黃園花，王正其

(東華理工大學地球科學學院，江西南昌 330013)

火山巖型鈾礦是我國4大鈾礦類型之一，其資源量在鈾礦中占有極其重要的位置。浙江衢州北部670礦區(qū)和南部660礦區(qū)的鈾礦均屬于火山巖型鈾礦，研究區(qū)位于球川—蕭山與余姚—麗水深斷裂之間，沿江山—紹興深斷裂帶兩側(cè)展布，分處于兩個不同的大地構(gòu)造單元，其中670礦區(qū)位于揚子地塊，660礦區(qū)則位于華夏地塊(方錫珩，2009;毛孟才，2004)，但是它們都富集鈾形成礦床，為了追究其原因，本文對兩個礦區(qū)典型賦礦圍巖的地球化學特征進行對比分析，論證其成巖物質(zhì)來源與成因的異同性，深化火山巖型鈾成礦作用理論，指導火山巖型鈾礦找礦。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

浙江670礦區(qū)處于新路盆地，660礦區(qū)則處于大洲盆地，新路、大洲火山巖盆地都是浙江省重要的產(chǎn)鈾基地，位于浙江省西部的衢州地區(qū)，是贛杭構(gòu)造火山巖鈾成礦帶的重要組成部分。其大地構(gòu)造位置處于江山-紹興深大斷裂中段南北兩側(cè)，新路盆地中的670礦區(qū)屬揚子地塊的南緣，大洲盆地中的660礦區(qū)屬華夏地塊的北側(cè)(圖1)。

新路盆地呈北東向橢圓形，面積41.67 km2，受球川-蕭山深斷裂與常山-漓渚大斷裂所夾持的壽昌-梅城火山噴發(fā)帶控制(湯其韜，2000;章邦桐等，1993)。盆地基底為前震旦系-下古生界的淺海、濱海相淺變質(zhì)碎屑巖建造、含碳硅質(zhì)巖建造和碳酸鹽建造(周宇章等，2006)。盆地蓋層由下白堊統(tǒng)勞村組(K1l)、黃尖組(K1h)和壽昌組(K1sh)組成。本文對670礦區(qū)典型賦礦圍巖黃尖組火山巖進行研究。黃尖組分為二段，下段為流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r夾火山角礫巖、含礫沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖;上段為流紋質(zhì)含礫熔結(jié)凝灰?guī)r夾凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖(韓效忠等，2010)。地層之間呈平行或角度不整合接觸，總厚度約300～600 m不等。原巖一般呈暗灰色、淺灰色或淺紫色，遭受水云母化后變?yōu)榫G色或灰綠色。黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r具凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)、玻基結(jié)構(gòu)，有時見包含結(jié)構(gòu)、霏細結(jié)構(gòu)，具流紋構(gòu)造和致密塊狀構(gòu)造，偶見氣孔或杏仁狀構(gòu)造。黃尖組火山巖中往往可見較多的巖石碎屑。

大洲盆地基底地層主要由前震旦系陳蔡群(AnZch)和上三疊統(tǒng)塢灶組(T3w)組成。蓋層由上侏羅統(tǒng)磨石山群的一套中酸、酸性陸相火山巖系組成(惠小朝等，2012)。磨石山群由大爽組(J3d)、高塢組(J3g)、西山頭組(J3x)、茶灣組(J3c)和九里坪組(J3j)組成。本文對660礦區(qū)典型賦礦圍巖九里坪組火山巖進行研究。九里坪組(J3j)厚度為178.3 m，主要為流紋巖，局部地區(qū)夾沉凝灰?guī)r、沉積巖及酸性火山碎屑巖，偶夾中酸性及中性熔巖(金淼張，2011;惠小朝等，2012)。九里坪組與下伏火山噴發(fā)巖呈不整合接觸，有時呈侵出—噴溢相產(chǎn)出。九里坪組流紋巖具斑狀結(jié)構(gòu)和球粒結(jié)構(gòu)，斑晶主要為石英、鉀長石，球粒多呈多放射狀，基質(zhì)主要由晶屑、玻屑、漿屑及少量巖屑組成。晶屑多呈棱角狀，成分主要為微晶石英，其次是鉀長石和斜長石，多數(shù)巖石不具明顯的流動構(gòu)造。

