华南印支期产铀和非产铀花岗岩黑云母矿物化学成分差异.pdf

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卷( V o l u m e ) 3 5 , 期( N u m b e r ) 2 , 总( S U M) 1 2 9 页( P a g e s )2 7 0~ 2 7 7 , 2 0 1 1 , 5 ( Ma y ,2 0 1 1  ) 大 地 构 造 与 成 矿 学  G e o t e c t o n i c ae t Me t a l l o g e n i a 收稿日期2 0 1 0  0 4  1 4 ;改回日期2 0 1 0  1 1  1 9 项目资助国家自然科学基金青年项目( 4 0 7 0 2 0 1 2 ) ; 中国核工业地质局基础研究项目( Y K 0 8 ) ; 内生金属成矿研究国家重点实验室重点课题 ( 2 0 0 8  I  0 4 ) ; 国家重点基础研究发展计划 ( 9 7 3计划)项目( 2 0 0 7 C B 4 1 1 4 0 4 ) 。 第一作者简介章健( 1 9 8 6-) , 男, 硕士研究生, 花岗岩岩石地球化学和铀矿床学研究方向。E m a i l z h a n g j i a n h i @s i n a . c o m . c n 通讯作者陈卫锋, E m a i l c h e n w f @n j u . e d u . c n 华南印支期产铀和非产铀花岗岩 黑云母矿物化学成分差异 章健,陈卫锋,陈培荣 ( 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室; 南京大学 地球科学与工程学院, 江苏 南京 2 1 0 0 9 3 ) 摘 要 华南印支期花岗岩与铀成矿关系密切。根据花岗岩赋存铀矿的能力, 将华南印支期花岗岩分为产铀花岗 岩和非产铀花岗岩。前者以诸广山岩体和大富足岩体为代表, 后者以白马山岩体和瓦屋堂岩体为代表。利用黑云 母电子探针矿物化学成分来研究产铀与非产铀花岗岩的特征和差异, 进一步指导华南印支期花岗岩的铀矿找矿勘 探工作。与非产铀花岗岩相比, 产铀花岗岩具有如下特征 黑云母蚀变程度强, 包裹的副矿物较多; 黑云母中 S i O 2、 T i O 2、 F e2O3、 Mg O的含量较低, A l2O3、 F 、 F e O的含量较高; 黑云母均为铁叶云母, ⅥA l3+和 F e2+高; 花岗岩类型为过 铝质花岗岩, 来源于泥质地壳; 并且花岗岩的氧逸度低、 成岩温度低。这些特征是判别华南印支期花岗岩产铀潜力 的重要标志。 关键词 印支期花岗岩; 黑云母; 铀成矿; 华南 中图分类号 P 5 8 ;P 6 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1  1 5 5 2 ( 2 0 1 1 ) 0 2  0 2 7 0  0 8 0 引 言 花岗岩型铀矿床是我国最重要的铀矿床类型, 位于四大矿床类型( 花岗岩型、 火山岩型、 砂岩型、 碳 硅泥岩型) 之首( 张金带,2 0 0 4 ) 。花岗岩型铀矿床是 指与花岗岩体有紧密空间关系和成因联系的热液铀 矿床。它可产在岩体内部或岩体外围不远的一定区 域内( 如产在外接触带构造断裂带中的热液矿床) ( 杜乐天,1 9 8 1 ;杜乐天和王玉明,1 9 8 4 ;余达淦, 2 0 0 1 ) 。然而,大量的矿床勘探表明,只有某些特定 的花岗岩体与铀矿床有密切的空间和成因关系,因 此研究产铀和非产铀花岗岩的特征和差别,对指导 花岗岩分布区的铀矿找矿勘探具有重要的现实意义。 黑云母是花岗岩中最为常见的铁镁质矿物之 一, 其矿物化学组成蕴含着丰富的有关岩石成因 ( D o d g ee t a l . , 1 9 6 9 ; B a r r i r ea n dC o t t o n , 1 9 7 9 ; N e i v a , 1 9 8 1 ; S p e e r , 1 9 8 1 ; A g u ea n dB r i m h a l l , 1 9 8 8 ; F i n c he t a l . , 1 9 9 5 ; 徐夕生等, 1 9 8 7 ) 和成矿潜力( L y a k h o v i c h a n dL y a k h o v i c h , 1 9 8 7 ; 赵希林等, 2 0 0 8 ) 的重要信息。 