冕西煌斑巖脈型鈾礦化特征及成因

孫悅，李巨初，丁俊，姚毅鋒，王戰永，向杰

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冕西煌斑巖脈型鈾礦化特征及成因

孫悅1，李巨初2，丁俊3，姚毅鋒1，王戰永1，向杰1

（1.核工業二八〇研究所，四川廣漢 618300；2.成都理工大學，成都 610059；3.成都地質調查中心，成都 610081）

康滇地軸北段冕西花崗巖中存在煌斑巖脈型鈾礦化，嚴格受沿斷裂充填的礦化煌斑巖脈控制。礦化煌斑巖即為礦體，礦化不均一，品位較高。鈾礦物為鈦鈾礦，伴生的礦物為金紅石、磷灰石和磷釔礦。地球化學特征顯示其為交代富集地幔部分熔融的產物，煌斑巖巖漿可能經歷了液態不混溶過程，是一種地幔流體鈾成礦作用。

鈾礦化；煌斑巖；地幔流體；冕西巖體

國內外研究表明，中基性巖漿巖脈（包括煌斑巖）活動在花崗巖型和火山巖型熱液鈾礦床的形成中起到極為重要的作用。其成礦機理是深源的中基性巖漿巖活動可以為鈾成礦提供礦化劑（CO2、CO、CH4、H2S等）、有利于萃取圍巖中部分成礦物質，提供有利的沉淀環境和部分熱源[1-10]，同時也是幔源（或深源）流體成礦作用的表現[11-14]。上述鈾礦化一般產于有廣泛中基性巖脈活動的花崗巖、火山巖內外的構造蝕變帶，或產于構造蝕變帶切穿中基性巖脈的部位中（交點礦床），而產出在煌斑巖脈中的鈾礦化甚為少見。近年，在四川冕寧縣冕西鉀長花崗巖體中煌斑巖脈中發現了以鈦鈾礦為主的工業礦體。這是一種由基性巖漿演化形成的新鈾礦化類型，可能為幔源流體鈾成礦作用提供了一個重要實例。

1 區域成礦地質背景

冕西地區位于揚子準地臺（揚子板塊）西緣與松潘—甘孜褶皺系結合部位，屬揚子準地臺（揚子板塊）西緣川滇南北向構造帶北段西部。東部康滇臺隆區，西部甘孜地槽褶皺區，中間為鹽源—麗江坳陷帶。

冕西巖體為一沿牦牛山背斜軸部多次侵入的復式帶狀巖體。巖體整體呈北北東向長條狀產出，南北長約90km，東西寬6～14km，面積超過700km2，為一大型復式巖基。巖體以鉀長花崗巖、二長花崗巖為主，巖體中北部有大量煌斑巖巖脈（群）侵入，南部有喜山期堿性雜巖及煌斑巖侵入，并賦存稀土礦。巖體時代為燕山中晚期，前人測得同位素年齡為156～68Ma[15]，以早白堊世花崗巖規模最大，劃分為四個階段。鈾性礦化點帶集中產出在第四階段中細粒鉀長花崗巖（κγK1S）中。區內煌斑巖脈分布廣，嚴格受區域構造控制，沿構造節理裂隙貫入（圖1）。

圖1 冕西鉀長花崗巖體構造位置和礦產分布圖（據281隊，1979綜合編制）

2 煌斑巖脈型鈾礦化特征

冕西巖體內部，廣泛分布一種煌斑巖脈型鈾礦化，其最主要的特點是鈾礦化賦存于煌斑巖脈中，礦化嚴格受沿斷裂充填的煌斑巖脈控制。

2.1 煌斑巖巖石學特征和分布規律

冕西巖體內煌斑巖脈巖石種類繁多，主要為閃斜煌斑巖、云斜煌斑巖、云煌巖、拉輝煌斑巖等，伴有輝綠輝長巖等脈巖，以閃斜煌斑巖最為發育，云斜煌斑巖、云煌巖次之。一部分煌斑巖蝕變很強烈，稱為蝕變煌斑巖。野外調查證實，強烈蝕變煌斑巖均為礦化煌斑巖，較弱的蝕變煌斑巖為非礦化煌斑巖類。

非礦化煌斑巖常見綠泥石-綠簾石、絹云母蝕變，保留有較多的煌斑巖原生礦物及結構。這種蝕變應屬于煌斑巖自變質范疇。一般情況下巖石呈塊狀，但它們在受到后期斷裂活動影響部位常見片理化。

