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World Nuclear Geoscience >

2025 , Vol. 42 >Issue 2: 277 - 290

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1672-0636.2025.02.005

RESEARCH ARTICALS

Petrography and geochemical characteristics of uranium-bearing granite in the east section of QFⅤ belt，Lujing uranium ore-field

  • LYU Chuan , 1, 2 ,
  • CHEN Chang 1, 2 ,
  • NIE Bin 1, 2
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  • 1 Research Institute No.270， CNNC， Nanchang 330200， China
  • 2 Innovation Base for Radiometric Mineral Exploration Technology of East China， Nanchang 330200， China

First author：LYU Chuan，male，born in 1984，senior engineer，focusing on uranium geological prospecting exploration and research. E-mail：

Received date: 2025-02-04

  Revised date: 2025-03-26

  Online published: 2025-10-24

Supported by

National Natural Science Foundation(42062006)

National Natural Science Foundation(42273028)

Open Fund for State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment(2020NRE08)

Geological Exploration Project of China Nuclear Geology(202231)

Fold

Abstract

In the Xiaguxuan area of the eastern QFⅤ ore belt in the Lujing uranium ore-field，siliceous vein type uranium mineralization occurs. The ore-bearing rock is medium-coarse-grained porphyritic biotite granite. The hydrothermal alteration near the ore mainly includes hematitization，silicification，chloritization and carbonatization. Zircon U-Pb chronology，petrography and petrogeochemical analysis show that the zircon U-Pb concordant age of the uranium-bearing fresh granite is 228.3 Ma and the weighted average age is 228.9 Ma，which was formed in the second stage of the Indosinian period (Late Triassic). The major elements are characterized by high potassium calc-alkaline series and weakly peraluminous granite，with high contents of silicon and titanium，low contents of magnesium and iron，slightly low aluminum，rich in alkalis and potassium and low in sodium. Among the trace elements，Ba，Sr and Ti are depleted, while Rb，Th，Pb and Nd are enriched. The rare earth distribution curve is of light rare earth enrichment type with right inclination，and there is obvious fractionation between light and heavy rare earth elements，with obvious negative Eu anomaly，which is consistent with the geochemical characteristics of S-type granite. It is considered through analysis that the ore-hosting granite in the Xiaguxuan area may be the product formed by the partial melting of the aluminous shallow metamorphic rock series in the upper crust due to decompression and temperature increase under the background of the transition from compression to extension in the Late Triassic. Compared with normal granite，the ore-bearing granite has a higher SiO2 content, a multiple increase in the contents of CaO and P2O5，as well as the ratios of Fe2O3/FeO and HREE/LREE，and high contents of U and P，etc. All these indicate that the aggregation and precipitation of U in the study area are closely related to the chemical activities of P，LREE and HREE. These summarized chemical indexes are useful indicators for searching for siliceous vein type uranium mineralization in the inner zone of the granite body.

Key words： granite-type uranium mineralization; lithogeochemistry; zircon U-Pb age; Lujing ore-field

Cite this article

LYU Chuan , CHEN Chang , NIE Bin . Petrography and geochemical characteristics of uranium-bearing granite in the east section of QFⅤ belt，Lujing uranium ore-field[J]. World Nuclear Geoscience, 2025 , 42(2) : 277 -290 . DOI: 10.3969/j.issn.1672-0636.2025.02.005

主量元素与大离子亲石元素（Large-ion lithophile element，简称LILE）地球化学组成特征，对蚀变（含矿）花岗碎裂岩在成矿阶段遭受的水-岩作用，即成矿热流体与岩石相互作用和不同元素的迁移估计规律进行有效判别[1-5]。高场强元素（High field strength elements，简称HFSE）和稀土元素（Rare earth elements，简称REE）因其稳定的地球化学属性，一直是成岩、成矿流体来源的判别依据[6-8]。鹿井铀矿田是我国南方重要的花岗岩型铀矿田之一，其内出露的印支期文英—热水花岗岩体与铀成矿关系密切。印支运动作为我国地质演化历史中的重要构造事件，对我国南方，特别是诸广地区的地质构造格局、岩浆活动以及铀成矿作用产生了重要影响。印支期花岗岩体为铀矿的形成提供了重要的物质基础和地质条件，是重要赋矿花岗岩体。前人针对鹿井铀矿田及周边地区成矿条件已开展了大量研究工作，在区域地质背景、岩石学特征、构造演化等方面取得了丰富成果[4-16]。但对于文英—热水花岗岩体的形成机制、地球化学特征以及其与铀成矿之间的内在联系，尚存在诸多有待深入探讨的问题。
本文在观察描述鹿井铀矿田QFⅤ号矿带东段下古选地区正常（弱蚀变）花岗岩和蚀变（含矿）花岗碎裂岩野外露头、室内镜下特征的基础上，通过岩相学、锆石U-Pb年代学和岩石地球化学分析，对比它们在主量元素、大离子亲石元素、高场强元素和稀土元素组成的变化特征，梳理总结蚀变（含矿）花岗碎裂岩的特征性地球化学指标，以期为在鹿井矿田南部沿QFⅤ石英硅化断裂带寻找、扩大花岗岩岩体内带硅质脉型铀矿化，进一步扩大找矿空间和铀资源规模提供有益的指示，为鹿井铀资源基地“探边、摸底、破覆盖”提供技术支撑。

