王文全，漆富成，張字龍，李治興，楊志強(qiáng)，張巖

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

貴州省遵義地區(qū)金頂山非常規(guī)鈾資源地球化學(xué)特征

王文全，漆富成，張字龍，李治興，楊志強(qiáng)，張巖

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

黔中非常規(guī)鈾資源是中國(guó)南方非常規(guī)鈾資源的重要組成部分。以遵義地區(qū)金頂山非常規(guī)鈾資源為研究對(duì)象，對(duì)該區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)采集樣品，進(jìn)行詳細(xì)的元素地球化學(xué)研究。研究區(qū)內(nèi)U、Ni、Mo、Re富集，U與Mo、Re具有良好的正相關(guān)關(guān)系，Mo元素的富集揭示缺氧的還原環(huán)境；高的V/ Cr、Ni/Co比值和δU比值表明缺氧的沉積環(huán)境，高U/Th和低Cr、Co、Ni含量反映本區(qū)受熱水沉積作用影響；鈾多元素富集層中Eu正異常、Ce負(fù)異常表明多元素富集過(guò)程受較高溫度的熱液和較低溫度的海水在海底附近發(fā)生混合作用的影響。遵義金頂山鈾多金屬磷塊巖型非常規(guī)鈾資源形成于缺氧的還原環(huán)境，受熱液與海水混合作用影響，熱液活動(dòng)為該區(qū)提供豐富的物質(zhì)來(lái)源。

含鈾多金屬磷塊巖型；地球化學(xué)；非常規(guī)鈾資源；金頂山

黑色巖系型鈾多金屬伴生組分達(dá)到綜合利用指標(biāo)的礦產(chǎn)資源可視為非常規(guī)鈾資源［1-2］。中國(guó)黑色巖系非常規(guī)鈾資源主要包括含鈾黑色巖系型、含鈾磷塊巖型、鈾多金屬磷塊巖型［1］。近年來(lái)，主要分布在黔中遵義至湘西北張家界的“多元素富集層”受到地質(zhì)學(xué)家廣泛關(guān)注。其物質(zhì)來(lái)源存在爭(zhēng)議，主要有陸源輸入、熱點(diǎn)活動(dòng)、生物聚集及復(fù)合物質(zhì)來(lái)源等不同的觀點(diǎn)。筆者從微量元素、稀土元素方面分析研究入手為金頂山非常規(guī)鈾資源物質(zhì)來(lái)源提供地球化學(xué)方面的證據(jù)，為探討含鈾多金屬磷塊巖型非常規(guī)鈾資源成因研究提供幫助。

圖1 金頂山非常規(guī)鈾資源地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)羅泰義，2003）Fig.1 Geological sketch of unconventional uranium resources in Jindingshan（After LUO Taiyi，2003）

1 地質(zhì)概況

遵義金頂山下寒武統(tǒng)含鈾多金屬磷塊巖型非常規(guī)鈾資源地處上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)東部黔中隆起東北側(cè)的婁山關(guān)褶皺帶內(nèi)，沉積地層屬揚(yáng)子區(qū)。研究區(qū)位于NE向延伸的松林—巖孔弧形構(gòu)造北段松林穹隆構(gòu)造的東北翼。區(qū)內(nèi)出露地層主要有下寒武統(tǒng)牛蹄塘組和上震旦統(tǒng)燈影組，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組假整合于上震旦統(tǒng)燈影組之上。主要巖性為黑色頁(yè)巖、磷塊巖、白云巖（圖1）。該區(qū)鈾多元素富集層主要分布在下寒武統(tǒng)牛蹄塘組磷塊巖中，呈層狀、似層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀較平緩，圍繞松林穹隆周?chē)蕩罘植?，厚度約1.5 m。根據(jù)世界黑色巖系型非常規(guī)鈾資源鈾含量的界定，凡具備鈾多金屬伴生組分達(dá)到綜合利用指標(biāo)，鈾含量介于50×10-6～300×10-6的黑色巖系，可作為黑色巖系非常規(guī)鈾資源［3-4］，該區(qū)磷塊巖中鈾含量平均值為270.5×10-6，達(dá)到綜合利用指標(biāo)。

