应用电子探针研究蒙其古尔铀矿床含矿砂岩岩石学特征及铀矿物分布规律_黄广文.pdf

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2 0 1 7年 3月 M a r c h2 0 1 7 岩 矿 测 试 R O C KA N DM I N E R A LA N A L Y S I S V o l . 3 6 ,N o . 2 1 9 6- 2 0 7 收稿日期 2 0 1 6- 1 1- 2 3 ;修回日期 2 0 1 7- 0 1- 2 0 ;接受日期 2 0 1 7- 0 3- 1 8 基金项目国家自然科学基金重点支持项目( U 1 4 0 3 2 9 2 ) ; “ 十二五” 国家科技支撑计划项目( 2 0 1 5 B A B 0 5 B 0 4 ) 作者简介黄广文, 硕士研究生, 主要从事矿物学、 岩石学、 矿床学研究。E - m a i l 8 0 7 3 3 4 6 9 9 @q q . c o m 。 通讯作者潘家永, 博士后, 教授, 主要从事矿床地球化学及铀矿地质教学与研究。E - m a i l j y p a n @e c i t . c n 。 黄广文,潘家永,张占峰, 等. 应用电子探针研究蒙其古尔铀矿床含矿砂岩岩石学特征及铀矿物分布规律[ J ] . 岩矿测试, 2 0 1 7 , 3 6 ( 2 ) 1 9 6- 2 0 7 . H U A N GG u a n g - w e n , P A N J i a - y o n g , Z H A N G Z h a n - f e n g ,e ta l . S t u d yo nP e t r o l o g i c a lC h a r a c t e r i s t i c sa n dD i s t r i b u t i o no fU r a n i u m M i n e r a l s o f S a n d s t o n e s i nt h eM e n g q i u e r U r a n i u mD e p o s i t b yE l e c t r o nM i c r o p r o b e ,X i n j i a n g[ J ] . R o c ka n dM i n e r a l A n a l y s i s , 2 0 1 7 , 3 6 ( 2 ) 1 9 6- 2 0 7 . 【 D O I 1 0 . 1 5 8 9 8 / j . c n k i . 1 1- 2 1 3 1 / t d . 2 0 1 7 . 0 2 . 0 1 4 】 应用电子探针研究蒙其古尔铀矿床含矿砂岩岩石学特征及 铀矿物分布规律 黄广文1,潘家永 1 * ,张占峰2,黄广楠3,张涛1,廖志权4,杜后发1 ( 1 . 东华理工大学, 放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西 南昌 3 3 0 0 1 3 ; 2 . 核工业 2 1 6大队,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 1 1 ; 3 . 青海煤炭地质 1 0 5勘探队,青海 西宁 8 1 0 0 0 7 ; 4 . 江西省地质矿产勘查开发局赣南地质调查大队,江西 赣州 3 4 1 0 0 0 ) 摘要应用精准的砂岩碎屑成分定量分析, 可以为源区及沉积盆地分析等相关性质提供重要依据。本文在 野外观察描述砂岩宏观特征的前提下, 利用显微镜结合电子探针分析手段, 对新疆蒙其古尔铀矿床中的含矿 砂岩进行研究, 探讨含矿砂岩岩石学特征及其中铀矿物的分布规律。结果表明 研究区含矿砂岩成分成熟度 指数介于 0 . 5 6~ 1 . 0 8 , 平均指数为 0 . 7 8 , 即成分成熟度和结构成熟度低, 成岩作用强烈; 物源为一套混合型 再旋回造山带区向过渡再旋回造山带区, 最后向岩屑再旋回造山带区过渡的演变过程。碎屑物源主要来源 于盆地南缘蚀源区石炭二叠系中酸性火山岩, 以及盆地周边那拉提山北缘、 科古琴山、 博努科努山南缘分 布的一系列晚泥盆早石炭世大哈拉军山组火山岩和少量古生代花岗岩。铀矿物类型主要为沥青铀矿、 铀 石及钛铀矿, 其次发现有少量吸附态铀; 背散射图像显示铀矿物的分布与炭屑、 黄铁矿、 金红石等密切共生。 关键词岩石学特征;砂岩;物源;铀矿物;电子探针 中图分类号P 6 1 9 . 1 4 ;P 5 7 5 . 