粵東北仁差盆地麻樓鈾礦區次火山巖地球化學特征及成因

湯謹暉，邱惟，夏菲，潘家永，劉國奇，王曉娜

（1.東華理工大學地球物理與測控技術學院，江西 南昌 330013；2.廣東省核工業地質局二九二大隊，廣東 河源 517001；3.東華理工大學放射性地質與勘探技術國防重點學科實驗室，江西 南昌 330013；4.廣東省核工業地質局二九三大隊，廣東 廣州 510800）

粵東北仁差盆地處于華南加里東褶皺系，永安-梅縣晚古生代坳陷、河源深斷裂構造東北部。同時處于NE向武夷多金屬成礦帶南端與EW向南嶺成礦帶東端交匯復合部位，是我國華南地區具重要遠景的成礦區（帶）之一。麻樓鈾礦區位于該盆地南緣，成礦地質條件優越、礦化信息豐富。因勘查工作的局限性，該區基礎地質研究非常薄弱。本文通過對該區賦礦主巖巖相學及地球化學特征的研究，獲得次火山巖在巖石成因、源區特征等方面認識，為麻樓地區及仁差盆地礦床成因研究提供依據。

1 地質概況

圖1 麻樓礦區地質簡圖Fig.1 The mining area geological diagram of Malou

麻樓礦區位于仁差盆地南緣麻樓構造帶東段（圖1），區內出露地層簡單，主要有寒武系板巖、片巖、千枚巖及泥盆—石炭系長石石英砂巖、砂礫巖。區內構造主要分為NWW向和NNE向兩組，其中NWW向F1斷裂構造為本區主要控礦構造，是麻樓斷裂的次級斷裂，產出于寒武系淺變質巖與次流紋斑巖交界處，傾角向深部變緩，內部充填變質巖、石英砂巖、次火山巖等，為壓扭性構造；NNE向構造規模較小，以大體平行和等間距構造形式出現，屬張性構造。區內巖漿巖主要有上白堊統流紋巖、次流紋斑巖、灰綠色火山角礫巖、熔結凝灰巖等，產出輝綠巖脈（（96.2±2.8）Ma）。礦區外圍見有玄武巖、安山巖、花崗巖、石英斑巖等基性-酸性巖漿巖。

次流紋斑巖為本區賦礦主巖，鈾礦體主要賦存于次流紋斑巖體中段（圖1），該巖體沿麻樓斷裂產出并受其控制，成巖時代為晚白堊世早期，同位素年齡為（95.1±1.1）Ma。巖體呈狹長帶狀、巖墻狀產出。通過鏡下觀測，次流紋斑巖中偶見“假流紋構造”（圖2-a，2-b）。巖石主要為淺肉紅色，具斑狀結構，塊狀構造，斑晶以長石、石英為主，基質具霏細-潛晶結構（圖2-c，2-d），黑云母無暗化現象。

2 樣品及分析方法

本文16個樣品采自麻樓礦區實測剖面及鉆孔中的次流紋斑巖、球粒次流紋斑巖。樣品經巖相學觀察和鑒定后，選出新鮮樣品，細碎至200目以上，送往核工業北京地質研究院分析測試中心進行主量和微量測試。主量元素測定利用飛利浦PW2404X射線熒光光譜儀，采用GB/T14506.28-93硅酸鹽巖石化學分析熒光光譜法測定主、次元素量，分析結果見表1。微量元素采用電感耦合等離子體質譜（ICPMS）方法測試，所用電感耦合等離子質譜儀為Finnigan MAT公司產ElementⅠ型。微量元素分析測試結果見表2。

