红石泉伟晶状白岗岩型铀矿黑云母特征及成矿作用*

赵新胤 汤 琳

(东华理工大学地球科学学院)

红石泉伟晶状白岗岩型铀矿黑云母特征及成矿作用*

赵新胤 汤 琳

(东华理工大学地球科学学院)

甘肃红石泉伟晶状白岗岩型铀矿床是我国白岗岩型铀矿最为典型的地区之一，该矿床主要包括黑化型和红化型等2种铀矿化类型，其中黑化型铀矿化主要与黑云母化直接相关。黑云母化对铀矿化起着重要作用，通过阐明黑云母分类、氧逸度与铀矿化关系，在此基础上讨论黑云母对成岩成矿的意义，为找矿工作提供参考。

伟晶状白岗岩 黑云母 成矿意义

甘肃红石泉伟晶状白岗岩型铀矿床是我国最为典型的白岗岩型铀矿床，也是迄今为止我国已发现的最古老的铀矿床之一，与纳米比亚罗辛矿床具有十分相似的成矿背景和特征[1-2]。以该铀矿床中的黑云母矿物为研究对象，对该矿床中与铀成矿关系密切的黑云母等蚀变矿物开展系统研究，在此基础上讨论黑云母对成岩成矿的意义。

1 区域地质及矿床地质概况

红石泉伟晶状白岗岩型铀矿床位于华北地台西部边缘、阿拉善台隆南缘NWW向龙首山拱断带的西段，南以走廊边缘深断裂为界与祁连加里东地槽的走廊过渡带相邻，北与阿拉善台块潮水中新生代盆地相接[3-5]。 矿区以上元古界韩母山群为核部，中元古界墩子沟群和下元古界龙首山群大理岩、石英岩夹片岩为两翼的复式向斜，矿床位于复向斜的北翼，为一倒转的单斜岩层。矿区内断裂构造发育，包括NWW向，NE(或NW)向和近SN向3组，以NWW向断裂为主。出露的岩浆岩主要有元古代石英闪长岩-斜长花岗岩、伟晶状白岗岩，加里东期中粒花岗岩、正长岩、角闪正长岩及脉岩等。铀矿体主要产于侵入到下元古界龙首山群中的伟晶状白岗岩体中。

2 黑云母矿物学特征

黑云母主要赋存于矿体及周围混染带中。手标本黑云母一般呈绿色-绿黑色，单个晶体较大，集晶呈团块状、条带状、现状等不均匀分布(见图1)。从强混染到弱混染直到无混染的伟晶状白岗岩中，黑云母含量逐渐减少到消失，粒度逐渐变细，在较纯的伟晶状白岗岩中的黑云母极少出现。混染带中黑云母均受到构造作用，产生不同程度的构造岩，矿物应力现象明显，可见赤铁矿化较强、构造发育地段矿化往往比较好。

图1 黑化矿石样品

镜下黑云母一般呈绿色-绿黑色，晶体不完整，多为大小不一的片状、板状组成条带状、线状、团块状，分布于矿物颗粒间、裂隙中或围绕矿物周围出现(见图2)。蚀变较强，除绿泥石化外，往往沿解理面方向发生变异，析出铁钛等条带，局部可见细针状、网状金红石析出物。单体周围被溶蚀明显改造，溶蚀残余物有的重结晶，有的呈不规则脉状围绕在云母周边，并沿附近裂隙向外扩散，充填成网脉状、脉状绿泥石，包体较少，含铀性好，既有分散吸铀，也有铀矿物。可见黑云母被石英溶蚀成港湾状，另可见黑云母交代钾长石，自身又被白云母交代，分布于其他矿物之间或裂隙间。

3 黑云母化学成分特征

黑云母相关测试在东华理工大学核资源与环境省部共建国家重点实验室培养基地电子探针室完成。表1为黑云母主量元素电子探针分析结果，表2为计算出的黑云母阳离子数及相关参数[6]。

图2 黑云母矿石样品镜下特征

表1 龙首山铀矿床中黑云母电子探针分析结果

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表2 龙首山铀矿床中黑云母的电子探针分析结果 %

样品编号SiTiAlMnMgCaNaKAllVAlVlFe2+Fe3+T10.44.7860.0613.8420.0664.0730.00300.0063.2140.6282.090.26T2.34.8620.2003.9010.0733.74600.0840.0643.2380.7632.060.25T3.14.8350.0163.7790.0763.9130.00700.0083.1650.6142.070.24T1.14.7710.0063.8760.0773.9190.0020.0030.0023.2290.6472.070.24T8.54.9370.0173.8570.0563.8660.0050.0030.053.0630.7942.090.27