圖2 四川省冕寧地區7301礦化點煌斑巖分布示意圖

1-鉀長花崗巖；2-閃長巖；3-花崗質混染巖；4-礦化煌斑巖；5-非礦化煌斑巖；6-工業礦段位置及編號

1-輝長輝綠巖；2-花崗質混染巖帶；3-礦化煌斑巖；4-裂隙及傾向；5-片理；6-礦體；7-剝土范圍

礦化煌斑巖普遍發育強烈絹云母化、綠泥石化，還發育有黑云母、白云母化、硅化等，伴有大量極細粒的黃鐵礦、磁鐵礦，常見發育定向綠泥石-絹云母化組成的片理，有時見呈波浪彎曲狀。巖石的原結構構造不清，偶見石英或碳酸鹽眼球體。還見有赤鐵礦（褐鐵礦）綠泥石-方解石以及綠泥石微細脈-網脈，為巖漿晚期自變質蝕變和熱液蝕變。

非礦化煌斑巖脈主要分布在大斷裂的次級斷裂旁側次級斷裂中，并常沿兩組或三組剪切斷裂面，平行、或呈交叉、追蹤形態，總體近南北向延伸。煌斑巖脈壁平直，單脈厚度較大，走向和深部延伸較穩定。煌斑巖一般寬5～15m左右，長度100～500m左右，最長達1 000m。

礦化煌斑巖主要沿更次級裂隙充填，主要產于各鈾礦（化）點，常見有正常煌斑巖脈伴隨或受到正常煌斑巖脈的限制，多以群脈或網脈形態產出，脈壁波狀起伏，脈體膨脹收縮，分支復合，脈體厚度較小、變化大（幾厘米到幾十公分），走向和傾向延伸不太穩定。這顯示礦化煌斑巖受張—剪切性裂隙控制，其侵位晚于正常煌斑巖脈（圖2）。

2.2 煌斑巖鈾礦化特征

礦化煌斑巖一般出露寬度在幾厘米到50～80cm，斷續延長幾米到60m，分支復合明顯（圖3）。礦化煌斑巖脈就是含礦體，其中工業礦化體在脈中呈不連續分布。所以礦化煌斑巖脈群發育的強度，即群脈密集程度、走向（平面）和傾向（深部）上的延伸決定了礦體的規模。礦化品位較高，一般在在0.1%～0.5%，最高可達1.05%。前人坑道揭露在地表以下25～50m左右發現礦化煌斑巖脈有合并，且有隱伏的礦化煌斑巖脈體出現；初步鉆探揭露顯示含礦脈體向深部延伸在50～70m范圍內見有礦化煌斑巖。

2.3 鈾礦物存在形式及圍巖蝕變

礦化煌斑巖電子探針分析結果顯示其中鈾礦物含較高的UO2和TiO2，但較低的ThO2、REE2O3含量，與鈦鈾礦化學成分一致[16]。在樣品中沒有發現其他的鈾礦物。前人發現過鈦鈾礦細脈。所以，可以確定礦化煌斑巖中鈾以鈦鈾礦形式存在。

背散射電子圖像圖顯示，鈦鈾礦呈云霧狀、細分散狀，微米級顆粒存在于煌斑巖中，與其伴生的礦物為金紅石、磷灰石和磷釔礦，背景礦物為綠泥石、黑云母等（圖4）。鈦鈾礦與金紅石緊密共生，鈦鈾礦并不沿巖石裂隙分布，而是彌漫在綠泥石、絹云母的礦物邊緣隙呈交代—充填狀分布。綠泥石-綠簾石、絹云母化是礦化前的強烈自變質作用產物，構造變形對鈾礦化影響不大。

3 煌斑巖地球化學特征

3.1 巖石地球化學特征

孫悅等[17]以節節馬7301礦化點為研究對象，系統研究了冕西巖體內兩類煌斑巖的常量元素、微量元素和稀土元素的地球化學特征。按照路風香分類[18]，顯示礦化煌斑巖屬鉀質-超鉀質煌斑巖，非礦化煌斑巖屬鈣堿質煌斑巖，礦化煌斑巖以富鉀為特征。兩類煌斑巖過渡元素分配模式為幔源“W”型，巖石富集大離子親石元素（LILE）（K，Rb，Ba），虧損高場強元素（HFSE）（Nb，Ta，Zr，Hf）。正常煌斑巖稀土元素分配模型為右傾輕稀土富集型，δEu值為0.73～0.87，表明區內煌斑巖為交代富集地幔部分熔融的產物。礦化煌斑巖稀土元素分配模型呈“M”型，δEu值為0.28～0.48，礦化煌斑巖顯然受流體作用改造作用明顯。