1 矿田地质背景

鹿井铀矿田位于诸广山岩体中段狭窄部位，受SN向万洋－诸广隆起和NE向遂川－热水深断裂双重控制，处于遂川断裂和热水断裂组成的地堑式断陷部位，是NE向桃山－诸广花岗岩型铀成矿带的重要组成部分[9-10]（图1a）。遂川－热水断裂带是华南陆块湘赣边界中新生代NE向走滑构造带，南西起广东城口，向北东经湖南热水，穿过鹿井矿田，斜切诸广山岩体，主断裂面多向SE倾斜，倾角较陡（50°~70°），局部断裂面向北西方向陡倾。该断裂控制着鹿井铀矿田、鹿井西南的构造格局和铀矿床、矿点的分布[11-14]，并在鹿井矿田范围内帚状分异为QFⅠ、QFⅡ、QFⅢ、QFⅣ和QFⅤ5条石英硅化断裂带（图1b）。
图1 华东南大地构造分区及鹿井铀矿田地质简图（据参考文献[14]修改）

1—赣州组；2—跳马涧组；3—下黄坑组；4—茶园头组；5—香楠组；6—坝里组；7—燕山早期第三阶段中细粒二云母花岗岩；8—燕山早期第2阶段中细粒黑云母花岗岩；9—印支期第2阶段中粗粒斑状黑云母花岗岩；10—加里东晚期中粒黑云母花岗岩；11—燕山晚期辉绿岩脉；12—碱交代（岩）；13—断裂及产状；14—不整合接触界线；15—地质界线；16—大型、中型铀矿床；17—小型铀矿床、铀矿点；18—研究区。

Fig. 1 Tectonic division map of Southeast China and geological sketch of the Lujing uranium ore field (modified after Reference[14])

1-Ganzhou formation；2-Tiaomajian formation；3-Xiahuangkeng formation；4-Chayuantou formation；5-Xiangnan formation；6-Bali formation；7-Medium-fine grained two-mica granite in the third stage of the Early Yanshanian period；8-Medium-fine grained biotite granite in the second stage of the early Yanshanian period；9-Medium-coarse grained porphyritic biotite granite in the second stage of the Indosinian period；10-Medium grained biotite granite in the late Caledonian period；11-Diabase dike in the late Yanshanian period；12-Alkali metasomatite；13-Fault and its occurrence；14-Unconformity contact boundary；15-Geological boundary；16-Large and medium-sized uranium deposits；17-Small uranium deposits and uranium ore occurrences；18-Study area.

鹿井铀矿田已探明鹿井大型铀矿床，黄峰岭、高昔、沙坝子和牛尾岭等中型铀矿床，梨花开、枫树下、洞房子、下洞子和羊角脑等小型铀矿床，以及铀矿点、矿化点24个。这些矿床、矿点和矿化点主要沿NE向QFⅠ、QFⅡ、QFⅤ断裂带[12,15]和NW向褶皱构造分布，矿体受断裂带、裂隙带、岩体接触带和层间破碎带控制[16-18]。其中，QFⅠ断裂带上盘主要分布枫树下、牛尾岭和洞房子矿床以及野猪坑、石万子、蔡家和大场坪矿点，矿化类型以碎裂蚀变岩型为主；QFⅡ断裂带上下盘及其与QFⅢ断裂带夹持区主要分布黄峰岭、高昔和下洞子矿床以及金鸡岭、横坑、小山和集溪矿点，矿化类型均为碎裂蚀变岩型；沿QFⅤ断裂带分布有羊角脑矿床和下洞、下古选矿点，矿化类型以硅质脉型为主。
QFⅤ号矿带东段（下古选地区）主体岩性为印支期第2阶段中粗粒斑状黑云母花岗岩，局部出露肉红色钾长石化花岗碎裂岩（碱交代岩）、燕山晚期细粒花岗岩，在NWW向断裂内见燕山晚期辉绿岩脉。该地区整体被NEE向QFV断裂带和NE向QFV-2断裂斜贯，断裂构造以NE向压扭性硅化断裂和NWW向张扭性辉绿岩脉为主（图1b），前者是主要的控（含）矿构造。断裂内及旁侧硅化、钾长石化、赤铁矿化、绿泥石化和水云母化等近矿热液蚀变发育；γ能谱铀含量高－异常晕与土壤210Po高－异常晕明显受NE向断裂控制，空间叠合性好[14]，显示优越的铀成矿地质条件和较好的找矿前景。