1文献标识码A 自 1 8 8 0年起, 砂岩型铀矿陆续进入国际视野, 二十世纪五六十年代, 在美国中西部地区发现了一 系列大型、 超大型砂岩型铀矿床, 随着研究方法与技 术的不断革新, 形成了较为特色的区域控矿理论或 成矿理论体系[ 1 ]。在岩石学方面, D i c k i n s o n等[ 2 ]先 后提出了有关砂岩碎屑成分定量分析图解, V a l l o n i 等[ 3 ]、 I n g e r s o l l 等[ 4 ]进一步阐述了砂岩中碎屑组分 对判别砂岩大地构造环境中的作用, 同时也为物源 区分析和沉积盆地性质或沉积构造背景分析提供了 重要依据。R a n c h i n 等[ 5 ]和张龙等[ 6 ]应用电子探针 方法对铀矿物进行微区分析, 通过所含化学元素含 量进行铀矿物类型划分及应用背散射图像对铀矿物 的赋存状态进行了详细的论述, 使电子探针分析方 法在砂岩型铀矿中得以很好的应用。 伊犁盆地是我国基础能源开发勘探的重要盆地 之一, 同时也是可地浸砂岩型铀矿的重要产铀地。 盆地自东向西依次分布有达拉地、 蒙其古尔、 扎吉斯 坦、 乌库尔其、 库捷尔太、 洪海沟等铀矿床[ 7 - 1 0 ]。蒙 其古尔是目前伊犁盆地规模最大的铀矿床, 具有成 矿层位多、 矿石品位高、 矿石储量大等特点, 为我国 首个建设千吨级可地浸砂岩型铀基地。前人对该矿 床开展了大量的研究工作, 主要集中于其赋矿围岩 的岩 石 地 球 化 学 特 征[ 1 ]、 成 矿 条 件 及 成 矿 机 理[ 1 1 - 1 2 ]、 构造与控矿因素[ 1 3 - 1 5 ]、 水文地球化学[ 1 6 ]、 水动力特征[ 1 7 ]、 沉积体系[ 1 8 - 1 9 ]、 流体包裹体[ 2 0 - 2 1 ] 等方面研究。而对于含矿砂岩的岩石学特征、 可能 691 ChaoXing 的物源方向、 源区大地构造性质及铀的赋存状态等 方面研究相对薄弱, 尤其对研究区物源及源区母岩 性质方面的研究几乎处于空白。因此, 本文在野外 地质调查与钻孔岩心编录基础上, 通过室内岩矿鉴 定、 碎屑矿物定量分析、 电子探针( E M P A ) 等测试手 段, 系统研究了含矿砂岩的岩石学特征和铀矿物分 布规律, 并进行了物源判断, 为进一步寻找研究区内 可地浸砂岩型铀矿提供必要的理论依据, 同时为伊 犁盆地物源体系方面的相关研究提供借鉴。 1 第四系松散堆积物; 2 中 - 下侏罗统水西沟群灰色砂砾岩; 3 中 -上三叠统小泉沟群灰色、 杂色砂砾岩及泥岩; 4 石炭系中酸性火山 岩; 5 区域断层; 6 逆断层; 7 逆冲断层; 8 推测断层; 9 走滑断层; 1 0 盆地边界; 1 1 河流。 图 1 蒙其古尔地区地质简图( 据参考文献[ 2 1- 2 2 ] 修改) F i g . 1 G e o l o g i c a l s k e t c hm a po f M e n g q i g u e r r e g i o n( a f t e r R e f e r e n c e[ 2 1- 2 2 ] ) 1 地质概况 伊犁盆地位于哈萨克斯坦板块与塔里木板块所 夹持的伊犁微地块之上, 受南北天山挤压应力作用 在该区主要形成大型山间裂陷 -拗陷复合型盆 地[ 1 3 ]。蒙其古尔矿床位于伊犁盆地南缘斜坡带东 部构造活动区与西部构造稳定区的过渡区带, 隶属 次级构造单元北东方向扎吉斯坦屉型向斜东南翼的 组成部分, 该向斜整体上呈东、 西、 南三面翘起, 向斜 轴部为扎吉斯坦河谷地段[ 1 4 , 2 0 ]。研究区主要发育 F 1、 F2、 F3三条断裂构造, 矿床位于 F1与 F3断裂之间 ( 图 1 ) 。F 1断裂位于矿区东南部, 为伊犁盆地南缘 逆冲控盆断裂带组成部分; F 2断裂为 F1断裂的分支 部分, 位于矿区西南部; F 3断裂即扎吉斯坦河断裂, 位于矿区西北部, 为隐伏逆断层[ 1 4 ]。 蒙其古尔地区直接基底为古生界石炭二叠系 中酸性火山岩、 火山碎屑岩, 广泛出露于矿区南缘蚀 源区。盖层自上而下出露为第四系、 古近系、 上白垩 系、 侏罗系及三叠系。蒙其古尔地区目前共揭露四 层砂岩型工业铀矿化, 分别为三工河组下段( J 1s1) 、 三工河组上段( J 1s2) 、 西山窑组下段( J2x1) 和西山窑 组上段( J 2x3) ; 其中西山窑组下段相对其他三层而 言, 其铀矿化规模最大, 最为连续和稳定, 且含矿砂 体经流体作用, 发育有明显褐铁矿化、 高岭石化等后 生蚀变现象。 