注: 以22 个氧原子为基准计算的阳离子数,Fe3+和Fe2+采用电价平衡法进行校正。

由表1可知，黑云母中的MgO的含量为15.14%～16.76%，含量较高，而Na2O和K2O分别低于0.26%和0.30%，含量相对较低。

对表1中分析数据计算了下列参数：①含铁系数，(Fe3++Fe2+)/(Fe3++Fe2++Mg+Mn+Ti)；②含镁系数，Mf=Mg/(Mg+Fe3++Fe2++Mn)；③氧化系数，f=Fe3+/(Fe2++Fe2+)；④还原系数，Fe2+/(Fe3++Fe2+)。通过计算可见：①黑云母氧化系数较低、还原系数较高，说明它们可能形成于氧逸度较低的环境；②黑云母含镁系数高于0.5，说明其形成温度较高；③黑云母含铁系数较低、变化范围小、铁镁比值低，为富镁黑云母。

在Mg-(AlⅥ+Fe2++ Ti)-(Fe2++ Mn) 图解中(见图3)，可知该矿区中黑云母属于镁质黑云母的范围，贫Na2O和K2O，形成温度较高，应该是深源产物。利用Wones和Eugster提出的Fe2+-Fe3+-Mg2+三角图解来估计岩浆的氧逸度(见图4)，所有样品的黑云母投影点均接近Fe3O4-Fe2O3缓冲剂附近及之上，说明黑云母结晶时熔浆有很低的氧逸度，说明形成黑云母的流体为还原环境，同时暗示本区形成黑云母的热液流体来源于壳幔混源。

图3 云母分类结果

图4 黑云母的氧逸度[7]

黑云母在铀矿化富集过程中主要作用在于：

(1)为铀的载体矿物。在混染带中晚期富铀的熔浆与围岩过程中，进一步吸取围岩中的铀和铁镁等暗色组分，熔浆原有的平衡遭到破坏，加之在还原条件下，铀以晶质铀矿的形式沉淀出来，在黑云母形成过程中捕获了较多的晶质铀矿，使得铀富集于富黑云母的混染带中。

(2)有利于晶质铀矿的保存。大量镁质黑云母已转化为铁绿泥石，含有大量的Mg2+，这使得晶质铀矿稳定存在，不致被氧化淋失。

(3)为后期矿化提供场所。在混染过程中，由于大量富镁黑云母的形成及以后的交代改造，大大降低了岩石的抗压强度，增加了孔隙度，有利于后期构造的发育，且富镁黑云母形成温度较高，深度较深，又为后期热液铀矿化迭加提供了有利的空间和有利的物理化学条件。

(4)提供吸附铀。黑云母在蚀变改造时自身的Fe2+被氧化成赤铁矿，容易吸附铀。

4 结 论

(1)黑云母均属于镁质黑云母，贫Na2O和K2O，形成温度较高，应该是深源产物。

(2)黑云母形成的氧逸度较低，为还原环境，表明黑云母化的热液流体主要来自于壳幔混合源。

(3)黑云母化对铀矿化的作用主要为：①作为铀的载体矿物；②有利于晶质铀矿的保存；③为后期矿化提供场所；④提供吸附铀。

[1] Berning J.,Cooke R.,Heimstra S.A.,et al. The rossing uranium deposit, South West Africa[J].Economic Geology, 1976(1):351-368.

[2] Werner H.Rossing plans long-term future and to reduce treatment costs[J].Mining in Southern Africa,2000(3):8-21.

[3] 张 诚，金景福.红石泉铀矿床铀的迁移形式及沉淀机制[J].西北地质科学，1987(5)：65-74.

[4] 张 诚，金景福.红石泉铀矿床黑云母与晶质铀矿同步富集作用探讨[J].岩石矿物学杂志，1989(3)：242-251.

[5] 张新虎.甘肃省区域构造及区域成矿找矿研究[D].兰州：兰州大学，2007.

[6] 林文蔚，彭丽君.由电子探针分析数据估算角闪石、黑云母中的Fe2+、Fe3+[J].长春地质学报,1994，24(2)：155-162.

[7] Wones D R, Eugster H P. Stability of biotite: experiment, theory and application[J]. American Mineralogist,1965(1): 1228-1272.

*国家自然科学基金项目(编号：41172079)。

2015-01-15)

赵新胤(1987—)，男，硕士研究生，330013 江西省南昌市昌北区广兰大道418号。