2 地质及岩相学特征

2.1 地质特征

研究区内岩体地表露头多为印支期第2阶段中粗粒斑状黑云母花岗岩，局部相变为中粗粒斑状黑云母二长花岗岩，整体呈肉红色-浅肉红色，普遍高岭土化，在铀矿化异常发育部位绿泥石化、褐铁矿化（水针铁矿）发育。受矿田级NEE向QFV石英硅化断裂带构造作用影响，区内等间距、近平形状展布有4条硅化断裂，分别为F1、F2、F3和F4。F1硅化断裂斜贯研究区，走向NE50°~60°，倾向SE，倾角介于60°~75°之间，延长约3.12 km，一般出露宽介于3~4 m之间，最厚达9.10 m，走向膨胀收缩、分支复合明显。F1硅化断裂穿切印支期第2阶段中粗粒斑状黑云母花岗岩，带内岩石变质变形为硅化角砾岩、构造角砾岩，且沿裂隙充填红褐色-杂色玉髓脉、白色石英脉等。受断裂活动影响，碎裂花岗岩和花岗碎裂岩在断裂上下盘均有分布，且规模较大，上盘整体呈灰绿色，发育水云母化、绿泥石化，下盘呈浅红褐色，发育钾长石化、赤铁矿化，热液蚀变分带较为清楚，已发现的工业铀矿化多分布在断裂下盘的浅红褐色的蚀变带内，上盘工业铀矿化相对较少发现。铀矿石为深红褐色强硅化赤铁矿化花岗质构造角砾岩，较破碎，手标本上矿化异常部位硅化、赤铁矿化和褐铁矿化发育，并有白色碳酸盐细脉沿张裂隙充填，旁侧围岩绿泥石化、高岭土化常见。

2.2 岩相学特征

2.2.1 正常花岗岩

含矿断裂旁侧的正常花岗岩手标本常呈浅肉红色、灰白色（图2），似斑状结构（图3）、块状构造。斑晶为钾长石，板状，大小0.6 cm×1.4 cm~1.0 cm×2.7 cm，含量±25 %。基质为花岗结构，斜长石，短柱状，粒径介于0.5~ 1.0 cm之间，含量±38 %；石英，他形粒状，粒径介于0.3~0.8 cm之间，含量±27 %；黑云母，鳞片状，含量±9 %，野外定名为中粗粒斑状黑云母花岗岩。
图2 中粗粒斑状黑云母花岗岩岩心照片

Fig. 2 Core photos of the medium-coarse grained porphyritic biotite granite

图3 似斑状结构（薄片，+）

Fig. 3 Porphyroid texture (thin section，+)

2.2.2 碎裂花岗岩

含矿断裂内以及断裂间多为碎裂花岗岩，与蚀变（含矿）花岗碎裂岩呈渐变过渡。室内镜下碎裂花岗岩呈碎裂结构，碎块状构造，主要由长石、石英和黑云母组成，其中钾长石含量约35 %，构成斑晶和基质，粒径介于1.5~ 8.5 mm之间的呈自形、半自形板柱状，粒径>10 mm的呈他形粒状，具微纹结构、卡式双晶；斜长石含量约30 %，粒度介于1~8 mm之间，呈自形、半自形板柱状，具聚片双晶；石英含量约30 %，呈他形粒状；黑云母含量约5 %，呈片状，绿泥石化强烈，多呈绿泥石假象；少量白云母化，白云母与绿泥石互混。副矿物为钛铁矿、黄铁矿和电气石等。斑晶和钾长石、石英等多具压碎结构，矿物呈大小不一的碎块、碎粒状，碎块之间有位移，构成花岗质碎裂结构（图4），沿碎裂裂隙中充填长石、石英的粉碎物和水云母、绢云母，碳酸盐矿物。
图4 花岗质碎裂结构（薄片，+）

Fig. 4 Granitic cataclastic texture (thin section，+)

2.2.3 蚀变（含矿）花岗碎裂岩

蚀变（含矿）花岗碎裂岩主要为深红褐色强硅化赤铁矿化花岗质构造角砾岩，原岩为印支期第2阶段中粗粒斑状黑云母花岗岩，具角砾结构、脉状构造（图5）。铀矿石中金属矿物有沥青铀矿、黄铁矿和方铅矿，脉石矿物为石英-玉髓、碳酸盐、胶状磷钇矿及紫色-紫黑色萤石，常见次生钙铀云母和铜铀云母。沥青铀矿呈细脉状、不规则状，脉宽介于1~3 mm之间；钙铀云母和铜铀云母分别呈鲜黄色和草绿色，鳞片状，均沿裂隙面分布，多为表生淋滤氧化成因。
图5 角砾结构、脉状构造（光片，+）

Fig. 5 Breccia texture and veined structure (polished section， +)

3 样品采集和分析方法

3.1 样品采集

本次研究样品采自下古选地区ZK1号钻孔岩心。其中，样品编号X20-6~X20-8为正常花岗岩，样品编号X20-1~X20-3为碎裂花岗岩，样品编号X20-4~X20-5为蚀变（含矿）花岗碎裂岩，全部开展了岩相学观察和全岩主量元素、微量和稀土元素含量检测，并选择正常花岗岩X20-7开展LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年分析。