2 样品采集与分析方法 2 . 1 样品采集 本文 针 对 蒙 其 古 尔 铀 矿 床 三 工 河 组 下 段 791 第 2期黄广文, 等 应用电子探针研究蒙其古尔铀矿床含矿砂岩岩石学特征及铀矿物分布规律第 3 6卷 ChaoXing ( J 1s1) 、 三工河组上段( J1s2) 、 西山窑组下段( J2x1) 和西山窑组上段( J 2x3) 出露的不同含矿层段钻孔岩 心( 4 9 3 5 、 P 4 9 0 7 、 P 1 1 3 1 、 P 4 9 3 9 ) , 依据矿石贫富特征 及伽马值含量大小, 共采集含矿砂岩样品 3 0块。空 间上, 所采样品呈近 N E向展布, 且西南向北东埋深 逐渐增大; 深度上, 所采样品主要集中于 5 5 3 . 0 0~ 6 4 7 . 8 0m , 含铀伽马值介于 3 0~ 1 6 4c p s 。针对所采 样品进行室内岩矿鉴定和电子探针成分分析。 2 . 2 分析方法 选取含矿层砂岩样品进行薄片磨制, 再进行砂 岩碎屑成分定量分析, 确定各薄片中碎屑矿物含量。 对薄片图像中的抽样点选用线计法进行统计, 计点 的抽样工具为目镜刻度尺, 利用物台微尺标定显微 镜刻度尺, 后对显微镜视域内的图像进行测量和分 析[ 2 3 ]。每块砂岩薄片平均统计 2 6 0粒, 将石英岩岩 屑、 燧石、 玉髓一并归于石英端员, 外源碳酸盐碎屑 等归于岩屑端员。 选择具有典型地质特征意义的含矿样品, 将其 制成光薄片, 利用偏光显微镜进行观察, 圈定感兴趣 部位后做喷碳处理, 最后应用 E M P A进行背散射观 察与微区化学成分测定。本次研究区铀矿物微区化 学成分测试在东华理工大学省部共建核资源与环境 教育部重点实验室电子探针室进行, 所用仪器为 J X A- 8 1 0 0 M型电子探针和与之耦合的 I n c aE n e r g y 型能谱仪, 测试条件为 加速电压 1 5 . 0k V , 探针电 流 2 0 . 0n A , 束斑直径 < 2μ m , 测试过程均严格按照 国家标准 G B / T1 5 6 1 7 2 0 0 2进行。测试所用标样 主要为 U-U O 2( 测试时间为 2 0s ) 、 Y-亿铝榴石 ( 3 0s ) 、 T h-方钍石( 3 0s ) 、 P b-P b C r 2O4( 6 0s ) 、 C e - 合成稀土五磷酸盐( 2 0s ) 、 N d- 合成稀土五磷 酸盐( 2 0s ) 、 C a-钙蔷薇辉石( 1 0s ) 、 F e-F e 2O3 ( 1 0s ) 、 S i -钠长石( 1 0s ) 等[ 6 ]。测试元素中 U 、 T h 、 P b 分析线系为 M α , 元素 Y 、 C e 、 N d分析线系为 L α , 元素 C a 、 F e 、 S i 分析线系为 K α [ 6 ]。 3 结果与讨论 3 . 1 碎屑岩骨架颗粒成分特征 伊犁盆地蒙其古尔地区含矿砂岩碎屑矿物成分 及含量统计数据见表 1 。根据伊犁盆地沉积充填序 列, 自下而上对各组含矿砂岩碎屑矿物组分特征阐 述如下。 三工河组( J 1s ) 在沉积相方面显示为三角洲平原 亚相沉积, 局部发育水平纹理的粉砂岩与泥岩互层, 且泥岩部位夹有薄煤层或煤线。出露岩性为含砾岩 屑粗砂岩及中细粒岩屑砂岩, 岩石呈灰色, 具砂状结 构( 图2 a ) , 局部为含砾砂状结构、 块状构造。碎屑成 分由石英、 长石、 云母、 岩屑及少量炭屑组成; 重矿物 见黄铁矿, 偶见锆石等。杂基由黏土物质及细粉砂组 成。胶结物为硅质及钙质, 局部见少量泥质胶结物。 岩石整体分选性差, 磨圆度低, 成分成熟度及结构成 熟度低。 碎屑石英呈次棱角状, 粒径集中分布于 表 1 蒙其古尔地区含矿砂岩样品碎屑矿物含量及成熟度指数统计数据 T a b l e 1 T h es t a t i s t i c a l d a t ao f d e t r i t a l m i n e r a l c o n t e n t a n dm a t u r i t yi n d e xo f m i n e r a l - b e a r i n gs a n d s t o n es a m p l e s i nM e n g q i g u e r a r e a 序号 钻孔 编号 样品 编号 样品深度 ( m ) 岩性 Q类 Q ( %)Q m ( %) Q p ( %) F ( %) L类 L t ( %)L ( %) Q/ ( F L ) 14 9 3 5Y L- 4 a6 4 0 . 