龍首山地區(qū)芨嶺礦床地質背景及地球化學特征分析

劉 濤，王 剛，王 偉

（核工業(yè)二〇三研究所，陜西 咸陽 712000）

1 地質背景及礦體特征

龍首山地區(qū)位于華北板塊西南緣的阿拉善地塊南緣，南接河西走廊過渡帶，北鄰潮水盆地，在漫長的地質歷史中經(jīng)歷了多旋回地質構造演化（徐志剛，2004；譚文娟等，2012）。區(qū)內(nèi)出露最古老的地層為古元古界龍首山礦物群，是古裂谷環(huán)境下沉積的雙峰式火山巖及碎屑巖、碳酸巖經(jīng)歷角閃巖相變質作用之后形成的一套強烈變質、變形地質體，其次為中元古界墩子溝巖群和新元古界孩母山巖群，最新地層為山前拗陷沉積的古近系紅色碎屑巖及新近系（圖1）。

芨嶺礦體體是該區(qū)最大的侵入體，是在加里東期的侵位于前寒武地層之中，由混合花崗巖、閃長巖、灰白色似斑狀花崗閃長巖、肉紅色中粗粒似斑狀二長花崗巖、堿性正長巖及脈巖組成的雜巖體。它由陸殼重熔巖漿結晶分異形成的，巖漿演化成熟度高，后期出現(xiàn)了堿性巖及堿性液體，為龍首山地質礦物形成奠定了物質基礎(施文靜等，1993；王承花，2010；陳云杰等，2013；趙如意等，2013)。

2 蝕變分帶特征

芨嶺礦床礦體主要產(chǎn)于區(qū)域性斷裂和與之呈銳角相角相交或近于平行的次級斷裂帶中，成群出現(xiàn)，產(chǎn)狀基本和斷裂一致；礦化帶的存在形式主要為放射性礦物質為主，其次呈類質同象和分散吸附形式。礦石具碎裂、碎斑和破碎角礫狀結構，脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀或不規(guī)則團狀構造；圍巖蝕變主要有鈉長石化、赤鐵礦化、綠泥石化和碳酸鹽化構成“四位一體堿交代熱液蝕變，局部還發(fā)育有絹云母化、硅化、粘土化、褐鐵礦化等其它蝕變。工作研究過程中，習慣上將發(fā)育鈉長石化的蝕變巖石稱為鈉交代體，芨嶺鈉交代型礦床原巖主要為似斑狀花崗巖（圖2）。

圖2 芨嶺礦床蝕變分帶示意圖

3 礦床的地球化學特征

根據(jù)樣品的地球化學數(shù)據(jù)特征進行投點，中-強蝕變礦化帶所投點較為集中，而無-弱蝕變礦化帶所投點較為分散。在TAS圖解（圖3a）所示中-無-弱蝕變礦物的落點較為分散大多集中在花崗閃長巖與石英二長巖內(nèi)，說明原礦大多應為花崗閃長巖與石英二長巖。強蝕變地質礦物主要落在二長巖內(nèi)，部分落如正長巖和石英二長巖內(nèi)，且樣品點多落在Ir曲線之上顯示出堿性特征。在AR圖（圖3b）中樣品點大多落入堿性范圍內(nèi)，僅有部分無-弱蝕變似斑狀花崗巖落入鈣堿性系列。圖3c中可可以看出，無論蝕變與否，礦石均落點于過鋁質系列；根據(jù)SiO2-K2O圖解（圖3d）所示中-強蝕變礦物均落在低鉀（拉斑）系列，無-弱蝕變礦物多投于高鉀鈣堿性系列。綜合來看無-弱蝕變屬于過鋁質高鉀鈣堿性礦物質，經(jīng)后期改造作用，蝕變?yōu)閺娺^鋁質低鉀（拉斑）堿性礦物。

中、強蝕變礦物質的地球化學性質較為相近，與無蝕變、弱蝕變似斑狀花崗巖相比,具有較高的Na2O、CaO、Al2O3、TFeO、MnO、MgO、燒失量值。其中Na2O、燒失量增加最為明顯。其中NaO呈上升趨勢在各蝕變帶內(nèi)的平均含量分別為4.30、2.98、8.69、8.73，隨著蝕變強度增大鈉交代逐占據(jù)主導地位。SiO2、K2O則呈現(xiàn)下降趨勢，無-弱-中-強蝕變礦物中SiO2的平均含量分別為66.23、70.30、60.80、59.42，說明礦物蝕變過程中伴隨著去硅的作用，礦石中石英被溶蝕，但缺少后期成礦熱液充填，形成空洞，這與野外實際調查相一致。其中K2O的變化最明顯，在各蝕變帶內(nèi)的平均含量分別為4.09、4.28、0.15、0.15，說明蝕變過程中存在著強烈的去K元素的現(xiàn)象，在中-強蝕變帶內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有鉀長石，這與野外特征一致。

圖3 芨嶺似斑狀礦物變化圖解

4 微量元素地球化學特征

從圖4結合分析數(shù)據(jù)，無蝕變和蝕變似斑狀地質礦物均富集高場強元素，虧損大離子親石元素的特征。其中蝕變礦物的Ba、Rb、K、La、Ce、Nd、P、Zr相對無蝕變礦物中多種元素含量均較低，說明在蝕變過程中存在著這類元素的流失，但其中弱蝕變礦物的K值與無蝕變礦物的含量相當，說明弱蝕變地質礦物未遭受鈉交代。在中-強蝕變礦物質中U、Ta、P、Ti、Hf、Yb、Lu這些元素相對無蝕變礦物為富集，說明在蝕變過程這類元素得到了富集。蝕變礦物P＊（平均值為0.16）小于1，為磷虧損型，暗示可能來自于虧損地幔源；而Sr＊的平均值0.14，顯示巖石遭受了強蝕變，與鈉交代作用強烈吻合。

大離子親石元素地球化學性質活潑，因此對于研究地質礦物中多種元素的遷移能力具有非常重要的作用。

對芨嶺礦床地質樣品中大離子親石元素（Rb、Ba、Sr、K）進行作圖（圖5）可以看出其并非完全呈線性組合關系，表明礦物明顯受到后期熱液或巖漿的影響。

尤其是K-Ba、K-Rb、Rb-Ba圖解中，中-強蝕變地質礦物明顯受到后期熱液的改造和疊加，這與野外觀察到的蝕變礦物發(fā)生的明顯的綠泥石化、赤鐵礦化、鈉長石化等蝕變是一致的。

圖4 微量元素原始地幔標準化蛛網(wǎng)圖

圖5 蝕變斑狀大離子親石元素的變化

5 結論

綜上所述，無-弱蝕變礦物質屬于過鋁質高鉀鈣堿性地質礦物，而中-強蝕變則蝕變?yōu)閺娺^鋁質低鉀（拉斑）堿性花崗巖，總體來看蝕變作用是一個去Si、K，增Fe、Mg、Mn、Ca、Al的過程；微量元素方面，蝕變巖相交正常似班長狀花崗巖，Ba、Rb、K、La、Ce、Nd、P、Zr明顯偏低，而U、Ta、P、Ti、Hf、Yb、Lu明顯偏高；蝕變似班長花崗巖P＊（平均值為0.16）小于1，為磷虧損型，暗示可能來自與虧損地幔源；而Sr＊的平均值0.14，顯示巖石遭受了強蝕變，與鈉交代作用強烈吻合。