3.2 全岩主量、微量及稀土元素分析

本文所采样品的主量元素、微量元素和稀土元素组成及含量分析在核工业二七○研究所分析测试中心完成。先将主量元素样品与四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂混匀后，在 1 150~1 250 ℃高温下熔融制成玻璃熔片。再借助岛津X荧光光谱仪进行主量元素含量测定，测定范围介于0.002 %~99 %之间。在测定过程中，X光管最大电压40 kV，最大电流 95 mA，内标校正采用康普顿射线消除基体效应。微量元素和稀土元素借助美国PerkinElmer公司NexION2000B型电感耦合等离子体质谱仪测定，仪器主要性能89Y≤3 % RSD，7Li≤3 % RSD，204Tl≤3 % RSD），雾化气流量0.98 L·min-1，等离子体气流1.2 L·min-1，射频功率1 200 W，用内标法进行校正。样品前处理采用封闭溶矿方式，用氢氟酸、高氯酸、硝酸和盐酸等处理，选择不同质核比的离子检测某个离子的强度计算某种元素的含量。

3.3 锆石U-Pb年龄分析

在东华理工大学核资源与环境国家重点实验室依次完成锆石阴极发光图像拍摄和锆石U-Pb同位素组成及含量的测定。在LA-ICP-MS开展定年分析，该仪器由GeoLasHD 193 nm激光剥蚀系统和安捷伦7900 ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪进行分析，剥蚀孔径 32 μm，剥蚀频率3.5 Hz，输出能量5.0 mJ·cm-2，年龄校正标样为91500，监控标样为Plešovice，微量元素含量外标为SRM610。U-Pb同位素数据处理采用软件ICPMSDataCal 11.0[18]完成，锆石U-Pb年龄谐和图绘制和锆石U-Pb年龄加权平均计算通过Isoplot /Ex_ver3[20]完成。

4 分析结果

4.1 锆石U-Pb年龄

下古选地区正常花岗岩（X20-7）中锆石呈无色透明，晶型较好，短柱至长柱状，长介于65~325 μm之间，宽介于35~96 μm之间，长/宽比介于1∶2~1∶3之间，CL图像显示较为清楚的锆石韵律环带（图6a），具有核-边结构，为典型的岩浆结晶锆石[20]。对样品中30颗锆石进行了30个测点分析，结果列于表1。其中，锆石中w（U）=94×10-6~7 543×10-6，w（Th）=44.7×10-6~1 207×10-6，w（Th）/w（U）=0.02~0.99，属岩浆结晶锆石[20]。数据点大都落在206Pb/238U-207Pb/235U谐和线上或者靠近谐和线（图6a），谐和年龄为228.3±1.8 Ma。其中19个206Pb/ 238U视年龄值介于222~234 Ma之间的测点加权平均年龄为228.9±1.7 Ma（MSWD=1.5）（图6b），表明下古选地区蚀变（含矿）花岗碎裂岩形成于印支期第2阶段（晚三叠世）。
图6 下古选地区蚀变（含矿）花岗碎裂岩锆石U-Pb谐和图、加权平均206Pb/238U年龄图

Fig. 6 Concordia diagrams of the zircon U-Pb dating and weighted mean diagrams of 206Pb/238U apparent ages for the altered granitic cataclastic rock in Xiaguxuan area

表1 下古选地区正常花岗岩锆石LA-ICP-MS U-Pb定年分析结果

Table 1 Analytical results of zircon LA-ICP-MS U-Pb dating of normal granite in the Xiaguxuan area