2 樣品采集和分析

系統(tǒng)采集金頂山地區(qū)下寒武統(tǒng)與上震旦統(tǒng)樣品14件，并對(duì)樣品進(jìn)行元素地球化學(xué)分析。測(cè)試工作由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究所完成，測(cè)試儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS），所用儀器為德國(guó)Finnigan-Mat公司制造的HR-ICP-MS（Element I），測(cè)試方法依據(jù)DZ/T0223―2001通則，工作溫度和相對(duì)濕度分別為20℃和30%，微量元素含量大于10×10-6時(shí)相對(duì)誤差小于5%，含量小于10×10-6時(shí)相對(duì)誤差小于10%。

3 微量元素地球化學(xué)特征

3.1 微量元素組成

金頂山樣品分析結(jié)果如表1所示。其中下寒武統(tǒng)牛蹄塘組磷塊巖中U含量為205×10-6～ 229×10-6，平均為219.7×10-6；Re含量為0.07×10-6～1.06×10-6，平均為0.4×10-6；Tl含量為3.3×10-6～15.7×10-6，平均為7.9× 10-6；Ni含量為206×10-6～579×10-6，平均為352×10-6；Mo含量為30.9×10-6～507× 10-6，平均為219×10-6。多金屬磷塊巖中U含量為423×10-6；Re含量為3.46×10-6；Tl含量為46.9×10-6；Ni含量為2 183×10-6；Mo含量為1 182×10-6。金頂山下寒武統(tǒng)牛蹄塘組磷塊巖及多金屬磷塊巖構(gòu)成鈾多元素富集層，其中U、Mo、Re和Tl明顯富集，Mo、Re和Tl隨U的變化而變化，具有良好的正相關(guān)關(guān)系，在剖面上可見(jiàn)多金屬磷塊巖中的鈾達(dá)到最高值（圖2）。

表1 金頂山非常規(guī)鈾資源微量元素含量Table 1 The content of trace element from unconventional uranium resources in Jindingshan

表1 （續(xù)）

3.2 微量元素特征

圖2 金頂山下寒武統(tǒng)底部U、M o、Ni、Re和Tl含量變化規(guī)律Fig.2 Distribution of U，M o，Ni，Re and Tl at the bottom of Lower Cambrian in Jindingshan

微量元素上地殼標(biāo)準(zhǔn)化圖解可通過(guò)對(duì)某些沉積巖或火成巖的微量元素地球化學(xué)特征的描述，進(jìn)而揭示元素的遷移、富集規(guī)律及巖石成因。采用平均上部地殼數(shù)據(jù)（黎彤，1997）對(duì)微量元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。金頂山下寒武統(tǒng)牛蹄塘組多元素富集層相對(duì)于上地殼平均值異常富集U、Mo、Tl和Cd，其平均含量分別是陸殼豐度的159、353、44和28倍；Ni、Ba、Cs、Re和V較為富集，其平均含量分別是陸殼豐度的9.1、7.3、3.6、2.3和1.5倍；顯著虧損Nb、Ta，其平均含量分別是陸殼豐度的0.17，0.13倍；Sr、Th、Co、Ga、Rb、Sc和Cr相對(duì)虧損，其平均含量是陸殼豐度的0.89、0.53、0.48、0.44、0.3、0.28、0.27倍（圖3）。金頂山下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁(yè)巖樣品中U、Mo、Tl和Cd富集程度明顯降低，大離子親石元素Sr顯著虧損，高場(chǎng)強(qiáng)元素Sc、Nb、Ta和Sr較為虧損，其含量是陸殼豐度的0.12、0.82、0.71和0.64倍（圖3）。多元素富集層與黑色頁(yè)巖中Ni元素的含量無(wú)明顯變化。多元素富集層和黑色頁(yè)巖中都存在Sc、Nb、Ta的虧損和U、Mo、Tl、Cd的富集，不同的是在富集層中更為顯著，其中多元素富集層中Sr幾乎沒(méi)有虧損，然而在黑色頁(yè)巖中Sr明顯虧損。分析結(jié)果與周潔（2009）給出的各微量元素富集和虧損圖解相似。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因可能是多元素富集層中金屬物源與黑色頁(yè)巖相同外，還可能存在別的物源，或者流體改造形成多元素富集層。該區(qū)磷塊巖中Cr、Co相對(duì)上地殼虧損，Ni富集程度也不明顯，黑色頁(yè)巖樣品中Cr、Co和Ni亦無(wú)明顯富集，暗示淺層熱液改造作用可能性更大。

