冕西煌斑岩脉型铀矿化特征及成因

孙悦，李巨初，丁俊，姚毅锋，王战永，向杰



冕西煌斑岩脉型铀矿化特征及成因

孙悦1，李巨初2，丁俊3，姚毅锋1，王战永1，向杰1

（1.核工业二八〇研究所，四川广汉 618300；2.成都理工大学，成都 610059；3.成都地质调查中心，成都 610081）

康滇地轴北段冕西花岗岩中存在煌斑岩脉型铀矿化，严格受沿断裂充填的矿化煌斑岩脉控制。矿化煌斑岩即为矿体，矿化不均一，品位较高。铀矿物为钛铀矿，伴生的矿物为金红石、磷灰石和磷钇矿。地球化学特征显示其为交代富集地幔部分熔融的产物，煌斑岩岩浆可能经历了液态不混溶过程，是一种地幔流体铀成矿作用。

铀矿化；煌斑岩；地幔流体；冕西岩体

国内外研究表明，中基性岩浆岩脉（包括煌斑岩）活动在花岗岩型和火山岩型热液铀矿床的形成中起到极为重要的作用。其成矿机理是深源的中基性岩浆岩活动可以为铀成矿提供矿化剂（CO2、CO、CH4、H2S等）、有利于萃取围岩中部分成矿物质，提供有利的沉淀环境和部分热源[1-10]，同时也是幔源（或深源）流体成矿作用的表现[11-14]。上述铀矿化一般产于有广泛中基性岩脉活动的花岗岩、火山岩内外的构造蚀变带，或产于构造蚀变带切穿中基性岩脉的部位中（交点矿床），而产出在煌斑岩脉中的铀矿化甚为少见。近年，在四川冕宁县冕西钾长花岗岩体中煌斑岩脉中发现了以钛铀矿为主的工业矿体。这是一种由基性岩浆演化形成的新铀矿化类型，可能为幔源流体铀成矿作用提供了一个重要实例。

1 区域成矿地质背景

冕西地区位于扬子准地台（扬子板块）西缘与松潘—甘孜褶皱系结合部位，属扬子准地台（扬子板块）西缘川滇南北向构造带北段西部。东部康滇台隆区，西部甘孜地槽褶皱区，中间为盐源—丽江坳陷带。

冕西岩体为一沿牦牛山背斜轴部多次侵入的复式带状岩体。岩体整体呈北北东向长条状产出，南北长约90km，东西宽6～14km，面积超过700km2，为一大型复式岩基。岩体以钾长花岗岩、二长花岗岩为主，岩体中北部有大量煌斑岩岩脉（群）侵入，南部有喜山期碱性杂岩及煌斑岩侵入，并赋存稀土矿。岩体时代为燕山中晚期，前人测得同位素年龄为156～68Ma[15]，以早白垩世花岗岩规模最大，划分为四个阶段。铀性矿化点带集中产出在第四阶段中细粒钾长花岗岩（κγK1S）中。区内煌斑岩脉分布广，严格受区域构造控制，沿构造节理裂隙贯入（图1）。

图1 冕西钾长花岗岩体构造位置和矿产分布图（据281队，1979综合编制）

2 煌斑岩脉型铀矿化特征

冕西岩体内部，广泛分布一种煌斑岩脉型铀矿化，其最主要的特点是铀矿化赋存于煌斑岩脉中，矿化严格受沿断裂充填的煌斑岩脉控制。

2.1 煌斑岩岩石学特征和分布规律

冕西岩体内煌斑岩脉岩石种类繁多，主要为闪斜煌斑岩、云斜煌斑岩、云煌岩、拉辉煌斑岩等，伴有辉绿辉长岩等脉岩，以闪斜煌斑岩最为发育，云斜煌斑岩、云煌岩次之。一部分煌斑岩蚀变很强烈，称为蚀变煌斑岩。野外调查证实，强烈蚀变煌斑岩均为矿化煌斑岩，较弱的蚀变煌斑岩为非矿化煌斑岩类。

非矿化煌斑岩常见绿泥石-绿帘石、绢云母蚀变，保留有较多的煌斑岩原生矿物及结构。这种蚀变应属于煌斑岩自变质范畴。一般情况下岩石呈块状，但它们在受到后期断裂活动影响部位常见片理化。

