自20世纪80年代以来，经过40多年的地质勘查工作，在灰池子岩体西部陕西省商南县丹凤地 区发 现了数个伟晶岩型铀矿化点和铀矿床，如陈家庄伟晶岩型铀矿床和光石沟伟晶岩型铀矿床， 是西北地区最重要的硬岩型铀矿成矿远景区（罗忠戍等，2008），目前，该区已被划归为铀 矿整装勘查区。同位于灰池子岩体东面的河南省卢氏县狮子坪地区，具有与光石沟铀矿床相 同的区域地质背景及铀成矿条件，且在其外围与陕西地区秦岭群石槽沟岩组对应的峡河岩群 寨根岩组中也发育有数量较多的伟晶岩脉。20世纪八九十年代，河南省核工业地质局在 卢氏 县狮子坪乡灰池子岩体外围进行了一些铀矿地质勘查工作，发现了一些放射性异常高点， 然由于政策及当时认识水平等原因，没有在该区实现铀矿找矿突破。卢欣祥等（2010）和李 靖辉 （2010）通过对比该区伟晶岩与邻区含矿伟晶岩的地质特征、成矿地质背景等方面，认为河 南境内灰池子岩体外围的伟晶岩也具有重要的伟晶岩型铀矿找矿前景。自2014年以来，在中 国地质调查局天津地质调查中心的主持下，河南省核工业地质局在前人工作的基础上对灰池 子岩体北部进行了一些铀矿勘查工作，并进行了少量的探槽和钻探验证，通过近几年的勘查 ，已在该区施工的钻孔及探槽中见到了较好的伟晶岩型铀矿体，从而证明河南境内灰池子岩 体外围伟晶岩脉具有巨大的伟晶岩型铀矿成矿和找矿潜力。本文通过对该区已发现含矿伟晶 岩的地质特征研究，并与光石沟铀矿进行对比，以期对指导该区以后的铀矿勘查具有意 义。
        研究区位于东秦岭河南省卢氏县狮子坪乡灰池子岩体北东部的柳树湾地区，其大地构造位置 处于秦祁昆造山系秦岭弧盆系商丹绿岩混杂岩带，主缝合带栾川断裂和商丹断裂夹持部位( 李伍平等,2001)（见图1）。主要出露的地层有古元古界秦岭群石槽沟组中深成的变质岩及 伟晶岩(郭进京等, 2003)和中元古界峡河岩群寨根岩组的黑云斜长片岩（或片麻岩）、含石 榴二云石英片岩和石英岩，局部夹斜长角闪岩脉等。
        研究区褶皱发育，岩浆活动频繁，广泛发育有早古生代加里东期Ⅰ型花岗岩，其形成时代为 (437±5.8) Ma（万吉等，1992；李伍平等，2000）。同时，由于受扬子地块向华北地块底 部 俯冲作用影响，在加里东期形成了数量巨大的伟晶岩脉，形成时间为（426±11） Ma（谢红 接，1993），与灰池子岩体花岗岩具有同源性（卢欣祥等，2010）。这些伟晶岩分布于灰池 子复式岩体外接触带中元古界峡河岩群寨根岩组的片岩及片麻岩中，呈脉状、似层状，相互 平行，通常以与围岩呈顺层产出为主，偶见切层，沿倾向及走向可见膨胀收缩、分支复合、 尖 灭再现等现象。在岩体北部呈NW_SE向分布，在岩体南部呈NWW_SEE向分布。在近岩体接触带 部位，岩脉规模大，分布密度高，连续性好、分带明显。
为便于对伟晶岩进行区分，李靖辉（2010）根据 黑云母和白云母的含量等将该区的伟晶岩分为白云母伟晶岩、二云母伟晶岩和黑云母伟晶岩。白云母伟晶岩距离灰池子岩体较远，一般 距灰池子岩体大于500 m，是Li、Be、Rb、Nb、Ta等稀有金属重要的成矿岩脉（卢欣祥等，2 0 10；陈金铎等，2014）；二云母伟晶岩位于白云母伟晶岩和黑云母伟晶岩之间，距离灰池子 岩体约300～500 m，是Li、Th、Nb等重要的成矿岩脉；黑云母伟晶岩位于岩体接触带附 近 ，一般距离灰池子岩体0～300 m，富含黑云母，是研究区主要的含铀岩石，也是该区重要的 铀矿赋存岩石。
