内蒙古卫境岩体查干哈达地段碱交代蚀变岩特征与铀成矿作用研究

胡 鉴， 聂逢君， 高爽， 朱成华

(1．核工业二○八大队，内蒙古 包头市 014010；2．东华理工大学，江西 南昌 330013；3．南京大学，江苏 南京 210093)

内蒙古卫境岩体查干哈达地段碱交代蚀变岩特征与铀成矿作用研究

胡 鉴1， 聂逢君2， 高爽3， 朱成华2

(1．核工业二○八大队，内蒙古 包头市 014010；2．东华理工大学，江西 南昌 330013；3．南京大学，江苏 南京 210093)

卫境岩体位于中亚造山带东南部，紧邻华北板块北缘。通过对查干哈达地段的岩石样品进行系统的岩相学分析、电子探针分析、全岩主量元素分析，表明查干哈达地段的铀矿化为典型的碱交代型。钻孔中花岗岩蚀变整体以碱性蚀变为主；矿化的花岗岩中钾长石含量明显减少，钠长石化明显，并伴有绿泥石化及赤铁矿化。主量元素显示新鲜花岗岩的Al2O3，FeO*，CaO，TiO2含量与SiO2含量有较明显的负相关性；矿化花岗岩呈现出明显的富Na2O，CaO，P2O5，贫SiO2，K2O等特征，K2O被Na2O完全交代，SiO2含量大量减少。深部钻孔铀矿化严格受碱交代体控制，这一特征可作为今后本区的寻找碱交代型铀矿化的重要标志。

卫境岩体；碱交代；铀成矿

长期以来，内蒙古主攻铀矿床类型为砂岩型，现二连盆地已经发现了一系列超大型、大型和中小型的铀矿床(聂逢君等，2015)，而作为二连盆地主要蚀源区的卫境岩体从未系统开展过铀矿地质工作。卫境地区侵入岩极为发育，出露面积约345 km2，前人在地表发现大量花岗岩型的铀矿化点、异常点，显示出优越的花岗岩铀成矿潜力。近年来在资料综合整理编图的基础上，对圈定的找矿靶区开展了钻探查证工作，特别在查干哈达地段2-275铀矿化点，多个钻孔中均发现了较好的工业铀矿化。本文拟通过对典型地段钠交代蚀变岩岩相学、地球化学特征研究，总结区内找矿标志，同时探讨其与铀成矿作用，为今后勘查工作提供依据。

1 区域地质背景

研究区位于内蒙古自治区中北部，属于滨太平洋成矿域、大兴安岭铀成矿省、二连盆地铀成矿区、巴音宝力格隆起铀成矿带上。大地构造位置位于西伯利亚板块南缘与华北地台北缘接壤部位(Xiao et al.,2003)，中亚造山带(兴蒙造山带)中部，艾勒格庙—锡林浩特前寒武系地块的中西段(图1)(聂凤军等，2008)，位于索伦山板块缝合线和贺根山断裂之间，研究区出露的地层主要有青白口系艾勒格庙组、二叠统大石寨组及哲斯组、侏罗系、白垩系以及第三系和第四系。

图1 研究区大地构造单元划分(据Xiao et al，2003综合)Fig.1 Tectonic map of structures and tectonics

2 铀矿化特征

查干哈达地段碱交代型铀矿化是以2-275矿化点为主体，其他一些点为辅形成的，它的主体产于花岗岩中，碱交代现象明显。

2-275地表铀矿化点发育于中粗粒黑云母花岗岩碎裂岩带中，由前人施工的26条探槽控制，矿化断续长约1 200 m(图2)，走向近东西，倾向北，受地表碱交代岩、硅化带共同控制；其中碱交代岩宽一般3 m，最宽达8 m，铀矿化体宽1～2 m，最宽2.5 m，品味最高大于0.10%，一般0.01%～0.05%。地表矿化规律：(1)岩石特别破碎蚀变组合较复杂且互相叠加的情况下，矿化相对较高，反之则差；(2)蚀变在空间展布上有一定规律，地表为赤铁矿化范围〉碱交代范围〉矿化范围*胡鉴，黄宝峰，高大飞，等.2015.内蒙古四子王旗卫境地区铀矿资源调查评价.核工业二○八大队：55-97.。

图2 查干哈达地段工程平面图Fig.2 Engineering plan of the Chaganhada area 1.侏罗系细粒片麻状黑云母花岗岩；2.侏罗系中粗粒黑云母花岗岩；3.艾勒格庙群变质岩；4.石英脉；5.前人施工探槽及编号；6.工业矿孔位置及编号；7.异常孔位置及编号；8.无矿孔位置及编号；9.地表铀异常点位置及编号；10.取样点