而华南印支期花岗岩与铀成矿作用关系密切, 具有 成矿专属性特征( 陈培荣,2 0 0 4 ;华仁民等,2 0 0 5 a 、 2 0 0 5 b ) 。本项研究试图通过对华南某些重要印支 期产铀岩体和非产铀岩体中黑云母的研究, 寻找判 别华南印支期花岗岩铀成矿潜力的一些标志, 以指 导在华南业已掀起的新一轮铀矿找矿勘探。 为此, 本文将华南印支期花岗岩大致分为产铀、 非产铀和过渡型三类, 产铀花岗岩是指其中产出大 型铀矿床、 铀矿田的岩体, 而非产铀型是指至今尚未 发现有重要工业价值铀矿床的岩体; 将仅存在铀矿 化点, 但未发现具有工业开采价值铀矿床的花岗岩 第 2期章健等华南印支期产铀和非产铀花岗岩黑云母矿物化学成分差异2 7 1 归为过渡型花岗岩( 图 1 ) 。在大地构造位置上, 产 铀岩体大多位于华夏地块内, 如诸广山、 贵东、 大富 足岩体等, 而非产铀岩体大多位于扬子板块内, 如白 马山、 瓦屋塘和关帝庙等岩体( 图 1 ) , 因此, 本文选 择了诸广山和大富足岩体作为印支期产铀花岗岩的 代表, 以白马山和瓦屋塘岩体作为非产铀花岗岩的 代表, 通过系统的岩相学和黑云母的地球化学对比 分析研究, 探讨并论证华南印支期两类花岗岩中黑 云母的成分差异及其对铀成矿专属性的制约。 1 地质概况 近年的研究发现, 华南产铀花岗岩主要形成于 印支期( 陈培荣, 2 0 0 4 ) 。印支期花岗岩主要分布在 湖南、 广西、 广东、 江西、 福建等省, 尤其在湖南和江 西省最为发育( 图 1 ) , 面积超过 5 0 0 0 k m 2( 丁兴等, 2 0 0 5 ) 。 诸广山岩体, 位于广东、 湖南和江西三省的交界 地区, 是一个由燕山期、 印支期和加里东期花岗岩组 成 的 规 模 宏 大 的 复 式 岩 基,出 露 面 积 共 约 为 5 0 0 0 k m 2, 其中印支期花岗岩主要分布在岩体东部, 以中粗粒似斑状黑云母二长花岗岩为主, 主要矿物 组成如下 钾长石 2 3 % ~ 4 1 %, 斜长石 2 1 % ~3 4 % ( A n= 3 0~ 3 7 ) , 石英 2 0 % ~ 3 7 %, 白云母 3 %, 黑 云母 3 % ~ 6 %。锆石 L A  I C P  MSU  P b同位素年龄 为 2 2 5~ 2 5 0 Ma ( 本项目研究成果, 尚未发表) , 在印 支期花岗岩分布区, 发育了三个铀矿田。 大富足复式花岗岩体位于江西和福建的交界 处, 地表出露面积约 8 5 0 k m 2, 主体岩石为中粗粒斑 状黑云母花岗岩。矿物成分主为石英 2 0 % ~ 3 2 %、 钾长石 2 8 % ~4 0 %和斜长石 2 6 % ~3 5 %( A n=1 5 ~ 3 5 ) ,其次为黑云母( 4 % ~ 8 %) 和白云母( 1 % ~ 2 %) 。石英一般呈它形粒状或聚晶状产出, 其内部 常可见到黑云母、 白云母、 磷灰石等矿物的包裹体。 钾长石中条纹发育, 属显微条纹长石, 具卡氏双晶, 常呈浅褐色微弱泥化。斜长石属更钠长石, 聚片双 晶发育, 偶见卡钠复合后双晶, 常被鳞片状白云母 ( 水云母) 交代。黑云母呈自形 -半自形, 具深褐 - 黄绿色多色性, 内部常包含锆石、 磷灰石等包裹体。 大富足岩体锆石 L A  I C P  MSU  P b同位素年 龄为 ( 2 3 9 1 7 ) Ma ( 张万良,2 0 0 6 ;于津海等,2 0 0 7 ) , 发育有草桃背和河草坑等铀矿田。 瓦屋堂岩体位于湖南省绥宁县境内,出露面积 约 4 3 0 k m 2,主要由黑云母二长花岗岩和黑云母花 岗闪长岩组成, 多含石英和长石斑晶。花岗岩中黑 图 1 研究区域印支期花岗岩分布图( 扬子板块与华夏板块的界线据 C h e na n dJ a h n ,1 9 9 8 ) F i g . 1 D i s t r i b u t i o no ft h eI n d o s i n i a ng r a n i t e si nt h es t u d y i n ga r e a ( t h eb o u n d a r yl i n eb e t w e e nt h eY a n g t z ea n dC a t h a y s i a n B l o c k sa f t e r C h e na n dJ a h n ,1 9 9 8 ) 2 7 2 第 3 5卷 云母, 多呈自形片状, 占矿物总量的 2 % ~ 8 %左右; 斜长石多发育聚片双晶和卡钠复合双晶, A n= 2 4~ 2 6 , 占矿物总量的 1 5 % ~2 0 %,多发生绢云母化蚀 变; 钾长石主要为条纹长石, 占矿物总量的 4 0 % ~ 4 5 %; 石英呈粒状, 有时交代钾长石,占 3 5 %。