗岩范畴，其中XZ01具有部分花岗闪长岩的特点，如图3，在K2O-SiO2图解上，岩体属于高钾钙碱性岩石系列，部分样品具有钾玄岩系列特征，主要是由于碱性长石含量高所致(图解略)，较高的碱含量除了反映原始岩浆成分外，也包含了部分碱交代作用的贡献(凌洪飞等，2005)。

(2)岩体铝饱和指数较高(ASI)，分析的样品中 Al2O3含量为 13.31% ～14.31%，平均值为13.79%，样品中除了XZ09的A/CNK值较低外(接近于1)，其余样品的A/CNK值均接近或大于1.1(A/CNK=1.07～1.21)，如表1，岩体应属于弱过铝质至强过铝质范畴，在A/NK-A/CNK图解上， 所有的数据点均位于亚碱性过铝质范围内(图4)。

表1 下庄花岗岩体主量元素化学成分组成Tab.1 Major element composition of Xiazhuang granite %

3 岩体原岩组成、构造环境及与铀成矿的关系

3.1 下庄岩体成因

张成江(1991)通过岩石组合、矿物学特征及岩石化学特点分析，认为下庄岩体具有 S型花岗岩特征，李建红等(2004)曾对贵东岩体进行了成因的分析，在ACF图解上，所有数据点均位于S型范围内，具有S型花岗岩的特征，孙涛等(2003)通过同位素较低的 εNd(t)值(－10.8)、高的(87Sr/86Sr)i值(0.717 38)和古老的Nd模式年龄(1 869 Ma)等特征，认为该岩体属于典型的壳源型花岗岩。吴烈勤等(2005)通过Ba，Sr等元素分析，认为岩体可能是壳源物质低程度部分熔融的产物，岩体高的铀含量为15.84×10－6～26.92×10－6，平均为20.17×10－6，比中国东部上地壳的平均值1.5×10－6(高山等，1999)高10～18倍，从而可为区域内铀矿化的富集提供丰富的铀源。

本文对数据点在K2O-Na2O图解上进行投影，发现样品大部分数据点均属于S型花岗岩范畴，但有少部分点位于A型花岗岩范围内，这也与野外观察到岩体中部分富含碱性条纹长石的现象所对应，而King等(1997)认为铝质A型花岗岩不应与碱性花岗岩归为一类，两者有不同的地球化学特征，并有不同成因，其中铝质A型花岗岩起源于正常水含量的长英质下地壳的部分熔融，而碱性花岗岩则为相对“干”的幔源镁铁质岩浆分异的产物。因此，从元素分析来看，下庄岩体部分具有铝质A型花岗岩的特征(图5)，同样，本文利用ACF图解对数据进行了分析，结果所有样品的数据点均位于S型花岗岩的范畴内(图6)，这也与前人的结论较一致，与此同时，本文也对岩体的原岩进行了恢复，采用A/MF-C/MF元素比值对比分析，可知岩体原岩可能为变质泥岩与变质砂岩部分熔融共同作用的产物(图解略)，由以上分析可知，下庄岩体属于典型的S型花岗岩，部分带有铝质A型花岗岩的特征，原岩可能为变质泥岩与变质砂岩部分熔融的产物。

图5 Na2O-K2O图解(Collins，1982)Fig.5 The Na2O-K2O discrimination diagram

3.2 岩体构造环境与铀成矿关系

成矿地球动力学研究是富大铀矿床研究的基点，它直接探讨板块之间及圈层之间的相互关系，任纪舜等(1999)、徐夕生等(2003)认为华南的印支运动及南岭地区印支—燕山早期东西向花岗岩的分布可能与印度板块向欧亚板块俯冲致使古特提斯洋的消减、闭合有关，而从晚侏罗世—早白垩世开始，华南构造-岩浆作用受控于太平洋动力体系。许靖华等(1987)认为，华南是三叠纪印支运动形成的碰撞造山带，而南岭地区既是华南印支期、燕山期花岗岩发育的产地，又是与这些不同时期花岗岩密切相关的多金属矿产基地，这其中南岭贵东地区的铀矿是其典型代表，富铀的下庄岩体形成于(235.8±7.6)Ma，本文对其进行了构造环境判别分析，基本上所有的数据点均落位于POG区域，属于后造山花岗岩类范畴(图7)。

图6岩体ACF图解Fig.6 ACF diagram of Xiazhuang granite

图7 下庄岩体构造环境判别图解(Maniar et al.，1989)Fig.7 Tectonic setting discrimination diagrams of Xiazhuang granite