8 8灰色粗砂岩4 64 0665 44 80 . 8 5 24 9 3 5Y L- 4 b6 4 1 . 3 0灰色粗砂岩4 03 551 25 34 80 . 6 7 34 9 3 5Y L- 56 4 2 . 8 6灰色粗砂岩5 24 481 04 63 81 . 0 8 4P 4 9 0 7Y L- 95 5 3 . 0 0灰白色中粒砂岩3 63 061 25 85 20 . 5 6 5P 1 1 3 1Y L- 1 06 4 6 . 2 0灰色含砾粗砂岩5 24 01 235 74 51 . 0 8 6P 4 9 3 9Y L- 1 76 4 7 . 8 0灰色粗砂岩4 03 4685 85 20 . 6 7 7P 4 9 0 7Y L- 2 0- 15 5 7 . 5 2灰色粗砂岩4 84 0845 64 80 . 9 2 8P 4 9 0 7Y L- 2 0- 25 5 8 . 1 0灰色粗砂岩4 34 0375 35 00 . 7 5 9 * P 1 5 1 1Y- 0 25 5 4 . 5 0灰白色细砂岩4 64 1555 44 90 . 8 5 1 0 * P 2 3 1 6Y- 1 54 6 6 . 8 0灰色中砂岩4 03 6485 65 20 . 6 7 1 1 * P 1 1 2 0Y- 2 64 1 4 . 8 0灰白色中细砂岩4 24 2065 25 20 . 7 2 1 2 * P 5 1 2 4Y- 3 24 8 2 . 0 0灰色不等粒砂岩4 34 301 14 64 60 . 7 5 1 3 * P 3 1 0 7Y- 4 05 9 0 . 0 0灰白色中砂岩4 43 7765 75 00 . 7 9 1 4 * P 2 3 0 7Y- 4 75 9 4 . 0 0灰色中粗粒砂岩3 63 6075 75 70 . 5 6 注 ①碎屑参数 Q 总石英质颗粒; Q p 多晶石英质岩屑( 燧石等) ; Q m 单晶石英颗粒; F 总长石颗粒; L 总非稳定隐晶岩屑; L t 总隐晶 岩屑含量( L Q p ) ; Q/ ( F L ) 成分成熟度; ②标识“ *” 的数据引自参考文献[ 2 4 ] 。 891 第 2期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 7年 ChaoXing 0 . 2 4~ 0 . 8 8m m , 最大者约 2 . 0 4m m ( 为多晶石英或 单晶石英砾) , 常见部分石英边部被熔蚀呈港湾状 及不规则状( 图 2 b ) , 且个别晶体内可见方解石包体 等特征, 表明它们主要来自于中酸性火山岩, 且周围 分布有较多后期黏土矿物蚀变而来的绢云母颗粒; 局部少数石英颗粒发育次生加大边现象, 颗粒间呈 缝合线接触, 部分发育波状消光。长石以钾长石为 主, 其次见少量斜长石; 钾长石呈次棱角状 -次圆 状, 粒径集中于 0 . 3 8~ 0 . 8 0m m , 整体黏土化强烈, 晶体表面“ 脏杂” , 少数格子双晶发育( 图 2 a ) ; 斜长 石呈次棱角状, 粒径 0 . 3 4~ 0 . 7 4m m , 常见聚片双晶 发育, 双晶单体较细, 可能主要来自于周围中酸性火 山岩体, 局部伴随弱黏土化。云母见白云母及黑云 母, 白云母呈细鳞片状, 粒径 0 . 0 8~ 0 . 1 5m m , 多数 晶体弯曲变形明显, 均为后期黏土物质转变而来; 黑 云母呈细鳞片状, 粒径 0 . 0 8~ 0 . 1 3m m , 个别颗粒发 育绿泥石化。岩屑见石英片岩、 石英岩、 凝灰岩及泥 岩; 多数呈次棱角状, 粒径 0 . 5 0~ 1 . 2 3m m , 其中凝 灰岩岩屑整体脱玻化完全, 多转变为微晶石英。炭 屑呈不规则、 团块状展布, 常见细胞腔发育, 且细胞 腔内充填有细粒状或草莓状黄铁矿( 图 2 c ) 。 西山窑组( J 2x ) 沉积相方面划分为三段, 即下段 为三角洲平原亚相沉积, 中段为三角洲前缘亚相沉 积, 上段是曲流河沉积岩系[ 2 0 ]; 其中下段砂体含矿 品位较中段和上段更高。出露岩性以中 - 粗长石岩 屑砂岩、 中粒岩屑砂岩为主, 整体呈灰白色, 具中 - 粗粒砂状结构( 图 2 d ) 、 块状构造。碎屑矿物主要由 石英、 长石、 岩屑、 云母及部分炭屑组成; 重矿物见黄 铁矿、 锆石等。杂基以黏土物质为主, 其次见少量细 粉砂组成。胶结物以泥质为主, 其次出露有少量钙 质胶结物。