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第 40 卷 第 3 期2024年 5月Uranium Geology铀矿地质Vol.40 No.3May2024粤北地区塘洞岩体地球化学特征及地质意义龙自强，彭渤洋，刘斌（核工业二九研究所，广东 韶关 512029）摘要 塘洞岩体位于粤北地区长江铀矿集区北部，具有较好的铀成矿地质条件。文章通过对塘洞岩体岩相学、地球化学分析，初步探讨了塘洞岩体成因及其形成的构造环境。结果表明：塘洞岩体岩性为中粒二云母花岗 岩，具 有 高 硅（SiO272.77%73.83%）、富 铝（Al2O313.13%13.82%）、富 碱（K2O5.00%6.84%，Na2O1.55%2.67%），且钾大于钠，贫铁、镁、钙、钛、磷，铝饱和指数（A/CNK1.081.28）大部分大于1.1 的特征，属高钾钙碱性弱过铝质-过铝质花岗岩；稀土元素总量较高，属轻稀土富集型（LREE/HREE8.4512.86），明显铕负异常（Eu0.240.30）；富集大离子亲石元素 Rb、Th、U、K、Pb，而贫 Nb、Ta、Ti、Zr等高场强元素。塘洞岩体 CaO/Na2O0.160.58、Rb/Sr5.018.19、Ra/Ba0.901.94，指示其源区为砂质岩与泥质岩混合，属于 S型花岗岩，主要为同碰撞后期在碰撞加厚向伸展减薄构造转换阶段的地壳物质经部分熔融形成的。关键词 S型花岗岩；地球化学；岩石成因；塘洞岩体；粤北地区 文章编号 1000-0658(2024)03-0459-11 中图分类号 P595 文献标志码 A诸广山岩体南部已发现 20个铀矿床，是粤北重要的产铀岩体，前人对诸广山岩体南部成因及其成矿作用做了大量研究1-9，主要包括长江、企岭、赤坑、茶 山、三 江 口、红 山 及 九 峰 等 燕 山 早 期 岩 体（174154 Ma）和油洞、大窝子、白云、龙华山、江南、乐洞及寨地等印支期岩体（239231 Ma），以及扶溪加里东期岩体（441 Ma）等。但对于处于诸广山岩体南部长江铀矿集区北部的塘洞岩体的相关成因研究较少，尚不清楚其成因类型。塘洞岩体是区内构造-岩浆活动作用产生的重要岩体。近 60 年来，前人在塘洞地区开展了系统的铀矿找矿工作，在该岩体内部及其内外接触带发现了诸多具有重要意义的铀矿点和矿化点，以及一批铀异常点带，表明塘洞岩体内外接触带具有较好找矿前景。另外，依据现有花岗岩型铀成矿理论，认为 S型、A 型花岗岩为重要的产铀岩体，而 I 型花岗岩产铀能力较弱10。因此，为了全面深入认识粤北花岗岩型铀矿的成因及其地球动力学背景，查明塘洞岩体的成因具有重要意义。为此，本文通过在塘洞岩体取样，研究分析样品的岩石学、主量元素、微量及稀土元素特征，以查明该岩体的源区物质组成特征、成因机制及其形成的构造环境，从而为长江铀矿集区北部外围铀矿的勘查工作提供一定的参考依据。1 区域地质背景塘洞岩体位于诸广山岩体南部，大地构造位置处于南北向万洋山-诸广隆起、东西向九峰-大余隆起和北东向万长山隆起交汇部位，在中国大地构造分区上属于华夏古陆闽赣后加里东隆起与湘、桂、粤北海西-印支凹陷的交汇部位，经历了加里东、海西-印支、燕山-喜山 4个构造旋回11-12。塘洞岩体属于诸广山复式岩体的一部分，诸广山复式岩体是由加里东期、海西期、印支期和燕山期岩体组成4，13，出露面积近 5 800 km2。诸广山南部岩体以印支期-燕山期岩浆活动最为频繁，其中西部多呈东西向展布，以燕山期岩体为主（图 1），包括九峰、三江口、红山、长江、企岭、茶山、赤坑等岩体（174154 Ma）5，9；东部多呈南北向展布，以印支期岩体为DOI：10.3969/j.issn.1000-0658.2024.40.040基金项目 中央地勘基金项目“广东省仁化县塘洞地区铀矿资源调查评价”（编号：202238-6）资助。收稿日期 2023-03-30 改回日期 2023-06-18第一作者 龙自强（1991），男，江西抚州人，工程师，主要从事热液型铀矿地质研究。E-mail：龙自强铀 矿 地 质第 40 卷主，包括塘洞、白云、龙华山、江南、寨地、油洞、古亭、乐洞和大窝子等岩体（239231 Ma）4，6，9。