圖4 礦化煌斑巖背散射電子圖像

a-由亮至暗色部位的礦物依次為鈦鈾礦、金紅石、綠泥石、絹云母（黑云母）。b-由亮至暗色部位的礦物依次為鈦鈾礦、金紅石、絹云母（黑云母）

3.2 同位素地球化學特征

采集鉆孔內非礦化煌斑巖脈中方解石脈和方解石-石英脈的方解石單礦物做碳氧同位素測定（表1）。7301礦化點非礦化煌斑巖δ13CV-PDB為-3.33‰，-4.02‰，-3.74‰，極差0.6～0.3；氧同位素δ18OSMOW為15.66‰，14.87‰，15.38‰，極差0.3～0.5，同位素值非常集中。碳同位素值落在地幔C同位素（-3‰～-7‰。，FaureG，1986）范圍，接近初始火成碳酸巖碳氧同位素(分別為-4‰～-8‰。和6‰～10‰。，KellerJ，etal，1995)之內，與老王寨金礦化煌斑巖（黃智龍等，2001）、耗牛坪稀土礦床碳酸巖的C，O同位素(-6.6‰～-7.0‰和6.4‰～4‰許成等，2002）類似，表明7301地區煌斑巖中流體為地幔源，不是花崗巖分異的。相比之下，煌斑巖氧同位素δ18OSMOW則較偏富18O，可能與圍巖發生過水的混合。

表1 煌斑巖脈中方解石碳氧同位素測試結果

注：由成都理工大學應用核技術四川省重點實驗室MAT-253測試；表中δ18OvSMOW的值是利用公式δ18OSMOW=1.03091δ18OPDB+30.91進行計算的。

4 鈾礦化成因探討

4.1 鈾源

大多數學者認為花崗巖型鈾礦中鈾源來自于圍巖[19-21]，也有少數學者認為鈾來自于幔源[22]，結合區內情況認為區內冕西花崗巖為成礦提供了鈾源，隨著巖體的結晶分異，鈾含量也逐漸升高，其中早白堊世第四階段中細粒鉀長花崗巖鈾含量最高，應為主要鈾源體，絕大多數鈾礦化點帶也產于其中。應該是煌斑巖及其流體在上侵過程中從花崗巖中吸取了鈾。

4.2 成礦環境

礦化煌斑巖中廣泛發育鉀質交代，如黑云母化、絹云母化、白云母化，最主要發育綠泥石（鐵綠泥石）化-絹云母化等堿性蝕變，表明成礦流體是一種堿性流體，流體中特別富鉀質、富鐵質。區內節節馬7301礦化點鈾礦物為鈦鈾礦，鈦鈾礦呈云霧狀、細分散狀，微米級顆粒存在于煌斑巖蝕變產物綠泥石、黑云母（絹云母）中，與其伴生的礦物為金紅石、磷灰石和磷釔礦，還有赤鐵礦等，這種礦物組合代表著氧化環境[23]。在煌斑巖中以副礦物形式存在的鈦鐵礦、榍石等和Fe的低價氧化物（磁鐵礦等）正是在這種高氧逸度的條件下形成了金紅石和赤鐵礦。

華南地區花崗巖型鈾礦中鈾從熱液中沉淀的最主要的兩個因素為絡合物的分解和氧逸度的降低[19]。這與區內鈾礦化在高氧逸度條件下形成的情況相反，同時區內鈾礦物類型以鈦鈾礦為主，電子探針分析結果說明鈾主要以UO2的形式存在，故認為區內產于煌斑巖中的鈾應該是以U4+絡合物的形式運移為主。

4.3 成礦流體特征

區內正常煌斑巖和礦化煌斑巖中都往往有白色石英成囊狀、脈狀產出，特別的在礦化煌斑巖中見有石英和方解石的眼球體或方解石脈體，一般認為這是基性巖漿演化過程中發生了硅酸鹽溶體—碳酸鹽溶體液態不混溶的結果[24,25]。巖漿液態不混溶作用分異出石英、方解石，基性巖漿的演化過程中發生了CO2和H2O為主的去氣作用或，氣-液分離產生流體，是一種地幔來源流體。

前人實驗和觀察資料表明，高溫（750°）富鹵素流體和高溫（750°）富CO2流體可以含鈾（U4+）[26]，李子穎等也認為鈾主要以四價鈾氟、氯等絡合物的形式由深部向上運移[27]，故推測區內堿性煌斑巖其中較高揮發分組分（F、Cl、CO2、H2O）交代活化了冕西巖體中的U4+，四價鈾以氟、氯等絡合物的形式遷移富集，在煌斑巖巖漿演化過程中形成了含礦流體，由深部還原至地表氧化環境轉變的情況下鈾的氟氯絡合物不穩定發生解體而快速沉淀，形成賦存于礦化煌斑巖中的鈦鈾礦。煌斑巖為鈾礦化提供了流體中礦化劑的作用，顯然與華南地區不同的是鈾以四價鈾絡合物的形式運移，而不是碳酸鈾酰絡合物。

