某鈾礦區(qū)Ⅰ號(hào)礦帶含礦主巖化學(xué)成分變化規(guī)律

傅 濤

（重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶430000）

某鈾礦區(qū)Ⅰ號(hào)礦帶含礦主巖化學(xué)成分變化規(guī)律

傅 濤*

（重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶430000）

根據(jù)含礦主巖的巖石化學(xué)分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行定量計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果做出含礦主巖的扎氏圖解及巖石化學(xué)成分—巖石類(lèi)型關(guān)系圖，從圖中分析含礦主巖的化學(xué)成分變化規(guī)律、相互聯(lián)系及與鈾礦化的關(guān)系。

鈾礦化；含礦主巖；化學(xué)成分變化規(guī)律

1 某礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層

本區(qū)地層簡(jiǎn)單，主要是侏羅系上統(tǒng)的黃尖組（J3h）、白堊系下統(tǒng)的壽昌組（K1s）及第四系（Q）地層。白堊系下統(tǒng)的壽昌組（K1s）為本區(qū)主要賦礦層。鈾礦化主要位于壽昌組中段第1層（K1s2-1），其含礦主巖為粗斑流紋斑巖。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)的斷裂構(gòu)造以蘆—馬斷裂為主，其次為次一級(jí)旁側(cè)斷裂構(gòu)造。蘆—馬斷裂具多期活動(dòng)特點(diǎn)，斷裂性質(zhì)復(fù)雜，為本區(qū)導(dǎo)礦構(gòu)造。北北東向、北東東向構(gòu)造為本區(qū)主要儲(chǔ)礦構(gòu)造，一般為張性斷裂。

1.3 次火山巖與火山碎屑巖

流紋斑巖：巖石呈紅灰、淺灰色，具塊狀、流紋、珍珠、球粒等構(gòu)造。斑晶成分不一，主要是鉀長(zhǎng)石和石英。粗斑流紋斑巖的斑晶可大于8mm。石基主要為隱晶狀的堿性長(zhǎng)石、石英構(gòu)成，微包含結(jié)構(gòu)常見(jiàn)。

熔結(jié)凝灰?guī)r：巖石呈黑灰色，具假流動(dòng)構(gòu)造。火山碎屑物占85%～90%以上，主要由玻屑、晶屑及少量巖屑組成。

2 含礦主巖的化學(xué)成分變化規(guī)律

Ⅰ號(hào)礦帶K1s2-1地層巖石化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 Ⅰ號(hào)礦帶K1s2-1地層巖石化學(xué)成分表

2.1 將各類(lèi)型巖石化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行扎氏換算

扎氏換算結(jié)果如下：

（1）正常粗斑流紋斑巖（因?yàn)榉肿訑?shù)Al2O3＞Na2O+K2O+CaO，故鋁過(guò)飽和）；

（3）近礦粗斑流紋斑巖（鋁過(guò)飽和）：

（4）礦化粗斑流紋斑巖（鋁過(guò)飽和）：

（5）礦體粗斑流紋斑巖（因?yàn)榉肿訑?shù)CaO+Na2O+ K2O＞Al2O3＞Na2O+K2O，故為正常成分）：

2.2 依據(jù)換算數(shù)據(jù)作出扎氏圖解（見(jiàn)圖1）

圖1 K1s2-1Ⅰ號(hào)帶火山巖扎氏圖解

扎氏圖解表明：

（1）正常巖石、近礦巖石、礦化巖石的2個(gè)向量分別落在2個(gè)平面內(nèi)，堿性面內(nèi)箭頭向左，說(shuō)明巖石成分都為鋁過(guò)飽和；礦體巖石的兩個(gè)向量雖分布于2個(gè)平面內(nèi)，但堿性面內(nèi)箭頭向右，代表巖石為正常成分。

（2）正常巖石、近礦巖石、礦化巖石其P1向量都左傾且緩，表示鐵鎂礦物（b），含鋁（a′）且高。礦體巖石P1向量向右傾且箭頭傾斜緩，說(shuō)明鐵鎂礦物（b）含鈣（c′）。礦體巖石常受螢石脈、碳酸鹽脈擾動(dòng)，且螢石化的影響范圍與礦（化）體的范圍基本一致，這就造成礦體巖石含鈣量特高，結(jié)果分子Al2O3?CaO+Na2O+ K2O，巖石已不是鋁過(guò)飽和，而應(yīng)屬正常成分。

