豫西盧氏產鈾偉晶巖地質特征及其找礦前景分析

李靖輝

(河南省核工業地質局,河南 信陽 464000)

豫西盧氏產鈾偉晶巖地質特征及其找礦前景分析

李靖輝

(河南省核工業地質局,河南 信陽 464000)

在陜西商丹三角地區秦嶺群地層中發現了兩個小型偉晶巖型鈾礦床和數個鈾礦化點。在豫西,灰池子巖體從陜西向東延伸至盧氏黃柏溝—騎馬河—里曼坪一帶?；页刈訋r體就位于商丹斷裂和朱夏斷裂之間秦嶺群地層。秦嶺群是一套深變質巖系?；页刈訋r體為Ⅰ型花崗巖。偉晶巖劃分三種類型:黑云母偉晶巖、二云母偉晶巖和白云母偉晶巖。圍繞該巖體,偉晶巖的分布具有水平和垂直分帶性,巖體的內帶為黑云母偉晶巖,遠離巖體分布為白云母偉晶巖,介于兩者之間為二云母偉晶巖。產于加里東的黑云母偉晶巖稀土元素特征屬輕稀土型,具有較強的銪虧損,巖石化學特征具有高硅(73%)、富堿、K﹥Na,貧 Fe,Mn,Mg,Ca等。副礦物為鈦鐵礦 -獨居石 -晶質鈾礦組合。晶質鈾礦主要賦存在偉晶巖的黑云母或稀土中。形成時代為 426 Ma。在灰池子巖體外帶的河南部分偉晶巖具有較好的鈾成礦前景,特別是盧氏縣的里曼坪、騎馬河和黃柏溝一帶找礦潛力較大。

產鈾偉晶巖;地質特征;灰池子巖體;黑云母偉晶巖;找礦前景

偉晶巖型鈾礦床是我國重要鈾礦類型之一,主要分布在甘肅河西走廊、陜西東南及河南西南部。國外有納米比亞羅辛 (Rossing uranium deposit)和加拿大班克羅夫特鈾礦 (Bancroft uranium deposit)。國內有甘肅紅石泉鈾礦、陜西東南的陳家莊、光石溝鈾礦床。對于偉晶巖型鈾礦床的成礦模式、成礦遷移沉淀機制前人均有探討 (曾令交等,1994,1996)。在河南的朱陽關-夏館斷裂和西官莊 -鎮坪斷裂的夾持區,分布著偉晶巖型鈾礦化,產鈾偉晶巖主要分布在灰池子巖體接觸帶。無論在成礦地質背景,還是地質特征與商丹三角地區類似,筆者在總結產鈾偉晶巖地質特征的基礎上,劃分了豫西盧氏縣三個成礦遠景區,認為該區有較好的找礦前景。

1 區域地質背景

豫西盧氏產鈾偉晶巖主要分布在秦嶺造山帶中灰池子復式巖體的周圍?；页刈訋r體位于商丹斷裂和朱夏斷裂之間秦嶺群雜巖核部 (李伍平等,2001)。秦嶺群是一套石英巖、片麻巖、大理巖、變質鈣硅酸鹽巖、斜長角閃巖組成的中深成變質的沉積—火山巖系,富鋁、富碳、富碳酸鹽巖 (郭進京等,2003)。在豫西一帶,秦嶺群南界為商丹斷裂,北界為朱夏斷裂。商丹斷裂是華北與楊子兩大板塊的主縫合帶(張國偉等,1996)。在秦嶺群的巖漿活動強烈,具有多時代、多類巖的特點 (盧欣祥等,1989),但更廣泛發育的是古生代加里東期的花崗巖和花崗偉晶巖,從而構成了東秦嶺加里東構造巖漿巖帶。在豫西盧氏灰池子巖體 ((437±5.8)Ma,單顆粒鋯石 U-Pb法,李伍平,2000;433 Ma,UPb法,萬吉,1992)和漂池巖體 (452～486 Ma,Rb-Sr法,盧欣祥,2000)?；页刈訋r體為Ⅰ型花崗巖,而漂池巖體為 S型花崗巖 (張紅飛等,1994)。加里東期由于揚子板塊向華北板塊俯沖,使該區熱流聚集上升,形成了強烈的加里東期區域變質作用,混合巖化作用以及地殼物質的重熔,產生了大量重熔巖漿,使加里東期花崗巖及偉晶巖活動十分強烈,形成了黃龍廟、騾子坪、灰池子等花崗巖穹窿以及外圍數千條偉晶巖脈 (萬吉等,1992)。