图2 四川省冕宁地区7301矿化点煌斑岩分布示意图

1-钾长花岗岩；2-闪长岩；3-花岗质混染岩；4-矿化煌斑岩；5-非矿化煌斑岩；6-工业矿段位置及编号

1-辉长辉绿岩；2-花岗质混染岩带；3-矿化煌斑岩；4-裂隙及倾向；5-片理；6-矿体；7-剥土范围

矿化煌斑岩普遍发育强烈绢云母化、绿泥石化，还发育有黑云母、白云母化、硅化等，伴有大量极细粒的黄铁矿、磁铁矿，常见发育定向绿泥石-绢云母化组成的片理，有时见呈波浪弯曲状。岩石的原结构构造不清，偶见石英或碳酸盐眼球体。还见有赤铁矿（褐铁矿）绿泥石-方解石以及绿泥石微细脉-网脉，为岩浆晚期自变质蚀变和热液蚀变。

非矿化煌斑岩脉主要分布在大断裂的次级断裂旁侧次级断裂中，并常沿两组或三组剪切断裂面，平行、或呈交叉、追踪形态，总体近南北向延伸。煌斑岩脉壁平直，单脉厚度较大，走向和深部延伸较稳定。煌斑岩一般宽5～15m左右，长度100～500m左右，最长达1 000m。

矿化煌斑岩主要沿更次级裂隙充填，主要产于各铀矿（化）点，常见有正常煌斑岩脉伴随或受到正常煌斑岩脉的限制，多以群脉或网脉形态产出，脉壁波状起伏，脉体膨胀收缩，分支复合，脉体厚度较小、变化大（几厘米到几十公分），走向和倾向延伸不太稳定。这显示矿化煌斑岩受张—剪切性裂隙控制，其侵位晚于正常煌斑岩脉（图2）。

2.2 煌斑岩铀矿化特征

矿化煌斑岩一般出露宽度在几厘米到50～80cm，断续延长几米到60m，分支复合明显（图3）。矿化煌斑岩脉就是含矿体，其中工业矿化体在脉中呈不连续分布。所以矿化煌斑岩脉群发育的强度，即群脉密集程度、走向（平面）和倾向（深部）上的延伸决定了矿体的规模。矿化品位较高，一般在在0.1%～0.5%，最高可达1.05%。前人坑道揭露在地表以下25～50m左右发现矿化煌斑岩脉有合并，且有隐伏的矿化煌斑岩脉体出现；初步钻探揭露显示含矿脉体向深部延伸在50～70m范围内见有矿化煌斑岩。

2.3 铀矿物存在形式及围岩蚀变

矿化煌斑岩电子探针分析结果显示其中铀矿物含较高的UO2和TiO2，但较低的ThO2、REE2O3含量，与钛铀矿化学成分一致[16]。在样品中没有发现其他的铀矿物。前人发现过钛铀矿细脉。所以，可以确定矿化煌斑岩中铀以钛铀矿形式存在。

背散射电子图像图显示，钛铀矿呈云雾状、细分散状，微米级颗粒存在于煌斑岩中，与其伴生的矿物为金红石、磷灰石和磷钇矿，背景矿物为绿泥石、黑云母等（图4）。钛铀矿与金红石紧密共生，钛铀矿并不沿岩石裂隙分布，而是弥漫在绿泥石、绢云母的矿物边缘隙呈交代—充填状分布。绿泥石-绿帘石、绢云母化是矿化前的强烈自变质作用产物，构造变形对铀矿化影响不大。

3 煌斑岩地球化学特征

3.1 岩石地球化学特征

孙悦等[17]以节节马7301矿化点为研究对象，系统研究了冕西岩体内两类煌斑岩的常量元素、微量元素和稀土元素的地球化学特征。按照路风香分类[18]，显示矿化煌斑岩属钾质-超钾质煌斑岩，非矿化煌斑岩属钙碱质煌斑岩，矿化煌斑岩以富钾为特征。两类煌斑岩过渡元素分配模式为幔源“W”型，岩石富集大离子亲石元素（LILE）（K，Rb，Ba），亏损高场强元素（HFSE）（Nb，Ta，Zr，Hf）。正常煌斑岩稀土元素分配模型为右倾轻稀土富集型，δEu值为0.73～0.87，表明区内煌斑岩为交代富集地幔部分熔融的产物。矿化煌斑岩稀土元素分配模型呈“M”型，δEu值为0.28～0.48，矿化煌斑岩显然受流体作用改造作用明显。