（3）正常巖石、近礦巖石、礦化巖石其P1點(diǎn)遠(yuǎn)離Sb軸，P2點(diǎn)接近Sb軸，說(shuō)明這些巖石堿性長(zhǎng)石含量多，斜長(zhǎng)石含量少。這與野外觀察和鏡下鑒定的結(jié)果一致。礦體巖石的斜長(zhǎng)石含量同樣貧乏，堿性長(zhǎng)石含量也較前幾種巖石少。

（4）正常巖石、近礦巖石、礦化巖石其P1、P2位置依次靠上，說(shuō)明從正常巖石到礦化巖石其暗色礦物含量有所減少，特別是鐵組分（Fe2O3）有減少的趨勢(shì)（因?yàn)殁}鎂含量較低，對(duì)b值影響較?。?。在中低溫條件下，鐵組分是隨性組分，因而Fe2O3的減少可能說(shuō)明FeO有所增多，但本區(qū)缺少FeO的化學(xué)分析數(shù)據(jù)。礦體巖石的P1、P2位置靠下是由于巖石中CaO的組分量特高，并不能說(shuō)明鐵鎂礦物大大增加。

（5）P2向量的陡緩代表堿性長(zhǎng)石中鈉含量的高低，陡者鈉含量高；反之則低。依扎氏圖解可得：從正常巖石→近礦巖石→礦化巖石→礦體巖石，其堿性巖石中的鈉含量從最高→較高→最低→較低，鉀含量則從最低→較低→最高→較高。然而根據(jù)大量鏡下鑒定資料可知，鈉長(zhǎng)石化雖不均勻，但在礦化巖石中鈉長(zhǎng)石化較強(qiáng)烈。

解釋這對(duì)矛盾的關(guān)鍵在于：礦前期熱液活動(dòng)的次數(shù)不止一次。在鈉離子交代鉀長(zhǎng)石中的鉀離子形成鈉長(zhǎng)石化后，稍晚的熱液活動(dòng)對(duì)先前形成的蝕變進(jìn)行重新改造，其結(jié)果可能使鈉離子重新帶出，鉀離子重新帶入。由于礦化巖石、礦體巖石地段熱液通道較發(fā)育，因而這種作用在這些地段表現(xiàn)就強(qiáng)。鏡下鑒定可見(jiàn)膠狀絹云母穿切并交代堿性長(zhǎng)石說(shuō)明這次熱液活動(dòng)的存在。

2.3 計(jì)算粗斑流紋斑巖中元素的帶入、帶出量

為了計(jì)算元素的帶入、帶出的量，先假定惰性組分Al2O3數(shù)量為一恒定值。這樣將正常巖石Al2O3含量百分?jǐn)?shù)（12.77）作為標(biāo)準(zhǔn)，其它巖石的Al2O3含量與之比較，從而得出幾個(gè)重要系數(shù)：

用下式近似計(jì)算巖石中元素的帶入帶出量：

式中：A——巖石中某元素的帶入帶出量占原巖（即正常巖石）總化學(xué)成分的百分比；

B%——某類(lèi)型巖石的某種元素的百分含量；

Ⅰ——修正系數(shù)；

C%——正常巖石某種元素的百分含量。

下面計(jì)算結(jié)果若為正值，則表示與正常巖石相比帶入一定量的某元素，正值愈大則表示帶入某元素的量愈多；若結(jié)果為負(fù)值，則意義相反。正常巖石因無(wú)帶入或帶出元素，故A=0。

（1）近礦粗斑流紋斑巖元素帶入帶出的計(jì)算結(jié)果：（Ⅰ值取Ⅰ1=1.0070）

（2)礦化粗斑流紋斑巖元素帶入帶出的計(jì)算結(jié)果（Ⅰ值?、?=1.0942）：

（3)礦體粗斑流紋斑巖元素帶入帶出的計(jì)算結(jié)果（Ⅰ值?、?=1.7327）：

2.4 作“巖石化學(xué)成分—巖石類(lèi)型關(guān)系圖”

用上述結(jié)果作“巖石化學(xué)成分—巖石類(lèi)型關(guān)系圖”（圖2）。

從圖中可得出如下結(jié)論：

（1）從ANa2O—巖石類(lèi)型關(guān)系圖和AK2O—巖石類(lèi)型關(guān)系圖可見(jiàn)，Na2O組分的帶出伴隨著K2O組分的帶入，二者近似呈消長(zhǎng)關(guān)系。堿性長(zhǎng)石是粗斑流紋斑巖的主要含鈉礦物。堿性長(zhǎng)石的鈉的含量從正常巖石→近礦巖石→礦化巖石→礦體巖石，其含量變化：最高→較高→最低→較低。此結(jié)論與扎氏法得出的結(jié)論是一致的。