2 偉晶巖的分布與類型劃分

東秦嶺 800 km2的范圍內,已經發現了 6 912條偉晶巖脈,平均密度約為 8.6條/km2。偉晶巖主要分布于秦嶺群地層中,以順層產出為主,其伽瑪強度值一般較高,也有切層產出者(圖 1)。在陜西的丹鳳—庾家河和老君殿—丹鳳水泥廠一帶的丹鳳群分布少量伽瑪強度值低的肉紅色偉晶巖,但明顯要比秦嶺群偉晶巖要少,但伽瑪強度值較低。秦嶺群中花崗質片麻巖中,如含矽線石、石榴石黑云母斜長片麻巖、各類混合巖等變質程度較高地區要比含綠簾石、綠泥石片巖、云母石英片巖、大理巖及角閃巖組合地區偉晶巖數量多,在秦嶺群中的各類變質鎂鐵巖體有少量分布。偉晶巖多圍繞灰池子巖體呈帶狀分布,具有水平分帶和垂直分帶特征(圖 2,3)。偉晶巖繞微弱穹隆狀灰池子巖體分布,從巖體接觸帶向外呈帶狀分布,即從內向外 (也可能是反映了由下而上的變化)依次為黑云母偉晶巖、二云母偉晶巖、白云母偉晶巖 (表 1)。據陜西三隊資料,在巒莊地區,黑云母偉晶巖分布標高在901～1 100 m,二云母偉晶巖分布標高在 1100～1 600 m,白云母偉晶巖分布標高在 1 600 m以上。在河南省華銀坪山下為含鈾黑云母偉晶巖,山腰為二云母偉晶巖,山頂為白云母偉晶巖。

圖 1 東秦嶺花崗偉晶巖脈分布圖Fig.1 The distribution m ap of granite pegmatites in the eastern Q inling mountains

偉晶巖的分類劃分方法有很多種,但結合鈾礦化的分布特征、便于野外觀察識別,將偉晶巖劃分三類:黑云母偉晶巖、二云母偉晶巖、白云母偉晶巖。黑云母偉晶巖基本不含白云母(次生除外),白云母偉晶巖基本不含黑云母,既有黑云母也有白云母的為二云偉晶巖。

3 各類偉晶巖地質特征

黑云母偉晶巖主要礦物為微斜長石、斜長石、黑云母,副礦物主要有石榴子石、獨居石、鋯石、晶質鈾礦、磷灰石等。白云母偉晶巖主要礦物為微斜長石、鈉長石、白云母、鋰白云母、石英等,副礦物主要有鋯石、石榴子石、磷灰石、鈮鉭鐵礦等多種稀有金屬礦物,見較多的氣成礦物,如綠柱石、電氣石、鋰輝石等。二云母偉晶巖主要礦物為黑云母、白云母、微斜長石、斜長石、石英,副礦物主要有石榴子石、鋯石、磷灰石等。

圖2 騎馬河地質剖面圖Fig.2 The geological secti on in Q i mahe

表1 盧氏部分偉晶巖分布特征Tab.1 The distribution characteristics of part pegmatites in Lushi

圖3 蔡家凹—龍泉坪地區不同類型偉晶巖分帶示意圖Fig.3 The horizontal zoning map of different typesof pegmatite in Caijiawa-Longquanping area

從黑云母偉晶巖到白云母偉晶巖,表現為從黑云母 -微斜長石偉晶巖到鋰云母 -鈉長石偉晶巖的連續演化系列,礦物的分帶從沒有分帶到簡單分帶至復雜分帶。結構構造也從細粒、中粗粒、偉晶混雜到塊狀偉晶文象構造?；栽?Fe,Mg,Ca減少,而Al、Na等增加。產鈾黑云母偉晶巖含鈾、釷、稀土豐度高,而白云母偉晶巖中鈮、鉭、鋰、鈹、銣、銫等元素較高而二云母偉晶巖介于兩者之間(萬吉等,1992)。