此外，在诸广山南部岩体内，各类脉岩分布广泛，如细晶岩、花岗斑岩、辉绿岩、煌斑岩等。区内构造主要呈北东、北东东、北西西、北西和近南北等五组方向展布，其中北东向构造是区内主要的控矿构造，从东到西有南雄、烟筒岭、成公坳、棉花坑、城口、塘洞和热水等断裂（图 1）。这些断裂以近平行等间距（1.54 km）出现，具有规模大、延伸长、切割深的特点，早期以压扭为主，中期呈张扭性特征，晚期呈压扭性特征。图 1 诸广山岩体南部地质简图Fig.1 Geological sketch of the southern part of Zhuguangshan pluton1燕山期第三阶段细粒黑云母花岗岩；2燕山期第二阶段中细粒二云母花岗岩；3燕山期第一阶段中粗粒黑云母花岗岩；4印支期第三阶段中粒二云母花岗岩；5印支期第二阶段中粗粒黑云母二长花岗岩；6印支期第一阶段粗中黑云母花岗岩；7海西期中粒黑云母二长花岗岩；8海西期中粒石英二长岩；9加里东期中粒黑云母花岗闪长岩；10条带状混合岩；11混合花岗岩；12蚀变碎裂岩；13断裂带；14取样位置。2 岩相学特征塘洞岩体岩性主要为中粒二云母花岗岩，呈灰白色，花岗、似斑状结构，基质为中粒结构，块状构造（图 2a）。斑晶主要为钾长石（20%30%），多为条纹长石，呈半自形板条状，大小为 37 mm，常包裹斜长石、石英及黑云母等矿物（图 2b）；基质主要为石英（30%）、钾长石（25%）、斜长石（35%）及黑云母（6%）、白云母（6%）组成（图 2）。钾长石为半自形板柱状，可见格子状双晶及微条纹结构；斜长石呈半自形板柱状，普遍发育聚片双晶，表面有弱绢云母化，泥化至表面有些污浊（图 2c、d）；石英呈他形粒状或不规则填隙状，粒径为 24 mm；黑云母呈片状，绿色到浅黄色多色性，多以集合体形式出现（图2c），少部分蚀变成绿泥石；白云母呈片状，极完全解理。3 分析方法本文共采集塘洞岩体样品 8 个，岩性均为中粒二云母花岗岩，采集的样品均为新鲜样品，无明显蚀变作用，具体取样位置见图 1。主量元素、微量元素和稀土元素分析测试由核工业二九研究所完成，其中主量元素分析方法：烧失量采用重量法；氧化亚铁采用 GB/T 14506.142010 中规 定 的 方 法；其 余 主 量 元 素 的 氧 化 物 采 用 GB/T 14506.282010 中 规 定 的 方 法，选 用 AXiOS mAX X 射线荧光光谱仪进行分析。微量和稀土元素采 460龙自强，等：粤北地区塘洞岩体地球化学特征及地质意义第 3期用美国 Agilent 公司生产的电感耦合等离子质谱进行测定，型号为 7700 x，精密度控制相对偏差10%，准确度控制相对误差2%。4 地球化学特征4.1 主量元素主量元素分析结果列于表 1，塘洞岩体 w（SiO2）值较高，变化不明显，为 72.77%73.83%，平均为73.31%；w（TFe2O3）值较高，介于2.12%2.75%之间，平均为 2.39%；w（MgO）值为 0.41%0.67%，平均为0.52%；w（P2O5）值为 0.13%0.20%，平均为 0.17%；w（K2O）值为 5.00%6.84%，平均为 5.64%；w（Na2O）值为 1.55%2.67%，平均为 2.37%。在 Harker图解中（图 3），w（Al2O3）、w（MnO）、w（MgO）、w（CaO）值大体上均随着 w（SiO2）值的升高而降低，这很可能是受到相应矿物在部分熔融过程中残留在源区或岩浆演化过程中的分离结晶的影响：w（Al2O3）、w（CaO）值的降低可能主要与斜长石的分离结晶有关，w（MnO）、w（MgO）值的降低则可能主要受控于黑云母。此外，由表 1可知，塘洞岩体具有富硅、富铝、富钾的特征。岩石全碱 w（K2ONa2O）值为 7.21%8.39%，平均为 8.00%，K2O/Na2O 值为 1.994.41，平均为 2.49，与华南印支期花岗岩主量元素特征相似14-15。在 TAS 分类图中（图 4），岩石样品数据点均落在亚碱性花岗岩区域；铝饱和指数（A/NKC）为1.081.28，大部分数据点大于 1.1，个别点数据值小于 1.1，指示其为弱过铝质过铝质16；此外，在 A/NK-A/NKC 图解（图 5）中，岩石样品数据点也全部落入过铝质花岗岩区域，进一步表明其属于过铝质花岗岩，与造岩矿物出现白云母等富铝矿物相一致；同时，在 SiO2-K2O 图解中（图 6），塘洞岩体数据点全部落入钾玄岩范围。