        目前，在研究区施工完成的多个钻孔和探槽中均见到了工业铀矿体，这些铀矿体主要赋存在 黑云母花岗伟晶岩脉中。这些含矿的黑云母花岗伟晶岩脉产出于灰池子岩体外接触带0～300 m范围内，且与灰池子岩体外接触界线平行，其围岩为中元古界峡河岩群寨根岩组a段的黑 云斜长片 （麻）岩（见图2）。矿体呈脉状、透镜状，整体走向NW～SE向，倾向35°～68°，倾角56 °～84°，与围岩顺层产出。矿体长度50～500 m，矿体厚度0.70～2.47 m，矿体品位一 般在0.030～0.143%，目前已控制的倾向长度为100～300 m。
        研究区含铀岩石主要为黑云母花岗伟晶岩，矿石结构为花岗伟晶结构、文象结构，块状构造 。与研究区的非含矿伟晶岩相比，含矿伟晶岩脉整体颜色明显发红，主要的矿物组成为钾长石、斜长石和石英等。矿物颗粒明显粗大，富含钾长石、 黑云母，且黑云母呈小团块状分散于岩 石中（图3a）。含铀伟晶岩中的石英呈明显的烟灰色，颜色比无矿伟晶岩明显发暗，且具 油脂光泽。含铀伟晶岩中的钾长石呈肉红色粒状或板状，颜色明显发红，斜长石呈灰白色 他形粒状结构，显微镜下可以看到部分矿石中钾长石表面因黏土化而稍显浑浊，部分斜长石 被绢 云母、粘土矿物交代（图3c）。岩芯断面上见星点状他形、半自形黄铁矿（图3b），主要蚀 变有硅化、钾化、绿帘石化、绢云母化、黄铁矿化和高岭土化，且铀品位越高其钾化强度越 强。
此外，在显微镜下，还可见锆石、榍石、钍石、晶质铀矿等副矿物（图3c、d、e）。晶质 铀矿在镜下呈绿褐色或黄绿色粒状赋存于长石或石英颗粒内部、或其他矿物颗粒之间（图3c 、e），粒径为0.05～0.25 mm，是研究区和光石沟伟晶岩型铀矿主要的铀赋 存形式。同时，在光薄片下可见到部分矿石中含有呈柱状的辉石（图3e）。多数伟晶岩铀矿石中含有钍石（ 图3d）、半自形粒状黄铁矿和磁黄铁矿（图3f），黄铁矿局部被褐铁矿交代，呈脉状分布。 钍石呈较自形粒状，粒径为0.02～0.20 mm，浅褐色，高正突起，多数被黑云母包裹。针 对 矿石中的钍石进行电子探针成分分析，结果显示其铀平均含量9%，最高可达11.11%；钍平 均含量4 9.6%，最高54.4%（表1），说明研究区伟晶岩铀矿石中的铀除以晶质铀矿赋存外，部分 铀以铀钍石的形式赋存于钍石副矿物中。
注： 数据来源于国土资源部郑州矿产资源监督检测中心（河南省岩石矿物测试中心）。      
        综上可见，研究区含铀伟晶岩脉具有整体颜色明显发红、石英颜色呈烟灰色油脂光泽、 富含钾长石和黑云母、组成岩石的矿物粒度明显粗大、强烈的钾化蚀变等特征，这些 特征可以作为该区含铀伟晶岩的宏观找矿标志。此外，该区的铀主要以晶质铀矿和铀钍石形 态赋存于伟晶岩脉中。