4 產鈾偉晶巖特征

產鈾偉晶巖主要為黑云母偉晶巖,是指ω(U)﹥100×10-6偉晶巖。產鈾偉晶巖巖石混雜,礦物成分不均一。分異好的黑云母偉晶巖含鈾很低。

4.1 巖石特征

產鈾偉晶巖有肉紅色和灰白色兩種。產在花崗巖巖體內帶者多為肉紅色 (如陳家莊礦床),顏色越深,呈暗紅色,鈾礦化越好。產在巖體外帶變質巖中的產鈾偉晶巖一般為灰白色 (如光石溝礦床),巖石沒有任何熱蝕變現象,富晶質鈾礦地段往往是細鱗片黑云母集中、稀土礦物富集地段。

4.2 巖石化學特征

從秦嶺產鈾偉晶巖與華南產鈾花崗巖和秦嶺鈮鉭偉晶巖與華南鈮鉭花崗巖巖石化學對比 (表2)可以看出,產鈾偉晶巖具有高硅 (73%)、富堿、K﹥Na,貧二價 Fe,Mg,Ca,Mn元素特點。秦嶺產鈾偉晶巖與華南產鈾花崗巖巖石化學特點大致一致,而與秦嶺鈮鉭偉晶巖相比,鉀含量明顯增高,鈉含量明顯降低,二價 Fe,Mg,Ca,Mn元素呈增高趨勢。秦嶺鈮鉭偉晶巖與華南鈮鉭花崗巖巖石化學相比,其化學特點基本相同。

表 2 產鈾偉晶巖、產鈾花崗巖、鈮鉭偉晶巖、鈮鉭花崗巖巖石化學對比表Tab.2 The petrochem istry contrast ofU ranium-producing pegm atite,U ranium-producing granite,niobium-tantalum-producing pegmatite and niobium-tantalum-producing granitic %

4.3 副礦物特征

產鈾偉晶巖副礦物屬鈦鐵礦 -獨居石 -晶質鈾礦組合,為低氧逸度環境,貧鈾花崗巖或偉晶巖副礦物屬磁鐵礦 -榍石 -褐簾石組合,為高氧逸度環境。

4.4 產鈾偉晶巖的稀土元素特征

產鈾偉晶巖的稀土總量較高,∑REE 100×10-6～2 000×10-6,變化范圍大。產鈾偉晶巖稀土元素的不均一性與其重礦物的不均一性是一致的。產鈾偉晶巖的稀土元素特征為輕稀土型,具有強烈的銪虧損,并且稀土含量與鈾含量呈正相關系 (萬吉,1992)。

4.5 晶質鈾礦分布特征及成礦時代

通過光片、薄片統計,工業鈾礦體的晶質鈾礦在巖石中呈微晶浸染狀分布,產在黑云母中最多,長石中次之,石英中最少。晶質鈾礦顆粒一般在0.1～0.5 mm之間,晶形為立方體、長方體或八面體的聚形,黑色,強金屬光澤。其富集與黑云母、稀土的局部富集關系密切。

根據謝紅接 (1993)在偉晶巖中的晶質鈾礦和副礦物用U-Pb法測定的時代為 426 Ma,成都地質學院(1957)測得的偉晶巖白云母 K-Ar年齡 364～439 Ma,萬吉等 (1992)測得灰池子巖體的同位素年齡為 433.39 Ma,說明偉晶巖礦化與灰池子巖體的時代是一致的,均為加里東期。

5 找礦前景分析

秦嶺造山帶是華北與華南板塊長期俯沖、碰撞、拼合形成的 (張國偉,1998),加里東期揚子、秦嶺、華北板塊自南向北依次俯沖,形成了北秦嶺加里東構造巖帶,偉晶巖就是這次俯沖碰撞作用的結果。加里東花崗巖是一套陸殼重熔、深熔的淺源深成型的花崗巖(盧欣祥,1989)?；页刈訋r體屬Ⅰ型黑云母斜長花崗巖體,巖體形成的巖漿物質主要來源于殼?；旌?以幔源為主(張宏飛等,1994),并非改造秦嶺群巖石所致的原地—準原地的交代型花崗巖。在地跨秦豫兩省的灰池子巖體內部及其以外地區,形成了偉晶巖密集區。偉晶巖脈圍繞池子巖體分布,具有明顯的水平分帶和垂直分帶特點,一般沿灰池子巖體外接觸帶 150～200 m范圍密集分布產鈾偉晶巖(產鈾黑云母偉晶巖)脈,單脈一般長 500～800 m,厚度 1～3 m(沙亞洲等,2007),在巖體外接觸帶200～400 m范圍內主要分布為二云偉晶巖脈,主要礦產為云母礦,巖體外接觸帶 400～800 m范圍內主要分布為白云母偉晶巖脈,主要礦產為鈮、鉭、鋰等稀土礦。據此,灰池子巖體河南部分有偉晶巖型鈾礦的成礦遠景,主要分布在豫西盧氏縣?；页刈訋r體東南部的里曼坪地區王佛堂—紅廟灣—大魚潭家一帶,約 7 km2;位于灰池子巖體南部的騎馬河地區葉家莊—臺子一帶,約 4 km2;位于灰池子巖體東北部的黃柏溝地區碾子灣—華銀坪—大黃柏溝一帶,約 6 km2。該成礦遠景區,黑云母偉晶巖分布密集,地表放射性異常較多,局部已富集為小鈾礦體,U品位達 100×10-6～400×10-6,找礦潛力較大。