岩石整体分选性、 磨圆度差, 成分成熟度 及结构成熟度低。岩石发育较强高岭石化( 图 2 e ) 、 碳酸盐化( 图 2 e ) 、 伊利石化、 水云母化( 图 2 f ) 及绿 泥石化。碎屑石英呈次棱角状, 少数呈次圆状, 粒径 0 . 2 0~ 0 . 9 0m m , 发育明显炸裂纹( 图2 g ) , 无波状消 光等特征, 表明该部分单晶石英来自于中酸性火山 岩; 局部少数石英颗粒间呈缝合线接触, 发育波状消 光, 且个别可见次生加大边现象。长石见钾长石和 斜长石, 钾长石呈次棱角状, 粒径 0 . 2 4~ 0 . 6 8m m , 少数格子双晶及条纹结构发育, 黏土化强烈, 多为高 岭石化; 斜长石呈次棱角状, 粒径 0 . 1 4~ 0 . 3 8m m , 聚片双晶发育。云母主要为白云母及黑云母, 呈细 鳞片状展布, 多数受压实作用, 晶体弯曲变形明显 ( 图 2 g ) ; 黑云母发育较强绿泥石化( 图 2 g ) , 转变为 具靛蓝色、 锈褐色异常干涉色的叶绿泥石。岩屑见 凝灰岩、 花岗岩及少量变质岩( 片岩、 石英岩) 等, 多 数呈次棱角状, 个别为次圆状, 粒径集中于 0 . 4 8~ 1 . 2 7m m , 其中局部凝灰岩岩屑发育不完全脱玻化 作用, 向微晶石英过渡( 图 2 h ) 。炭屑呈细脉状展 布, 受压实作用, 整体弯曲变形, 且常见细胞腔发育。 3 . 2 源区大地构造性质及岩石类型判别 盆地内分布的大部分碎屑物质, 主要来自于盆 地范围以外的邻近物源区。砂岩作为陆源碎屑岩的 主要岩石类型之一, 所含碎屑物质大部分来源于母 岩分化、 机械破碎后的产物。在后期沉积建造过程 中, 陆源碎屑岩占有绝对优势, 且砂岩中所含各类碎 屑组分可以充分反映物源区母岩性质, 是判别源区 母岩类型的重要证据之一[ 2 3 ]。 通过应用国外学者 D i c k i n s o n等 ( 1 9 7 9 ) [ 2 5 ]、 D i c k i n s o n 等( 1 9 8 3 ) [ 2 ]先后提出的两套碎屑成分物 源区分 析 定 量 图 解, 以 及 V a l l o n i 等 ( 1 9 8 1 ) [ 3 ]、 I n g e r s o l l 等( 1 9 8 4 ) [ 4 ]论述的砂岩中碎屑组分在判别 砂岩大地构造环境中的作用, 针对研究区含矿砂岩 中的长石、 石英和岩屑含量进行了定量统计, 将表 1 中的 Q F L和 Q mF Lt三个端员组分进行三角投图, 得 到图 3 ; 并在此基础上对伊犁盆地蒙其古尔铀矿床 含矿砂岩进行了物源与板块构造关系的分析和 探讨。 从 Q F L图解中( 图 3 a ) 可以看出, 样点均落入 ( 混合) 再旋回造山带物源区, 部分样点靠近岩浆弧 物源区。Q mF Lt图解中( 图 3 b ) 所投样点多分布于过 渡再旋回物源区, 个别落入混合区和过渡岛弧区内, 且均接近岩浆弧物源区, 反映出源区可能发育岩浆 活动, 分布有大量火山岩及侵入岩; 而再旋回造山带 区表明物源区属于缝合带( 或前陆隆起) 。结合研 究区区域地质特征及所投样点位置得出, 研究区物 源为一套混合型再旋回造山带区向过渡再旋回造山 带区, 最后开始向岩屑再旋回造山带区过渡的演变 过程。三工河组( J 1s ) 至西山窑组( J2x ) 沉积阶段表 现出长石含量降低, 岩屑含量升高, 石英含量由增加 再到减少, 沉积早期盆地内冲积扇 -河流相层序开 始发育, 最终在盆地上苍房沟群( T 1c h ) 沉积了一套 褐红色砾岩、 砂砾岩。伊犁盆地是在伊犁微地块基 础上发展起来的内陆中新生代山间裂陷 - 拗陷复合 型盆地, 石炭纪二叠纪和侏罗纪为盆地的主造山 成盆期[ 1 , 2 6 ]。南北天山洋盆在造山带开始收缩, 大 洋板块向伊犁地块下俯冲, 在伊犁地块南北缘形成 岩浆弧, 到晚泥盆世早石炭世时, 板块俯冲作用加 991 第 2期黄广文, 等 应用电子探针研究蒙其古尔铀矿床含矿砂岩岩石学特征及铀矿物分布规律第 3 6卷 ChaoXing a 砂状结构, 微斜长石( M c ) 格子双晶发育, 薄片号 Y L- 4 a ; b 碎屑石英( Q ) 边部被熔蚀呈港湾状及不规则状, 钾长石( K f s ) 发育强烈黏土化, 薄 片号 Y L- 5 ; c 炭屑( O r g ) 呈细脉状或不规则状, 发育细胞腔明显, 且细胞腔内充填有细粒状或草莓状黄铁矿( P y ) , 薄片号 Y L- 4 b ; d 中 - 粗粒 砂状结构, 薄片号 Y L- 