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钾玄岩系列（Shoshonite series）火山岩是一套产出于特定构造地质环境、具有独特岩石学和地球化学特征的富钾中（ 基）性火山岩系，包括基性的 absarokite（钾质粗面玄武岩），中性的 shoshonite（钾玄岩）和中酸性的 banakite / latite（安粗岩）（邱家骧等，1991）; 章邦桐等（2011a）建议分别译为粗玄岩、玄粗岩和安粗岩。钾玄岩系列为一套与碱性橄榄玄武岩系列、拉斑玄武岩系列及钙碱性系列并列的、独立的火山岩组合（ Moirson，1980; Liegeois，1998; Peccerillo，1999，2001; Sun and Stern，2001）。 Morrison（1980） 总结了钾玄岩系系列岩石化学特征，主要包括:①基性岩中 SiO2 接近饱和，很少有标准矿物霞石或石英; ②铁的富集程度较碱性橄榄玄武岩低; ③全碱含量高（Na2O+K2O>5%）; ④高的 K2O/ Na2O 值，SiO2 = 50%时，该值>0.6; SiO2 = 55% 时，该值>1. 0; ⑤K2O—SiO2 图解在低 SiO2 的区域，呈现陡的正倾斜，SiO2>57%时，斜率为零或负; ⑥高的 Fe2O3 / FeO 值（ >0.5）; ⑦低的 TiO2（ <1.3%）; ⑧ 高而多变的 Al2O3，含量为 14%~19%; ⑨富集 P、 Rb、Sr、Ba、Pb 和轻稀土元素，与钾的富集一致。橄榄玄粗岩系主要发育于岛弧区（Morrison，1980）、活动大陆边缘、裂谷带及地缝合线两侧（Varne，1985; Thompson，1985）等特殊构造环境，与金—铜、铀矿化有着一定联系（ John et al.，2002; 张运涛等，2013; 邓晋福等，2015）。自 20 世纪 90 年代起，我国东部的中生代额尔古纳火山—侵入岩带（ 许文良等，1994）、燕山—辽西火山—侵入岩带（廖群安等，1993; 鲍亦冈等，1995）、长江中下游火山—侵入岩带（赵太平等，1994; 薛怀民等，1989）、江西峡江—广丰火山岩带（廖群安等，1999）陆续有钾玄岩系列报道，之后，钾玄岩系列的厘定、特征研究和成因探讨成为我国地质工作者的研究热点（章邦桐等，2008，2011b; 张双涛等，2005; 李毅等，2006; 祝禧艳和巫建华，2007; 贺振宇等，2008; 吴俊奇等，2011; 薛怀民等，2015; 项媛馨等，2012; 王佳玲和巫建华，2014; 巫建华等，2014a）。
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近年来在沽源—红山子铀成矿带南部的大滩盆地五里营地区新发现了一批铀矿点、铀异常点，其铀矿化、异常主要赋存于义县期中基性潜火山岩中，地质时代属早白垩世晚期❶，明显不同于该成矿带已知的赋矿层位—早白垩世早期张家口组高钾钙碱性流纹岩—碱性粗面岩组合（姜山等，2011; 朱凤丽，2012; 巫建华等，2014b，2015，2017a，2017b; 孟艳宁等，2015; 夏应冰等，2016; 张雅菲等，2016）和晚侏罗世早期新民组高钾钙碱性—碱性流纹岩组合中（巫建华等，2013，2014b，2016，2017b; 祝洪涛等，2014; 解开瑞等，2016; 黎伟等，2017; 宋凯等，2017），但是，目前该赋矿层位的基础研究十分薄弱，仍缺少系统的岩性—岩相学、地球化学特征及岩石成因方面的研究，因此，本文选择大滩盆地五里营铀矿点赋矿围岩作为研究对象，通过镜下鉴定、元素和 Sr—Nd— Pb 同位素示踪技术厘定其岩石系列，并探讨岩石成因，为深入研究该地区的铀成矿机制和下一步找矿工作奠定基础。
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1 地质概况
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大滩盆地位于河北省承德市丰宁满族自治县北部，大地构造位置处于华北克拉通北缘隆起带和沽源—红山子铀成矿带西南部（图1a），盆地具有“基底+盖层”二元结构特征，基底以古元古界红旗营子群变质岩系和海西期花岗岩为主，红旗营子群主要由黑云母变粒岩、浅粒岩、石英岩和大理岩组成（巫建华等，2015）; 盖层主要为下白垩统热河群与张家口组火山岩系（图1b）。热河群以含煤碎屑岩—中基性火山岩组合为特征，包括九佛堂组和义县组，前者为一套黑色纸片状页岩、泥岩、泥质粉砂岩，后者为一套以中、基性为主局部夹中酸性、碱性的火山岩、火山碎屑岩及沉积岩，LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄为 127.7~114.9 Ma（陈井胜等，2015，牛子良等，2016）; 张家口组分布较广且厚度巨大，可划分为 3 个岩性段，下段主要是以流纹岩为主，其次为流纹质熔结角砾岩、角砾凝灰岩和熔结凝灰岩夹流纹岩; 中段主要是以中性粗面岩为主，其次为粗面岩和石英粗面岩，中间夹少量流纹岩; 上段以酸性熔岩和火山碎屑岩为主夹火山碎屑沉积岩。
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图1 冀北大滩盆地大地构造位置（a）（据 Zhang Shuanhong et al.，2014）及地质简图（b）（据张雅菲等，2016）
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Fig.1 Geotectonic (a) (after Zhang Shuanhong et al., 2014) and geological (b) (after Zhang Yafei et al., 2016&) sketch map of the Datan Basin, northern Hebei
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Q—第四系; K1jf—下白垩统九佛堂组; K1y—下白垩统义县组; 下白垩统张家口组: K1z3—三段，K1z2—二段，K1z1—一段; Pt1hq—古元古界红旗营子群; αμK1—早白垩世安山玢岩; ηπK1—早白垩世二长斑岩; ξοπJ3—晚侏罗世石英正长斑岩; γK1—早白垩世花岗岩; γP—二叠纪花岗岩
