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      內(nèi)蒙古衛(wèi)境地區(qū)查干哈達(dá)堿交代巖地球化學(xué)特征及其找礦意義

      2016-10-18 07:11:00王輝胡鑒陳霜
      西部資源 2016年4期
      關(guān)鍵詞:鈉長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石黑云母

      王輝 胡鑒 陳霜

      摘要:衛(wèi)境地區(qū)查干哈達(dá)巖體堿交代廣泛發(fā)育,通過野外地質(zhì)調(diào)查、室內(nèi)電子探針分析和常量元素化學(xué)分析等方法,初步確定該巖體的礦物交代蝕變順序?yàn)殁浗淮c交代。堿性成礦熱液先是富K,然后富Na,且二者成分相似,但是富Na熱液更有利于鈾成礦。與正?;◢弾r對(duì)比,查干哈達(dá)巖體堿交代巖中的SiO2含量明顯減少,Na2O的含量遠(yuǎn)大于K2O的含量,與鈾成礦關(guān)系非常密切。

      關(guān)鍵詞:衛(wèi)境地區(qū);地球化學(xué)特征;成礦意義

      在研究區(qū)附近的中新生代盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)了包括努和廷、蘇崩等超大型、中型砂巖型鈾礦床,并有大量異常點(diǎn)、帶,使本區(qū)逐漸成為我國(guó)重要的鈾資源基地;但盆地周邊廣大的蝕源區(qū)內(nèi)鈾礦地質(zhì)工作處于停頓狀態(tài),找礦工作未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。前人在衛(wèi)境巖體上發(fā)現(xiàn)了大量的鈾礦化、異常點(diǎn)帶,主要集中在查干哈達(dá)、貴勒斯太、巴彥敖包找礦靶區(qū)。主要鈾礦化類型為堿交代型鈾礦化,故筆者選擇以查干哈達(dá)堿交代巖為研究對(duì)象,對(duì)其的地球化學(xué)特征及其與鈾成礦的意義進(jìn)行研究。堿交代巖是堿金屬(主要是Na、K,其次是稀有堿金屬Li、Rb、Cs)帶入的熱液蝕變巖[1],化學(xué)成分上主要表現(xiàn)為蝕變巖石中的Na2O或K2O同時(shí)高于正常圍巖。

      1. 礦床地質(zhì)特征

      研究區(qū)處于艾勒格廟——錫林浩特中間地塊西段,屬于內(nèi)蒙古地槽海西晚期褶皺帶哲斯復(fù)向斜[2]。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極為發(fā)育,地層主要是中新元古界青白口系艾勒格廟群(Qna)變質(zhì)巖系;此外,還有古近系及下更新統(tǒng)的玄武巖出露,局部地區(qū)第四系發(fā)育。艾勒格廟群(Qna)巖性地表主要為鉀長(zhǎng)石英片巖、大理巖、結(jié)晶灰?guī)r、絹云石英片巖等,深部為塊狀石英巖、大理巖等;區(qū)內(nèi)巖漿巖分布較廣,主要出露有侏羅系灰白色中粗粒黑云母花崗巖、肉紅色細(xì)?;◢弾r及片麻狀黑云母花崗巖,總面積約40km2,巖石礦物組成為石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石及黑云母,其他副礦物主要為磁鐵礦、鋯石等。巖漿巖侵入于艾勒格廟群中,使本區(qū)巖性、構(gòu)造復(fù)雜化。與此同時(shí),形成了局部鈾的聚集。

      受區(qū)域性東西向大斷裂影響,在該區(qū)存在多組近東西向的次級(jí)斷裂,鈾礦化、蝕變就產(chǎn)在這些次級(jí)斷裂中。地表鈾礦化發(fā)育于中粗粒黑云母花崗巖碎裂巖帶中,堿交代體寬一般2m~3m,最寬達(dá)8m,礦化體寬1m~2m,最寬2.5m。