（2）野外觀察表明，從正常巖石向礦體巖石過(guò)渡，其硅化作用逐漸增加，且礦體常受硅質(zhì)螢石脈的擾動(dòng)，說(shuō)明熱液活動(dòng)帶入相當(dāng)量的硅質(zhì)。此現(xiàn)象與ASiO2—巖石類(lèi)型關(guān)系圖得出的結(jié)論吻合。

前面所作的扎氏法計(jì)算結(jié)果表明，從正常巖石、近礦巖石、礦化巖石到礦體巖石，其s、Q值如下：

S值的意義是代表硅原子的相對(duì)含量，Q值的意義是代表巖石中硅原子的過(guò)?；虿蛔?。上述結(jié)果并不與野外觀察現(xiàn)象以及“Al2O3恒定計(jì)算法”矛盾，因?yàn)椤癝iO2組分的帶入帶出量”和“SiO2分子數(shù)在巖石的總分子數(shù)的相對(duì)含量”是不相同的2個(gè)概念。硅質(zhì)螢石脈的分布范圍常礦化較強(qiáng)，盡管礦體巖石中有相當(dāng)量SiO2帶入，但并不能顯著削弱螢石及碳酸鹽脈中CaO組分的影響。

礦體巖石：CaO的分子數(shù)=301，總分子數(shù)N=1393

礦化巖石：CaO的分子數(shù)=3，總分子數(shù)N=1529.5

近礦巖石：CaO的分子數(shù)=4，總分子數(shù)N=1538.5

正常巖石：CaO的分子數(shù)=4.5，總分子數(shù)N=1523

顯然，由于礦體巖石中CaO組分的劇增，導(dǎo)致SiO2分子數(shù)相對(duì)含量減少。CaO組分的劇增現(xiàn)象也可以從ACaO—巖石類(lèi)型關(guān)系圖中看出。

（3）鐵組分在中低溫時(shí)是惰性組分，因而鐵組分的帶出帶入量較少，可能只是Fe2+和Fe3+之間的相互轉(zhuǎn)化影響AFe2O3的值。從圖中可見(jiàn)，從正常巖石、近礦巖石、礦化巖石到礦體巖石，其AFe2O3之值變化如下：較高→最低→較低→最高，也即近礦巖石、礦化巖石為Fe2O3組分含量的明顯下降帶。這可能是由于在此下降帶中，作為U6+的還原劑并不是Fe2+，而是其它更強(qiáng)的還原劑，如黃鐵礦中的S2-離子。但隨著礦化作用進(jìn)一步增強(qiáng)，這些較強(qiáng)的還原劑消失殆盡，F(xiàn)e離子的還原作用漸居主導(dǎo)地位，結(jié)果造成從近礦巖石到礦體巖石過(guò)渡，其Fe2O3組分含量增加。

3 結(jié)論

野外觀察、鏡下鑒定及巖石化學(xué)的計(jì)算結(jié)果表明：

（1）鉀長(zhǎng)石在發(fā)生鈉長(zhǎng)石化稍后，又遭受至少一次的堿性熱液活動(dòng)，使鈉重新帶出。鉀重新帶入。

（2）巖石中Fe2O3組分含量在近礦巖石、礦化巖石為明顯下降帶（甚至比正常巖石的含量還低）；而在礦體粗斑流紋斑巖中Fe2O3組分含量卻急劇升高，此現(xiàn)象可能是由于鈾的還原劑不同所致。

（3）礦體粗斑流紋斑巖的CaO組分急劇升高是由于受到熱液脈體的干擾所致。

（4）從正常粗斑流紋斑巖向礦體粗斑流紋斑巖過(guò)渡的過(guò)程中，硅化逐漸加強(qiáng)；礦體粗斑流紋斑巖的Q值偏低是由于螢石脈、碳酸鹽脈中CaO組分的干擾。

圖2 巖石化學(xué)成分—巖石類(lèi)型關(guān)系圖

[1]路鳳香，桑隆康.巖石學(xué)[M].地質(zhì)出版社，2002.

[2]金景福，黃廣榮.鈾礦床學(xué)[M].原子能出版社，1991.

P618.1

A

1004-5716(2015)02-0121-04

2014-03-08

2014-03-17

傅濤（1962-），女（漢族），重慶人，副教授，研究方向：礦床。