某铀矿床稀土元素地球化学特征
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某铀矿床稀土元素地球化学特征
潘湘和;何友宇;蒋国清;覃金宁;刘旭
【摘 要】通过对某铀矿床各构造地球化学带的稀土元素特征参数和球粒陨石标准化配分曲线的分析和研究,结果表明此矿床矿石与岩浆岩有着相同的稀土元素特征,铀主要来自于矿区内富铀花岗岩岩体。稀土元素相关的特征值变化表明该矿床在成矿过程中,成矿环境从相对还原环境向相对氧化环境改变,成矿温度逐渐降低。%Analysis and research are based on REE geochemical parameters and
chondrite_normalized REE distribution curve of each geochemical and
tectonic belt in a uranium de_posit . The results show that magmatite have
the same characteristics of REE with ore in this deposit,and the uranium
mainly come from the mining area granite which is rich in urani_um.
Variation of REE features show that metallogenic environment change
from relatively reducing environment to relatively oxidizing conditions and
the temperature of mineraliza_tion is decreased gradually in the
mineralization.
【期刊名称】《南华大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2014(000)004
【总页数】5页(P40-43,55)
【关键词】铀矿床;稀土元素特征;稀土元素配分曲线
【作 者】潘湘和;何友宇;蒋国清;覃金宁;刘旭 【作者单位】湖南省核工业地质局三〇六大队,湖南 衡阳421007;湖南省核工业地质局三〇六大队,湖南 衡阳421007;湖南省核工业地质局三〇六大队,湖南 衡阳421007;湖南省核工业地质局三〇六大队,湖南 衡阳421007;湖南省核工业地质局三〇六大队,湖南 衡阳421007
【正文语种】中 文
【中图分类】P691.4
某铀矿床作为铀矿富集区花岗岩型铀矿床,前人对该矿床进行了一些地质找矿和科学研究,但目前对该矿床的铀源和成矿环境仍存在争议.稀土元素是一种能够很好揭示矿床及成矿物质来源、成矿条件及矿床成因的示踪剂元素,可用来探讨和分析成岩成矿物质来源及其演化过程等问题,也可以揭示矿床形成过程中成矿物理化学环境的变化情况[1].
通过对某铀矿床的稀土元素进行研究,分析其稀土元素地球化学特征,并对该矿床的成矿物质来源及其形成演化过程、成矿物理化学环境等问题进行探讨,最终为该矿床成因研究提供一定的依据.
1 地质概况
某铀矿床位于湘桂交界处,湘中—桂东被动陆缘褶冲带、苗儿山—越城岭花岗岩穹窿构造西翼中段[2].
该区域构造形态复杂,由两个大的花岗岩穹窿及一系列北北东向展布的复背斜、复向斜和北北东向断裂组成.矿区内岩浆活动十分强烈,岩体(加里东期花岗岩SD:大尖峰单元)主体由中粗粒斑状(角闪石)黑云母二长花岗岩组成,呈岩基出露.在岩体中分布有中细粒斑状黑云母花岗岩(燕山早期第二阶段花岗岩补体JF:风雨殿单元)和细粒小斑状黑云母花岗岩及细粒黑云母花岗岩、细粒二云母花岗岩(燕山早期第二阶段花岗岩JH:黄沙塘单元),此二者均属于燕山早期产物.燕山晚期,由于多次岩浆活动,形成细粒花岗岩及花岗斑岩,呈岩脉、岩枝等侵入于主体花岗岩中(图1).
图1 某矿床地质略图Fig.1 The geological map a deposit
该铀矿床铀矿化主要位于区域性北西西向构造和北东向构造夹持部位的构造破碎带中.区内的构造破碎带具有明显的分带性,通过野外的地质调查,发现该矿床的铀矿化与构造蚀变带关系密切,不同的构造蚀变带中铀矿化程度不同,并且同一构造蚀变带中不同时代岩体的铀矿化程度也不同.
2 稀土元素地球化学特征
大量研究[3-6]表明稀土元素是一种能够很好揭示矿床成矿物质来源、成矿环境等示踪剂元素.
2.1 稀土元素总量及组成特征
该次研究一共选取了11件标本作为该矿床的典型标本进行稀土元素的测试、分析,样品采集分别来自不同的岩体、矿体.样品稀土元素相应的特征值见表1.
1)岩浆岩
花岗岩岩体稀土元素总量为61.490×10-6~186.951×10-6,平均为124.982×10-6.具轻稀土富集型分布模式(∑LREE/∑HREE=1.733~7.164,平均为3.844;La/Yb=1.226~9.082,平均为4.265);其中轻、重稀土元素分馏程度相对明显(La/Sm)N:(Gd/Yb)N=(1.147~3.165):(0.425~0.895);铕显示较强的负异常,δEu=0.039~0.244,平均为0.137;铈显示较弱的负异常,δCe=0.899~0.957,平均为0.924.