9 ; e 高岭石化, 高岭石( K l n ) 呈蠕虫状、 细小鳞片状、 书页状展布, 且边部发育碳酸盐化, 方解石( C a l ) 呈他形粒状、 不规则 状分布于石英、 长石边部, 具高级白干涉色, 薄片号 Y L- 2 0 - 1 ( 3 ) ; f 伊利石( I l l ) 向高岭石( K l n ) 过渡, 边部高岭石转变为水云母( H y d ) , 黑云母 发育绿泥石( C h l ) 化, 边部残留黑云母浅褐色多色性, 薄片号 Y L- 2 0 - 1 ( 5 ) ; g 黑云母( B t ) 受压实作用, 晶体弯曲变形, 且部分发育强烈绿泥石 化, 薄片号 Y L- 9 ; h 凝灰岩岩屑发育不完全脱玻化现象。岩屑R f ; M s 白云母; P l 斜长石; S e r 绢云母。 图 2 蒙其古尔地区含矿砂岩显微照片 F i g . 2 M i c r o g r a p h i cp h o t o s o f s a n d s t o n e s i nt h eM e n g q i g u e r a r e a 002 第 2期 岩 矿 测 试 h t t p ∥w w w . y k c s . a c . c n 2 0 1 7年 ChaoXing 图 3 蒙其古尔铀矿床( a ) 含矿砂岩骨架成分和( b ) 物源类型三角图 F i g . 3 T h et r i a n g u l a r f i g u r e s o f ( a )b e a r i n g l a y e r e ds a n d s t o n e m a t r i x c o m p o s i t i o na n d( b )c o n t e n t s o u r c e t y p e o f u r a n i u mo r e d e p o s i t i nM e n g q i g u e r a r e a 剧, 形成大量沿那拉提山北缘和科古琴山、 博努科努 山南缘呈线性带状分布的一套晚泥盆世早石炭世 大哈拉军山组中酸性火山碎屑岩[ 2 7 - 2 8 ]。前人得出 大哈拉军山组( C 1d ) 火山岩形成年龄为 3 3 7~ 3 4 2 M a [ 2 9 ], 其中限定底界年龄为 3 5 9 2M a[ 3 0 ]; 西天山 特克斯达坂出露的大哈拉军山组上段火山岩年龄为 3 5 1 2M a [ 3 1 ]; 西天山乌孙山地区大哈拉军山组安 山岩与安山质晶屑凝灰熔岩的锆石 U-P b年龄分 别为3 5 3 . 9 6 . 5M a 和3 5 6 . 3 4 . 4M a [ 3 2 ]。江西地 质调查研究院获得大哈拉军山组下段两个 L A- I C P - M S 锆石 U-P b年龄值分别为 3 5 3 . 3 3 . 5M a 、 3 4 4 6M a ; 伊犁地块北缘出露的火山岩形成年龄为 3 4 5 . 9~ 3 8 6 . 4M a [ 3 3 ]。那拉提山北缘出露古生代花 岗岩形成年龄为3 2 0~ 3 6 6M a [ 3 4 ]。蒙其古尔地区南 缘蚀源区出露有大量石炭系二叠系中酸性火山 岩, 岩性以紫红色凝灰岩、 熔结凝灰岩为主, 其形成 年龄为 3 2 6~ 3 6 8M a [ 2 9 , 3 4 ], 结合研究区含矿目的层 三工河组砂岩中的碎屑锆石 U- P b 年龄峰值为 3 0 0 ~ 3 5 0M a , 次峰年龄值为 3 5 0~ 4 0 0M a , 西山窑组砂 岩中的碎屑锆石 U-P b年龄峰值为 3 5 0~ 4 0 0M a , 次峰值年龄为 3 0 0~ 3 5 0M a ( 另文发表) 。 综上所述, 本文认为蒙其古尔铀矿床含矿砂岩 的物源主要来源于矿区南缘蚀源区石炭系二叠系 中酸性火山岩和那拉提山北缘、 科古琴山、 博努科努 山南缘分布的一系列晚泥盆世早石炭世大哈拉军 山组火山岩及少量古生代花岗岩。另外, 岩相学方 面显示研究区含矿砂岩内出露有大量中酸性火山岩 岩屑( 图 2 h ) 及少量花岗岩岩屑, 进一步为上述观点 提供了必要的辅助证据。 3 . 3 电子探针定量分析 3 . 3 . 1 铀矿物化学成分特征 研究区铀矿物电子探针化学成分分析结果详见 表 2 。蒙其古尔铀矿床含矿砂岩中的铀主要以独立 铀矿物的形式展布, 其次发现有少量的分散吸附态 铀。其中独立铀矿物种类多样, 主体以沥青铀矿为 主, 其次为铀石和钛铀矿。 沥青铀矿的 U O 2含量介于7 6 . 4 6 % ~ 9 0 . 