锆石 L A  I C P  MSU  P b同位素年龄为 ( 2 0 4 . 53 . 0 ) Ma ( 陈卫锋, 2 0 0 6 ) 。 白马山岩体位于湖南中西部的新化、 隆回和溆 浦县境内,出露面积约为 1 6 0 0 k m 2, 主要由黑云母 花岗闪长岩 -黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗 岩构成。黑云母占矿物总量的 1 0 % ~ 1 2 %, 角闪石 多与黑云母交生在一起, 占 1 % ~ 2 %。斜长石一般 发育聚片双晶和卡钠复合双晶, 在一些样品中环带 结构明显, A n= 4 0~ 4 5 , 多发生绢云母化蚀变, 一般 占矿物总量的 3 3 % ~5 0 %。碱性长石主要为条纹 长石、 微斜长石和微斜条纹长石, 在黑云母花岗闪长 岩中, 碱性长石占矿物总量的 6 %左右, 而在黑云母 二长花岗岩中可达 2 0 %左右, 与斜长石的量相当。 石英呈它形粒状, 有的具波状消光, 占 2 5 % ~ 3 0 %。 锆石 L A  I C P  MSU  P b同位素年龄为( 2 0 9 . 2 3 . 8 ) Ma ( 陈卫锋等, 2 0 0 7 ; 罗志高等, 2 0 1 0 ) 。至今尚未在 这些岩体中发现有重要工业意义的铀矿床。 2 样品和分析方法 印支期产铀花岗岩 ( 诸广山岩体和大富足岩 体) 中黑云母的含量约 3 % ~ 6 %, 黑云母呈它形, 普 遍发生了绿泥石化和白云母化蚀变, 其中包裹多种 副矿物如锆石、 磷灰石、 黄玉、 钛铁矿及晶质铀矿和 独居石等( 图 2 a 和 b ) ; 而非产铀花岗的黑云母含量 相对较高, 约为 5 % ~ 1 0 %, 黑云母的蚀变程度弱且 自形, 其中不含或少含副矿物包裹体, 副矿物主以磷 灰石和锆石为主( 图 2 c 和 d ) 。 将岩石样品磨制成光薄片, 利用电子探针进行 矿物的背散射电子像观察和成分分析。使用的仪器 为南京大学内生金属成矿机制研究国家重点实验室 的 E MP A  8 1 0 0电子探针, 工作条件为电压 1 5 k V , 电 U r m 晶质铀矿;Z r n 锆石;I l m 钛铁矿;A p 磷灰石;Ms 白云母;B i 黑云母;K f s 钾长石;P l 斜长石;Q t z 石英;C h l ;绿泥石。 图 2 诸广山( a ) 、 大富足( b ) 、 白马山( c ) 和瓦屋塘岩体( d ) 中黑云母及其共生矿物的电子探针背散射图 F i g . 2 T h eB S Ei ma g e s o f t h eb i o t i t e s a n dc o e x t e n s i v emi n e r a l sf r o m t h eZ h u g u a n g s h a n ( a ) ,D a f u z u ( b ) , B a i ma s h a n ( c )a n dWa w u t a n g ( d )g r a n i t i cb a t h o l i t h s 第 2期章健等华南印支期产铀和非产铀花岗岩黑云母矿物化学成分差异2 7 3 流 2 0 μ A ,束斑直径 1 μ m ,所有测试数据都进行了 Z A F处理。使用美国标样委员会提供的矿物标样磷 灰石( P ) 、 钠长石( N a , A l , S i ) 、 钙长石( C a ) 、 普通角闪 石( F e , M g , M n ) 、 块镁石( F ) 和正长石( K ) 进行标定。 3 黑云母的化学组成和类型 产铀花岗岩和非产铀花岗岩中黑云母的电子探 针成分分析结果见表 1 。表中 F e 2O3和 F e O的含量 采用林文蔚和彭丽君( 1 9 9 4 ) 的方法计算得到, 黑云 母的结构式以( O , O H , F / 2 , C l / 2 ) 为 1 2计算的阳离 子数。 