      礦石礦物以鈾釷石、硅鈣鈾礦、瀝青鈾礦為主,脈石礦物有鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、堿性長(zhǎng)石、石英、黑云母、水云母、綠泥石、方解石、陽起石等。圍巖蝕變發(fā)育,主要有硅化、赤鐵礦化、鉀長(zhǎng)石化、鈉長(zhǎng)石化、褐鐵礦化、黃鐵礦化、綠泥石化、水云母化等。典型的堿交代作用包括:①鉀長(zhǎng)石化:形成肉紅色鉀交代巖,礦物組成以鉀長(zhǎng)石為主,少量斜長(zhǎng)石、石英、水云母、絹云母和綠泥石等。②鈉長(zhǎng)石化:常形成鈉交代巖,由于紅化的影響,使其呈紅色。礦物組成以鈉長(zhǎng)石為主,含少量鉀長(zhǎng)石、石英、水云母、絹云母和綠泥石等。

      地表堿交代巖為褐色碎裂巖,它與圍巖(中粗粒黑云母花崗巖)比較,巖性與礦物成分均有很大差別:①堿交代巖多為肉紅、褐紅色,圍巖多為灰白色;②堿交代體中鉀長(zhǎng)石顯著增多(達(dá)60%,并有一些鈉長(zhǎng)石);③堿交代巖中石英極少;④堿交代巖中有較多的赤鐵礦(紅化引起)和暗色礦物(黑云母);⑤礦物碎裂明顯,裂紋密如蛛網(wǎng)。

      堿交代體的發(fā)育,大致分為二個(gè)階段,早期為鉀交代,晚期為鈉交代。鈾礦化賦存于堿交代體中,并與其基本一致;在礦化最好的地段(淺井揭露),可見黑色,比重較大,反應(yīng)很高的寬1m~2m,長(zhǎng)幾十厘米到幾米的鐵釷石脈發(fā)育。

      2. 堿交代巖礦物學(xué)特征

      為研究鉆孔中鈾礦物及其賦存共生狀態(tài)及鉀鈉交代現(xiàn)象,將鉆孔中工業(yè)礦段、鉀交代巖、鈉交代巖送東華理工大學(xué)進(jìn)行了電子探針分析(如表1),結(jié)果表明該區(qū)堿交代(鉀鈉交代)現(xiàn)象亦較明顯(圖1)[3]。

      從電子探針背散射圖可以看出,鉀長(zhǎng)石交代鈉長(zhǎng)石,呈不規(guī)則溶蝕港灣狀,局部可見鈉長(zhǎng)石殘留體;碳酸鹽礦物交代鈉長(zhǎng)石,交代蝕變作用較強(qiáng),完全分割長(zhǎng)石顆粒,就像砂巖碎屑顆粒一般,局部見長(zhǎng)石被完全交代現(xiàn)象。位于鈉長(zhǎng)石邊緣較明亮的礦物為黃鐵礦,呈渾圓粒狀。通過蝕變礦物的賦存特征判別,蝕變發(fā)生的先后順序?yàn)椋?)鈉長(zhǎng)石發(fā)生鉀長(zhǎng)石化,之后鈉長(zhǎng)石出現(xiàn)碳酸鹽化;(2)鈉長(zhǎng)石發(fā)生黃鐵礦化。即成礦熱液先是富鉀后富鈉。

      通過全巖及電子探針分析,本區(qū)鉆孔中存在較明顯的鉀鈉交代現(xiàn)象,整體以堿性蝕變?yōu)橹?,前期鉀交代,后期鈉交代,見兩期成礦作用,第一期黑云母蝕變?yōu)榫G泥石化、黃鐵礦礦化,具有強(qiáng)烈的綠泥石化,形成大范圍的鈾異常,第二期綠色蝕變帶中又疊加了硅化、赤鐵礦化等酸性熱液蝕變,形成工業(yè)鈾礦體。

      3. 花崗巖主量元素特征

      在地表和鉆孔中采取樣品,樣品有正?;◢弾r和礦體,礦體所采樣品為鈉交代型礦石。通過將堿交代型礦石與正?;◢弾r的化學(xué)成分進(jìn)行對(duì)比分析來研究堿交代型礦石的地球化學(xué)特征,見表2[3]。