图4 矿化煌斑岩背散射电子图像

a-由亮至暗色部位的矿物依次为钛铀矿、金红石、绿泥石、绢云母（黑云母）。b-由亮至暗色部位的矿物依次为钛铀矿、金红石、绢云母（黑云母）

3.2 同位素地球化学特征

采集钻孔内非矿化煌斑岩脉中方解石脉和方解石-石英脉的方解石单矿物做碳氧同位素测定（表1）。7301矿化点非矿化煌斑岩δ13CV-PDB为-3.33‰，-4.02‰，-3.74‰，极差0.6～0.3；氧同位素δ18OSMOW为15.66‰，14.87‰，15.38‰，极差0.3～0.5，同位素值非常集中。碳同位素值落在地幔C同位素（-3‰～-7‰。，FaureG，1986）范围，接近初始火成碳酸岩碳氧同位素(分别为-4‰～-8‰。和6‰～10‰。，KellerJ，etal，1995)之内，与老王寨金矿化煌斑岩（黄智龙等，2001）、耗牛坪稀土矿床碳酸岩的C，O同位素(-6.6‰～-7.0‰和6.4‰～4‰许成等，2002）类似，表明7301地区煌斑岩中流体为地幔源，不是花岗岩分异的。相比之下，煌斑岩氧同位素δ18OSMOW则较偏富18O，可能与围岩发生过水的混合。

表1 煌斑岩脉中方解石碳氧同位素测试结果

注：由成都理工大学应用核技术四川省重点实验室MAT-253测试；表中δ18OvSMOW的值是利用公式δ18OSMOW=1.03091δ18OPDB+30.91进行计算的。

4 铀矿化成因探讨

4.1 铀源

大多数学者认为花岗岩型铀矿中铀源来自于围岩[19-21]，也有少数学者认为铀来自于幔源[22]，结合区内情况认为区内冕西花岗岩为成矿提供了铀源，随着岩体的结晶分异，铀含量也逐渐升高，其中早白垩世第四阶段中细粒钾长花岗岩铀含量最高，应为主要铀源体，绝大多数铀矿化点带也产于其中。应该是煌斑岩及其流体在上侵过程中从花岗岩中吸取了铀。

4.2 成矿环境

矿化煌斑岩中广泛发育钾质交代，如黑云母化、绢云母化、白云母化，最主要发育绿泥石（铁绿泥石）化-绢云母化等碱性蚀变，表明成矿流体是一种碱性流体，流体中特别富钾质、富铁质。区内节节马7301矿化点铀矿物为钛铀矿，钛铀矿呈云雾状、细分散状，微米级颗粒存在于煌斑岩蚀变产物绿泥石、黑云母（绢云母）中，与其伴生的矿物为金红石、磷灰石和磷钇矿，还有赤铁矿等，这种矿物组合代表着氧化环境[23]。在煌斑岩中以副矿物形式存在的钛铁矿、榍石等和Fe的低价氧化物（磁铁矿等）正是在这种高氧逸度的条件下形成了金红石和赤铁矿。

华南地区花岗岩型铀矿中铀从热液中沉淀的最主要的两个因素为络合物的分解和氧逸度的降低[19]。这与区内铀矿化在高氧逸度条件下形成的情况相反，同时区内铀矿物类型以钛铀矿为主，电子探针分析结果说明铀主要以UO2的形式存在，故认为区内产于煌斑岩中的铀应该是以U4+络合物的形式运移为主。

4.3 成矿流体特征

区内正常煌斑岩和矿化煌斑岩中都往往有白色石英成囊状、脉状产出，特别的在矿化煌斑岩中见有石英和方解石的眼球体或方解石脉体，一般认为这是基性岩浆演化过程中发生了硅酸盐溶体—碳酸盐溶体液态不混溶的结果[24,25]。岩浆液态不混溶作用分异出石英、方解石，基性岩浆的演化过程中发生了CO2和H2O为主的去气作用或，气-液分离产生流体，是一种地幔来源流体。

前人实验和观察资料表明，高温（750°）富卤素流体和高温（750°）富CO2流体可以含铀（U4+）[26]，李子颖等也认为铀主要以四价铀氟、氯等络合物的形式由深部向上运移[27]，故推测区内碱性煌斑岩其中较高挥发分组分（F、Cl、CO2、H2O）交代活化了冕西岩体中的U4+，四价铀以氟、氯等络合物的形式迁移富集，在煌斑岩岩浆演化过程中形成了含矿流体，由深部还原至地表氧化环境转变的情况下铀的氟氯络合物不稳定发生解体而快速沉淀，形成赋存于矿化煌斑岩中的钛铀矿。煌斑岩为铀矿化提供了流体中矿化剂的作用，显然与华南地区不同的是铀以四价铀络合物的形式运移，而不是碳酸铀酰络合物。