圖2 次流紋斑巖樣品鏡下照片Fig.2 The mirror photo of supergene rhyolite porphyry samples

3 分析結果

3.1 主量元素

本次使用的分析樣品燒失量小于3%，說明元素組成未受巖石蝕變作用影響。樣品全巖主量元素測試結果表明，本區次流紋斑巖的SiO2含量為72.51%～77.98%，平均76.06%，位于酸性巖范圍；全堿Na2O+K2O含量較高，為6.38%～8.70%，平均7.92%，具富堿特征，K2O/Na2O為1.33～19.58，平均3.84，明顯富鉀；鐵含量較低，TFeO為0.40%%～2.27%，平均1.16%，Fe2O3/FeO 比值為 0.61～15.73，平均 5.54；CaO 含量0.13%～2.78%，平均 0.82%；Al2O3含量 10.63%～12.32%，平均11.59%。TAS圖解上（圖3-a），樣品全部落入亞堿性系列。將樣品投在FAM圖解上（圖3-b），投影點全部落入鈣堿性系列。樣品里特曼指數（σ）為1.22～2.32，小于3.3，指示本區次火山巖屬鈣堿性火山巖系。SiO2-K2O巖系劃分圖上（圖3-c），樣品落在高鉀鈣堿性系列和鉀玄巖系列。樣品鋁飽和指數A/CNK為0.77～1.68，平均1.06，在A/NKC-A/NK關系圖上樣品均落入亞堿過鋁質區（圖3-d），屬弱過鋁質至過鋁質系列，表明巖石具殼源性，可能與大陸碰撞中沉積巖的重熔作用有關。富鉀貧鈉及低鋁含量表明巖漿發生了斜長石分離結晶作用或部分熔融過程中源區發生斜長石的殘留。K2O/TiO2=15.06～55.50和K2O/P2O5=128～666，比值較高，反映本區次火山巖可能遭基性巖漿底侵作用致使地殼發生重熔作用。Mg#特征值為28.49～86.07，平均71.17，分異指數較高，為87.11～96.53，平均93.24，表明本區巖漿存在結晶分異作用。

3.2 微量和稀土元素

%：位單aeragnini muolaMf果 o st結理處luserg與試測析nissecor p分d n素 a元量主sisyla巖山natne 1802 ZK -18 1802 ZK -16 1802 ZK -14 02 181 ZK -1 1802 ZK -06 1802 ZK -03 02 181 ZK -0 1603 ZK -03 1603 ZK -01 01 183 ZK -4 1801 ZK -16 1801 ZK -13 1801 ZK -10 1801 ZK -07 M 278P -35 8P M2 27-3號編品樣紋巖5.7次流斑74流紋巖76.6次斑紋巖次流斑77.74紋流巖次斑75.57 6流紋巖次斑.0 76紋流巖次斑77.98紋流巖次斑76.62紋巖1.5次流斑72紋流巖次斑74.87紋流巖次斑75.94紋巖次斑流.75 76紋巖9.1次流斑77紋3流斑巖.2次77紋流巖次斑75.01紋流巖次斑75.73紋流巖次斑76.42名命石SiO2巖9.9 10 8.4 11 11.37 12.13 8.4 11 11.18 11.22 8.6 11 11.54 11.96.63 11 5.7 11 5.8 11 10.63 12.3 12.32 Al2O3 1.08 0.75 0.76 0.79 2.36 0.99 1.57 1.35 1.28 0.52 0.69 0.22 0.39 0.90 1.02 0.99 Fe2O3 0.15 0.34 2.22 2.31 0.15 0.52 0.5 2.46 0.15 0.4 0.26 2.87 0.15 0.52 0.4 2.69 0.15 0.35 0.22 2.73 0.15 0.24 0.13 2.01 0.15 0.28 0.21 2.28 0.15 0.28 2.78 2.17 0.15 0.39 1.65 3.07 0.85 0.19 0.69 3.07 0.55 0.20 0.63 3.52 0.20 0.30 0.24 2.32 0.55 0.37 0.29 1.67 0.25 0.63 2.57 1.30 0.55 0.33 0.14 0.93 0.15 0.46 0.13 0.31 FeO MgO CaO Na2O 5.41 5.39 5.21 6.01 5.12 6.23 5.44 6.02 4.90 5.20 4.68 5.77 6.66 5.92 7.04 6.07 K2O 0.13 0.05 0.07 0.05 0.02 0.02 0.08 0.06 0.08 0.05 0.09 0.01 0.05 0.58 0.05 0.02 O Mn 0.17 0.19 0.16 0.23 0.34 0.13 0.13 0.21 0.21 0.20 0.14 0.13 0.12 0.11 0.20 0.20 TiO2 0.01 0.01 0.01 0.02 0.04 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 P2O5 2.46 1.98 1.07 1.52 1.35 0.95 2.09 2.80 1.97 1.36 1.07 1.78 0.86 2.15 1.71 2.92 LIO 1.9 99 100 99.99 0 10 8.9 99 99.91 99.92 8.8 99 99.99 100.00.90 99 1.9 99 0.01 10 99.97 99.92 99.91 L TA TO 1.12 0.82 0.83 0.86 2.27 1.04 1.56 1.36 1.30 1.32 1.17 0.40 0.90 1.06 1.47 1.04 e TF 7.72 1.88 7.85 1.83 8.08 1.88 8.70 2.32 7.85 1.86 8.24 1.94 7.72 1.77 8.19 2.27 7.97 1.99 8.27 2.08 8.20 1.99 8.09 1.91 8.33 2.03 7.22 1.63 7.97 1.94 6.38 1.22 Kσ AL 1.11 1.37 1.36 1.33 1.42 1.34 1.41 1.06 1.20 1.33 1.32 1.41 1.37 1.09 1.52 1.89 K A/CN 6.1 80 7.0 86 82.62 86.07 2.6 80 74.04 76.89 9.8 76 82.25 28.49.33 39 8.7 72 3.5 54 81.79 51.68 84.54 Mg#3.5 90 9.2 94 95.98 95.02 8.0 94 96.53 94.88 6.8 88 91.79 94.01.28 95 9.1 96 8.8 94 87.11 93.59 91.59 D.I.火次mel et區礦net樓麻nocn 1ia表mcinaclov-bu seh T 1elbaT分院究研質地京北業工：核位單試測；學大工理華：東源來據e2+)(mol)；數Mg#=100×M g2+/(Mg2++F ol）；a2O)（m+N+K2O l2O3/(C aO=A NK/C 3)；A a2O)2/(SiO2-4(K2O +N K2O；σ=a2O+=N LK；A e2O 99×F.8+0 eO Fe=F：T 心中注試測析