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Q—Quaternary; K1jf—Lower Cretaceous Jiufotang Formation; K1y—Lower Cretaceous Yixian Formation; Lower Cretaceous Zhangjiakou Formation: K1z 3—the third member, K1z 2—the second member, K1z 1—the first member; Pt1hq—Palaeoproterozoic Hongqiyingzi Group; αμK1—Early Cretaceous andesitic porphyrite; ηπK1—Early Cretaceous ivernite; ξοπJ3—Late Jurassic feldspar porphyritic granite; γK1—Early Cretaceous granite; γP—Permian granite
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盆地断裂划分为 NE（NNE）、NW、近 EW、近 SN 向等 4 组，NE 向断裂是最主要的断裂，该方向的断裂对铀及多金属矿化起着明显的控制作用。
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盆地内岩浆活动强烈，发育二叠纪花岗岩、晚侏罗世石英正长斑岩以及早白垩世花岗岩、酸性、中基性潜火山岩。五里营铀矿点处的潜火山岩较为发育，呈环形沿五里营—老东营火山塌陷构造边缘分布，具体定位于断裂构造结点，尤其是 NE 向 F17、F46 断裂带与其他方向断裂复合部位。潜火山岩形态受侵位空间制约，多呈岩株状、带状岩墙、岩脉和岩枝状产出，可分为张家口期流纹斑岩和义县期安山玢岩、二长斑岩（ SHRIMP 锆石 U-Pb 年龄为 122.7 ± 6.3 Ma ❶）。其中，二长斑岩呈北东宽南西窄的楔状产于 NE 与 NW 向断裂交汇处，规模 2. 0×0.6 km，顶界面埋深 NE 浅 SW 深，岩体深部中心部位呈“V”字型岩株状产出，具有柱状节理。
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2 岩相学特征
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本文研究的样品取自五里营铀矿点地表和 ZK3 钻孔 210~240 m 处，地表露头发育柱状节理（ 图2a），岩石颜色为深灰色—灰黑色，块状构造，斑状结构（图2b、c），斑晶主要为斜长石和少量的角闪石和单斜辉石，斑晶含量 3%~5%（图2d、e）。其中，斜长石呈灰白色自形—半自形板柱状，含量约占斑晶的 20%，粒径 0.5~1. 0 mm。偶见 3 mm 左右的斑晶，具有聚片双晶和正长石环边结构（图2h、i）; 单斜辉石呈浅黄褐色他形—半自形短柱状、粒状，粒径 0.5~2. 0 mm，正高突起，多色性很弱，正光性。可见有明显的两组近于垂直的解理（图2f）; 角闪石呈浅褐色半自形短柱状，粒径 1~2 mm，正中高突起，具明显的多色性，边缘由微细磁铁矿和辉石组成暗化边，见一组解理（图2g）。基质由长柱状微晶斜长石、角闪石半定向分布夹尘土状铁质、暗色矿物及玻璃质组成交织结构（图2h），副矿物为半自形粒状磁铁矿，斜长石具正长石环边结构（图2i）。
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可见，五里营铀矿点次火山岩斑晶以斜长石为主，含单斜辉石和角闪石。基质具有交织结构，斑晶和基质中的斜长石均可见正长石环边，具有钾玄岩系列的矿物学特征，初步定名为二长斑岩。
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3 分析方法
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3.1 主量与微量元素分析
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样品全岩主、微量元素分析测试在核工业北京地质研究院分析测试中心完成。主量元素分析测试采用化学分析法（ CA）和 X 射线荧光光谱法（XRF）。化学分析法主要分析氧化亚铁的含量，X 射线荧光光谱法在 AxiosmAX X 射线荧光光谱仪上完成，测试前的样片制作可参见周万蓬（2015），实验过程中，X 射线管电压为 50 kV，电流为 50 mA，元素分析测试下限大于 0. 01%，分析相对误差小于 5%，检测方法和依据参照 GB / T14506.14-2010《硅酸盐岩石化学分析方法第 14 部分:氧化亚铁量测定》，GB / T14506.28-2010《硅酸盐岩石化学分析方法第 28 部分:16 个主次成分量测定》，岩石矿物分析《第四版 16.20 灼烧减量的测定》。微量元素分析测试采用电感耦合等离子质谱法（ ICP-MS）。样品溶液的配置过程可见参周万蓬（2015），分析测试是在 NexION 300D 等离子体质谱仪上完成，工作温度控制在 20℃，相对湿度保持在 27%，当微量元素含量小于 10 μg / g 时，相对误差小于 10%，当微量元素含量大于 10 μg / g 时，相对误差小于 5%，测试方法和依据参照 GB / T14506.30-2010《硅酸盐岩石化学分析方法第 30 部分:44 个元素量测定》。大滩盆地二长斑岩主、微量元素分析结果列于表1。
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图2 冀北大滩盆地二长斑岩手标本及镜下照片
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Fig.2 Field photographs of ivernite in the Datan Basin, northern Hebei
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Pl—斜长石; Cpx—单斜辉石; Hb—角闪石; Or—正长石
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Pl—plagioclase; Cpx—clinopyroxene; Hb—amphibole; Or—orthoclase