以上特征表明塘洞岩体为过铝质高钾钙碱性岩石。4.2 微量及稀土元素由图 7 和表 2 可知，塘洞岩体微量元素表现为富集 Rb、Th、U 等大离子亲石元素，而 Ba、Sr、P、Ti等 元 素 显 著 亏 损，分 布 曲 线 显 示 明 显 的“峰”与“谷”，与南岭地区的过铝质花岗岩特征类似17，暗示其来源为成熟度较高的地壳。另外，已有研究表明，岩体中 Nb/Ta 值大小可作为壳-幔相互作用 的 重 要 指 示 剂18，原 始 地 幔 中 Nb/Ta 值 为17.39，而 同 碰 撞 花 岗 岩 Nb/Ta 值 为 51219-21。塘 洞 岩 体 中 Nb/Ta 值 为 4.198.10，平 均 值 为6.31，远小于原始地幔 Nb/Ta 值，与同碰撞花岗岩Nb/Ta 值 相 似 接 近；另 外，塘 洞 岩 体 中 Rb/Sr 值 为5.018.19，平 均 值 为 6.66，Rb/Nb 值 为 12.1316.08，平均值为 14.43，均明显高于中国东部上地图 2 塘洞岩体中粒二云母花岗岩手标本和显微镜下照片Fig.2 Hand specimens and microscopic photographs of medium-grained dolomite granite from Tangdong granite intrusiona手标本；b、c、d为正交偏光镜下照片。Q石英；Pl斜长石；Kfs钾长石；Bt黑云母；Ms白云母。461铀 矿 地 质第 40 卷 图 3 塘洞岩体 Harker图解Fig.3 Harker diagram of Tangdong granite intrusion 462龙自强，等：粤北地区塘洞岩体地球化学特征及地质意义第 3期表 1 塘洞岩体主量元素成分表 w（B）/%Table 1 Major elements composition of Tangdong granite intrusion w(B)/%样品号SiO2TiO2Al2O3FeOFe2O3TFe2O3MnOMgOCaONa2OK2OP2O5LOITotalK2ONa2OK2O/Na2OCaO/Na2OAl2O3/SiO2A/NKA/NKC862208672.770.2713.51.230.862.230.050.430.311.556.840.191.7999.778.394.410.200.191.361.28862208873.830.2513.441.390.582.120.050.410.382.435.410.151.4799.797.842.230.160.181.361.27862209073.490.2613.191.320.862.330.060.440.392.255.930.191.3999.788.182.640.170.181.301.22862209272.870.3513.821.780.772.750.070.671.292.215.000.130.9499.97.212.260.580.191.531.21862209373.370.3013.131.630.642.450.070.581.052.565.510.170.7499.758.072.150.410.181.291.09862209473.290.2913.301.690.542.420.070.571.062.595.620.170.5699.748.212.170.410.181.291.08862209573.550.2913.191.440.712.310.060.480.982.665.460.200.7699.788.122.050.370.181.281.09862209673.270.3113.331.990.272.480.060.611.112.675.320.160.6299.727.991.990.420.181.311.10图 4 全碱-硅（TAS）分类图解（底图据文献 22）Fig.4 Total alkali-silica（TAS）classification diagram（base map after reference 22）1橄榄辉长岩；2a碱性辉长岩；2b亚碱性辉长岩；3辉长闪长岩；4闪长岩；5花岗闪长岩；6花岗岩；7硅英岩；8二长辉长岩；9二长闪长岩；10二长岩；11石英二长岩；12正长岩；13副长石辉长岩；14副长石二长闪长岩；15副长石二长正长岩；16副长正长岩；17副长深成岩；18霓方钠岩/磷霞岩/粗白榴岩；IrIrvine分界线，上方为碱性，下方为亚碱性。