10-6：×位area單lou mining Ma果結lts of理分d processing 處resu與試測析元素an量山t an 微alysis巖火en次區礦樓trace elem麻ic 2表volcan b-e su Table 2 Th 02 18紋.0.1.0.8 ZK -18次斑流巖55235.0.1 36056.0 4638.6 3.2 45913137.9 4.58.5 178.0 8.2 104.5 1.5 50.0 0.47.68.91.75.50.7 12.1 0.6 21.7 7.4 226.3 193.9.4 6.05.90.11.0 32-16紋巖1.0 ZK 1802 61 0.8流斑35.5 2.9 27.1 122230.78.0 57.0次53.6 4524.2 4.95.56.0 187.96.1 111.0 29.8 0.74.66.70.34.56.81.34.10.7 12.2 0.4 23.5 4.14.5 141223.7 5.14.20.21.0 1802-14紋巖3.0流斑2017 0.0次ZK 132147.29.0.7 1.05.5 11 4334.8 3.0 46.3 83.0 40.4 33.1 6.26.58.0 188.1 96.9 1.1 36.9 0.74.39.60.34.96.61.23.90.6 11.6 0.3 23.2 5.42.1 23.3 7.77.70.20.9 02 ZK 0.0-11紋巖3.0流斑637.0 42.3 3.6 58.28.0 1135.9 18 3026 112438.2 58.0 8.4 13.32.0 229.09.9 2.3 69.3 1.26.2 15.1 0.7 11.2 12.6 2.37.10.9 11.8 0.3 24.7 6.77.13.3 50 43.8 6.06.70.21.0 ZK次02-06紋巖2.0流斑999.0 7.1 13 162637.4 43.3 3.1 47.3次18 4292.0 0.0 49.4 38.4 19.0 8.12.0 249.26.2 201.2 40.6 0.85.0 10.8 0.56.77.31.44.20.8 14.0 0.3 26.3 5.34.5 221927.4 7.26.80.21.0 02-03 18紋巖8.0流斑8.8 142939231.0.2 3.3 39753128 171522 52 ZK 38.0 4.05.26.0 177.3 78.7 0.9 30.9 0.64.38.80.35.25.91.13.70.6 11次.6 0.2 24.5.0.5.1 9.49.1.3 7.06.60.20.9紋巖6.8 18.7 3.2 32715231 02流斑7.0 202445104.0-01 34 5.0.1.7 4.06.31.0.2.0.1 171527 198.3 79次ZK.6 1.1 50.8 0.3 23 46.0 4.78.4.0 0.95.09.30.36.27.31.54.70.9 100.8.6 5.54.60.11.0紋巖68.9 03 16-03流.7 7.2 13.0 274.0.0 35450.0.9 0.7 1112.8 3.2 58 ZK 36121.0.7 6056 51207.0.2 8.0次斑2.1 60 129.6.4.8 1.06.0 14.6 2.16.30.9 11.9 4.5 307.8.5 0.9 25265.4.4 6.37.00.21.0 42 03紋巖64-01流.3.2 5.0.6 16.0 222.0.0.6 1.26.4 15 ZK 36482.0次斑.1 3.2 5840123.0.3 413660203.0 8.3.5 7.1 13128.4 2.5 71.2 0.7 1213.9.7 2.57.31.0 12.5 0.6 24.5 6.1 318.4 270.9.5 5.76.50.21.0 47 01 18-43紋巖31流690.0 13 218.0.7.4.2.4 3.2 5340次斑109.0.4.4.3.3 4321518710.5 33168.0 ZK 203.0 8.0 1 199.0 2.0 67.3 0.5 1012.4 2.36.90.9 12.8 0.7 2510280.5.7 1.0 6.14 238.0.5 5.66.30.21.0 42 18-16紋流巖82.9.0.1.0 187.0.3 3943 ZK 01次斑.2 3.5 42792428.1 8.45.4 38285.0 219.0 9.8 84.7 0.64.68.30.35.56.61.33.80.8 12.3 0.3 22.9 1.0 42.3 7.8 188.2.2 6.86.70.21.0 24心164.0中試測ZK1-13 0流巖紋析142.0.5 245.0次斑18 83.5804.0 4836.2 3.4 51.0 90.0 30.1 4.95.4 230.0 9.2 79.4 1.0 40.5 0.74.79.50.25.06.61.34.30.8 10.6 0.4 25.0 4.5 210.6 186.2 24.4 7.67.80.10.9分院究1801研巖3.0 74-10紋流斑54.1質212542.70.0 ZK 5538.9 3.5 34.9.8 76.0 68.1 32.3 4.45.52.0次218.9 72.5 1.3 55.5 0.95.39.50.36.17.71.45.10.9 11.1 0.3 23.8 3.77.2 28.7 5.54.70.21.0地1815京北01業工-07紋巖9.0流斑ZK 262647.20.0192.0 41.8 3.8 39.1 74.0 18 1814 87.9 5023.6 5.85.53.0核219.5 67.3 1.4 51.8 0.95.87.10.36.18.31.85.51.0 11.0 0.3 22.4 3.00.4 30.8 4.94.80.21.0次9.6：8.5位單試M 8P -35.5 331.0.4流巖72紋7.9 61.0 33447.0 2.0 2.2 74.3.9測.3 3.1 7739 27次斑173.0.7 6.7 12205.0 8.1 121.9.8 1.16.6 16.6.7 2.57.01.0 12.7 0.7 1012.7 0.1 2541385.4 341.7.7 7.88.40.21.1 43；學大工M流斑278P -32紋理3035.41.0 59巖73.02.0 90 5143.1 3.3 91.52.0 11次9.0 88.1 6.7 19.65.0 208.63.5 123.6 97.2 1.58.9 22.9 1.2 18.8 17.7 3.29.91.2 13.1 0.1 23.8 33.60.15.3 64.8 5.27.40.20.6華：東源EERE)N 來EE E EE BaRbThKNbTaLaCeSrNdPSmZrHfTiTbYTmYbPrEuGdDyHoErLu/T 名號編 命aaf 據石/H δEδC.1數樣品4033巖Nb Sr/B Zr/H/Sr Rb ΣR LR HR EEa/Ybue LR (L