        为确保岩石样品具有代表性和准确性，本次取样均为地表新鲜面岩石和钻孔中的新鲜岩芯样 品，这些样品经分析或具有一定的铀品位，或为不含铀伟晶岩，及灰池子岩体中的二长花岗 岩，共计15个。岩石常量和微量元素分析由河南省核工业放射性核素检测中心完成，常量元 素 分析仪器为帕纳科X荧光仪，型号为PW4400；稀土元素及其他微量元素分析仪器为美国Perki nElmer公司制造的ICP_MS，型号为NexION 350X。              由表2可以看出，研究区含矿伟晶岩的w（SiO₂）一般都在75%以上，工业矿石（U 品位≥0. 050%）平均值为79.85%，低品位矿石（0.030%≤U品位<0.050%）平均值为77.18%，含铀 伟晶岩（0.010%≤U品位<0.030%）平均值为70.56%，铀品位随着w（SiO₂）减低而 降低，说明该区铀矿品位与伟晶岩脉中的w（SiO₂）呈正相关关系。
        含铀伟晶岩的w（CaO）在0.11%～1.92%之间，平均值为0.89%，其含量较低且变化 较大。w（Na₂O+K₂O)平均值一般在5%以上，且低于灰池子岩体，说明在成矿过 程中存在Na₂O+K ₂O的迁移，而伟晶岩矿石和含矿伟晶岩K₂O/Na₂O比值均大于1，且高于岩体，说明 含矿伟晶岩具有富钾的特点。
        含矿伟晶岩和花岗岩的里特曼指数б在0.36%～3.64%之间变化，一般都大于1%，说明本区 伟晶岩及花岗岩属钙碱性组合，而整体上伟晶岩矿石的铀品位随里特曼指数б的增加而降低 ，且研究区伟晶岩铀矿石的б（工业与低品位铀矿石的平均值1.11）远小于光石沟铀矿石（2.36）。
        研究区灰池子岩体二长花岗岩、伟晶岩及光石沟铀矿石的A/CNK比值均大于1，且相差不大， 说明研究区伟晶岩铀矿石与光石沟伟晶岩铀矿石均具有铝过饱和的特征。
        工业铀矿石的分异指数SI平均值为5.8，低品位铀矿石为5.3，含矿伟晶岩为4.83，不含 矿伟晶岩分异指数平均值最低为2.7，说明伟晶岩成矿与伟晶岩的分异度有关，且总体上呈 正相关关系，即伟晶岩的分异度越高铀品位越高。此外，含矿伟晶岩的Fe₂O₃/FeO比值 一般都小于0.8，说明铀矿形成时属于低氧逸度环境。
        由图4a可以看出，大部分伟晶岩及灰池子岩体二长花岗岩的投点均落在硅_碱图的亚 碱性区域；而图4b说明本区伟晶岩在硅_钾图中分布比较分散，伟晶岩铀矿石投点主 要落在了高钾钙碱性区域和低钾（拉斑）岩区；含铀岩石除一个点落在钾玄岩系列区，其他 落在高钾钙碱性区和钙碱区；非含矿岩石落在钙碱区和低钾区；灰池子岩体二长花岗落在钙 碱区。因此，说明该区伟晶岩来源比较多样，可能有壳源物质参与。             通过对研究区伟晶岩铀矿石（U品位≥0.030%）、含铀伟晶岩（0.010%≤U品位＜0.030% ）和无矿伟晶岩（U品位<0.010%）的稀土及微量元素分析，分析结果部分经过了球粒陨石 （Boynton，1984；Thompson，1982）标准化（见表3），构建了研究区伟晶岩铀矿石、含铀 伟晶岩和非含矿伟晶岩3种类型伟晶岩的稀土元素（REE）及微量元素配分曲线图（见图5和 图6），部分微量元素含量与铀矿的相关性见图7。
        由表3和图5可很明显的看出，研究区伟晶岩铀矿石、含铀伟晶岩和无矿伟晶岩在稀土元素总 量（ΣREE）和其配分等方面均存在明显的差异，其中伟晶岩矿石中的ΣREE平均值为197.6 ×10^-6，位于含铀伟晶岩最高平均值757.5×10^-6和不含铀伟晶岩最低平均值 13 5.2×10^-6之间，且与不含铀伟晶岩相似。铀矿石和无矿岩石稀土元素配分曲线均为 水 平平滑曲线，含矿岩石为轻微的右倾平滑型曲线。3种类型的伟晶岩ΣLREE/ΣHREE比值都大 于1，且随着铀含量的增加，ΣLREE/ΣHREE比值逐渐减小，说明3种类型的伟晶岩轻、重稀 土元素存 在一定的分馏现象，且随着铀品位的增加其分馏程度逐渐降低，导致轻、重稀土元素的分配 逐渐趋于平衡。含铀伟晶岩和无矿伟晶岩中的δEu分别呈现负异常和正异常，说明研究区伟 晶岩 的形成与长石的结晶分异有关。