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3.2 Sr—Nd—Pb 同位素分析
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样品全岩 Sr—Nd—Pb 同位素组成测试工作在核工业北京地质研究院分析测试中心完成。 Sr 同位素分析测试采用 Phoenix 热表面电离质谱仪，检测方法和依据参照 EJ/ T692-1992《岩石矿物铷锶等时年龄测定》; Nd 同位素分析测试采用 ISOPROBET 热表面电离质谱仪，检测方法和依据参照 GB / T17672-1999《岩石中铅、锶、钕同位素测定方法》; Pb 同位素分析测试采用 ISOPROBE-T 热表面电离质谱仪，检测方法和依据参照 DZ / T 0184.12-1997 《 岩石、矿物中微量铅的同位素组成的测定》。大滩盆地二长斑岩 Sr—Nd—Pb 同位素分析结果及有关参数列于表2。
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4 分析结果
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牛头沟地段岩浆活动发育，热液蚀变强烈。在挑选了新鲜的岩石样品后，为保证能够有效地利用样品元素特征进行岩石分类、成因探讨（Rollinson，1993），首先以样品烧失量（LOI）为横坐标做 Harker 图解评估岩浆演化和岩石形成过程中热液蚀变对元素特别是活动性强的元素的影响，排除受影响较大的元素。通常被认为活动性差的元素（ Si、Ti、Fe），样品随蚀变程度升高它们基本能保持含量稳定，Si、 Ti、Fe 均与 LOI 之间没有明显相关性（图3），表明这些元素受热液活动的影响比较小; 通常认为碱金属、碱土金属元素（Na、K、Al、Mg）具有极高的活动性，（Humphris et al.，1978），Na、K、Al、Mg 同样均与 LOI 之间没有相关性，仅样品 FN517 的 Na2O、K2O 有较小的变化，但仍在正常范围内，并非热液蚀变影响（图3），能够代表样品基本特征。
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注:TFeO=FeO+0.89Fe2O3; ，Fe 为全铁; ，[Eu] N、[Sm] N、[Gd] N 为相应元素的球粒陨石标准化值。
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注:Sr、Nd、Pb 同位素比值校正时采用义县组的锆石 U-Pb 年龄为 120 Ma，计算公式见巫建华等，2014。
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图3 冀北大滩盆地二长斑岩烧失量—主量元素二元图解
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Fig.3 Bivariate diagrams of LOI—elements of ivernite in Datan Basin, northern Hebei
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4.1 主量元素
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五里营二长斑岩主量元素分析结果显示，样品的主量元素总量为 99.50%~100. 03%，经百分化校正后，样品 SiO2 含量变化于 59.7%~60.7% 之间（平均 58.6%），全碱 Na2O+K2O = 8.63%~9.24%（平均 8.86%），表现出富碱的特征，在 TAS 图解（图4a）上落入碱性系列的粗安岩区。为进一步消除烧失量较大导致部分活动元素的带入带出的影响，采用不活动元素构建 Zr/ TiO2—Nb / Y 图解（图4b）讨论岩石系列，结果显示样品落入碱性系列的粗面安山岩区，指示碱性系列的特征; 同时在 Ce / Yb—Ta / Yb 图解（图5a）上均落入钾玄岩系列范围。 Al2O3 含量较高，变化范围为 16.76%~16.84%（ 平均 16.80%），TiO2 含量较低，变化范围为 1.16%~1.30%（平均 1.22%），K2O = 3.72%~6.39%（平均 4.41%），K2O/ Na2O 值高，为 0.75~2.24（ 平均 1.14），表现出富钾的特征，在 K2O—SiO2 图解（图5b）上落入高钾钙碱性与钾玄岩系列分界线之上，属钾玄岩系列; 全铁含量较低，TFeO = 5.58%~6.36 %（平均 6.12%），但 Fe2O3 / FeO 值高，为 1.40~2.45（平均 1.95），在 AFM 图解（图6a）上，粗安岩主要落入钙碱性系列范围。同样，考虑到样品的 K2O 和 Na2O 在蚀变过程中可能被带出，导致投影点偏向 F 端元，故采用 MgO—TFeO 图解讨论岩石系列。在 MgO—TFeO 图解（图6b）上样品点与碱性系列趋势线基本一致。可见，样品既具有碱性系列的特征也具有钙碱性系列的特征，属典型的钾玄岩系列。
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图4 冀北大滩盆地二长斑岩 TAS 图解（a）（据 Le Bas et al.，1986）和 Zr/ TiO2—Nb / Y 图解（b）（据 Winchester and Floyd，1977）
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Fig.4 TAS (a) (after Le Bas et al., 1986) and Zr/ TiO2—Nb / Y (b) (after Winchester and Floyd, 1977) plots of ivernite in Datan Basin, northern Hebei
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图5 冀北大滩盆地二长斑岩 Ce / Yb—Ta / Yb 图解（a）（据 Pearce et al.，1982）和 K2O—SiO2 图解（b）（据 Peccerillo and Taylor，1976）