Sylvester(1998)指出后碰撞花岗岩是在地壳伸展、减薄环境下形成的，由于减压和地幔上涌等因素的共同影响而发生深熔作用。Martin等(1997)提出后碰撞型或后造山型构造环境的“后”是指其时间比碰撞要晚，但仍与碰撞作用有关系的构造作用，后碰撞时期通常开始于一个陆内环境，主海洋已关闭，但大陆块体沿巨大剪切带仍然有大量水平方向的运动。当然，后碰撞时期会出现持续的或间歇性的伸展体制，构造体制发生改变，由原来的挤压构造环境转变为拉张的环境，产生各种类型的岩浆，如S型与A型的花岗岩，后碰撞花岗岩岩石化学特点主要是高钾钙碱性系列至碱性系列的岩石，强过铝质花岗岩类，有时还会出现钾玄岩系列的岩石，这些后碰撞或后造山构造环境的岩石化学特征与本文分析的结果较一致。李建红(2004)提出造山带后碰撞引发的地壳重熔或同熔的花岗岩，其物质成分以壳源物质为主，含有大量的放射性物质，放射性生成热较高，为铀成矿准备了充足的铀源和热源，也是区域铀成矿有利的构造环境与物质基础。由以上分析可知，当陆壳构造体制由挤压环境向拉张环境转换时，使得深部的热液流体(包括CO2，H2O，F－，Cl－等)运移至地壳浅部，除了带有深部的铀元素外，也使得地壳浅部富铀岩体的铀源得以富集，形成早期的富铀层位，伴随晚期热液活动期次的频繁，在岩体内部形成硅质脉型等铀矿床，如下庄矿床，与铀矿床同时形成的特征矿物有紫黑色的萤石及红色的方解石，而在岩体与围岩的接触热变质部位还有变质矿床出现，如新桥东矿床。

4 结论

粤北下庄岩体富硅、富碱，属于过铝质(A/CNK=1.07～1.21)、高钾钙碱性岩石系列。通过对岩体成因类型的分析，下庄岩体具有典型的S型花岗岩特征，富铝、w(K2O)/w(Na2O)＞1，部分带有铝质A型花岗岩的特征，原岩可能为变质泥岩与变质砂岩部分熔融共同作用的产物。经构造环境判别分析，下庄岩体的构造环境属于后造山花岗岩类的范畴。在岩体形成时期(220 Ma)，构造体制发生改变，由原来的挤压构造环境转变为拉张的环境，后期伴随着深部的热液流体(包括CO2，H2O，F－，Cl－等)上升至地壳浅部，萃取热液流体途经的富铀岩体，在地壳浅部形成铀矿床，可以说，岩体的原岩为铀矿化提供了丰富的铀源，岩体形成时所处构造环境为早期铀成矿提供了运移通道和赋存空间。

致谢:本次研究得到了广东省核工业地质局二九三大队张振奋副总工程师及黄宏坤工程师的大力支持，元素分析得到了湖北地矿局岩矿测试分析中心夏灿工程师的帮助，再此一并表示感谢!

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Discussion on the Petrochemistry Characteristics and Uranium Deposit of Xiazhuang Pluton in Northern Guangdong Province

WU Ji-guang
(Geological Party No.293，Guangdong Geologic Bureau of Nuclear Industry，Guangzhou，GD 510800，China)

The element characteristic of Indo-Chinese epoch Xiazhuang granite is rich in silicon(SiO2=69.13%～73.39%)，alkalis(K2O+Na2O=7.49%～8.69%)，the ASI=1.01～1.21 and ratio of w(K2O)/w(Na2O)＞1，Xiazhuang pluton is belong to high potassium calcium-alkaline and aluminous series rocks.It shows that the pluton is typical S-type granite，little part is A-type granite character.Under the extension tectonic setting of lithosphere，the Xiazhuang pluton is partial melting product that making up metamorphic mud and sandstone together.By analysing the tectonic setting，the pluton is belong to post-collision granite that original rock provide abundant of uranium content for granite and the tectonic setting of forming provide the moving channels and occurrence space for uranium deposit.

Xiazhuang pluton;pluton genetic;tectonic setting;uranium mineralize;metallogenic condition

P584;P619.14

A

1674-3504(2011)03-209-06

10.3969/j.issn.1674-3504.2011.03.002

2011-03-07

中央地勘基金项目(2009441002)

吴继光(1981—)，男，助理工程师，硕士研究生，主要从事铀矿地质研究与找矿工作。E-mail:bobwjg@163.com