近年来在该矿化点累计施工完成钻孔12个，新发现6个铀工业矿孔，3个铀异常孔。深部铀矿化受碱交代岩、花岗岩与变质岩接触带共同控制；现碱交代岩东西走向大于500 m，南北宽度大于200 m，四周都未控制，且往东部ZKC7、ZKC9钻孔中碱交代岩范围明显增大，绿色蚀变带范围宽，均揭遇到工业矿体、矿化体和大范围的铀异常体；判断往东部应该有富、大、厚的铀矿体，只是现在工作程度稀少，控制程度不够，有待于今后进一步工作。

3 岩相学特征

3.1 典型钻孔蚀变岩岩性特征

区内钻孔中花岗岩以碱性蚀变为主，正常花岗岩分布在浅部，深部为蚀变花岗岩；其中ZKC2钻孔上段0～40 m为肉红色中粗粒钾长花岗岩(图3A)，粗粒花岗结构，主要矿物为：石英、斜长石、钾长石和少量黑云母。钾长石呈自形-半自形板状结构，粒径大小不等，0.5～5 mm，见泥化，与白云母共生(图3B)，见格子双晶结构，含量约50%；斜长石呈自形-半自形板状，粒径0.3～6 mm，含量约9%，见弱-中等绢云母化、泥化，部分向黑云母蚀变，少量白云母交代，聚片双晶少见；石英呈半自形-它形粒状，粒径0.3～8 mm，含量约40%，嵌钾长石，包白云母；黑云母呈亮绿-黄褐多色性显著，自成片状集合体，部分向绿泥石转变。

下段40～110 m为浅肉红色中粗粒蚀变花岗岩为主(图3C)，夹灰绿色、褐红色蚀变花岗岩，矿物主要为：石英、斜长石、钾长石和少量绿泥石。钾长石呈自形-半自形板状结构，粒径0.3～7 mm，见弱绢云母化、泥化，含白云母，格子双晶结可见，嵌石英；斜长石呈自形-半自形板状，粒径0.2～4mm，见弱-中等绢云母化、泥化，聚片双晶可见，嵌石英，含白云母；石英呈半自形-它形粒状，粒径大小不等0.3～9 mm；绿泥石呈绿-暗绿色，部分由黑云母蚀变而来，破碎较为明显。岩石钾长石含量明显减少，以斜长石为主，整体具有钠交代作用，去钾富钠，可见钠交代花岗岩—灰绿色蚀变带—赤铁矿化、硅化花岗岩—灰绿色蚀变带—钠交代花岗岩蚀变及矿化垂直分布规律(吴烈勤等，2005)。其中，铀矿化都产于钠交代岩中，严格受钠交代控制，在镜下观察有绿泥石化现象(图3D)，即本文提到的绿色蚀变带；初步推测有两期成矿作用，第一期黑云母蚀变为绿泥石化，具有强烈的绿泥石化、黄铁矿化，形成大范围铀异常(绿色蚀变带)，第二期绿色蚀变带中又叠加了硅化、赤铁矿化等酸性热液蚀变，形成工业铀矿体。

图3 样品照片及镜下鉴定Fig.3 Photo and petrological features of Chaganhada samples

3.2 蚀变矿物电子探针分析

为了更好的研究钾钠交代现象，将钻孔中钾交代岩、钠交代岩送东华理工大学核资源与环境教育部重点实验室进行了电子探针分析，分析结果表明本区钾钠交代现象特别明显。

主壁厚2.0 mm保持不变，侧壁厚度1.2 mm保持不变，加强筋厚度维持不变，加强筋高度分三种状态：0.45、0.75、1.25 mm，注塑成型参数保持不变，分析加强筋高度变化对塑料件翘曲变形的影响。

长石钾化现象：(图4A、B)为长石钾化作用背散射图，根据电子探针数据结果显示(表1)：K2O含量平均约17.56%，SiO2含量平均约70.6%，Al2O3含量平均约18.37%，其他氧化物含量较低，长石为钾长石。原生钠长石被钾长石交代蚀变，呈不规则溶蚀港湾，局部可见钠长石残留体。

图4 样品电子探针背散射图Fig.4 BSE images of the samples

长石钠化现象：(图4C、D)为长石钠化作用背散射图，根据电子探针数据结果显示(表1)，Na2O含量平均约12.19%，SiO2含量平均约74.45%，Al2O3含量平均约19.1%，其他氧化物含量较低，长石主要为钠长石。图中浅色物质为碳酸盐矿物，交代蚀变作用较强，完全分割长石颗粒，局部见长石被完全交代现象。钠长石边缘较明亮为黄铁矿，呈浑圆粒状。