对比表 1中的数据可以看出, 产铀花岗岩与非 产铀花岗岩中黑云母在化学成分上存在着巨大的差 异, 与非产铀花岗岩相比, 产铀花岗岩中黑云母的 S i O 2、 T i O2、 F e2O3、 Mg O的含量相对较低, 而 A l2O3、 F 、 F e O的含量相对较高。在黑云母的分子式中, 产 铀花岗岩黑云母中 的 Ⅵ A l ( 0 . 3 4~0 . 5 5 ) 和 F e 2+ ( 1 . 1 3~ 1 . 6 8 ) 要比非产铀花岗岩( ⅥA l 0 . 0 2~ 0 . 2 6 , F e 2+0 . 9 2~1 . 1 9 ) 高出许多。在 F o s t e r ( 1 9 6 0 ) 的 黑云母分类图解中( 图 3 ) , 产铀花岗岩中的黑云母 都是铁叶云母, 而非产铀花岗岩的黑云母属于铁质 黑云母。 图 3 黑云母的分类图解( 底图据 F o s t e r ,1 9 6 0 ) F i g . 3 T h ec l a s s i f i c a t i o nd i a g r a m o f b i o t i t e ( a f t e r F o s t e r ,1 9 6 0 ) 表 1 产铀和非产铀花岗岩体中黑云母的化学组成 T a b l e 1 C h e mi c a l c o mp o s i t i o n so f t h eb i o t i t e sf r o m t h eu r a n i u m f o r mi n ga n dn o n  u r a n i u m f o r mi n gg r a n i t eb a t h o l i t h s 岩体类型产铀花岗岩体非产铀花岗岩体 岩体名称诸广山大富足瓦屋堂白马山 取值个数和取值范围n= 3 8取值范围n= 7取值范围n= 1 0取值范围n= 6 6取值范围 S i O2 3 4 . 2 23 1 . 0 1~ 3 6 . 3 23 6 . 3 13 5 . 0 7~ 3 7 . 1 73 6 . 0 83 5 . 2 1~ 3 6 . 9 83 6 . 8 13 5 . 8 7~ 3 7 . 9 8 T i O2 2 . 0 30 . 2 9~ 2 . 7 72 . 2 51 . 4 0~ 3 . 0 44 . 0 53 . 6 2~ 4 . 4 22 . 9 51 . 7 3~ 3 . 7 6 A l 2O3 1 9 . 2 61 7 . 9 7~ 2 0 . 6 52 1 . 4 02 0 . 1 1~ 2 2 . 5 71 4 . 8 91 4 . 3 9~ 1 5 . 2 51 5 . 7 31 4 . 6 0~ 1 7 . 3 3 F e O ① 2 5 . 3 52 2 . 0 7~ 2 8 . 4 92 2 . 5 42 0 . 5 2~ 2 3 . 5 42 2 . 7 82 2 . 2 7~ 2 3 . 2 61 9 . 0 31 7 . 0 6~ 2 0 . 2 1 Mn O0 . 3 60 . 2 4~ 0 . 4 80 . 7 90 . 2 3~ 1 . 2 90 . 4 30 . 3 7~ 0 . 4 80 . 3 30 . 2 6~ 0 . 4 1 Mg O4 . 9 73 . 4 3~ 6 . 5 42 . 9 71 . 9 1~ 4 . 9 88 . 3 07 . 8 7~ 8 . 6 31 1 . 1 51 0 . 0 0~ 1 2 . 2 2 C a O0 . 0 70~ 0 . 2 70 . 0 10~ 0 . 0 30 . 0 20~ 0 . 0 60 . 0 70~ 0 . 2 5 N a 2O 0 . 0 70~ 0 . 1 90 . 1 60 . 1 0~ 0 . 2 10 . 1 30 . 0 6~ 0 . 2 30 . 0 90 . 0 3~ 0 . 7 3 K2O8 . 5 65 . 1 3~ 9 . 1 98 . 8 28 . 3 1~ 9 . 2 19 . 0 48 . 8 9~ 9 . 1 58 . 9 47 . 7 9~ 9 . 3 4 F0 . 8 10 . 1 5~ 1 . 5 52 . 3 21 . 3 4~ 3 . 2 10 . 7 00 . 6 2~ 0 . 8 10 . 4 20 . 2 7~ 0 . 5 8 C l0 . 0 20~ 0 . 1 10 . 0 10 . 0 1~ 0 . 0 10 . 0 40 . 0 2~ 0 . 0 80 . 0 10~ 0 . 