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Fig.5 Ce / Yb—Ta / Yb (a) (after Pearce et al., 1982) and K2O—SiO2 (b) (after Peccerillo and Taylor, 1976) plots of ivernite in the Datan Basin, northern Hebei
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图6 冀北大滩盆地二长斑岩 AFM 图解（a: 据 Irvine et al.，1971）和 MgO—TFeO 图解（b: 据 Morrison，1980）
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Fig.6 AFM (a, after Irvine et al., 1971) and MgO—TFeO (b, after Morrison, 1980) plots of ivernite in Datan Basin, northern
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图7 冀北大滩盆地二长斑岩稀土元素球粒陨石标准化配分曲线（a）和原始地幔标准化蛛网图（b）（球粒陨石标准化值、原始地幔标准化值据 Sun and McDonough，1989）
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Fig.7 Chondrite-normalized REE distribution patterns ( a) and primitive mantel-normalized trace element spidergrams ( b) of ivernite in the Datan Basin, northern Hebei (elements contents of the chondrite and primitive mantle from Sun and McDonough, 1989)
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4.2 稀土元素
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样品稀土总量较高，变化范围为 297×10-6~316 ×10-6（平均 306×10-6），轻稀土富集明显，变化范围 276×10-6~293×10-6（平均 283×10-6），重稀土变化范围 20.8 × 10-6~25. 0 × 10-6（ 平均 22.7 × 10-6），LREE / HREE 变化范围为 11.6~13.2（平均 12.5），稀土配分曲线图（图7a）显示为右倾轻稀土富集型，（La / Yb）N 变化范围为 15.5~18.6（ 平均 17.4），（La / Sm）N 为 4.10~4.35（平均 4.20），（Ga / Yb）N为 2.39~2.70（平均 2.54）。 δEu 无明显的异常，δEu 值为 0.89~0.93，（平均 0.92）; δCe 无明显的异常，δCe 值为 0.90~0.93（平均 0.91）。
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图8 冀北大滩盆地二长斑岩εNd（t）—[n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）] i（a）和[n（ 143Nd）/ n（ 144Nd）] i—[n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）] i（b）图解
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Fig.8 εNd (t) —[n ( 87 Sr) / n ( 86 Sr) ] i (a) and [n ( 143Nd) / n ( 144Nd) ] i—[n ( 87 Sr) / n ( 86 Sr) ] i (b) plots of ivernite in Datan Basin, northern Hebei
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HIMU—具有高 U / Pb 值的地幔; MORB—洋中脊玄武岩; DMM—亏损地幔端元; EM（I、Ⅱ）—富集地幔端元（据 Zindler and Hart，1986）; NHRL—北半球参考线（据 Hart，1984）
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HIMU—mantle with high U/ Pb ratio; MORB—Mid-ocean ridge basalt; EMI, EMⅡ—enriched mantle ( after Zindler and Hart, 1986) ; NHRL—the northern hemisphere reference line (after Hart, 1984)
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汉诺坝麻粒岩的范围据张国辉等，1998; 华北克拉通下地壳、上地壳的范围据 Jahn et al.，1999
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Boundary of the granulite in Hannoba area from Zhang Guohui, 1998&; boundaries of the upper and lower crust from Jahn Bor-ming et al., 1999
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4.3 微量元素
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样品大离子亲石元素（LILE）K、Rb、Ba 明显富集（图7b），Rb 值变化范围为 109×10-6~189×10-6（平均 141 × 10-6），Ba 值变化范围为 1457 × 10-6~1624×10-6（平均 1531 × 10-6），高场强元素（ HFSE）Ta、Nb、Ti 均显示明显的负异常（图7b）。 Cr 和 Ni 的含量分别为 1.64×10-6~2.54×10-6（平均 1.89× 10-6）、1.73×10-6~6.51×10-6（平均 3.27×10-6），远低于原始玄武岩浆的值 300×10-6~500×10-6 和 300 ×10-6~400×10-6（Frey et al.，1987）。