圖1 研究區(qū)大地構(gòu)造位置圖(據(jù)毛孟才，2004)Fig.1 Tectonic location map of study area(By Mao Meng Cai，2004)

2 樣品采集與分析測試

本文主要以670礦區(qū)賦礦圍巖黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r和660礦區(qū)賦礦圍巖九里坪組流紋巖為研究對象進行取樣，采樣過程中盡量采取沒有發(fā)生后期蝕變的新鮮巖石，分析主量元素、稀土元素和微量元素，測試單位為核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試中心。主量元素含量采用X射線熒光光譜法進行測定，儀器型號為飛利浦PW2404X射線熒光光譜儀，測試方法和依據(jù)為GB/T14506.28-93硅酸鹽巖石化學分析方法X射線熒光光譜法，分析精度優(yōu)于1%;微量元素含量用電感耦合等離子質(zhì)譜(ICPMS)方法進行測定，儀器型號是德國Finnigan-MAT公司生產(chǎn)的ELEMENT6493等離子體質(zhì)譜分析儀，測試方法和依據(jù)為GB/T14506.28-93硅酸鹽巖石化學分析方法等離子體質(zhì)譜法，分析精度優(yōu)于3%。分析測度時室溫20℃，相對溫度30%。樣品的分析測試結(jié)果分別列于表1、表2和表3。

3 地球化學特征

3.1 主量元素特征

從表1可知，黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r中SiO2含量為74.57%～76.83%，平均為76.06%;Al2O3含量為11.42%～12.86%，平均為12.05%;全堿含量為7.42% ～8.23%，平均為7.78%;K2O含量高(4.46% ～6.11%)，K2O/Na2O比值為 1.27～2.88，平均為2.22，所有巖石K2O含量均明顯高于Na2O，顯示富鉀質(zhì)特征;全鐵含量為1.77% ～2.38%，平均為2.15%。A/CNK為1.03～1.24，整體為過鋁質(zhì)類型。

九里坪組流紋巖中 SiO2含量為69.02% ～74.81%，平均為72.49%;Al2O3含量為11.25%～13.09%，平均為12.01%;全堿含量為8.71% ～8.87%，平均為8.76%;K2O含量高(5.72%～6.93%)，K2O/Na2O比值為1.81～3.89，平均為2.90，所有樣品K2O含量高于Na2O，顯示富鉀質(zhì)特征;全鐵含量為3.24%～4.32%，平均為3.68%。A/CNK為0.876～1.056，除兩個樣品為準鋁質(zhì)外其余均為過鋁質(zhì)類型。

表1 火山巖巖石化學成分(wt%)及巖石化學參數(shù)Table 1 The chemical composition(wt%)and chemical parameters of vocanic rock

通過黃尖組和九里坪組火山巖的主量元素數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，兩者的主量元素具有相似的特征，均屬于富硅、貧鈣、貧鐵、高鉀、富堿、過鋁質(zhì)。在TAS圖上，兩組火山巖均落入亞堿性系列(圖2);在AR-SiO2圖解中(圖3)，兩組火山巖除九里坪組中一個樣品落入鈣堿性區(qū)域外，其余均落入堿性系列區(qū)域。AFM圖表明，它們在演化過程Fe，Mg的比例下降，投影的趨勢線呈直線向富堿方向趨近，不出現(xiàn)鐵的富集(圖4)，其演化趨勢線近直線，表現(xiàn)為典型的鈣堿系列火山巖的演化趨勢。在K2OSiO2圖上(圖5)，巖石中K2O含量隨SiO2增高而增高，兩者呈良好的正相關，投影點全部落在高鉀系列巖石區(qū)域范圍內(nèi)。研究表明，黃尖組、九里坪組火山巖均為過鋁質(zhì)亞堿性高鉀質(zhì)酸性火山巖系。