0 3 F e 2O3( c a l ) ② 2 . 7 92 . 5 4~ 5 . 1 72 . 7 82 . 5 9~ 2 . 9 14 . 7 64 . 6 4~ 4 . 8 53 . 9 23 . 6 2~ 4 . 1 1 F e O ( c a l ) ② 2 2 . 8 41 8 . 9 7~ 2 5 . 9 52 0 . 0 41 8 . 2 0~ 2 0 . 9 21 8 . 5 01 7 . 9 8~ 1 8 . 9 11 5 . 5 01 3 . 8 0~ 1 6 . 5 4 H2O ( c a l ) ③ 3 . 9 43 . 8 0~ 4 . 1 04 . 2 04 . 1 1~ 4 . 3 34 . 0 23 . 9 5~ 4 . 0 64 . 0 33 . 9 5~ 4 . 1 1 t o t a l9 9 . 9 59 5 . 7 5~ 1 0 2 . 0 11 0 2 . 0 51 0 0 . 8 6~ 1 0 3 . 3 81 0 0 . 9 39 9 . 6 3~ 1 0 1 . 5 69 9 . 9 29 7 . 7 4~ 1 0 1 . 2 0 S i 4+ 2 . 6 42 . 4 8~ 2 . 7 72 . 6 82 . 6 1~ 2 . 7 32 . 7 32 . 7 0~ 2 . 7 92 . 7 62 . 7 0~ 2 . 8 3 ⅣA l 1 . 3 61 . 2 3~ 1 . 5 21 . 3 21 . 2 7~ 1 . 3 91 . 2 71 . 2 1~ 1 . 3 01 . 2 41 . 1 7~ 1 . 3 0 T  s i t e4 . 0 04 . 0 04 . 0 04 . 0 04 . 0 04 . 0 04 . 0 04 . 0 0 ⅥA l 0 . 3 90 . 3 0~ 0 . 5 20 . 5 50 . 4 6~ 0 . 6 70 . 0 60 . 0 2~ 0 . 1 00 . 1 50 . 0 3~ 0 . 3 1 T i 4+ 0 . 1 20 . 0 2~ 0 . 1 60 . 1 30 . 0 8~ 0 . 1 70 . 2 30 . 2 1~ 0 . 2 50 . 1 70 . 1 0~ 0 . 2 1 F e 3+ 0 . 1 60 . 1 5~ 0 . 2 90 . 1 50 . 1 4~ 0 . 1 60 . 2 70 . 2 7~ 0 . 2 80 . 2 20 . 2 0~ 0 . 2 3 F e 2+ 1 . 4 81 . 1 8~ 1 . 7 21 . 2 41 . 1 3~ 1 . 3 01 . 1 71 . 1 3~ 1 . 2 00 . 9 70 . 8 6~ 1 . 0 4 Mn 2+ 0 . 0 20 . 0 2~ 0 . 0 30 . 0 50 . 0 1~ 0 . 0 80 . 0 30 . 0 2~ 0 . 0 30 . 0 20 . 0 2~ 0 . 0 3 Mg 2+ 0 . 5 70 . 4 0~ 0 . 7 80 . 3 30 . 2 1~ 0 . 5 50 . 9 40 . 8 9~ 0 . 9 71 . 2 51 . 1 3~ 1 . 3 4 2 7 4 第 3 5卷 Y  s i t e2 . 7 42 . 6 1~ 3 . 0 02 . 4 42 . 3 5~ 2 . 6 02 . 6 92 . 6 4~ 2 . 7 12 . 7 72 . 7 3~ 2 . 8 2 C a 2+ 0 . 0 10~ 0 . 0 20 . 0 00~ 0 . 0 00 . 0 00~ 0 . 0 10 . 0 10~ 0 . 0 2 N a + 0 . 0 10~ 0 . 0 30 . 0 20 . 0 2~ 0 . 0 30 . 0 20 . 0 1~ 0 . 0 30 . 0 10~ 0 . 1 1 K+0 . 8 40 . 5 2~ 0 . 9 00 . 8 30 . 7 9~ 0 . 8 70 . 8 70 . 8 5~ 0 . 9 00 . 8 60 . 7 5~ 0 . 9 0 X  s i t e0 . 8 60 . 5 4~ 0 . 9 20 . 8 50 . 8 2~ 0 . 9 00 . 8 90 . 8 8~ 0 . 9 20 . 8 70 . 7 5~ 0 . 9 8 C a t i o n s7 . 6 07 . 4 8~ 7 . 6 87 . 