2)矿石
矿石稀土元素总量明显低于岩浆岩体,总量为39.274×10-6~223.765×10-6.平均为100.261×10-6;具轻稀土富集型分布模式(∑LREE/∑HREE=3.980~9.313,平均为6.037;La/Yb=5.694~18.618,平均为10.172);其中轻、重稀土元素分馏程度相对明显(La/Sm)N:(Gd/Yb)N=(2.785~6.676):(0.676~1.014);铕和铈显示较强的负异常,δEu=0.149~0.253,平均为0.194;δCe=0.321~0.865,平均为0.532.
表1 岩体及矿石稀土元素标准化数值比值表Table 1 The REE standard
numerical ratios table of granite rocks and ores类型标本稀土元素特征值∑REE∑LREE/∑HREE稀土元素含量比值La/YbLa/SmEu/SmSm/NdNd/La稀土元素含量标准化比值(La/Yb)N(La/Sm)N(Gd/Yb)NδEuδCeSD单元花岗岩Jq-121261.492.6662.6813.4490.0630.2891.0041.5922.1560.5050.2050.899Jq-1258133.0744.7035.464.2880.0480.2440.9543.2422.680.7080.1670.907JF单元花岗岩Jq-1260186.9514.455.0424.0310.0270.2550.9732.9932.520.6670.0960.907Jq-1262178.8727.1649.0825.0630.0680.2080.955.3923.1650.8950.2440.921JH单元花岗岩Jq-126187.1742.3492.0983.2590.0240.2891.0621.2462.0370.4440.0760.954Jq-1263102.331.7331.2261.8350.0110.3741.4560.7281.1470.4250.0360.957矿石Jq-120739.2744.7465.6944.4560.0460.2570.8753.3812.7850.6810.1620.865Jq-121481.5853.986.6295.3110.0430.2270.8283.3963.3190.6760.1490.396Jq-123350.8275.8459.5144.7550.0640.2260.9295.6492.9720.910.2380.501Jq-1235233.7656.29910.4055.20.0710.20.9636.1783.251.0140.2530.577Jq-1238105.8559.31318.61810.6820.0450.1760.53211.0546.6760.7550.170.321
2.2 稀土元素配分曲线
从稀土元素配分曲线(图2)可以看出,该矿床花岗岩体和铀矿石具有类似的稀土元素配分曲线形态,而且均为向右倾“海鸥型”曲线,并在Eu元素处呈现负异常的“V”型谷,表明了明显的轻重稀土分异[7].同时铀矿石稀土元素配分曲线在Ce处出现的负异常反映了轻稀土元素(Ce组元素)的富集[8].还可得知:铀矿石的稀土元素组成除了Ce元素外,与花岗岩体变化几乎一致,只是在含量上有一定的差别,这表明矿石与花岗岩体有着相同的稀土元素来源.
图2 球粒陨石标准化的花岗岩、矿石稀土元素配分曲线图Fig.2 Chondrite-normalized average REE distribution curve of granite and ore
3 分析讨论
一般来说,岩浆的分异程度愈强,稀土元素越容易保留在残留液相中,即在岩石中稀土元素的总含量减少[7].岩浆的分异程度越强,残余在熔体中的LREE/HREE越大,即岩石中LREE/HREE越小.这一特点也可从LREE/HREE上得到证实,由于LREE和HREE在固相和熔体之间的总配分系数一般前者比后者小.岩石的分异程度还可以从Eu/Sm中反映,分异程度越强则该比值越低.矿床花岗岩体稀土元素含量要比铀矿石要高,即该矿床花岗岩分异程度较低.
图3A中的Eu稀土元素变异图上显示矿区花岗岩都是壳源,说明此矿床花岗岩为地壳重熔型花岗岩[1].图3中B、C、D中,岩浆岩分布相对集中,而矿石的分布范围则相对分散,但大部分矿石与花岗岩分布在同一个范围内,该特征一方面也可看出铀矿石的稀土元素来源与花岗岩也有密切关系;另一方面反映了铀矿石中稀土元素来源较多和组成复杂.从C、D中可以看出,矿石中稀土元素与SD花岗岩和JH花岗岩关系密切,这与深冲矿床的铀矿体(点)产于SD岩体与JH岩体接触带附近且靠近JH岩体一侧事实相符合.
图3 某铀矿床花岗岩、矿石稀土元素特征图[1]Fig.3 The REE characteristic
diagram of granite and ore in a uranium deposit
δEu与Eu2+/Eu3+比值成负相关.研究表明[3-4],Eu2+/Eu3+比值与成矿体系的氧逸度和温度呈正相关,即ΔEu反映了体系中的相对氧化还原程度及温度条件.当氧逸度降低或者温度升高时,ΔEu相对降低,相反,ΔEu绝对值增大.花岗岩体从老到新ΔEu由0.186下降到0.056,而从岩体到铀矿石,ΔEu由0.137上升到0.194,这表明岩浆热液中的Eu2+/Eu3+比值降低,一部分Eu2+离子转化为Eu3+离子,从而形成有更多的Eu3+发生迁移,说明当岩浆热液从岩体进入矿石时,岩浆热液体系向温度降低及氧化程度相对增加方向演化.即在铀成矿过程中,铀成矿环境从相对还原条件向相对氧化条件转变,成矿温度逐渐降低.