3 5 %之 间, 平均值为 8 5 . 1 5 %; S i O 2含量介于 0 . 7 8 % ~ 4 . 3 3 %之 间, 平 均 值 为 2 . 6 9 %;C a O 含 量 介 于 0 . 4 2 % ~ 4 . 8 8 %之间, 平均值为 2 . 4 0 %; 总体上表 现为 U O 2含量较高, S i O2和 C a O含量偏低。铀石的 U O 2含量介于 6 2 . 6 1 % ~7 6 . 4 1 %之间, 平均值为 7 0 . 1 8 %; S i O 2含量介于 5 . 4 6 % ~ 1 9 . 5 5 %之间, 平均 值为 9 . 9 3 %; C a O含量介于 1 . 4 9 % ~ 3 . 3 7 %之间, 平均值为 2 . 3 2 %。铀石相对沥青铀矿总体上表现 为 U O 2含量较低, S i O2含量有所升高, C a O含量相对 趋于稳定。钛铀矿的 U O 2含量介于 5 8 . 3 1 % ~ 6 9 . 9 9 %之间, 平均值为 6 3 . 1 5 %; S i O 2含量介于 0 . 8 6 % ~ 1 . 8 6 %之间, 平均值为 1 . 3 6 %; C a O含量 介于 3 . 2 5 % ~ 5 . 3 6 %之间, 平均值为 4 . 3 1 %; T i O 2 含 量 介 于 1 5 . 8 1 % ~2 5 . 0 6 % 之 间,平 均 值 为 2 0 . 4 4 %。钛铀矿相对沥青铀矿总体上表现为 U O 2 含量较低, T i O 2含量偏高( 钛铀矿是铀和钛的复杂氧 化物矿物) , 而 S i O 2与 C a O含量相对趋于稳定。 吸附态铀多分布于砂岩中的炭屑及沥青内, 吸 附剂以有机质和黏土矿物为主。其中 U O 2含量介于 102 第 2期黄广文, 等 应用电子探针研究蒙其古尔铀矿床含矿砂岩岩石学特征及铀矿物分布规律第 3 6卷 ChaoXing 表 2 蒙其古尔砂岩型铀矿床铀矿物电子探针分析结果 T a b l e 2 T h ee l e c t r o nm i c r o p r o b ed a t ao f u r a n i u mm i n e r a l o f s a n d s t o n e - t y p ed e p o s i t s i nM e n g q i g u e r a r e a 样品编号 元素含量( %) N a 2ON i O K2O Y2O3T h O2C a OS i O2F e OU O2A l 2O3M n O P b O M g OC r2O3V2O3P2O5C e2O3L a2O3 T i O2 小计 铀矿物 类型 Y L - 2 0 - 5 - A 1 0 . 3 1 0 . 0 3 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 2 . 4 5 1 . 4 4 0 . 4 18 7 . 7 90 . 1 2 0 . 2 5 0 . 0 6 0 . 0 0 0 . 1 2 0 . 1 9 0 . 8 6 0 . 6 4 0 . 0 70 . 0 0 9 4 . 7 2 沥青铀矿 Y L - 2 0 - 5 - A 2 0 . 2 5 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 2 . 9 5 0 . 7 8 0 . 2 89 0 . 3 50 . 0 4 0 . 2 5 0 . 0 8 0 . 0 0 0 . 0 1 0 . 0 9 0 . 8 6 0 . 2 8 0 . 0 80 . 0 3 9 6 . 3 4 沥青铀矿 Y L - 2 0 - 5 - B 1 0 . 4 4 0 . 0 4 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 3 . 2 8 2 . 7 6 0 . 2 68 3 . 3 60 . 8 1 0 . 5 1 0 . 0 0 0 . 0 7 0 . 0 4 0 . 2 4 0 . 4 0 0 . 4 4 0 . 2 30 . 9 0 9 3 . 7 5 沥青铀矿 Y L - 2 0 - 5 - C 1 0 . 3 5 0 . 1 1 0 . 0 0 1 . 0 2 0 . 0 0 3 . 3 71 9 . 5 50 . 4 96 2 . 6 11 . 0 0 0 . 1 3 0 . 1 0 0 . 0 7 0 . 3 0 0 . 