3 07 . 1 9~ 7 . 4 77 . 5 97 . 5 4~ 7 . 6 17 . 6 57 . 5 1~ 7 . 7 4 C F0 . 2 00 . 0 4~ 0 . 3 70 . 5 40 . 3 1~ 0 . 7 40 . 1 70 . 1 5~ 0 . 1 90 . 1 00 . 0 6~ 0 . 1 4 C C l0 . 0 00~ 0 . 0 10 . 0 00 . 0 00 . 0 00~ 0 . 0 10 . 0 00 . 0 0 C O H1 . 0 11 . 0 0~ 1 . 0 21 . 0 41 . 0 2~ 1 . 0 51 . 0 11 . 0 1~ 1 . 0 21 . 0 11 . 0 0~ 1 . 0 1 F e 2+/ ( F e2++Mg ) 0 . 7 20 . 6 4~ 0 . 8 10 . 8 00 . 7 0~ 0 . 8 50 . 5 60 . 5 4~ 0 . 5 70 . 4 40 . 4 0~ 0 . 4 8 Mg / ( F e 2++Mg ) 0 . 2 80 . 1 9~ 0 . 3 60 . 2 00 . 1 5~ 0 . 3 00 . 4 40 . 4 3~ 0 . 4 60 . 5 60 . 5 2~ 0 . 6 0 1 0 0( F e 2+/ ( F e2++Mg ) ) 7 2 . 0 46 4 . 2 6~ 8 0 . 9 17 9 . 7 06 9 . 6 1~ 8 5 . 2 95 5 . 5 75 4 . 3 8~ 5 6 . 5 94 3 . 8 33 9 . 5 0~ 4 7 . 6 2 注①F e O 表示全铁;②标( c a l ) 表示计算得到数据( 据林文蔚和彭丽君,1 9 9 4 ) ;③H 2O含量计算以 O原子数为 1 2计算。 4 讨 论 黑云母的化学成分与寄主岩石的地球化学组成 和岩石成因息息相关, 因此可根据黑云母的地球化 学特点来探讨寄主岩石的成因类型和形成环境。诸 广山和大富足印支期花岗岩的 A C N K值在1 . 1~ 1 . 3 5 之间变化, 相对富 S i O 2( 7 0 . 2 2 % ~7 5 . 0 2 %) 、 K 2O ( 4 . 6 7 % ~ 5 . 9 1 %) 和 P2O5( 0 . 0 8 % ~ 0 . 2 9 %) , 贫 C a O ( 0 . 3 9 % ~ 1 . 5 8 %) 、 Mg O ( 0 . 1 8 % ~0 . 8 2 %) 和 F e O t( 1 . 1 8 % ~ 2 . 9 3 %) 特征, 显示它们为典型的 强过 铝质 S型花 岗 岩 ( 周新 民, 2 0 0 7 ; 于 津 海 等, 2 0 0 7 ) ; 而白马山和瓦屋塘印支期花岗岩的 A C N K 值多在 0 . 9 9~ 1 . 0 9之间变化, 相对贫 S i O 2( 6 7 . 2 5 % ~ 7 6 . 8 8 %) 、 K 2O ( 3 . 7 4 % ~ 4 . 9 5 %) 和 P2O5( 0 . 0 5 % ~ 0 . 1 7 %) , 富 C a O ( 1 . 0 0 % ~ 3 . 6 6 %) 、 M g O ( 0 . 1 7 % ~ 2 . 1 3 %) 和 F e O t( 1 . 9 2 % ~ 3 . 8 9 %) , 属于弱过铝质 亚碱性花岗岩( 陈卫锋, 2 0 0 6 ; 陈卫锋等, 2 0 0 7 ) 。根 据表 1计算, 产铀花岗岩中黑云母的 Σ A l ( a p f u ) 值 为 1 . 5 2~ 1 . 9 7 ( 平均值为 1 . 7 5 ) , 非产铀花岗岩的黑 云母则为 1 . 2 9~ 1 . 6 5 ( 平均值为 1 . 3 8 ) , 前者具有明 显的富铝特征。因此, 在 A b d e l  R a h m a n ( 1 9 9 4 ) 提出 的不同类型火成岩的黑云母判别图( 图 4 ) 中, 产铀 花岗岩中的黑云母全部落在了过铝质岩套区( 即为 S型花岗岩) , 而非产铀花岗岩中的黑云母则都落在 了造山带钙碱性杂岩区( 即为 I 型花岗岩) 。 黑云母的镁、 铁组分与寄主岩石岩浆的类型和 物质来源密切相关, 因此黑云母的镁、 铁组分被用来 判别寄主花岗岩的类型和物质来源( 张玉学, 1 9 8 2 ; 赵连泽等, 1 9 8 3 ) 。