463铀 矿 地 质第 40 卷壳 的 值 和 全 球 上 地 壳 的 平 均 值（Rb/Sr：0.31 和0.32，Rb/Nb：6.8 和 4.525-26）。以上均说明了塘洞岩体的源岩来源于成熟度较高的陆壳物质，属于壳源型花岗岩4。岩 石 稀 土 元 素 含 量 见 表 2，其 中 REE 为122.5610-6224.2510-6，平均值为171.4110-6；LREE 为 110.2110-6208.0810-6，平 均 值 为156.5410-6；HREE 为 12.2610-619.9110-6，平 均 值 为 14.8710-6；LREE/HREE 值 为 8.4512.86，平均值为 10.52。稀土元素配分图中（图 8），稀土元素配分曲线呈右倾型，轻重稀土分馏明显；Eu 呈现明显亏损特征，Eu 值为 0.240.30，平均值为 0.27；Ce无明显亏损或富集。图 8 塘洞岩体球粒陨石标准化稀土配分模式图（标准化数据引自文献 28）Fig.8 The chondrite-normalized REE patterns of Tangdong granite intrusion（standardized data from 28）5 讨论5.1 岩石成因及源区特征由 表 2 可 知，塘 洞 岩 体 具 有 较 高 的 铀 含 量（8.5410-620.310-6），明 显 高 于 中 国 东 部 上地 壳（1.5510-6 25）和 全 球 上 地 壳 的 平 均 值（2.810-6 26），为中等含铀-富铀岩体。此外，从该岩体中 w（P2O5）值与 w（SiO2）值的关系来看，表现出基本稳定的趋势，不同于 I 型花岗岩的负相关性（图 3）。在 Rb-Y 和 Zr-TiO2二维判别图解中（图 9、10），岩石样品数据均落入 S 型花岗岩演化区域内（图 9、10）。因此，塘洞岩体属于过铝质 S型花岗岩。已有研究表明，岩石不同源区特征往往表现出不同元素在岩体中比值的变化。Sylvester 等29提出判定花岗岩的源区物质成分的方法，可根据CaO/Na2O、Rb/Sr、Rb/Ba 等值大小来判定。一般砂质岩石重熔形成的过铝质花岗岩其 CaO/Na2O 值0.3，而泥质岩石重熔形成的过铝质花岗岩通常CaO/Na2O 值0.3；另外，泥质岩石重熔形成的花岗岩，其 Rb/Sr 值10 且 Rb/Ba 值1，砂质岩及页图 5 A/NKC-A/NK图解（底图据文献 23）Fig.5 A/NKC-A/NK diagram（base map after reference 23）图 6 SiO2-K2O图解（底图据文献 24）Fig.6 SiO2-K2O diagram（base map after reference 24）图 7 塘洞岩体微量元素原始地幔标准化蜘网图（标准化数据引自文献 27）Fig.7 The trace element spider diagram of Tangdong granite intrusion（standardized data from 27）464龙自强，等：粤北地区塘洞岩体地球化学特征及地质意义第 3期表 2 塘洞岩体微量、稀土元素成分表 w（B）/10-6Table 2 Trace element composition of Tangdong granite intrusion