3.2 稀土元素特征

670，660礦區(qū)賦礦圍巖黃尖組、九里坪組稀土元素分析結(jié)果及其特征值列于表2。

分析結(jié)果顯示，黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)rΣREE為198.7×10－6～236.21×10－6，平均為211.31× 10－6;ΣLREE平均含量為169.28×10－6，ΣHREE平均含量42.04×10－6，ΣLREE/ΣHREE比值均值為4.31，低于陸殼平均值9.53;LaN/YbN、LaN/SmN、GdN/YbN、δEu、δCe分別為1.66～5.59，1.79～2.46，0.75～1.47，0.07～0.08，0.60～0.91，平均值分別為3.96，2.21，1.17，0.07，0.81。

九里坪組流紋巖 ΣREE為453.65×10－6～730.45×10－6，平均為596.40×10－6;ΣLREE平均含量為544.47×10－6;ΣHREE平均含量為51.92× 10－6;ΣLREE/ΣHREE平均值為10.38，高于陸殼平均值;LaN/YbN，LaN/SmN，GdN/YbN，δEu，δCe分別為9.76～13.58，4.54～5.14，1.50～1.90，0.05～0.46，0.86～0.96，平均值分別為 11.84，4.66，1.67，0.19，0.90。

3.3 微量元素地球化學特征

兩組火山巖微量元素分析結(jié)果(表3)顯示，670礦區(qū)黃尖組Nb/Ta值為8.83～10.91，平均為9.99，表明巖漿作用過程中Nb和Ta發(fā)生較為明顯的分餾，Nb趨向虧損而Ta趨向富集。Rb/Nb值為4.51～11.87，平均9.32;K/Rb值為 161.88～218.57，平均193.23，與酸性巖和碳質(zhì)球粒隕石K/ Rb比值200相近;Rb/Sr平均為11.82;Th/U比值為1.92～5.73，平均為4.18;U含量(4.95×10－6～11.4×10－6)，平均值為6.74×10－6。

660礦區(qū)九里坪組Nb/Ta值為15.15～18.23，平均為16.73;Rb/Nb值為5.67～6.56，平均6.18; K/Rb值為175.92～211.05，平均187.69，也與酸性巖和碳質(zhì)球粒隕石K/Rb比值200相近;Rb/Sr平均為13.83。Th/U值為1.54～3.85，平均為2.39。U含量為(10.4×10－6～23.7×10－6)，平均值為17.13×10－6。

圖2 火山巖TAS圖解(據(jù)Le Bas等1986)Fig.2 TAS diagram for vocanic rocks (by Le Bas et al.1986)

圖3 SiO2-A.R堿度關系圖(據(jù)J.B.Wright，1969) Fig.3 SiO2-A.R alkalinity diagram (By J.B.Wright，1969)

圖4 火山巖AFM圖解Fig.4 AFM diagram for vocanic rock

圖5 K2O-SiO2關系圖Fig.5 K2O-SiO2diagram

表2 稀土元素分析結(jié)果及其特征值Table 2 The analysis results and characteristic value of rare earth element

表3 微量元素分析結(jié)果(10－6)及特征參數(shù)Table 3 The analysis results and characteristic parameter of trace elements(10－6)

4 討論

主量元素數(shù)據(jù)表明，兩組火山巖的 MgO，TFeO，CaO，Al2O3，TiO2，P2O5，Na2O含量略有不同，但其變化趨勢大致相同，均表現(xiàn)為:隨著SiO2含量的增加，Al2O3，CaO逐漸降低，反映斜長石乃是巖漿分離結(jié)晶過程中的重要結(jié)晶分離相之一，MgO，TFeO和TiO2也逐漸降低，表明單斜輝石(易變輝石)、角閃石和黑云母等鐵鎂質(zhì)礦物同樣也是重要的分離結(jié)晶相。由此可知670，670礦區(qū)賦礦圍巖黃尖組、九里坪組中生代火山巖形成過程中，巖漿房內(nèi)的分離結(jié)晶作用具有重要的控制性意義。結(jié)合前文可知，黃尖組、九里坪組火山巖均一致為過鋁質(zhì)亞堿性高鉀質(zhì)巖石，巖漿演化趨勢相近，均為典型的鈣堿系列火山巖的演化趨勢。