      如表2所示,研究區(qū)內(nèi)正?;◢弾r均具有高硅富堿低鈣等特征,其中堿交代型礦石SiO2含量為62.03%~68.48%,正常花崗巖SiO2含量為70.77%~73.89%,K2O+Na2O的變化范圍為6.74%~10.84%,CaO的變化范圍為0.47%~2.07%,F(xiàn)e2O3含量2.45%~4.45%,Al2O3含量12.08%~18.33%,TiO2含量0.22%~1.12%,P2O5含量0.04%~0.63%,其低Ti、P可能反映了巖漿經(jīng)歷了高程度的鈦鐵礦、磷灰石等礦物的分離結(jié)晶作用;不含礦樣品K2O>Na2O,K2O/Na2O介于0.79~1.28之間,礦體樣品則K2O

      4. 堿交代體對(duì)鈾找礦的意義

      堿性溶液對(duì)成礦元素有強(qiáng)烈的活化遷移能力[4]。鈾礦化受堿交代體控制,堿交代體范圍遠(yuǎn)大于鈾礦體范圍,鈾礦體總是定位于鈉交代體之中而不超出其范圍。鈾礦體只是鈉交代體中的一個(gè)部分,其形成比鈉交代體要晚,構(gòu)造破碎應(yīng)力場(chǎng)也應(yīng)有變化。鈉交代巖是鈾礦體優(yōu)先定位的賦礦圍巖,仍然是找礦的有效標(biāo)志。

      堿交代去石英化和鉀、鈉離子相互置換使巖石機(jī)械強(qiáng)度降低,孔隙度增加[5]。同時(shí),堿溶液又是鈾的穩(wěn)定載體,這種溶液在高溫高壓下沿構(gòu)造裂隙向上及兩側(cè)遷移,由于條件發(fā)生變化,與圍巖發(fā)生堿交代,載鈾體系的平衡遭受破壞,鈾在斷裂處成礦[6]。圍巖與礦體化學(xué)成分分析對(duì)比,主量元素含量變化明顯;原巖花崗巖均具有富硅特征,SiO2含量平均71.1%,(Ca2O+Na2O)總量變化不大;到礦體中,SiO2含量平均65.8%,推測(cè)后期堿交代蝕變引起大量“排硅”,導(dǎo)致SiO2含量減少;K2O含量0.02%~2.13%,Na2O含量6.10%~10.60%,K2O含量急劇減少,可以說K基本上被交代為鈉長(zhǎng)石巖。

      堿交代型鈾礦化為本區(qū)重要的蝕變和地球化學(xué)找礦標(biāo)志,其區(qū)域上空間展布范圍、發(fā)育規(guī)律對(duì)研究區(qū)內(nèi)鈾礦化成因、成礦規(guī)模、成礦模式、找礦預(yù)測(cè)均具有重要的意義,通過對(duì)查干哈達(dá)堿交代型鈾礦化規(guī)律的總結(jié),分析對(duì)比區(qū)內(nèi)堿交代鈾礦化的有利地段,對(duì)于今后指導(dǎo)找礦具有重要意義。

      5. 結(jié)語

      (1)堿交代型鈾礦化的礦物交代蝕變順序?yàn)椋衡浗淮c交代;成礦熱液先是富K2O后富Na2O,鈾礦化與富Na2O關(guān)系密切。

      (2)堿交代型礦石與正?;◢弾r相比,SiO2的含量減少。Na2O含量遠(yuǎn)大于K2O含量。

      (3)查干哈達(dá)巖體為鈣堿性巖石系列。

      (4)礦化受堿交代體控制,堿交代體范圍遠(yuǎn)大于鈾礦體范圍。

      參考文獻(xiàn):

      [1] 杜樂天.堿交代巖研究的重大成因意義[J].礦床地質(zhì),2002,(21):953-958.

      [2] 內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局. 內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1991.

      [3] 胡鑒.內(nèi)蒙古四子王旗衛(wèi)境地區(qū)鈾礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)[R].包頭:核工業(yè)二〇八大隊(duì),2014.

      [4] 謝榮舉,彭省臨.巖石鉀質(zhì)變化及鉀交代與成礦關(guān)系[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),1998,22(3):274-280.

      [5] 杜樂天.中國(guó)熱液鈾礦基本成礦規(guī)律和一般熱液成礦學(xué)[M].北京:原子能出版社,2001.

      [6] 王運(yùn),胡寶群等.相山鈾礦田鄒家山礦床堿交代型礦石地球化學(xué)特征及其成礦意義[J].鈾礦地質(zhì),2012,28(5),281-290.

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