产铀花岗岩中黑云母的镁、 铁组 分的变化特征与华南改造型花岗岩相一致( 图 5 ) , 推断其母岩的岩浆物质来源于地壳( 图 6 ) , 该结论 也得到诸广山和大富足印支期花 岗 岩具 有高 I S r A . 非造山带碱性杂岩( 多为 A型花岗岩) ;C . 造山带钙碱性杂岩 ( 多为 I 型花岗岩) ;P . 过铝质岩套( 包括碰撞型和 S型花岗岩) 。 图 4 黑云母 F e O  A l 2O3 Mg O相关图 ( 底图据 A b d e l  R a h m a n ,1 9 9 4 ) F i g . 4 F e O A l 2O3 Mg O d i a g r a m o f t h eb i o t i t e s ( a f t e r A b d e l  R a h m a n ,1 9 9 4 ) ( 0 . 7 1 1 6 4~0 . 7 3 4 1 2 ) 和低的 N d同位素初始值( ε N d =-1 3 . 6 4~-1 2 . 2 0 ) ( 据周新民, 2 0 0 7 ) 的支持。 尽管陈卫锋等( 2 0 0 7 ) 根据白马山印支期花岗岩具 有较低的 I S r( 0 . 7 1 8 3 1~0 . 7 2 7 3 4 5 ) 和相对较高 N d 同位素初始值( ε N d=- 1 0 . 7 3~- 1 1 . 4 4 ) 的特征, 推 断该型花岗岩属于壳源型花岗岩, 但花岗岩中富暗 色包体及较高的 T 2 D M(= 1 . 9 0 G a ) 的特征表明, 非产 铀花岗岩的地壳源区和产铀花岗岩( T 2 D M=1 . 9 8~ 2 . 0 8 G a ) ( Z h o ue t a l . ,2 0 0 6 ) 的源区性质存在明显 的差异, 而黑云母的铁、 镁质组分的变化特征则很好 的反映了这种差异( 图 5 , 图 6 ) , 非产铀花岗岩中的 黑云母特征与华南同熔型花岗岩相同( 图 5 ) , 表明 该类型花岗岩的源区物质具有壳幔混合的特征( 图 6 ) 。两类花岗岩分布在不同的大地构造位置( 图 第 2期章健等华南印支期产铀和非产铀花岗岩黑云母矿物化学成分差异2 7 5 1 ) , 也暗示着两类花岗岩源区物质的差异很可能是 由其所处的不同板块( 华夏和扬子板块) 基底岩石 的差异造成的。鉴此, 推测产铀花岗岩的源区岩石 可能主要为是富含泥质成分的华夏板块的基底变质 沉积岩 ( 诸 广 山 和 大 富 足 印 支 期 花 岗 岩 的 C a O/ N a 2O= 0 . 1 1~ 0 . 5 4 , 大部分 < 0 . 3 ; 据 S y l v e s t e r , 1 9 9 8 ) , 图 5 黑云母的 S i  Mg / ( Mg +F e 3++F e2++Mn ) 相关图解 ( 底图据赵连泽等,1 9 8 3 ) F i g . 5 S i  Mg / ( Mg+F e 3++F e2++Mn )d i a g r a m o ft h e b i o t i t e s ( a f t e r Z h a oe t a l . ,1 9 8 3 ) Ⅰ.壳源区;Ⅱ.壳幔混合区;Ⅲ.幔源区。 图 6 黑云母的( F e 2O3+ F e O ) / ( F e2O3+F e O+Mg O )  Mg O相关图解( 底图据张玉学,1 9 8 2 ) F i g . 6 ( F e 2O3+F e O) / ( F e2O3+F e O+Mg O)  Mg O d i a g r a m o f t h eb i o t i t e s ( a f t e r Z h a n g ,1 9 8 2 ) 非产铀花岗岩可能是由富杂砂质岩石( C a O/ N a 2O= 0 . 2 9~1 . 2 3 , 大部分 >0 . 3 ; 据 S y l v e s t e r , 1 9 9 8 ) 或发 生过壳幔混合作用的扬子板块陆壳物质部分熔融 形成。 三八面体型黑云母中F e 2+/ ( F e2++Mg ) 是岩浆 氧化还原程度的重要指示参数( S p e e r , 1 9 8 4 ) 。由表 1可见, 产铀花岗岩中黑云母 F e 2+/ ( F e2++Mg ) 比值 在 0 . 6 4~0 . 8 5之 间 变 化, 要 比 非 产 铀 花 岗 岩 F e 2+/ ( F e2++Mg ) 比值( 在0 . 4 0~ 0 . 5 7 之间变化) 大 很多。 