粤东北柏埔地区燕山期小岩体地球化学特征与铀成矿探讨

张善果，阮 昆

（1.中核韶关锦原铀业有限公司，广东 韶关 512329；2.核工业二九〇研究所，广东 韶关 512026）

柏埔岩体位于武夷山铀成矿带西南段河源铀矿田内，具有优越的铀成矿环境，已发现黄子洞、黄田等铀矿床和众多铀矿化、异常点。黄田铀矿床从1980年提交中型规模的储量报告以来，找矿工作陷入瓶颈。已做研究主要集中在铀成矿地质条件特征总结［1］、成矿潜 力分析［2-3］和 区 域 放 射 场 特 征研究［4］。 对岩石地球化学方面的研究未见报道，相关研究工作十分薄弱。

近几十年的研究探索与找矿实践表明，基于新的地质认识的找矿新思路是勘查突破的关键［5-10］。笔者承担的找矿项目在黄田铀矿床南部约3 km燕山期花岗岩小岩体 （中粒黑云母二长花岗岩）的内外接触带新发现了良好的铀矿化信息（图1），为下一步铀矿勘查工作提供了新的方向。笔者以燕山期花岗岩小岩体为研究对象，对其相关地球化学特征进行研究，探讨其岩石成因、构造背景及与铀成矿的关系，为下一步找矿工作提供依据和参考。

图1 研究区地质简图Fig.1 Geological sketch of the study area

1 区域地质背景

柏埔岩体是一个多期多阶段的复式岩体，属于南岭花岗岩的南亚带，佛岗岩体向东的延伸部分，处于北东向武夷山铀成矿带西南段与东西向南岭铀多金属成矿带东段交叉复合的部位。区内岩浆活动强烈，形成以燕山早期岩性为主体的多期多阶段的复式岩体，其主要岩性为中粗粒黑云母花岗岩，其它各期岩浆岩呈小岩株或岩脉产出。区内断裂以北东向为主，尤其是NE向的河源断裂，其演化过程经历了压扭-拉张-扭曲多次地质作用。

2 研究区地质特征

研究区内出露的地层主要有寒武系八村群浅变质岩，侏罗-三叠系细砂岩、砂页岩、煤层、砂砾岩，上白垩统南雄群紫红色砂砾岩，砾质砂岩夹钙质砂岩（图1）。岩浆活动强烈，岩性主要为中粗粒斑状黑云母花岗岩、中粒黑云母二长花岗岩。主要发育细粒花岗岩、花岗斑岩、煌斑岩、闪长岩脉等。区内断裂主要分为近东西向、北北西向、近南北向和北北东向4组。北北东向打米塘断裂是区内重要含矿构造，走向断续长约800 m，宽5～10 m，倾向南东，主要含矿岩性为硅化花岗碎裂岩。

本研究的小岩体为中粒黑云母二长花岗岩，位于黄田矿床南部约3 km处 （黄田矿床外围）。岩石呈浅肉红色，细粒结构，块状构造（图2a）。主要由钾长石（34%）、斜长石（30%）、 石英（30%）和黑云母（6%）等组成， 少量的磷灰石、锆石等副矿物。其中钾长石呈半自形-他形，粒径2.5～4.0 mm，多发生泥化；斜长石呈自形-半自形板状，粒径2.0～3.5 mm，多见聚片双晶，偶见卡纳复合双晶，蚀变见星点状弱绢云母化；石英呈他形粒状，粒径2.0～3.5 mm；黑云母自形鳞片状，深黑色-墨绿色，局部绿泥石化（图2b）。用于分析测试的全岩样品均选用的是新鲜、弱（未）风化并通过显微镜鉴定确认，未遭蚀变（蚀变较弱）的中粒黑云母二长花岗岩。

3 地球化学特征

3.1 主量元素

表1结果显示，主量元素特征：1）SiO2的质量分数高且变化小 （73.07%～74.20%，平均 73.71%）；2）碱含量 （Na2O＋K2O）的值8.20%～8.78%，平均8.57%，含量较高，且钾大于钠 （K2O/Na2O＝2.11～2.55， 平均 2.29）；SiO2-（Na2O＋K2O）图解显示该花岗岩均位于亚碱性花岗岩区域内（图3a）；SiO2-K2O图解显示它们均位于钾玄岩系列范围内（图3b）；3）具有铝过饱和的特点（图3c），A/CNK的值0.99～1.06，平均为1.03。