        通过表3、图6和图7可以看出，研究区伟晶岩铀矿石明显富集Th、Ta、Zr、Hf元素，Ti元 素亏损，且铀品位与Nb、Ta、Zr、Hf、Ti、Mo、V、Cu、Co 等元素呈正相关关系，特别是与Zr、Hf、Ti、Mo、V呈明显的正相关关系，与As呈负相关关 系，说明铀矿石形成与亲铜元素和亲石元素关系密切，此现象与光石沟铀矿石具有相似性（ 沙亚洲等，2011），因此，Zr、Hf、Ti、Mo、V可以作为该区铀矿找矿的标志元素。同 时，从图6还可以看出该区含矿与无矿伟晶岩Nb均存在负异常现象，说明了伟晶岩形成有陆壳物 质参与了岩浆过程，从而证明伟晶岩铀矿形成有来源于有围岩黑云斜长片岩（或片麻岩）参 与的岩浆的同化混染作用。
        研究区铀矿石和光石沟铀矿石均为黑云母花岗伟晶岩，且铀主要以晶质铀矿形式存在。伟晶 岩铀矿石均由黑云母、钾长石、斜长石、石英等主矿物组成，具有相似的结构构造等宏观特 征。不同之处在于2个地区伟晶岩铀矿石中的常量及微量元素的含量不同；同时，在研究区 伟晶岩铀矿石中，见到有钍石副矿物，且发现钍石中富含铀，但目前尚未见到有更长石和方 铅矿副矿物的矿石；而在光石沟有富含更长石和富含黑云母形成的铀矿石（冯张生，2015； 沙亚洲，2011），但未报道有含钍石的铀矿石。
        常量元素方面：研究区伟晶岩铀矿石与光石沟铀矿石均具有富Si、富K、Al过饱和及氧逸度 低的特征（见表1）。但是研究区伟晶岩铀矿石比光石沟铀矿石具有更高的w(SiO₂) ，且伟 晶岩铀矿石品位与w(SiO₂)呈正相关；而光石沟铀矿矿石比非含矿伟晶岩 w(SiO₂) 要低（沙亚洲等，2011），整体上与w(SiO₂)呈负相关关系（图8）。此外，光石 沟铀矿石中w(Na₂O+K₂O)、w(CaO)、w(Na₂O/K₂O)比 值及里特曼指数б都要高出研究区矿 石相应的一倍，分异度SI也明显高于研究区伟晶岩矿石（图8），说明光石沟地区伟晶岩型 铀矿石的分异程度比研究区铀矿石相对较高，而分异度高导致光石沟铀矿石的铀品位要略高 于研究区矿石的铀品位。
        微量元素方面：相同点为研究区伟晶岩铀矿石和光石沟铀矿石的U品位与Zr、Hf、Ti、Mo等 元素关系密切（沙亚洲等，2011），呈正相关关系（图9b）。因此，Zr、Hf、Ti、Mo也可以 作为研究区灰池子岩体外围伟晶岩型铀矿的找矿标志，此外研究区铀矿石品位还与V呈明显 的正相关，V也可以作为该区的找矿标志（图6、图7）。不同点为：光石沟铀矿石稀土元素 配分呈右倾的平滑曲线，稀土元素总量较高，且轻稀土元素相对富集，δEu为0.23明显E u亏损，ΣLR EE/ΣHREE比值较大，轻、重稀土元素分馏明显，且轻稀土元素分馏程度大于重稀土元素（ 图9a）；而研究区伟晶岩铀矿石稀土元素分配呈水平平滑曲线，稀土元素总量相对较低， δEu为1，无亏损，ΣLREE/ΣHREE比值小，表明轻、重稀土元素分馏不明显，分馏分异程 度较差（图5） 。