表1 样品电子探针测定结果

4 主量元素特征

在研究区地表和钻孔中分别选取了新鲜的(或正常的)、钠交代蚀变岩(异常体)和矿化的花岗岩样品(分别为图2中ZKC2，ZKC5，ZKC7，ZKC9)，进行了主量元素分析，测试工作在核工业二0八大队分析测试中心进行。除FeO采用重铬酸钾容量法外其他元素均使用X荧光光谱法(ZSX100e)，依据GB/T 14506—1993，精度优于0.3%；主要使用ARL9800XP+型XRF仪器测定，分析结果见表2。

由表2可以看出，区内新鲜花岗岩(样品数12个)均具有富硅、贫碱、铁、钙、镁、铝等特征(黄国龙，2014)，SiO2含量为63.27%～75.43%，平均为71.09%，K2O+Na2O的变化范围为6.07%～8.79%，平均为7.74%，K2O含量2.42%～6.20%，平均为4.06%，Na2O含量1.69%～4.48%，平均为3.68%，大部分样品K2O>Na2O， K2O/Na2O介于0.57～3.67之间。TFe2O3含量2.45%～5.16%，平均为3.26%，Al2O3含量10.31%～17.92%，平均为13.56%，TiO2含量0.19%～0.92%，平均为0.49%，CaO含量0.38%～1.69%，平均为1.07%，P2O5含量0.01%～0.26%，平均为0.11%。

在Haker图解(图5)上，可以看出新鲜花岗岩的Al2O3，Na2O，FeO*，CaO，TiO2，MnO含量与SiO2含量有较明显的负相关性，而K2O含量与SiO2含量则成弱的正相关性。MgO和P2O5的含量与SiO2含量的线性关系不明显。随SiO2含量升高，Al2O3，Na2O和 CaO含量呈降低的演化趋势，表明在岩浆成岩演化过程中可能存在斜长石的分离结晶作用(干国樑，1993)；而FeO*，TiO2和MnO与SiO2呈负相关的演化特征，则暗示在岩浆演化过程中存在富这些元素的矿物如钛铁矿、榍石、金红石等矿物的分离结晶作用(贾小辉等，2009)。

表2 查干哈达地段主量元素分析结果一览表

图5 查干哈达地段花岗岩Haker图解Fig.5 Haker diagrams of Chaganhada samples

5 矿体赋存规律探讨

富Na但贫Si和K的特征，反映异常、矿化花岗岩均发生了钠长石化蚀变作用，这也与电子探针下观察到的钾长石被钠长石交代的特征一致(图4)。所谓钠长石化蚀变作用，指的是热液流体中的钠交代岩石中的钾，形成钠长石的热液蚀变过程。钠长石化蚀变作用属于碱交代蚀变作用的一种，除了Na取代K导致蚀变后岩石中Na富集、K亏损之外，另外一个明显的特征就是去Si，从而形成的矿化花岗岩相对于正常花岗岩而言的富Na，贫Si和K的特征(Whalen et al., 1987)。此特征在本区尤为明显，说明经过了充分的钠交代作用，另外花岗岩铀矿体及铀异常体较正常花岗岩比较CaO含量增加，这是反映在钠交代作用阶段酸化中钙的沉淀现象，经常出现富钙的矿物如方解石、绿帘石等(杜乐天，2015)。这些可作为今后本区的寻找蚀变、矿化的找矿标志。

通过上述研究，认为查干哈达地段为典型的碱交代型铀矿化，地表铀矿化主要受断裂带、蚀变带产出，深部铀矿化严格受碱交代岩控制(图6)(Yu et al.，2007)，可作为今后的找矿标志。所以今后探索碱交代岩空间展布规律十分重要，在本地区可应用于直接找矿。

图6 查干哈达地段钻孔剖面示意图Fig.6 Drill hole section across the Chaganhada area1.艾勒格庙群石英岩；2.侏罗系中粗粒二长花岗岩；3.变粒岩；4.石英岩；5.二长花岗岩；6.钠交代岩；7.钾长石化花岗岩；8.钻孔位置及编号；9.褐铁矿化、赤铁矿化；10.高岭土化；11.黄铁矿化、水云母化；12.地表铀矿、异常；13.实测、推测地质界限；14.工业铀矿化(品位、厚度)；15.碱交代范围

6 结论

(1)区内新鲜花岗岩均具有富硅贫碱、铁、钙、镁、铝等特征， Al2O3，Na2O，FeO*，CaO，TiO2，MnO含量与SiO2含量有较明显的负相关性，而K2O含量与SiO2含量则成弱的正相关性。

(2)相对于区内新鲜花岗岩，钠长石化、矿化花岗岩呈现出明显的富Na，Al，Ca，Ti，P，贫S，K等特征，K2O被Na2O完全交代，SiO2含量大量减少，可作为今后本区的寻找钠交代蚀变、铀矿化的直接地球化学找矿标志。

(3)通过手标本、镜下、电子探针、全岩分析，认为查干哈达地段为典型的碱交代型铀矿化，地表铀矿化主要受断裂带、蚀变带产出，深部铀矿化严格受碱交代体控制，钠交代体范围可作为今后研究、勘查铀矿体空间展布的找矿标志，应用于本地区直接找矿工作。

杜乐天.2015.全球热液铀矿地球化学-对当代国际热液铀矿理论的重建[M].北京：地质出版社.