4.4 礦化成因分析

綜上，冕西巖體內煌斑巖脈型礦化成因如下：燕山晚期，冕西鉀長花崗巖主體形成，形成相對富鈾的地質體，之后巖體內發生大規模區域性剪切逆沖斷裂帶；來源于富集地幔的基性巖漿沿主斷裂及其配套的次級斷裂裂隙運移到淺成-超淺成部位，巖漿結晶分異（液態不混溶作用）演化，形成正常煌斑巖為主，輝綠輝長巖、拉輝煌斑巖等一起組成的脈巖群；稍晚，基性巖漿進一步分異，形成更富鉀、鐵、鈦和富揮發分的巖漿，后上涌到更次級斷裂裂隙或早前煌斑巖脈（斷裂）構造的空間形成礦化煌斑巖；礦化煌斑巖內發生液態不混溶作用，即氣液分離，形成含F、Cl、CO2、H2O等成分流體；這種流體具有很強的吸取金屬的能力，流體對圍巖花崗巖等中吸取U、Th、W、Ti、Yb、Y等元素，形成了堿性含礦流體，鈾以四價鈾絡合物的形式運移；在溫度降低、壓力降低、氧逸度升高的情況下，流體或含礦流體在煌斑巖中滲濾-擴散交代，發生綠泥石、絹云母、黑云母化等堿性蝕變，形成鈦鈾礦、金紅石、磷灰石、磷釔礦等組合的礦化體；晚期還發育綠泥石-石英-方解石-赤鐵礦等蝕變，流體成分向酸性轉化。這樣，在煌斑巖中形成的不均一的工業礦化并沒有超出煌斑巖脈內部，從成礦作用考慮，煌斑巖型鈾礦化應屬于巖漿作用鈾礦化類型。

5 結論

1）康滇地軸北段冕西花崗巖中存在煌斑巖脈型鈾礦化，鈾礦化嚴格受沿斷裂充填的礦化煌斑巖脈控制，礦化煌斑巖即為礦體，脈體中礦化不均一，品位較高。鈾礦物為鈦鈾礦，呈云霧狀、細分散狀分布，伴生的礦物為金紅石、磷灰石和磷釔礦。

2）煌斑巖巖石地球化學和同位素地球化學證明，煌斑巖為交代富集地幔部分熔融的產物，礦化煌斑巖受流體作用改造作用明顯。

3）通過對冕西巖體內煌斑巖型鈾礦鈾源、成礦環境和成礦流體的分析，認為區內煌斑巖為鈾成礦提供了成礦流體和礦化劑，成礦流體萃取了鉀長花崗巖中的U、Th、W、Ti、Yb、Y等元素，鈾以四價鈾絡合物的形式運移；在溫度降低、壓力降低、氧逸度升高的情況下，最終形成了鈦鈾礦、金紅石、磷灰石、磷釔礦等組合的礦化體；不均一的工業礦化并沒有超出煌斑巖脈內部范圍。

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Characteristics and Genesis of Lamprophyre Vein Type Uranium Mineralization in the West of Mianning, Sichuan

SUN Yue1LI Ju-chu2DING Jun3YAO Yi-feng1WANG Zhan-yong1XIANG Jie1

(1-No.280 Institute, China National Nuclear Corporation, Guanghan, Sichuan 618300; 2-Chengdu University of Technology, Chengdu, 610059; 3- Chengdu Geological Survey Center, CGS, Chengdu 610081)

Lamprophyre vein type uranium mineralization in the west of Mianning, Sichuan is controlled rigorously by lamprophyre veins filling along fissures. The uranium mineralization is characterized by whole rock nonuniform mineralization and high average grade. Ore mineral is brannerite. Associated minerals are rutile, apatite, and xenotime-(Y). The geochemical characteristics show it is mantle-derived.

uranium mineralization; lamprophyre; mantle fluid; Mianxi intrusion

P619.14

A

1006-0995（2017）02-0209-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.008

2016-07-06

中國核工業地質局區域評價項目“康滇地軸北段冕寧地區花崗巖型鈾礦資源調查評價”（項目編號：201170）和中國核工業地質局生產中科研項目“康滇地軸北段冕寧地區花崗巖型鈾礦化成因研究”（項目編號：201258）資助

孫悅（1984-），男，天津人，工程師，碩士研究生，現主要從事鈾礦地質勘查工作