6 總結

在商丹三角地區已經發現了陳家莊、光石溝偉晶巖型鈾礦床,這種分布廣、品位低、資源量大、易采選的特點,有望成為我國新的可利用為鈾資源。盧氏縣偉晶巖按與鈾礦化關系將偉晶巖劃分為三種類型:黑云母偉晶巖、二云母偉晶巖和白云母偉晶巖。偉晶巖圍繞巖體分布,具有水平和垂直分帶性,巖體的內帶為黑云母偉晶巖,遠離巖體分布為白云母偉晶巖,介于兩者之間為二云母偉晶巖。產于加里東的黑云母偉晶巖稀土元素特征屬輕稀土型,具有較強的銪虧損,巖石化學特征具有高硅(73%)、富堿,K﹥Na,貧 Fe,Mn,Mg,Ca等。副礦物為鈦鐵礦—獨居石—晶質鈾礦組合。晶質鈾主要賦存在偉晶巖的黑云母或稀土中。形成時代為426 Ma?；页刈訋r體河南部分產鈾偉晶巖與商丹地區,鈾成礦地質背景、偉晶巖地質特征、鈾礦化特征大體一致,是河南省尋找偉晶巖型鈾礦的重要地區。在灰池子外帶的河南部分偉晶巖具有較好的找礦前景,特別是盧氏縣的里曼坪、騎馬河和黃柏溝一帶找礦潛力較大。

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Geological Characteristics and Prospective Analysis of Uraniumproducing Pegmatites i n Lushi,Western Henan Province

L IJing-hui
(Henan Nuclear Industry GeologyBureau,Xinyang,HN 464000,China)

Two small pegmatite-type uranium deposits and lots of uranium mineralization are found in Shangdan triangle area in ShaanxiQinling group strata.In western Henan,Huichizi rock extend eastward from the Shaanxi to Huangbogou-Qima river-Limanping area.Huichizi rock in the Qinling group is controlled by Shangdan and Zhixia fracture zone.Qinling group is a set of deep metamorphic rocks.Huichizi rock isⅠ type granite rock.Pegmatite is divided into three types of uranium mineralization:biotite pegmatite,t wo-mica pegmatite and muscovite pegmatite.Around the rock,the distribution of pegmatites have horizontal and vertical zonation.The rock within the zone is biotite pegmatites,away from rock distribution muscovite pegmatites,between two-mica pegmatites.Biotite pegmatites REE produced in the Caledonian is a light rare earth-based,with strong Eu depletion,chemical characteristics of rockswith high silica(73%),alkali-rich,K>Na,poor Fe,Mn,Mg,Ca.Accessory mineral assemblages are ilmenite-Monazite-uraninite.Crystalline uranium aged in 426Ma mainly distributed in pegmatites of biotite or rare earth.Huichzi rock in some Henan pegmatites have good prospectsof uranium,mineralization.Especially in Li manping,Qima river and Huangbguo Lushi county,Uranium resources are rich.

uranium-producing pegmatite;geological characteristics;Huichizi rock;biotite pegmatite;prospective analysis

P619.14

A

1674-3504(2010)03-257-05

10.3969/j.issn.1674-3504.2010.03.07

2010-04-06

河南省鈾礦資源潛力評價項目 (QL-2008-17)

李靖輝 (1972—),男,高級工程師,從事地質礦產勘查與管理工作。E-mail:good-wood@163.com