w(B)/10-6样品号RbSrPbYZrHfNbTaBaThUGaLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLuLREEHREEREELREE/HREEEuCeNb/TaZr/HfRb/SrRb/NbRb/Ba862208645657.862.720.81123.7728.74.7931642.912.122.233.476.09.9339.38.890.7387.711.115.690.8682.270.2811.760.236168.2619.91188.178.450.271.015.9929.717.8915.891.44862208840349.249.214.574.94.3527.13.8020831.212.722.121.452.76.3023.95.440.4404.550.6543.480.5561.500.1981.240.174110.2112.35122.568.930.261.107.1317.228.1914.871.94862209043152.679.113.368.62.3026.84.0129837.112.020.718.957.96.0722.75.230.4814.200.6313.510.5781.620.2131.340.179111.3812.26123.649.080.301.326.6829.838.1916.081.45862209225651.11 41910.973.93.5721.15.0328448.414.116.444.397.511.844.79.180.7037.400.9394.390.6241.500.1701.010.149208.0816.18224.2512.860.251.024.1920.705.0112.130.90862209339667.157.515.591.93.0428.85.4329339.320.322.134.276.59.3735.87.600.6476.260.8434.110.6151.540.1781.080.151164.1714.77178.9411.120.281.035.3030.235.9013.751.35862209436466.659.413.984.02.8523.13.4731638.98.9120.233.975.79.1935.07.450.6696.240.8314.020.5861.460.1670.980.137162.0114.42176.4311.230.291.036.6629.475.4715.761.15862209538654.743.714.172.22.4828.64.4624043.38.5421.329.570.08.6934.17.250.5235.920.7993.970.5921.510.1761.040.144150.0814.15164.2310.610.241.066.4129.117.0613.501.61862209637266.661.314.195.03.1827.73.4229442.98.7221.837.483.310.138.68.020.6786.650.8594.120.5931.450.1650.980.136178.1014.95193.0511.910.281.038.1029.875.5913.431.27 465铀 矿 地 质第 40 卷岩等重熔形成的花岗岩，其 Rb/Sr 值10 且 Rb/Ba值1。通过上述岩石地球化学分析可知，塘洞岩 体 CaO/Na2O 值 为 0.160.58，平 均 值 为 0.34，Rb/Sr5.018.19，Ra/Ba0.901.94，且 样 品 数据 点 在 Rb/Sr-Rb/Ba、Al2O3/SiO2-CaO/Na2O 图 解 中均落入砂质岩和泥质岩混合区域（图 11、12），表明塘洞岩体为砂质岩与泥质岩混合熔融形成的。5.2 构造环境分析前文已叙及，塘洞岩体主体岩性为中粒二云母花岗岩，与周围分布的印支期乐洞岩体岩性相同，依据已发表的成果可知，乐洞岩体形成年龄为 233 Ma6。另外，区内切穿了塘洞岩体的塘洞断 裂 带 内 糜 棱 岩 白 云 母40Ar/39Ar 等 时 线 年 龄 为209 Ma13，这指示了塘洞岩体形成年龄大于 209 Ma，结合其岩性与乐洞岩体相同特征，表明塘洞岩体形 成 时 代 可 能 与 乐 洞 岩 体 相 同，也 形 成 于 印 支早期。