稀土元素數(shù)據(jù)表明，黃尖組火山巖稀土元素總量低于九里坪組，但兩者均高于地殼稀土總量平均值163.5×10－6(黎彤，1976)，具有產(chǎn)于大陸邊緣中—酸性火山巖系(包括花崗質(zhì)巖石)的特點(Cullers等，1984)。黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r稀土分餾程度為弱分餾，九里平組流紋巖稀土分餾程度為中等分餾。兩組火山巖稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖(圖6)顯示，兩組火山巖稀土元素配分曲線形態(tài)基本一致，均為LREE富集，Eu強烈虧損的右傾型。世界上其它一些火山巖系賦礦圍巖的REE球粒隕石標準化分布型式圖，均顯示弱—中等的REE分離程度和強烈的Eu負異常，這是酸—中酸性火山巖系工業(yè)鈾礦的一個重要的區(qū)域巖石地球化學標志(夏林析等，1992)。孫超等(1998)研究發(fā)現(xiàn)，月球上各類巖石的稀土元素在(Sm/Eu)N-Eu圖解中的投影點基本落在一條直線上，顯示它們的原始物質(zhì)可能具有相似性。黃尖組與九里坪組火山巖(Sm/Eu)N-Eu圖解(圖7)中投影點總體在一條趨勢線上，表明兩組火山巖物質(zhì)來源可能相似。綜合兩組火山巖(Sm/Eu)N-Eu圖解和稀土元素球粒隕石標準化分布型式圖可知，黃尖組、九里坪組火山巖源物質(zhì)具有相似性。

微量元素中，黃尖組Rb/Nb值高于中國東部平均值(6.8，高山等，1999)和全球上地殼平均值(4.48，Taylor等，1985)，九里坪組Rb/Nb值接近于中國東部平均值，高于全球上地殼平均值，表明兩個礦區(qū)源區(qū)均為成熟度較高的陸殼物質(zhì)。兩個地區(qū)鈾平均含量均高于中國東部上地殼平均值1.5×10－6和酸性火山巖全球豐度(3.5～4.8)× 10－6，為富鈾圍巖?；鹕綆r微量元素圖解(圖8)中，兩組火山巖總體上分布趨勢大體一致，均普遍強烈地富集Rb，Th，K，Sm，Nd，Hf，顯著地貧Sr，P和Ti。曲線與低Ba-Sr花崗巖和南嶺東段強過鋁花崗巖很相似(孫濤等，2003)。Ti的虧損反映源區(qū)主要由地殼物質(zhì)組成，Ba呈負異常，說明巖漿經(jīng)歷了強烈的分異結(jié)晶作用;Zr豐度高于一般的鈣堿性流紋巖，但低于過堿性巖石的Zr含量。由此可知兩組火山巖具有非造山偏堿性巖石的地球化學特征。同時又均顯示明顯的K，Rb，Th和LREE的正異常及Ba，Sr，P，Ti負異常，類似于大陸裂谷堿流巖。

圖6 黃尖組和九里坪組火山巖稀土元素標準化分配模式圖Fig.6 Normalized rare elements plot for vocanic rock from Huangjian and Jiuliping Formation

圖7 黃尖組和九里坪組火山巖(Sm/Eu)N-Eu圖解Fig.7 (Sm/Eu)N-Eudiagrams for vocanic rock from Huangjian and Jiuliping formation

圖8 黃尖組和九里坪組火山巖微量元素圖解(據(jù)Thompson，1985)Fig.8 Trace elements diagrams for vocanic rock from Huangjian and Jiuliping Formation (By Thompson，1985)