巖漿巖微量元素地球化學行為受體系特點控制，對確定巖漿分異、演化程度提供重要的信息。從本區次火山巖微量元素分析結果及球粒隕石標準化蛛網圖上可看出（圖4），曲線一致性好，呈W型右傾型，明顯虧損 Ba，Nb，Sr，P 和 Ti，富集Rb，Th，K，LREE等大離子親石元素，與本區輝綠巖相比具不同分布曲線模式。Ba，Sr虧損說明斜長石作為熔融殘留相或結晶分離相存在；P，Ti虧損說明部分熔融過程中磷灰石、斜長石的殘留或是這兩種礦物發生分離結晶；曲線總體上表現為強不相容元素富集，Ba，Sr，P，Ti強虧損、Nb，Ta略虧損，其中Ba，Sr的虧損反映出非造山環境下存在著分離結晶作用，Nb，Ta的虧損反映了巖漿系大陸殼改造特征。本區樣品中的Nb/Ta比值小于17.5，具低的Nb/Ta比值，Nb的虧損表明次火山巖源區巖石中以陸殼組分為主；Sr/Ba比值一致性較好，為0.1～0.9，平均0.4，Sr/Ba比值一致性顯示了樣品相似的分異程度；Zr/Hf比值較低，為21.7～26.3，平均24.1，表明巖漿具一定程度分異結晶作用；Rb/Sr為3～41.9，比值大于1，顯示巖漿來源于地殼物質。