4.4 矿化成因分析

综上，冕西岩体内煌斑岩脉型矿化成因如下：燕山晚期，冕西钾长花岗岩主体形成，形成相对富铀的地质体，之后岩体内发生大规模区域性剪切逆冲断裂带；来源于富集地幔的基性岩浆沿主断裂及其配套的次级断裂裂隙运移到浅成-超浅成部位，岩浆结晶分异（液态不混溶作用）演化，形成正常煌斑岩为主，辉绿辉长岩、拉辉煌斑岩等一起组成的脉岩群；稍晚，基性岩浆进一步分异，形成更富钾、铁、钛和富挥发分的岩浆，后上涌到更次级断裂裂隙或早前煌斑岩脉（断裂）构造的空间形成矿化煌斑岩；矿化煌斑岩内发生液态不混溶作用，即气液分离，形成含F、Cl、CO2、H2O等成分流体；这种流体具有很强的吸取金属的能力，流体对围岩花岗岩等中吸取U、Th、W、Ti、Yb、Y等元素，形成了碱性含矿流体，铀以四价铀络合物的形式运移；在温度降低、压力降低、氧逸度升高的情况下，流体或含矿流体在煌斑岩中渗滤-扩散交代，发生绿泥石、绢云母、黑云母化等碱性蚀变，形成钛铀矿、金红石、磷灰石、磷钇矿等组合的矿化体；晚期还发育绿泥石-石英-方解石-赤铁矿等蚀变，流体成分向酸性转化。这样，在煌斑岩中形成的不均一的工业矿化并没有超出煌斑岩脉内部，从成矿作用考虑，煌斑岩型铀矿化应属于岩浆作用铀矿化类型。

5 结论

1）康滇地轴北段冕西花岗岩中存在煌斑岩脉型铀矿化，铀矿化严格受沿断裂充填的矿化煌斑岩脉控制，矿化煌斑岩即为矿体，脉体中矿化不均一，品位较高。铀矿物为钛铀矿，呈云雾状、细分散状分布，伴生的矿物为金红石、磷灰石和磷钇矿。

2）煌斑岩岩石地球化学和同位素地球化学证明，煌斑岩为交代富集地幔部分熔融的产物，矿化煌斑岩受流体作用改造作用明显。

3）通过对冕西岩体内煌斑岩型铀矿铀源、成矿环境和成矿流体的分析，认为区内煌斑岩为铀成矿提供了成矿流体和矿化剂，成矿流体萃取了钾长花岗岩中的U、Th、W、Ti、Yb、Y等元素，铀以四价铀络合物的形式运移；在温度降低、压力降低、氧逸度升高的情况下，最终形成了钛铀矿、金红石、磷灰石、磷钇矿等组合的矿化体；不均一的工业矿化并没有超出煌斑岩脉内部范围。

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Characteristics and Genesis of Lamprophyre Vein Type Uranium Mineralization in the West of Mianning, Sichuan

SUN Yue1LI Ju-chu2DING Jun3YAO Yi-feng1WANG Zhan-yong1XIANG Jie1

(1-No.280 Institute, China National Nuclear Corporation, Guanghan, Sichuan 618300; 2-Chengdu University of Technology, Chengdu, 610059; 3- Chengdu Geological Survey Center, CGS, Chengdu 610081)

Lamprophyre vein type uranium mineralization in the west of Mianning, Sichuan is controlled rigorously by lamprophyre veins filling along fissures. The uranium mineralization is characterized by whole rock nonuniform mineralization and high average grade. Ore mineral is brannerite. Associated minerals are rutile, apatite, and xenotime-(Y). The geochemical characteristics show it is mantle-derived.

uranium mineralization; lamprophyre; mantle fluid; Mianxi intrusion

P619.14

A

1006-0995（2017）02-0209-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.008

2016-07-06

中国核工业地质局区域评价项目“康滇地轴北段冕宁地区花岗岩型铀矿资源调查评价”（项目编号：201170）和中国核工业地质局生产中科研项目“康滇地轴北段冕宁地区花岗岩型铀矿化成因研究”（项目编号：201258）资助

孙悦（1984-），男，天津人，工程师，硕士研究生，现主要从事铀矿地质勘查工作