3.2 稀土元素

中粒黑云母二长花岗岩的稀土总量478.25×10-6～747.56×10-6， 平均为 657.93×10-6，偏高且变化明显（表2）。LREE/HREE值2.66～6.23， 平均为 4.10。 （La/Yb）N值 6.54～15.59，平均为8.91，显示中粒黑云母二长花岗岩轻稀土的含量轻微富集，轻、重稀土之间的分馏效应明显。稀土元素配分模式显示（图4），稀土元素具右倾型的特点。δEu＝0.18～0.26，平均为 0.21，具有强烈的负异常。 （La/Sm）N值 2.96～4.14， 平均为 3.56，（Gd/Yb）N值 1.86～2.63， 平均为 2.16， 表明重稀土内分馏较弱，轻稀土内分馏较强。

3.3 微量元素

图2 中粒黑云母二长花岗岩岩矿鉴定Fig.2 Identification of medium grained biotite monzogranite

表1 中粒黑云母二长花岗岩主量元素组成/%Table 1 The major element composition/%of medium grained biotite monzogranite

图3 中粒黑云母二长花岗岩主量元素图解Fig.3 Diagram of major elements of medium grained biotite monzogranite

表2 中粒黑云母二长花岗岩稀土元素/10-6组成Table 2 The REE composition/10-6of medium grain biotite monzogranite

图4 稀土元素球粒陨石标准化曲线（标准化球粒陨石数据引自文献［15］）Fig.4 Chondrite-normalized REE patterns（After［15］for standardizing chondrite data）

微量元素分析显示，研究区花岗岩亏损Sr、 Ce 和 Ti， 富集 Rb、 Th、 U、Sm（图 5）。 与我国南岭地区的S型花岗岩相似。岩石的Nb/Ta值和Zr/Hf值明显低于正常花岗岩值（Nb/Ta＝6.98～12.31， 平均 8.62； Zr/Hf＝23.30～25.48，平均24.67）。说明该花岗岩在形成过程中，元素之间发生了不同程度的分馏，富挥发分流体和花岗岩浆发生了一定的相互作用。富挥发分流体的来源可能是因为该花岗岩的原岩为富水沉积岩，或者是岩浆晚期富挥发分的热液流体。表3显示，该花岗岩的Rb/Sr值和Rb/Nb值均明显高于全球和中国东部［16-17］上地壳的平均值 （Rb/Sr＝6.75～10.89，平 均 7.99；Rb/Nb＝20.75～43.44， 平 均26.79）。表明其成岩物质来源于成熟度较高的陆壳物质。微量元素中U含量平均24.63×10-6，明显高于全球和中国东部上地壳的平均值［17-18］， Th/U 的值平均为 2.09。

图5 微量元素蛛网图解 （标准化MORB数据引自文献［19］）。Fig.5 The trace element spider diagram（After［19］for data of standardizing MORB）

表3 中粒黑云母二长花岗岩微量元素/10-6Table 3 The trace element composition/10-6of medium grain biotite monzogranite

4 讨论

4.1 花岗岩的岩石成因类型

分析结果显示，中粒黑云母二长花岗岩SiO2质量分数较高 （73.07%～74.20%，平均73.71%）；碱含量 （Na2O＋K2O）值 8.20%～8.78%，平均8.57%，含量较高，且钾大于钠（K2O/Na2O＝2.11～2.55， 平均 2.29）； 以及铝过饱和（A/CNK值0.99～1.06，平均1.03）的特点 （图3c）。微量元素中，轻、重稀土分馏明显，轻稀土轻微富集，球粒陨石标准化配分曲线呈 “右倾型”（图4）。此外具有强烈的Eu负异常，δEu＝0.18～0.26，平均为 0.21。原始地幔微量元素蛛网图中富集Rb、Th、U、Sm，明显亏损 Sr、Ce和 Ti，Rb/Sr值很高，介于6.75～10.89，平均为7.99，均明显高于全球和中国东部上地壳的平均值［17-18］，与我国华南典型强富铝质S型花岗岩的地球化学特征基本相似［20］，进一步表明其成岩物质来源于成熟度较高的陆壳物质。ACF三角图解（图3d）显示小岩体的样品点均落在S型花岗岩区域。综合以上研究，笔者认为中粒黑云母二长花岗岩为强过铝质S型花岗岩。