邓平等6通过对诸广山南部岩体东部 6个岩体（白云、乐洞、江南、龙华山、大窝子和寨地）成岩年龄测定和地球化学分析，认为诸广山南部岩体印支早期主要形成于伸展构造环境；此外，张俊涛等32通过对诸广南部水源岩体年龄测定和地球化学分析，认为印支早期岩体形成于同碰撞-后碰撞构造环 境，主 要 形 成 于 碰 撞 后 挤 压 向 伸 展 减 薄 转 换阶段。对 塘 洞 岩 体 投 图 可 知，在 R1-R2 图 解 和 Hf-Rb-Ta图解中（图 13、14），塘洞岩体样品数据点主要落在同碰撞-后碰撞花岗岩区域，推测塘洞岩体同样也是形成于同碰撞-后碰撞构造环境。此外，Sylvester29指出，后碰撞花岗岩侵位通常发生在地壳缩短高峰之后的伸展构造环境；而周新民33的研究也支持这一观点，认为早中生代花岗岩主要形成于地壳减薄、减压熔融的主导机制下。因此，塘洞岩体与周边与白云、乐洞、江南、龙华山、大窝子和寨地等岩体形成于相同的构造背景，主要形成于华南地块和印支地块碰撞结束后的伸展构造背景。图 11 塘洞岩体 Rb/Sr-Rb/Ba判别图解（底图据文献 29）Fig.11 The Rb/Sr-Rb/Ba discrimination dirgram for Tangdong granite intrusion（base map after reference 29）图12 塘洞岩体Al2O3/SiO2-CaO/Na2O判别图解（底图据文献 29）Fig.12 The Al2O3/SiO2-CaO/Na2O discrimination daigram for Tangdong granite intrusion（base map after reference 29）图 9 塘洞岩体 Rb-Y判别图解（底图据文献 30）Fig.9 The diagram of the Rb-Y discrimination in Tangdong granite intrusion（base map after reference 30）图 10 塘洞岩体 Zr-TiO2判别图解（底图据文献 31）Fig.10 The diagram of the Zr-TiO2 discrimination in Tangdong granite intrusion（base map after reference 31）466龙自强，等：粤北地区塘洞岩体地球化学特征及地质意义第 3期图 13 R1-R2图解（底图据文献 34）Fig.13 R1-R2 diagram（base map after reference 34）地幔斜长花岗岩；破坏性活动板块边缘（板块碰撞前）花岗岩；板块碰撞后隆起期花岗岩；晚造山期花岗岩；非造山区 A型花岗岩；同碰撞（S型）花岗岩；造山期后 A型花岗岩。R14Si11（NaK）2（FeTi）；R26Ca2MgAl。图 14 Hf-Rb-Ta图解（底图据文献 35）Fig.14 Hf-Rb-Ta diagram（base map after reference 35）6 结论1）塘洞岩体具高硅和富碱，贫铁、镁、钙、钛、磷的特征，铝饱和指数介于 1.081.28 之间，大部分大于 1.1，含有白云母等富铝矿物，属高钾钙碱性系列弱过铝质过铝质花岗岩。主、微量元素组成指示其源岩源区为砂质岩和泥质岩的混合，属S型花岗岩。2）通过分析塘洞岩体地球化学特征，结合前人成果，初步认为该岩体主要是由于同碰撞后期在碰撞加厚向伸展减薄构造转换阶段的地壳物质经部分熔融形成的。参考文献1 张敏.粤北产铀岩体的年代学和地球化学及铀成矿机制研究 D.南京：南京大学，2006.2 ZHOU X M，SUN T，SHEN W Z，et al.Petrogenesis of Mesozoic granitoids and volcanic rocks in South China：A response to tectonic evolution J.Episodes，2006，29（1）：26-33.3 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