Wo n e s 和 E u g s t e r ( 1 9 6 5 ) 通过研究与磁铁矿和 钾长石共生的黑云母 F e 3+, F e2+和 Mg2+原子百分数 来估计岩浆的氧逸度。从产铀花岗岩与非产铀花岗 岩的黑云母 F e 2+ Mg  F e3+图解( 图 7 ) 可以看出, 大 部分产铀花岗岩的黑云母投影点都落在 N N O线上, 而非产铀花岗岩的黑云母成分投影点则落在 N N O 和 H M线之间, 表明产铀花岗岩相对于非产铀花岗 岩更具有还原性, 也暗示产铀花岗质岩浆的源岩可 能为还原性较强的岩石。 此外, 根据 Wo n e s 和 E u g s t e r ( 1 9 6 5 ) 提供的, 在 P H2O= 2 0 7 0 1 0 5P a条件下黑云母的 L o g ( f O2)  T图 解, 结合黑云母稳定度〔 1 0 0 F e 2+/ ( F e2++ M g2+) 〕 , 并假定花岗岩浆的平衡温度为 7 5 0~ 9 0 0 ℃, 把两类 花岗岩的黑云母数据投影到 L o g ( f O2)  T图解中, 发 现它们也分布在不同的区域( 图 8 ) , 并得到了两类 花岗岩大致的氧逸度的 L o g ( f O2) 值和形成温度 T的 范围, 产铀花岗岩的 L o g ( f O2) 值为 - 1 6 . 5 至 - 1 5 . 0 , 成岩温度为 7 6 0~ 7 8 0 ℃;非产铀花岗岩的 L o g ( f O2) H M.赤铁矿 -磁铁矿缓冲剂;N N O .N i  N i O缓冲剂;Q F M.石 英 -铁橄榄石 -磁铁矿缓冲剂。氧逸度按照 Q F M N N O  H M从 低到高变化。 图 7 产铀和非产铀花岗岩的黑云母 F e 2+ Mg2+ F e3+图 解( 底图据 Wo n e s a n dE u g s t e r ,1 9 6 5 ) F i g . 7 F e 2+ Mg2+ F e3+ d i a g r a m o ft h eb i o t i t e sf r o m u r a n i u m f o r mi n g a n d n o n  u r a n i u m f o r mi n g g r a n i t e( a f t e r Wo n e s a n dE u g s t e r ,1 9 6 5 ) 2 7 6 第 3 5卷 图 8 在总压力( H2+H2O ) 为 2 0 7 01 0 5P a 的条件下黑 云母稳定度的 L o g ( f O2)  T图解 ( 假设平衡温度在 7 5 0~ 9 0 0 ℃) ( 底图据 Wo n e sa n dE u g s t e r ,1 9 6 5 ) F i g . 8 L o g( f O2)  Td i a g r a m f o rt h eb i o t i t e sa t Pt o t a l= 2 0 7 01 0 5P a( a s s u m i n ga ne q u i l i b r i u m t e m p e r a  t u r eo f 7 5 0~9 0 0 ℃)( a f t e rWo n e sa n dE u g s t e r , 1 9 6 5 ) 值为 - 1 2 . 4至 - 1 2 . 5 , 成岩温度为 8 2 0~ 8 8 0 ℃。这 表明产铀花岗岩相对于非产铀花岗岩具有低温和低 氧逸度的特征。 5 结 论 综上所述, 花岗岩中黑云母的矿物化学特征是 判别产铀和非产铀花岗岩的一个很好的判别标志, 同时为探讨花岗岩成因类型和形成的物理 -化学条 件也提供了重要信息。华南印支期产铀花岗岩多分 布在华夏板块内, 根据黑云母的地球化学特征进一 步证实, 这些花岗岩多为强过铝质的 S型花岗岩, 其 源岩可能为富含泥质成分的华夏板块基底变质沉积 岩; 而华南印支期非产铀花岗岩则多分布在扬子板 块内, 为弱过铝质的 I 型花岗岩, 其源岩可能为杂砂 质岩石或发生过壳 -幔混合作用的扬子板块陆壳基 底岩石, 表明华夏和扬子板块的基底岩石的性质对 于印支期花岗岩的含铀性具有重要的制约。华南印 支期产铀花岗岩中的黑云母与非产铀花岗岩相比, 黑云母蚀变程度强, 包裹的副矿物较多, 属于铁叶云 母, 其 S i O 2、
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