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4.4 Sr—Nd—Pb 同位素
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样品的 [ n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）]i = 0.707290~0.707399（平均值为 0.707343），明显低于华北克拉通上地壳 Sr 同位素比值（[ n（ 87 Sr）/ n （ 86 Sr）]i = 0.712~0.720，Jahn et al.，1999），明显高于亏损地幔 Sr 同位素比值（[ n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）]i = 0.702~0.704，Hart，1984），但与华北克拉通下地壳 [n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）]i { = 0.706~0.712，Jahn et al.，1999} 的 Sr 同位素比值相近（图8a）。
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样品的 Nd 同位素模式年龄 TDM2 = 1847~1918Ma（ 平均值为 1875 Ma），[ n（ 143Nd）/ n（ 144Nd）]i = 0.511849~0.511895（ 平均值为 0.511876）、εNd（t）=-12.38~-11.49（ 平均值为-11.85），明显高于中生代华北克拉通上地壳（εNd（130 Ma）≈-25，Liu Yongsheng et al.，2004）和下地壳（ εNd（130 Ma）≈-33，Liu Yongsheng et al.，2004）的 εNd（t）值，但与富集地幔（-13~-8. 0，Yang Guohui et al.，2004）的 εNd（t）值一致。
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样品具有较低的 Pb 同位素（[ n（ 206 Pb）/ n（ 204 Pb）]i = 17.236~17.343，平均值为 17.296、 [n（ 207 Pb）/ n（ 204 Pb）]i = 15.407~15.428，平均值为 15.416、[n（ 208 Pb）/ n（ 204 Pb）]i = 37.666~37.707，平均值为 37.684），在 Pb 同位素图解（图9）中位于北半球铅参考线（NHRL）上方，反映其地幔源区具有铀、钍明显富集的特征（Dupre and Allegre，1983）。
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5 岩石成因
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5.1 物质来源
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大滩盆地二长斑岩具有较低的 SiO2 含量，富集大离子亲石元素和轻稀土元素，亏损 Nb、Ta 等高场强元素，暗示岩浆源区有富集地幔岩石圈的贡献（Litvinovsky et al.，2002; Hollanda et al.，2006）; 具有较高的 Sr（598×10-6~713×10-6，平均值为 680× 10-6），介于下地壳 Sr 的含量（2900×10-6）和富集地幔 Sr 的含量（1100×10-6）之间（Chen Bin and Zhai Mingguo，2003），表明岩浆可能来自于富集地幔但受到了地壳物质的影响。
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图9 冀北大滩盆地二长斑岩[n（ 207 Pb）/ n（ 204 Pb）] i—[n（ 206 Pb）/ n（ 204 Pb）] i（a）和 [n（ 208 Pb）/ n（ 204 Pb）] i—[n（ 206 Pb）/ n（ 204 Pb）] i（b）图解
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Fig.9 [n ( 207Pb) / n ( 204 Pb) ] i—[n ( 206 Pb) / n ( 204 Pb) ] i (a) and [n ( 208 Pb) / n ( 204 Pb) ] i— [n ( 206 Pb) / n ( 204 Pb) ] i (b) plots of ivernite in the Datan Basin, northern Hebei
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DM—亏损地幔; EMⅠ—Ⅰ型富集地幔; PREMA—经常观测到的普通地幔; HIUM—具有高 U/ Pb 值的地幔; BSE—全硅酸盐地球; MORB—洋中脊玄武岩; NHRL—北半球参照线（据 Zindler and Hart，1986）
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DM—Depleted mantle; EMⅠ—Ⅰ-type enriched mantle; PREMA—Prevalent mantle; HIUM—High ratio of U/ Pb mantle; BSE—All silicate’s earth; MORB—Mid-ocean ridge basalt; NHRL—Northern line of reference (after Zindler and Hart, 1986)