测点号 含量/×10-6 同位素比值 年龄/Ma
Pb Th U 207Pb/206Pb 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ 207Pb/235U 1σ 206Pb/238U 1σ
X20-7-1 57.0 59.9 451 0.069 9 0.001 3 1.044 7 0.025 2 0.108 4 0.001 9 726 13 664 11
X20-7-2 231 375 5 740 0.051 6 0.000 7 0.261 6 0.004 1 0.036 8 0.000 4 236 3 233 2
X20-7-3 35.1 156 820 0.052 7 0.001 1 0.266 8 0.006 1 0.036 7 0.000 6 240 5 232 4
X20-7-4 74.1 352 1 794 0.052 1 0.001 0 0.257 4 0.005 6 0.035 8 0.000 5 233 5 227 3
X20-7-5 113 646 2 599 0.059 4 0.000 9 0.290 3 0.004 9 0.035 5 0.000 4 259 4 225 3
X20-7-6 140 67.5 3 564 0.051 2 0.000 8 0.255 2 0.003 8 0.036 2 0.000 3 231 3 229 2
X20-7-7 277 172 7 158 0.052 7 0.001 4 0.256 9 0.006 5 0.035 3 0.000 6 232 5 224 4
X20-7-8 37.9 157 888 0.052 1 0.001 0 0.261 9 0.005 3 0.036 4 0.000 4 236 4 231 2
X20-7-9 11.8 44.7 94.0 0.061 8 0.002 1 0.799 7 0.028 4 0.093 8 0.002 1 597 16 578 12
X20-7-10 57.5 285 1 320 0.053 4 0.001 6 0.267 2 0.009 0 0.036 3 0.000 6 240 7 230 4
X20-7-11 26.7 218 560 0.052 1 0.001 2 0.262 8 0.007 1 0.036 6 0.000 7 237 6 232 4
X20-7-12 93.2 236 2 339 0.051 2 0.001 0 0.247 3 0.005 4 0.035 0 0.000 4 224 4 222 2
X20-7-13 25.1 201 562 0.054 4 0.003 6 0.268 3 0.020 7 0.035 8 0.001 0 241 17 227 6
X20-7-14 52.7 168 1 271 0.050 5 0.001 0 0.251 0 0.005 6 0.036 0 0.000 4 227 5 228 3
X20-7-15 69.4 373 792 0.0584 0.001 0 0.533 3 0.018 4 0.066 2 0.001 9 434 12 413 12
X20-7-16 49.7 261 1 140 0.052 3 0.001 1 0.262 1 0.006 6 0.036 4 0.000 6 236 5 230 4
X20-7-17 36.8 535 746 0.053 1 0.001 7 0.260 3 0.008 5 0.035 5 0.000 4 235 7 225 2
X20-7-18 98.2 334 2 344 0.051 8 0.000 8 0.261 9 0.005 0 0.036 6 0.000 5 236 4 232 3
X20-7-19 38.8 113 930 0.054 3 0.001 1 0.272 4 0.006 6 0.036 4 0.000 6 245 5 230 4
X20-7-20 51.6 154 1 231 0.051 7 0.001 1 0.263 1 0.005 2 0.036 9 0.000 4 237 4 234 3
X20-7-21 60.8 642 1 313 0.052 6 0.001 2 0.261 0 0.006 2 0.036 0 0.000 4 235 5 228 2
X20-7-22 190 489 5 313 0.051 7 0.001 9 0.232 5 0.012 3 0.032 6 0.000 7 212 10 207 4
X20-7-23 197 487 5 889 0.055 2 0.000 9 0.230 5 0.003 9 0.030 3 0.000 5 211 3 192 3
X20-7-24 249 255 7 543 0.056 9 0.001 3 0.235 3 0.004 2 0.030 0 0.000 4 215 3 191 3
X20-7-25 21.0 184 468 0.050 9 0.001 4 0.254 7 0.007 2 0.036 3 0.000 5 230 6 230 3
X20-7-26 154 353 4 072 0.057 3 0.001 3 0.269 2 0.005 7 0.034 1 0.000 4 242 5 216 3
X20-7-27 122 1207 3 829 0.079 4 0.002 6 0.259 3 0.008 8 0.023 7 0.000 3 234 7 151 2
X20-7-28 38.5 307 899 0.052 8 0.001 4 0.257 9 0.007 7 0.035 4 0.000 6 233 6 224 4
X20-7-29 295 193 7 528 0.056 8 0.001 0 0.284 7 0.005 7 0.036 3 0.000 4 254 5 230 2
X20-7-30 22.5 395 401 0.073 6 0.002 6 0.371 2 0.013 3 0.036 6 0.000 6 321 10 231 4

4.2 主量元素特征

如表2所示，研究区正常（弱蚀变）中粗粒斑状黑云母花岗岩总体上高硅(SiO2 = 64.72 %~76.12 %，平均值72.20 %)、高钛(TiO2 = 0.23 %~0.56 %，平均值0.35 %)、略低铝(Al2O3 = 10.88 %~16.03 %，平均值12.72 %)、铝指数A/CNK = Al2O3/(CaO+Na2O+K2O)摩尔比 = 1.00~1.14（平均值1.05）、A/NK = Al2O3/(Na2O+K2O)摩尔比 = 1.19~1.26（平均值1.23），属弱过铝质岩和S型花岗岩（图7a），暗示其可能是上地壳富铝质物质重熔的产物。富钾低钠(Na2O = 2.11 %~3.32 %，平均值2.66 %，K2O = 4.44 %~7.02 %，平均值5.49 %，Na2O/K2O = 0.43~0.54，平均值<1)，富碱(Na2O+K2O = 6.84 %~10.34 %，平均值8.15)，属碱性花岗岩（图7b）。MgO和TFe2O3含量较低，MgO = 0.43 %~0.89 %（平均值0.63 %），TFe2O3 = 1.80%~3.48%（平均值2.44 %），镁指数略低Mg#(Mg#=100×Mg2+/(Mg2++TFeO3+) = 34.3~37.8（均值36.2）。赖特碱度率AR = 3.76~4.04，属碱性岩。在SiO2-AR图解上全部落入碱性岩区，在SiO2-K2O图解上全部落入高钾钙碱性系列—钾玄岩系列（图7c）。CaO和P2O5含量分别为0.52 %~1.81 %和0.16 %~0.61 %，在SiO2-P2O5图解（图7d）上SiO2与P2O5含量呈较明显的负相关关系。
表2 下古选地区正常花岗岩、碎裂花岗岩及蚀变（含矿）花岗碎裂岩主量元素组成//%

Table 2 Compositions of major elements of normal granite, cataclastic granite and altered granitic cataclastic rock in the Xiaguxuan area/10-6