富集-虧損圖解可以簡(jiǎn)便地表示微量元素相對(duì)富集和虧損。利用多元素富集層元素含量平均值對(duì)其上部黑色頁(yè)巖元素含量作圖（圖4），如圖所示U、Ni、Mo、Re和Tl相對(duì)富集，富集系數(shù)分別為9.9、13.3、45.1、7.3和8.5；Rb、Th相對(duì)虧損，富集系數(shù)為0.09、0.16。

圖4 金頂山鈾多金屬磷塊巖型非常規(guī)鈾資源富集層相對(duì)圍巖富集-虧損圖解Fig.4 Enrichment-loss diagram of uraniumpolymetallic phosphorite type unconventional uranium resources enrichment layer to surrounding rock in Jindingshan

U/Th比值能很好地區(qū)別正常海水沉積與熱水沉積，熱水沉積中U/Th比值＞1，正常海水沉積中U/Th比值＜1［5］。金頂山非常規(guī)鈾資源下寒武統(tǒng)牛蹄塘組多元素富集層中U/Th比值均大于1，最高達(dá)209.4。本區(qū)黑色頁(yè)巖中U/Th比值則顯著較低，均值為4.05。揭示該區(qū)多元素富集層受顯著的熱水作用的影響，然而黑色頁(yè)巖可能未受熱水作用影響，或者受其影響較小。

Wignall提出δU可指示沉積環(huán)境，當(dāng)δU＞1時(shí)表明其為缺氧環(huán)境，當(dāng)δU＜1則為正常海水沉積［6］。金頂山地區(qū)的δU為1.8～2.0之間，反映本區(qū)缺氧的沉積環(huán)境。Jones等認(rèn)為巖石中V/Cr＞4.25時(shí)，其沉積環(huán)境為厭氧環(huán)境，而V/Cr＝4.25～2.00時(shí)，其環(huán)境為貧氧環(huán)境，V/Cr＜2.00時(shí)，其沉積環(huán)境為富氧環(huán)境［7］。研究區(qū)有3個(gè)樣品V/Cr比值在4.25～2.00之間，其余樣品均＞4.25。表明研究區(qū)沉積環(huán)境為厭氧還原環(huán)境，使有機(jī)質(zhì)得以保存。Jones等指出Ni/Co＞7時(shí)為極貧氧-厭氧環(huán)境，Ni/Co＝7～5時(shí)，為貧氧環(huán)境，Ni/Co＜5時(shí)為氧化環(huán)境。本區(qū)Ni/Co在10.3～94.9，表明本區(qū)的沉積環(huán)境為厭氧環(huán)境，屬較強(qiáng)的還原環(huán)境。

4 稀土元素地球化學(xué)特征

4.1 稀土元素配分曲線

稀土元素采用PAAS（McLenenan，1989）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。如圖5所示，金頂山樣品中輕重稀土富集虧損不明顯，大致呈水平狀，無(wú)明顯的輕重稀土分餾現(xiàn)象。其中（La/Yb）N比值在0.67～1.4，平均為0.91。白云巖稀土元素中HREE相對(duì)富集，其中（La/Yb）N比值為0.68（表2）。雖然各層位中Ce異常和Eu異常表現(xiàn)得略有不同，但稀土元素配分圖解中呈現(xiàn)出的總體特征與變化趨勢(shì)較為一致。導(dǎo)致上述特征的可能原因是金頂山非常規(guī)鈾資源中礦化層與圍巖形成環(huán)境都處于同一坳陷體系，具有相似的物質(zhì)來(lái)源。