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大滩盆地二长斑岩 [ n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）]i = 0.707290~0.707399，介于壳幔混合源区的 [n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）]i = 0.706~0.719 之间。 εNd（t）=-12.38~-11.49，指示岩浆来源与地壳或富集地幔有关（邵济安等，2010），远高于华北克拉通古老下地壳的 εNd（t）值（-44~-32，Jahn et al.，1999），而与汉诺坝二辉麻粒岩包体 εNd（ t）值（-18~-8，张国辉等，1998）和富集地幔 εNd（t）值（-13~-8，Yang Guohui et al.，2004）相似（图8a），表明岩浆来源与华北克拉通古老下地壳的关系较远，而与汉诺坝二辉麻粒岩包体的源区相近，并且与富集地幔有关。在[ n（ 143Nd）/ n（ 144Nd）]i—[ n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）]i 图解（图8b）上，投影点靠近 EM Ⅰ富集地幔，表明其物质来源于 EM Ⅰ富集地幔有关。在铅同位素模式 [n（ 207 Pb）/ n（ 204 Pb）]i—[n（ 206 Pb）/ n（ 204 Pb）]i图解中（图9a），二长斑岩的投影点落于北回归线之上的下地壳区域，同时落在 EM I 富集地幔区域，在 [n（ 208 Pb）/ n（ 204 Pb）]i—[n（ 206 Pb）/ n（ 204 Pb）]i图解中（图9b），二长斑岩的投影点落于下地壳演化线和地幔演化线之间，同时位于 EM I 富集地幔区域边缘。以上特征显示二长斑岩的岩浆来源与 EM Ⅰ富集地幔密切相关，可能还有下地壳组分参与了大滩盆地二长斑岩的形成（邓晋福等，2006）。研究表明，汉诺坝二辉麻粒岩包体是幔源基性岩浆底侵到下地壳底部构成的年轻下地壳的一部分（樊祺诚，1996，1998，2001; 张国辉等，1998），新生代时被汉诺坝玄武岩浆以包体的形式带到了地表（蔡剑辉等，2005）。这不仅说明年轻的基性麻粒岩地壳确实存在，而且为解释二长斑岩同时带有富集地幔和下地壳物质印记提供了证据。
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5.2 岩浆过程
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在 Harker 图解（图略）上，二长斑岩全岩主、微量元素与 SiO2 的线性相关性较好，随着 SiO2 的增高，TFeO、MgO、TiO2、CaO 和 P2O5 表现出明显的负相关性，而 Al2O3 和 ALK 表现出明显的正相关性，指示岩浆演化过程中发生铁镁质矿物（辉石、角闪石及黑云母）及钛铁矿物的结晶分异或是部分熔融时作为残留相留在源区。
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5.3 构造环境
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研究区所在的华北克拉通北缘隆起带中段，早白垩世早期受蒙古—鄂霍茨克以及环太平洋两大构造体系的双重影响，形成了 NE 向斜列展布的火山盆地与基底隆起带相间分布的火山盆岭结构，早白垩世晚期，断陷盆地内发育伸展型碱性火山—深成岩（葛肖虹等，2014; 杨文采等，2022）及热河群基性—中基性火山岩组合（或双峰式火山岩组合）（邓晋福等，1996; 张宏等，2005，2006; 孟凡雪等，2008; 陈井胜等，2015），其中的义县组火山岩广泛分布于冀北—辽西地区，受太平洋板块俯冲的影响，区域上同样是义县组火山岩，辽西地区的火山岩有地幔来源的玄武岩（邵济安等，2005; 耿显雷，2017）和俯冲带上面幔楔的局部熔融形成高镁安山岩组合（王晓蕊等，2005; 洪路兵等，2017），有俯冲的洋壳板块部分熔融形成的镁安山岩系列组合（杨蔚，2007），也有代表下地壳部分熔融的流纹岩组合（彭艳东等，2013）。从 Condie 于 1982 年对洋俯冲带上面的岩浆弧提出的组成极性分析，空间极性反映为低 K2O 的火山岩组合和富 Na 的 TTG 组合为外弧，花岗闪长岩—花岗岩（γδ—γ）组合和 K2O 升高的以钙碱性系列为主的火山岩系列为主弧，高 K2O 的花岗岩— 正长岩（γ—ξ）组合以及钾玄岩系列的火山岩为内弧（邓晋福等，2015），上述辽西地区的义县组玄武岩、高镁安山岩组合、镁安山岩组合和流纹岩组合，均属于洋壳俯冲的外弧，即向洋一侧的外带; 到了沽源—丰宁坝上地区发育的义县组钾玄岩系列，已跨过主弧，属于洋壳俯冲的内弧，对应的弧地壳厚度≥ 67km，岩浆主要源于加厚陆壳底部物质的部分熔融（邓晋福等，2015），这也是研究区钾质粗安岩、粗面岩无 Eu 异常的原因（邓晋福等，1996）。
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在用于判别钾质火成岩的构造环境判别图解中，样品落入 Zr/ Al2O3—TiO2 / Al2O3 图（图10a）和 Ce / P2O5—Zr/ TiO2 图（图10b）中的大陆弧（ CAP）范围内，也落入 TiO2—Al2O3 图（图10c）和 Zr—Y 图（图10d）的非板内范围内，构造环境判别图解的结果可能反映出研究区二长斑岩源岩的构造环境，其大陆弧构造环境与古太平洋板块洋壳俯冲的内弧构造环境基本一致。
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邓晋福等（1996） 为解决燕辽燕山期火成岩安第斯式的弧火成岩特征和远离海沟的面型分布之间的矛盾，提出了“华北式（或燕辽式）造山带（大洋俯冲与岩石圈拆沉的结合）模型”。之后有众多学者从岩石学（邓晋福等，2006; 熊小林等，2011; 刘明启等，2018）、地球化学（许文良等，2009; 何登洋等，2020）、地球物理（郭慧丽等，2014; 许田等，2020）等方面进行了具体的研究。可解释为:早白垩世晚期，当太平洋板块俯冲作用顺利时，板块间的汇聚力主要被俯冲的大洋岩石圈吸收，这时对大陆地区的水平挤压力很小，可使远离海沟的燕辽地区处于中性、甚至轻微拉伸的构造环境，促使聚煤盆地的形成与火山喷发，随着大洋板块的进一步俯冲，华北东部濒太平洋地区的造山岩石圈根受到强烈的改造而变得不稳定，造山岩石圈根由于其根带的高密度，使根带与岩石圈主体拆离而下沉，此时燕辽地区处于拉伸的构造环境，这是仍有山根（或加厚陆壳）存在的条件下地幔岩石圈减薄的结果（ 邓晋福等，1996，2006）。综上所述，研究区钾玄岩系列的构造环境为太平洋板块洋壳俯冲和岩石圈拆沉相结合形成的拉伸环境。