样号 X20-1 X20-2 X20-3 X20-4 X20-5 X20-6 X20-7 X20-8
样品描述 碎裂花岗岩 蚀变（含矿）花岗碎裂岩 中粗粒斑状黑云母花岗岩
铀矿化情况 异常 工业 无矿
SiO2 74.37 76.12 64.72 72.15 80.62 68.52 75.41 74.04
Fe2O3 1.04 1.10 0.95 1.00 1.94 0.84 1.58 0.97
FeO 1.67 1.37 2.63 0.23 0.14 1.65 0.54 0.93
Al2O3 11.74 11.04 16.03 2.19 4.50 14.75 10.88 11.88
CaO 0.64 0.52 1.81 12.61 5.29 1.28 0.89 1.07
MgO 0.69 0.65 0.89 0.11 0.12 0.57 0.54 0.43
K2O 4.85 4.44 7.02 0.34 0.40 6.58 4.88 5.15
Na2O 2.57 2.40 3.32 0.15 0.13 2.89 2.11 2.66
MnO 0.08 0.09 0.08 0.10 0.09 0.06 0.10 0.09
TiO2 0.39 0.31 0.56 0.06 0.15 0.35 0.24 0.23
P2O5 0.19 0.16 0.61 9.03 3.79 0.31 0.24 0.16
微量 0.18 0.15 0.26 0.07 0.08 0.23 0.16 0.14
烧失量 1.03 1.67 1.49 1.38 2.26 1.53 1.73 1.79
总量 99.46 100.02 100.35 99.43 99.52 99.34 99.30 99.54
图7 花岗岩主量元素图解

a—ACNK-ANK图[21]；b— SiO2-K2O+Na2O图[22]；c—SiO2-K2O图[23]；d—SiO2-P2O5图。

Fig. 7 Diagram of major elements of the granite

a-ACNK-ANK diagram[21]；b-Diagram of SiO2-(K2O + Na2O)[22]；c-Diagram of SiO2-K2O[23]；d-Diagram of SiO2-P2O5.

上述特征表明，下古选地区主体岩性中粗粒斑状黑云母花岗岩，属高钾钙碱性系列弱过铝质花岗岩，与华南地区壳源重熔（S）型花岗岩的岩石地球化学特征一致，是上地壳硅铝质岩石经部分熔融和结晶分异作用而形成的酸性侵入岩。
如表2所示，蚀变（含矿）花岗碎裂岩SiO2含量介于72.15 %~80.62 %之间，CaO含量介于5.29 %~12.61 %之间，P2O5含量介于9.03 %~3.79 %之间，明显增高；TiO2和Al2O3含量分别介于0.06 %~0.15 %和2.19 %~4.50 %之间，TFe2O3、Fe2O3和FeO含量分别介于1.13 %~1.88 %、1.00 %~1.94 %和0.14 %~0.23 %之间，MgO含量介于0.11 %~0.12 %之间，全碱和Na2O、K2O含量分别介于0.49 %~0.53 %、0.13 %~0.15 %和0.34 %~0.40 %之间，均显著降低。

4.3 微量元素和稀土元素特征

如表3和图8a所示，下古选地区正常（弱蚀变）花岗岩富集Rb、Th、Pb和Nd，明显亏损Ba、Sr和Ti，轻微亏损Nb、Ta、Zr和Hf。微量元素原始地幔标准化蛛网图呈左侧“隆起”、右侧“平缓”的形态，与华南地区过铝－强过铝花岗岩的微量元素特征相似[24-26]。稀土元素总量（∑REE）介于185×10-6~404×10-6之间，平均值255×10-6；LREE含量介于170×10-6~366×10-6之间，平均值234×10-6；HREE含量介于14.5×10-6~38.1×10-6之间，平均值21.1×10-6；LREE/HREE比值介于9.6~12.8之间，平均值为11.4；(La/Yb)N比值介于13.2~20.4之间，平均值为16.8（表4）。稀土元素球粒陨石标准化配分曲线呈“右倾型”（图8b），显示轻稀土富集、重稀土亏损的特征，与华南地区壳源重熔（S）型花岗岩的岩石地球化学特征一致[24-26]。
表3 下古选地区正常花岗岩、碎裂花岗岩及蚀变（含矿）花岗碎裂岩微量元素组成/10-6

Table 3 Compositions of trace elements of normal granite, cataclastic granite and altered granitic cataclastic rock in the Xiaguxuan area /10-6