5 結(jié)論

兩個礦區(qū)的典型賦礦圍巖黃尖組熔結(jié)凝灰?guī)r和九里坪組流紋巖的主、微量元素特征表明，賦礦圍巖的主量元素均具有富硅、貧鈣、貧鐵、高鉀、富堿、過鋁質(zhì)的特點，具有相似的稀土元素和微量元素地球化學特征，均顯示出稀土總量高，輕稀土富集，強烈Eu負異常，強烈的富集Rb，Th，La，Sm，Hf，顯著的貧Ba，Sr，P，Ti的特點。通過前文討論可知，兩礦區(qū)賦礦圍巖具有相似的成巖物質(zhì)來源及成因特征，均屬于過鋁質(zhì)亞堿性高鉀質(zhì)巖石，源區(qū)均為成熟度較高的非造山偏堿性陸殼物質(zhì)，類似于大陸裂谷堿流巖，巖漿都經(jīng)歷了強烈的分異結(jié)晶作用，且演化趨勢相近，均為典型的鈣堿系列火山巖的演化趨勢，物質(zhì)來源及成因上的這種相似性在一定程度上解釋了分屬于揚子地塊、華夏地塊兩個不同的大地構(gòu)造單元的不同巖性的兩組火山巖均有利于形成鈾礦的原因。

方錫珩.2009.中國火山巖型鈾礦的主要地質(zhì)特征.鈾礦地質(zhì)，25 (2):98-104.

高山.1999.中國東部地殼的結(jié)構(gòu)和組成［J］.中國科學:D輯，29 (3):204-213.

韓效忠，劉蓉蓉，劉權(quán)，等.2010.浙江省衢州地區(qū)新路火山巖盆地西段鈾成礦模式［J］.礦床地質(zhì)，29(2):332-342.

惠小朝，韓效忠，林建平，等.2012.浙江衢州大洲火山斷陷盆地構(gòu)造應力場特征及其與鈾成礦關系［J］.地質(zhì)學報，86(2):228-240.

金淼張.2011.浙江省火山巖型鈾礦控礦因素及找礦遠景展望［T］.世界核地質(zhì)學，28(1):13-17.

黎彤.1976.化學元素的地球豐度［J］.地球化學(3):167-174.

毛孟才.2004.浙江火山巖型鈾成礦特征及找礦前景［J］.地質(zhì)找礦論叢，19(1):8-29.

孫超，李國廉.1998.吉林省香爐碗子金礦床稀土元素地球化學特征研究［J］［.吉林地質(zhì)，17(2):54-58.

孫濤，周新民，陳培榮.2003.南嶺東段中生代強過鋁花崗巖成因及其大地構(gòu)造意義［J］.中國科學(D輯)，33(12):1209-1218.

湯其韜.2000.浙江鈾礦床主要地質(zhì)特征及其成礦模式［J］.鈾礦地質(zhì)，16(2):91-98.

夏林析，夏祖春，張誠.1992.相山高位巖漿房分異機制和演化［J］.巖石學報，8(3):205-221.

章邦桐，張祖還，沈渭洲.1993.華南東部陸殼演化與鈾成礦作用［M］.北京:原子能出版社:16-34，117-134.

周宇章，邢光福，楊祝良，等.2006.浙江諸暨新元古事造山鋁質(zhì)A型花崗巖的厘定［J］.地球?qū)W報，27(2):107-113.

Cullers R L，Graf J L.1984.Rare earth elements in igneous rocks of the continental crust:intermediate and silicic rocks-ore petrogenesis［M］［//Rare earth element geochemistry.Elsevier Amsterdam，2:275-316.

Le Bas M J，Le Maitre R W，Streckeisen A，et al.1986.A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram［J］［.Journal of petrology，27(3):745-750.

Taylor S R，McLennan S M.1985.The continental crust:its composition and evolution［M］［.Oxford:Blackwell.

Thompson J F，Warsi Z U A，Mastin C W.1985.Numerical grid generation:foundations and applications［M］［.Amsterdam:North-holland.

Wright J B.1969.A simple alkalinity ratio and its application to questions of non-orogenic granite genesis［J］［.Geological Magazine，106 (04):370-384.