        加里东期花岗岩是早古生代扬子、秦岭、华北3大块体由南向北依次俯冲形成的陆壳重熔、 深熔的浅源深成型的花岗岩(卢欣祥，1991)，其构造活动强度由南向北依次减弱。该区伟晶 岩是在此时期的地质构造背景下，由与灰池子岩体花岗岩同源的花岗岩母岩浆分异、演化而 形成的（卢欣祥等，2010)，说明含矿伟晶岩的形成与残余岩浆的结晶分异作用有关。另一 方面，根据以上对伟晶岩的矿物成分及元素特征等研究分析，推测本区伟晶岩铀矿石和含 矿伟晶岩还可能来源于由混入大量壳源物质（峡河岩群寨根岩组的黑云斜长片岩或片麻岩）的幔壳混熔型岩浆派生的中酸 性英安质岩浆的同化混染作用(岩浆岩与片岩或片麻岩同化混 染作用形成的岩浆分异成伟晶岩)，这一结论已被陈佑纬等（2013）研究证明。由此， 可以推测本区伟晶岩铀矿石和含矿伟晶岩主要有2个来源，其一来源于伟 晶岩和围岩黑云斜长片（麻）岩之间的同化混染作用，其二来源于与灰池子岩体同源的残留 岩浆的结晶分异作用。
        两个地区含矿伟晶岩具有相同的物质来源，且具有相似的颜色、矿物组成及结构构造等宏观 特征，为何会造成其含矿伟晶岩矿物组成、铀品位及地球化学元素等存在差异呢？笔者认为 光石沟铀矿床位于陕豫边界的丹凤三角地区，隶属于华北地块南缘北秦岭加里东 褶皱带东段（沙亚洲等，2011），该区是扬子、秦岭、华北3大块体俯冲变形和构造活动最 强烈的核心碰撞部位，构造及岩浆活动十分强烈，从而导致该区伟晶岩的同化混染及结晶分 异程度要高。而研究区位于构造及岩浆强烈活动带外围灰池子岩体的北部，远离构造岩浆活 动中心，受构造及岩浆活动的影响相比光石沟较弱。因此，研究区伟晶岩的结晶分异及同 化混染程度和光石沟地区伟晶岩铀矿石的分异度及稀土元素 和稀有元素等的含量和分馏存在差异。
        （1） 研究区伟晶岩整体颜色明显发红、石英呈烟灰色油脂光泽、富含钾长石和黑云母、组 成岩石矿物颗粒粗大、强烈的钾化蚀变是研究区伟晶岩型铀矿的宏观找矿标志。
        （2） 研究区伟晶岩铀矿石为黑云母花岗伟晶岩，铀以晶质铀和铀钍石的形式存在。伟晶岩 铀矿石具有高w(SiO₂)、富K、Al过饱和和氧逸度低的特征，其铀品位与w( SiO₂)及伟晶岩分异指数SI呈正相关关系，与里特曼指数б及As含量呈负相关关系，这 些可作为该区含矿伟晶岩 的微 观及地球化学找矿标志。
        （3） 研究区伟晶岩铀矿与Zr、Hf、V、Ti、Mo等元素关系密切，这些元素也可作为研究区 伟晶岩型铀矿的地球化学找矿标志。
        （4） 研究区伟晶岩铀矿石与光石沟铀矿石在常量及微量元素的含量、副矿物成分、分异度 、稀土及微量元素配分上存在一定差异，很可能与2个地区所处位置的构造及岩浆活动强 烈程度有关。
    
        志谢首先非常感谢中国地质调查局天津地质调查中心对研究区进行的铀矿 勘查投入，为本 文的完成提供了素材、数据等支撑；感谢河南理工大学齐永安教授、郑德顺教授和河南省核 工 业地质局李靖辉教授级高级工程师在本文写作过程中给予的指导和帮助；感谢河南省核工业 地质局第一项目部成员在野外一线辛勤的工作，为本文提供了基础性的地质资料；感谢匿名 专家给本文提出的宝贵意见和建议。