4.2 花岗岩源区

研究表明，砂屑岩石重熔形成的强过铝质花岗岩的CaO/Na2O值一般大于0.3，而泥质岩石经重熔形成的强过铝质花岗岩CaO/Na2O值一般小于0.3。分析的中粒黑云母二长花岗岩CaO/Na2O值0.07～0.19，全部落在泥质岩为主的区域 （图6a），表明其源区可能以泥质岩为主；Rb/Sr-Rb/Ba图解显示该花岗岩样品全部落入 “富黏土源区”（图6b），相似于长江岩体和油洞岩体的源区特征［21-22］；微量元素中明显亏损Ce，由于实验结果表明岩浆过程不可能产生Ce异常［23］，Ce异常与沉积和风化作用密切相关，进一步证实其原岩是泥质岩，结合区域地质，寒武系八村群浅变质岩可能是其原岩。

4.3 花岗岩形成的构造环境

要正确理解区内花岗岩的成因，认识岩浆作用构造背景是关键。对华南中生代岩浆作用动力地质背景，前人做了大量工作［24-27］，但存在严重的分歧。郭令智等（1983）认为华南中生代岩浆活动与板块俯冲有关［26］。Zhou，et al.（2000）认为区内各类花岗质岩浆主要是从中侏罗世开始，由古太平洋板块向中国东南大陆俯冲消减导致中下地壳部分熔融而产生［27］。 但形成于自早中生代开始 （175 Ma），软流圈上隆的陆内岩石圈伸展拉张构造背景的观点越来越受认可［24-25］。

图6 中粒黑云母二长花岗岩源岩判别图解Fig.6 Source rock discriminant diagram of medium grain biotite monzogranite

结果表明中粒黑云母二长花岗岩为钾玄、强过铝质的S型花岗岩，钾玄岩形成的构造背景多属于一种伸展拉张、岩石圈减薄的环境［28-30］。 在 Rb-Y＋Nb 图解［31］中， 中粒黑云母二长花岗岩位于后碰撞花岗岩区域内（图7a）。Al2O3-SiO2图解显示该花岗岩均落在后造山花岗岩内（图7b），而后造山花岗岩的概念基本相似于后碰撞花岗岩。由此表明，中粒黑云母二长花岗岩形成于岩石圈伸展减薄的环境。同时也佐证了华南中生代岩浆作用动力地质背景为岩石圈伸展拉张的构造背景。

图7 中粒黑云母二长花岗岩Rb-Y＋Nb和Al2O3-SiO2图解Fig.7 Rb-Y＋Nb diagram and Al2O3-SiO2diagram of medium grain biotite monzogranite

4.4 与铀成矿关系

铀的地球化学演化成矿过程可以归结为铀的初始富集和铀源体的形成及在此基础上的叠加改造、活化迁移和富集成矿［32］。有关研究表明，华南地区S型花岗岩内产出的铀矿床数约占其花岗岩型铀矿床总数的93%；产于A型、I型和M型花岗岩内的铀矿床约占总数的 7%［32-33］。 陈跃辉等（1997）认为伸展构造活动产生的有利构造环境是导致铀成矿作用产生的根本原因［34］。不产铀与产铀花岗岩的U、Th含量及Th/U比值有明显差别，岩体的高铀含量及低Th/U值（一般小于3）可以作为富铀花岗岩的判别依据，也可以作为判别产铀-不产铀花岗岩的一个参考［35］。

综合分析表明小岩体 （中粒黑云母二长花岗岩）为强过铝质的S型花岗岩，形成于伸展构造环境，铀质量分数平均24.63×10-6，明显高于全球和中国东部上地壳的平均值，Th/U的平均值为2.09，小于3，中粒黑云母二长花岗岩可为区内铀矿化形成提供丰富的铀源。

5 结论

1）柏埔地区燕山期花岗岩小岩体的岩性为中粒黑云母二长花岗岩，属钾玄、强过铝质的S型花岗岩，具有高SiO2和高碱值，铝过饱和的特点。

2）微量元素特征显示其富集U，Th/U的值较低；稀土元素中重稀土分馏较弱，轻稀土分馏较明显，配分模式严重右倾以及铕负异常明显等特征。

3）柏埔地区燕山期花岗岩小岩体可能形成于岩石圈伸展减薄的环境，可为华南中生代岩浆作用动力地质背景和岩石圈伸展拉张的构造背景的观点提供证据支持。