0 9 2 . 3 2 3 . 7 4 1 . 6 00 . 0 0 9 6 . 8 4铀石 Y L - 2 0 - 5 - E 2 0 . 2 5 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 . 5 2 3 . 2 9 2 . 7 87 6 . 4 60 . 8 8 0 . 0 2 0 . 0 0 0 . 0 8 0 . 0 0 0 . 0 7 0 . 5 4 4 . 2 3 2 . 2 50 . 7 0 9 3 . 0 7 沥青铀矿 Y L - 2 0 - 5 - F 1 0 . 2 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 . 9 0 5 . 4 6 2 . 8 37 6 . 4 13 . 2 6 0 . 1 2 0 . 0 0 0 . 1 4 0 . 0 0 0 . 1 3 0 . 4 2 0 . 6 1 0 . 1 20 . 7 8 9 2 . 3 8铀石 Y L - 2 0 - 4 - A 1 0 . 1 4 0 . 0 0 0 . 0 0 1 . 0 3 0 . 0 0 2 . 5 5 7 . 9 7 1 . 5 16 8 . 6 70 . 4 1 0 . 0 8 0 . 3 7 0 . 0 7 0 . 2 3 0 . 0 3 2 . 7 1 3 . 9 6 1 . 2 91 . 3 2 9 2 . 3 3铀石 Y L - 2 0 - 4 - C 1 0 . 2 2 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 . 4 9 6 . 7 6 1 . 5 87 3 . 0 53 . 5 6 0 . 1 3 0 . 0 0 0 . 2 2 0 . 0 6 0 . 0 9 0 . 8 1 0 . 8 2 0 . 2 13 . 4 6 9 2 . 4 6铀石 Y L - 2 0 - 4 - D 1 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 4 2 4 . 3 3 0 . 2 58 5 . 9 80 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 3 0 . 0 0 0 . 0 4 0 . 0 0 0 . 3 5 0 . 0 20 . 0 0 9 1 . 5 4 沥青铀矿 Y L - 2 0 - 4 - F 1 0 . 2 4 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 1 2 4 . 8 8 2 . 3 1 0 . 2 98 6 . 1 00 . 1 7 0 . 6 9 0 . 0 2 0 . 0 6 0 . 0 1 0 . 2 1 0 . 3 0 0 . 6 4 0 . 0 50 . 0 8 9 6 . 1 5 沥青铀矿 Y L - 2 0 - 4 - G 1 0 . 0 0 0 . 0 5 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 1 . 3 1 3 . 9 2 0 . 2 68 6 . 0 60 . 0 6 0 . 0 3 0 . 0 5 0 . 0 8 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 3 4 0 . 0 00 . 0 0 9 2 . 1 7 沥青铀矿 Y L - 4 b - K 10 . 7 4 0 . 0 1 0 . 1 0 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 6 0 0 . 2 8 1 . 7 51 1 . 1 80 . 1 3 0 . 0 0 0 . 0 1 0 . 1 7 0 . 0 5 0 . 2 8 0 . 0 0 0 . 1 3 0 . 0 80 . 2 2 1 5 . 7 3 吸附态铀 Y L - 4 b - L 10 . 1 5 0 . 0 1 0 . 0 0 0 . 0 0 0 . 0 3 1 . 6 3 0 . 1 9 2 . 5 7 6 . 0 6 0 . 2 2 0 . 0 2 0 . 0 6 0 . 1 6 0 . 0 4 0 . 1 2 0 .
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