样号 X20-1 X20-2 X20-3 X20-4 X20-5 X20-6 X20-7 X20-8
样品描述 碎裂花岗岩 蚀变（含矿）花岗碎裂岩 中粗粒斑状黑云母花岗岩
铀矿化情况 异常 工业 无矿
U 130 89.8 129 1 211 532 33.3 22.5 47.3
Li 31.80 31.72 48.02 110.63 119.49 37.64 27.65 19.29
Be 2.77 4.73 5.79 6.58 8.30 5.42 2.62 7.72
Sc 5.24 4.62 8.64 1.57 2.52 6.08 3.88 5.20
V 34.83 23.79 39.68 13.81 18.16 25.98 18.58 16.14
Cr 43.96 50.17 32.42 29.78 33.61 30.45 37.21 33.88
Co 4.72 3.60 5.75 1.06 1.84 3.67 2.65 2.67
Ni 6.93 6.52 9.04 1.97 3.43 3.51 4.65 3.49
Cu 10.46 9.28 16.16 9.04 12.31 6.14 6.24 5.70
Zn 143.64 128.74 117.73 41.19 56.38 67.57 79.80 49.95
Ga 16.71 17.32 27.85 5.56 8.44 21.87 14.26 15.40
Rb 273.05 254.53 403.45 51.49 62.62 396.65 256.36 330.00
Sr 115.01 74.41 144.59 61.59 36.51 141.04 99.41 80.53
Y 27.6 21.1 53.1 36.3 26.6 23.7 18.2 23.8
Nb 15.40 20.16 33.60 6.18 8.36 20.56 12.23 13.99
Mo 1.90 3.18 12.57 3.03 1.69 2.33 1.49 1.40
Cd 0.27 0.37 0.20 3.60 1.36 0.17 0.25 0.02
In 0.05 0.05 0.07 0.01 0.02 0.05 0.03 0.02
Sn 8.10 8.36 18.19 2.45 3.62 10.31 6.85 8.03
Cs 7.56 8.76 9.43 10.50 13.03 11.01 8.64 8.57
Ba 633.1 443.8 1025.0 171.8 165.4 1011.3 642.6 431.3
La 46.8 46.3 83.2 12.5 22.0 55.4 39.7 50.2
Ta 0.50 1.04 2.22 0.13 0.63 1.05 0.97 1.40
W 2.25 1.97 5.19 10.90 13.36 3.71 2.23 2.39
Tl 1.72 1.59 2.45 0.29 0.36 2.30 1.65 1.95
Pb 60.84 46.57 61.28 38.16 44.91 62.07 49.32 45.27
Bi 2.40 0.72 0.53 0.63 0.77 0.34 0.55 0.57
Zr 130.10 113.50 158.77 25.58 56.62 110.31 83.97 84.90
Th 35.74 33.86 53.23 6.30 13.32 35.84 34.10
Hf 2.09 1.86 2.66 0.40 0.82 1.70 1.38 1.40
图8 花岗岩微量元素蛛网图（a）和花岗岩稀土元素配分图（b），标准化数值引自参考文献[27]

Fig. 8 Trace element spider diagram of granite (a) and rare earth element distribution pattern of granite (b), normalized values are cited from reference [27]

表4 下古选地区正常花岗岩、碎裂花岗岩及蚀变（含矿）花岗碎裂岩稀土元素/10-6

Table 4 Compositions of rare-earth elements of normal granite, cataclastic granite and altered granitic cataclastic rock in the Xiaguxuan area /10-6

样号 X20-1 X20-2 X20-3 X20-4 X20-5 X20-6 X20-7 X20-8
样品描述 弱蚀变碎裂花岗岩 蚀变（含矿）花岗碎裂岩 中粗粒斑状黑云母花岗岩
铀矿化情况 异常 工业 无矿
La 46.86 46.33 83.25 12.54 22.08 55.45 39.73 50.27
Ce 97.62 94.90 174.35 29.60 43.56 114.33 80.49 103.90
Pr 11.04 10.85 19.46 2.90 5.32 13.13 8.92 11.69
Nd 41.55 41.06 73.74 11.06 20.40 49.23 34.10 43.51
Sm 7.39 7.06 13.96 2.56 4.07 8.81 6.08 7.67
Eu 0.96 0.78 1.48 0.38 0.54 1.36 0.89 0.81
Gd 6.80 6.04 12.88 2.95 4.09 7.12 5.29 6.52
Tb 0.99 0.85 1.95 0.53 0.68 1.03 0.78 0.97
Dy 4.98 4.11 9.53 3.46 3.55 4.78 3.63 4.56
Ho 1.02 0.76 1.88 0.80 0.73 0.87 0.67 0.85
Er 3.11 2.22 5.60 2.72 2.22 2.41 2.00 2.57
Tm 0.47 0.35 0.91 0.50 0.37 0.38 0.31 0.41
Yb 2.42 1.77 4.54 2.81 2.15 1.95 1.59 2.18
Lu 0.40 0.28 0.76 0.45 0.33 0.33 0.26 0.35
Y 27.68 21.11 53.14 36.30 26.65 23.74 18.24 23.87
∑REE 253.29 238.47 457.43 109.56 136.74 284.92 202.98 260.13
LREE 205.42 200.98 366.24 59.04 95.97 242.31 170.21 217.85
HREE 20.19 16.38 38.05 14.22 14.12 18.87 14.53 18.41
LREE/HREE 10.17 12.27 9.63 4.15 6.80 12.84 11.71 11.83
在微量元素原始地幔标准化蛛网图上（图8a），蚀变（含矿）花岗碎裂岩与正常（弱蚀变）花岗岩微量元素特征基本一致，但前者U和Pb正异常更明显，U含量最高可达1 211×10-6，Pb含量最高可达39 378×10-6。在稀土元素球粒陨石标准化配分曲线上（图8b），蚀变（含矿）花岗碎裂岩与正常（弱蚀变）花岗岩稀土元素特征大体一致，但前者LREE含量明显较低（59.0×10-6~96.0×10-6），且HREE配分曲线更趋水平，这是相异于正常花岗岩的明显特征。