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6 与铀成矿关系
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在五里营二长斑岩西南部新发现的铀及多金属矿点，NE 向二长斑岩岩脉、岩墙及 NW 向蚀变带的交点控制着该矿点深部隐伏矿体的定位，矿化强度与岩脉、岩墙及蚀变带的规模呈正相关关系，这与粤北下庄矿田“交点型”矿床成矿特征相似。矿点的矿体、异常体赋存于 4 条蚀变带内，以Ⅱ、Ⅳ带代表。
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Ⅱ号带在地表由整体走向 340°~160°的一系列硅质脉、萤石脉组成。硅质脉与整体走向 NE20°二长斑岩脉、岩墙斜交，交角 30°~50°，交点处铀含量明显增高，发育有一系列铀异常点，铀含量一般可达岩石本底值（ 18 × 10-6）的 3~5 倍，最高可达 0. 020%。在深部表现为厚数十米的黏土化蚀变带，局部为硅化带。在 ZK 5 孔内表现为厚 5 m 的硅化带，硅化带与二长斑岩交切部位发育铀异常体。 Ⅳ 号带呈隐伏状态，表现为厚几米至数十米的硅化、青磐岩化蚀变带。在 ZK 1 孔表现为厚约 80 m 的硅化、青磐岩化带。其中，硅化带与二长斑岩交切部位发育铀矿体，青磐岩化带与二长斑岩交切部位发育铅锌矿（化）体，铀矿化可分两种，一种呈红色，与微晶石英赤铁矿化关系密切; 一种呈现黑色，与铅锌矿共生，与微晶石英萤石化关系密切❶。
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章邦桐等（2015）对草桃背铀矿床的研究表明，其赋矿围岩橄榄玄粗岩（ shoshonite）以铀的带入为特征，Sr—Nd—Pb 同位素示踪表明，源区经历了地幔流体的参与，对富集 U 等大离子亲石元素起主要制约作用。类似地，五里营铀矿点的赋矿围岩为二长斑岩，属于钾玄岩系列，分析结果显示，其铀含量达 2.31×10-6~2.88×10-6，高于世界中性火成岩平均值（1.8×10-6，章邦桐等，2015），Sr—Pb—Nd 同位素分析结果显示，五里营二长斑岩的形成经历了富集地幔流体的参与，促进了 U、K、Rb、Ba 等大离子亲石元素的富集，为铀成矿提供了地球化学方面的基本成矿条件。
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图10 冀北大滩盆地二长斑岩 Zr/ Al2O3—TiO2 / Al2O3（a）、Ce / P2O5—Zr/ TiO2（b）、TiO2—Al2O3（c）和 Zr—Y（d）图解（据 Muller and Groves，1992）
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Fig.10 Zr/ Al2O3—TiO2 / Al2O3 (a) , Ce / P2O5—Zr/ TiO2 (b) , TiO2—Al2O3 (c) and Zr—Y (d) plots of ivernite in the Datan Basin, northern Hebei (after Muller and Groves, 1992)
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CAP—大陆弧; IOP—初始洋弧; LOP—晚期洋弧; PAP—后碰撞弧; WIP—板内
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CAP—continental arc; IOP—initial oceanic arc; LOP—late oceanic arc; PAP—postcollisional arc; WIP—within-plate
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7 结论
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（1）大滩盆地二长斑岩全岩高钾、富碱、低钛、贫铁，兼具碱性系列和钙碱性系列的特征，富集轻稀土元素和大离子亲石元素，无明显 Eu 负异常，属于钾玄岩系列。
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（2）大滩盆地二长斑岩[ n（ 87 Sr）/ n（ 86 Sr）]i 值为 0.707290~0.707399，[ n（ 143Nd）/ n（ 144Nd）]i 值为 0.511849~0.511895，εNd（t）值变化范围是-12.38~-11.49，[n（ 206 Pb）/ n（ 204 Pb）]i 值为 17.236~17.343，[ n（ 207 Pb）/ n（ 204 Pb）]i 值为 15.407~15.428，[ n（ 208 Pb）/ n（ 204 Pb）]i 值为 37.666~37.707。 Sr—Nd—Pb 同位数特征显示岩浆来源与 EM Ⅰ富集地幔密切相关，可能还有下地壳组分的参与。
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（3）大滩盆地钾玄岩系列的构造环境为太平洋板块洋壳俯冲和岩石圈拆沉相结合形成的拉伸环境，岩浆主要源于加厚陆壳底部物质的部分熔融。
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（4）五里营铀及多金属矿化与粤北下庄矿田 “交点型”矿床成矿特征相似。赋存于一系列 NNW 向硅化、青磐岩化蚀变带内，钾玄岩系列火成岩与铀成矿关系密切。
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致谢:参加部分野外采样工作和室内分析测试工作的还有硕士研究生夏应冰、宋凯等，章雨旭研究员和狄永军教授提出了宝贵的审稿意见，在此一并致以衷心的感谢。
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注释 / Note
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❶ 牛子良，张韶华，高井明，王海涛，李继木.2016. 河北省沽源—隆化地区火山岩型铀矿资源评价项目成果报告. 赤峰:核工业二四三大队.