干国樑.1993.矿物-熔体间元素分配系数资料及主要变化规律[J].岩石矿物学杂志，12(2)：144-181.

胡受溪, 周顺元, 任启江,等.1982.碱交代成矿模式及其成矿机制的理论基础[J]. 地质与勘探,18(1)：2-4，46.

黄国龙, 刘鑫扬, 孙立强,等. 2014.粤北长江岩体的锆石U-Pb定年、地球化学特征及其成因研究[J]. 地质学报, 88(5):836-849.

贾小辉，王强，唐功建.2009. A型花岗岩的研究进展及意义[J].大地构造与成矿学，33(3)：465-480.

聂逢君, 李满根, 邓居智,等.2015. 内蒙古二连裂谷盆地“同盆多类型”铀矿床组合与找矿方向[J].矿床地质, 34(4):711-729.

聂凤军, 许东青, 江思宏,等.2008.内蒙古苏莫查干敖包特大型萤石矿床地质特征及成因[J]. 矿床地质, 27(1):1-13.

吴烈勤, 黄国龙, 沈渭洲,等.2005.粤北下庄花岗岩地球化学特征与成因研究[J]. 铀矿地质, 21(2):65-71.

朱洛婷.2014.二连浩特—镶黄旗中生代花岗岩年代学及地球化学[D].中国地质大学：52-59.

Whalen J B, Currie K L, Chappell B W.1987.A-type granites: geochemical characteristics[J], discrimination and petrogenesis.95: 407-419.

Xiao Wenjiao,Windley B F,Hao J,et al.2003.Accretion leading to collision and the Permian Solonker suture,InnerMongolia, China: Termina-tion of the central Asian orogenic belt[J]. Tectonics,22(6):2-20.

Yu J H, O Reilly S Y, Zhao L,et al.2007.Origin and evolution of topaz-bearing granites from the Nanling Range, South China: a geochemical and Sr-Nd-Hf isotopic study[J]. Mineralogy and Petrology, 90: 271-300.

Characteristics of Alkaline Alteration and Uranium Mineralization in Weijing Pluton,Inner Mongolia

HU Jian1, NIE Feng-Jun2, GAO Shuang3, ZHU Cheng-hua2

(1.No.208 Geological Party,CNNC,Baotou 014010;2.East China University of Technology,Nanchang, JX 330013;3.Nanjing University,Nanjing,JS 210093，China)

Weijing Pluton is located in the southeast of the Central Asian orogenic belt (CAOB) and adjacent to the north margin of the North China Craton (NCC). Petrography, EMPA analyses and major elements analyses of Chaganhada samples indicate that study area develops alkali metasomatism type uranium mineralization. Alkaline alteration play a major role in the drill hole, and present a unique distribution characteristic, which is called “acid under alkali”; K-Feldspar in mineralized granites reduce significantly, accompanied by chloritization and hematization. Major elements analyses of fresh granites display a positive correlation between Al2O3，FeO*，CaO，TiO2contents with SiO2contents. mineralized granites are all enriched in Na2O，CaO，P2O5, and depleted in SiO2，K2O. Uranium mineralization in deep drill hole is subject to alkaline alteration position, which can be an important indicator for uranium exploration.

Weijing pluton;alkaline alteration;uranium mineralization

2016-09-14

国家重点基础研究发展规划973计划项目“中国北方砂岩型铀矿流体成矿过程研究(2015CB453002)”；国家自然科学基金项目(40972067)

胡 鉴(1982—)，男，工程师，硕士。E-mail:364158270@qq.com *通讯作者：聂逢君(1962—)，男，教授，博士，E-mail: niefj@263.net

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.04.001

P619.14

A

1674-3504(2016)04-0301-09

胡鉴,聂逢君,高爽,等. 内蒙古卫境岩体查干哈达地段碱交代蚀变岩特征与铀成矿作用研究2016[J].东华理工大学学报：自然科学版，39(4)：301-309.

Hu Jian,Nie Feng-Jun,Gao Shuang，et al.2016. Characteristics of alkaline alteration and uranium mineralization in Weijing Pluton,Inner Mongolia[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(4):301-309.