5 讨论

5.1 元素含量变化与热液蚀变

如表2所示，研究区蚀变（含矿）花岗碎裂岩相较于正常花岗岩和碎裂花岗岩，其SiO2含量增高（均值大于72.20 %），与硅化有关；TiO2（0.06 %~0.15 %）和Al2O3（2.19 %~4.50 %）含量，TFe2O3（1.13 %~1.88 %）、Fe2O3（1.00 %~ 1.94 %）和FeO（0.14 %~0.23 %）含量，MgO（0.11 %~0.12 %）含量及全碱（0.49 %~ 0.53 %）和Na2O（0.13 %~0.15 %）、K2O（0.34 %~0.40 %）含量均显著降低，与硅化有关；Na2O/K2O比值无明显变化，表明水-岩作用过程中，岩石里的Na、K和Mg等被流体中Si交代。CaO和P2O5含量均成倍数增加，分别与沿裂隙充填的碳酸盐脉和呈胶状赋存的磷钇矿有关；Fe2O3/FeO比值呈倍数增加，与赤铁矿化有关。

5.2 元素含量特征与源区物质

如表3所示，下古选地区正常花岗岩和碎裂花岗岩中Nb/Ta比值介于9.99~30.8之间（平均值17.9）、Zr/Hf比值介于60.6~64.9之间（平均值61.6），这比值均明显高于中国东部正常花岗岩中Nb/Ta比值（11）和Zr/Hf比值（33~40），表明壳源物质在熔融过程和岩浆分异演化的过程中，都可能存在熔体与富挥发分流体间的分异分离，从而导致Nb-Ta和Zr-Hf这两组元素对发生不同程度分馏，使Nb和Zr趋向富集而Ta和Hf相对亏损。在表4中，重稀土元素分异程度较低，(Gd/Yb)N=2.32~3.02（均值2.62），指示物源区深度较大。负Eu异常明显δEu=0.33~0.51，均值0.40，表明该岩浆在演化过程中可能存在斜长石结晶分离。在岩浆演化过程中，富挥发分流体的形成可能与源岩物质以富水沉积岩为主，或者可能与岩浆演化的晚阶段富挥发分的高温水热流体分离释放有关。
下古选地区正常花岗岩和碎裂花岗岩中Rb/Sr比值介于2.37~4.10之间（平均值3.01）、Rb/Nb比值介于12.0~23.6之间（平均值17.7），这比值均明显高于中国东部正常花岗岩中Rb/Sr比值（0.31）和Rb/Nb比值（6.8）[28]，也高于全球上地壳正常花岗岩中Rb/Sr比值（0.32）和Rb/Nb比值（4.5）[28]，这些特征均表明下古选地区花岗岩的源岩来自成熟度较高的陆壳物质，这是研究区及区域铀成矿的前提条件之一。同时，这些特征微量元素比值所指示的信息与主量元素所指示的下古选地区花岗岩源岩为“富黑云母的变泥质岩或变杂砂岩”（图9）的信息，相互佐证。
图9 花岗岩源区判别图解

Fig. 9 Discrimination diagram for the source area of granite

上述推论与研究区所在的印支期文英—热水岩体周缘寒武系变余砂岩、板岩、炭质板岩相对应。所以，综合认为研究区正常花岗岩可能是上地壳富铝的浅变质岩系在晚三叠世挤压向伸展转换的背景下，因减压增温导致其部分熔融所形成的产物。

5.3 元素含量变化与铀成矿

研究区正常花岗岩和碎裂花岗岩中微量铀含量介于33.3×10-6~225×10-6之间（平均值为120×10-6），明显高于中国东部上地壳微量铀含量（平均值1.5×10-6）[28]。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上，蚀变（含矿）花岗碎裂岩与正常花岗岩曲线特征大体相似，只是蚀变（含矿）花岗碎裂岩具有更明显的U和P正异常和更高的U和P含量，暗示铀矿物可能与磷钇矿正相关；并且蚀变（含矿）花岗碎裂岩显示更低的Rb、Ba、Th、Nb、Ta、La、Ce、Sr、Zr、Hf和Ti（表4），以及HREE/LREE比值增大和HREE更为平缓的配分曲线特征（图6b），表明含铀流体在运移沉淀过程（与围岩间的水-岩作用）中成矿元素U的卸载富集与LREE、HREE元素化学活动密切相关[14]。上述特征说明，研究区成矿元素U的卸载富集与磷钇矿紧密共生，从而在地球化学特征上显示出U含量与P含量、HREE/LREE比值呈正相关关系。

6 结论

1）下古选地区中粗粒斑状黑云母花岗岩是高钾钙碱性系列弱过铝质花岗岩，具有S型花岗岩的特征，成岩年龄为228.9±1.7Ma，形成于晚三叠世，是印支期第2阶段酸性岩浆上侵的产物。
2）蚀变（含矿）花岗碎裂岩与正常花岗岩和碎裂花岗岩相比，主量元素含量的变化，是水-岩作用过程中元素代入代出的结果，与硅化、赤铁矿化、碳酸盐化及磷钇矿的形成紧密相关；在铀成矿过程中，铀矿物的富集与磷钇矿紧密共生，U含量与P、HREE含量呈正相关关系。
3）花岗岩SiO2、CaO和P2O5含量，Fe2O3/FeO比值，以及U、P含量和HREE/LREE比值，是在花岗岩岩体内带开展硅质脉型铀矿化找矿的有益指示。

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