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摘要
大滩盆地位于华北克拉通北缘隆起带和沽源—红山子铀成矿带西南段,盆地内五里营铀矿点赋存在义县期(早白垩世晚期)二长斑岩中。二长斑岩全岩为高钾、富碱、低钛、贫铁,富集轻稀土元素和大离子亲石元素, 无明显 Eu 负异常,具有碱性系列和钙碱性系列的特征,属典型的钾玄岩系列;[ n( 87 Sr) / n( 86 Sr)] i 为 0. 707290 ~ 0. 707399(平均值为 0. 707343),[n ( 143Nd) / n( 144Nd)] i 为 0. 511849 ~ 0. 511895(平均值为 0. 511876),εNd(t)值变化范围是-12. 38~ -11. 49,[n( 206 Pb) / n( 204 Pb)] i 为 17. 236~ 17. 343(平均值 17. 296),[n( 207 Pb) / n( 204 Pb)] i 为 15. 407 ~15. 428 ( 平均值为 15. 416 ), [ n ( 208 Pb ) / n ( 204 Pb )] i 为 37. 666 ~ 37. 707 ( 平均值为 37. 684 )。 εNd(t)— [n( 87 Sr) / n( 86 Sr)] i、[n( 143Nd) / n( 144Nd)] i—[n( 87 Sr) / n( 86 Sr)] i、[n( 207 Pb) / n( 204 Pb)] i—[n( 206 Pb) / n( 204 Pb)] i 和 [n( 208 Pb) / n( 204 Pb)] i—[n( 206 Pb) / n( 204 Pb)] i 图解显示岩浆来源与 EMⅠ富集地幔密切相关,可能还有下地壳组分的参与。受太平洋板块洋壳俯冲和华北克拉通岩石圈拆沉的双重影响,其构造环境为拉伸环境,岩浆主要源于加厚陆壳底部物质的部分熔融。五里营铀矿化与下庄矿田“交点型”铀矿床成矿特征相似,赋存于一系列 NNW 向硅化、青磐岩化蚀变带内,其赋矿围岩二长斑岩(钾玄岩系列)所具备的富集地幔印记制约着 U 等大离子亲石元素的富集。
Abstract
Objectives: The Datan basin is situated in the uplift belt of the northern margin of the North China Craton and the southwest section of the Guyuan—Hongshanzi uranium metallogenic belt. A number of uranium occurrences and uranium anomaly site have been newly discovered in the Wuliying area of the basin. They mainly occurs in the middle—basic subvolcanic rocks of the Yixian period, and the geological age belongs to the late Early Cretaceous, which is obviously different from the known ore-bearing horizons in this metallogenic belt———the Zhangjiakou Formation high-potassium calc-alkaline rhyolite in the early Early Cretaceous. The rock———alkaline trachyte assemblage and the high-potassium calc-alkaline—alkaline rhyolite assemblage of the Xinmin Formation in the early Late Jurassic. However, there is still a lack of systematic research on lithology, petrography, geochemical characteristics and petrogenesis in this ore-bearing layer.
Methods: Based on detailed observations of occurrence of Wuliying uranium occurrences in the field, we have studied the petrology, geochemistry, Sr—Nd—Pb radio isotope of host rocks to discuss nature of source region and tectonic setting, than, we have discussed the relationship between middle—basic subvolcanic rocks and uranium mineralization.
Results: The host rock is ivernite. All of ivernites are characterized by high contents of K2O and total alkali, low contents of TiO2 and iron, and an enrichment of LREE and LILE element. It has the characteristics of alkaline series and calc alkaline series, and belongs to the typical shoshonite series. [ n ( 87 Sr ) / n ( 86 Sr )]i between 0. 707290 and 0. 707399(the average is 0. 707343), [n ( 143Nd) / n ( 144Nd)]i between 0. 511849 and 0. 511895 (the average is 0. 511876), εNd(t) range of-12. 38 ~-11. 49, [ n ( 206 Pb) / n ( 204 Pb)]i between 17. 236 and 17. 343(the average is 17. 296), [n( 207 Pb) / n( 204 Pb)]i between 15. 407 and 15. 428( the average is 15. 416), [n( 208 Pb) / n ( 204 Pb)]i between 37. 666 and 37. 707 ( the average is 37. 684 ). In the εNd(t)—[ n ( 87 Sr ) / n( 86 Sr)]i, [n( 143Nd) / n( 144Nd)]i— [n( 87 Sr) / n( 86 Sr)]i, [ n( 207 Pb) / n ( 204 Pb)]i— [ n( 206 Pb) / n( 204 Pb)]i and [n( 208 Pb) / n( 204 Pb)]i— [n( 206 Pb) / n( 204 Pb)]i diagrams.
Conclusions: The ivernite belongs to the typical shoshonite series, which shows the source of magma is closely related to EM I enriched mantle, and possibly the participation of lower crust components. Simultaneously, affected by the subduction of the oceanic crust of the Pacific plate and the delamination of the North China Craton’ s lithosphere, its tectonic environment is a tensile environment, and the magma mainly originates from the partial melting of the material at the bottom of the thickened continental crust. The Wuliying uranium mineralization is similar to the " junction type" uranium deposit in the Xiazhuang orefield. Uranium mineralization occurs in a series of NNW-trending silicification and cyanidation alteration zones, and The enriched mantle imprint of its host rock, ivernite (shoshonite series), restricts the enrichment of LILE such as U.