圖3 麻樓礦區次火山巖分類圖解Fig.3 The sub-volcanic classification diagram of Malou

圖4 次流紋斑巖樣品微量元素球粒隕石標準化圖解Fig.4 Chondrite-normalized trace element and REE diagram of supergene rhyolite porphyry

該區稀土元素樣品的ΣREE值較高，為144.5×10-6～400.1×10-6，平均248.1×10-6；輕稀土明顯富集，LREE/HREE為4.9～7.8，平均 6.2，(La/Yb)N為4.2～8.4，平均6.4，稀土分布曲線為右傾式，輕重稀土分異程度相對較高，重稀土分餾不明顯，與本區輝綠巖相比，二者具迥異的分布曲線模式（圖5）；樣品的δEu為0.1～0.2，平均0.2，Eu相對負異常明顯，表明火山巖巖漿源區以殼源為主；δCe為0.6～1.1，平均0.9，無Ce負異常，表明巖石沒有受到低溫蝕變作用的影響。

4 成因分析

長英質火山巖物質來源較復雜，既可來源于俯沖洋殼板塊、鎂鐵質下地殼和長英質上地殼的部分熔融，也可通過結晶分異作用派生于鎂鐵質至過渡性巖漿。但鐵鎂質至過渡性母體巖漿的分離結晶作用只能產生小體積的長英質巖漿，大多數大規模長英質巖漿的產生主要是地殼巖石在缺流體相條件下發生熔融。長英質巖漿成分常受到鐵鎂質巖漿的影響，不管其地球化學具多么強烈的地幔印記，其主體主要起源于地殼巖石的部分熔融。當長英質火山巖與鐵鎂質火山巖相伴生時，長英質火山巖的成因探討必然涉及到其與鐵鎂質巖石的關系。

圖5 次流紋斑巖樣品稀土元素球粒隕石標準化分布模式圖Fig.5 REE chondrite standardized distribution model diagram of supergene rhyolite porphyry

從樣品巖相學特征上看，本區次火山巖多為斑狀結構，長石和石英斑晶礦物的存在，表明其巖漿演化過程經歷了礦物的結晶作用。樣品有較高的Mg#特征值和分異指數及部分微量元素特征值也表明本區存在巖漿結晶分異作用。雖本區次火山巖與輝綠巖在成巖時間上十分相近，但二者微量元素及稀土元素為迥異的分布曲線，表明本區長英質次火山巖與輝綠巖之間缺乏明顯的成因聯系，與鎂鐵質至過渡性巖漿的分離結晶作用無關。在δEu與分異指數D.I.圖解上（圖6），δEu與分異指數D.I.的相關性變化不明顯，指示次火山巖形成過程中，巖漿沒有經歷明顯的分異演化作用。由此可見，本區次火山巖不是結晶分異作用的產物，上地殼巖石的部分熔融可能為其主要形成機制，樣品表現出的結晶分異特征應是在地殼熔融后，巖漿房內或是在巖漿超淺層侵入地層形成巖石的過程中石英、長石及黑云母等礦物發生結晶的結果。

5 結論

（1）本區次火山巖地球化學特征的研究表明，該區次火山巖石類型主要為次流紋斑巖，礦物組成具長英質火山巖特征，主量元素顯示富堿、富鉀、貧鐵特征，在地球化學特征中表現出硅、鋁過飽和的高鉀鈣堿性系列或鉀玄巖系列的流紋巖特征。

圖6 次流紋斑巖D.I.-δEu圖解Fig.6 D.I.-δEu Diagram of supergene rhyolite porphyry

（2）微量元素為W型右傾型，明顯虧損Ba，Nb，Sr，P和Ti，富集Rb，Th，K，LREE等大離子親石元素；輕稀土明顯富集，稀土分布曲線為右傾式，輕重稀土分異程度相對較高，Eu相對負異常明顯，基本無Ce負異常。

（3）主量元素、微量元素和稀土元素特征反映巖漿源區可能來自殼源，且存在一定程度的結晶分異作用，將其與本區同時代形成的輝綠巖比較顯示出兩者缺乏成因上的聯系，且次流紋斑巖的D.I.-δEu和La-La/Sm圖解均表明本區次火山巖不是結晶分異作用的產物，上地殼巖石的部分熔融可能才是其主要的形成機制，樣品所表現出來的結晶分異特征應是巖漿超淺層侵入過程中長英質礦物發生結晶的結果。