圖5 金頂山非常規(guī)鈾資源稀土元素配分模式Fig.5 Normalized REE pattern of unconventionaluranium resources in Jindingshan

4.2 稀土元素特征

如表2所示，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組下部黑色頁(yè)巖中∑REE含量為85.4×10-6～242.7× 10-6，平均為175.9×10-6；多金屬磷塊巖中∑REE為98.38×10-6；磷塊巖中∑REE為38.4×10-6～78.0×10-6，平均為157.7×10-6；上震旦統(tǒng)白云巖中∑REE為83.44×10-6。

表2 金頂山稀土元素含量及部分特征參數(shù)Table 2 The content and some parameters of REE of samp le in Jindingshan

表2 （續(xù)）

金頂山鈾多元素富集層在稀土元素配分圖解中呈現(xiàn)弱Ce負(fù)異常，弱Eu正異常（圖5），磷塊巖中δCe為0.75～0.83，平均為0.78，δEu為1.54～4.11，平均為2.95；多金屬磷塊巖中δCe為0.65，δEu為3.07。黑色頁(yè)巖在圖解中表現(xiàn)為接近水平的曲線，黑色頁(yè)巖中δCe平均值為0.88，Ce負(fù)異常相對(duì)多元素富集層減弱，δEu平均值為1.01。Eu正異常是熱液活動(dòng)的主要表現(xiàn)，開(kāi)闊洋盆的正常海水沉淀出的物質(zhì)呈現(xiàn)Ce的負(fù)異常，熱水流體的簡(jiǎn)單傳導(dǎo)冷卻表現(xiàn)為Eu的正異常［8］。金頂山磷塊巖型非常規(guī)鈾資源中鈾的富集常伴隨有Eu的正異常和Ce的負(fù)異常，揭示金頂山鈾富集受熱液活動(dòng)影響，多元素富集層受較高溫度的熱水流體和較低溫的海水在海底附近發(fā)生混合作用的影響。

5 結(jié)論

1）金頂山非常規(guī)鈾資源位于揚(yáng)子陸塊東南緣，構(gòu)造環(huán)境為陸內(nèi)臺(tái)間坳陷，屬鈾多金屬磷塊巖型。其中U、Ni、Mo、Re較為富集，U與Mo、Re具有良好的正相關(guān)關(guān)系，地球化學(xué)類(lèi)型屬U-Ni-Mo-Re型。

2）研究區(qū)多元素富集層和黑色頁(yè)巖中都存在Sc、Nb、Ta的虧損和U、Mo、Tl、Cd的富集，不同的是在多元素富集層中更為顯著；稀土元素配分曲線總體特征和變化趨勢(shì)較為一致?？赡苁嵌嘣馗患瘜优c黑色頁(yè)巖具有相同的物質(zhì)來(lái)源的同時(shí)，多元素富集層受熱水作用影響更為強(qiáng)烈。

3）研究區(qū)多元素富集層中Mo元素高度富集；V/Cr比值＞4.25；Ni/Co＞7和δU＞1均表明其處于缺氧的沉積環(huán)境。

4）該區(qū)鈾多元素富集層中Eu正異常、Ce負(fù)異常表明多元素富集過(guò)程受較高溫的熱液和較低溫的海水在海底附近發(fā)生混合作用的影響；該區(qū)非常規(guī)鈾資源下寒武統(tǒng)牛蹄塘組多元素富集層中U/Th比值均大于1，最高達(dá)209.4，反映本區(qū)受熱水沉積作用影響。遵義金頂山鈾多金屬磷塊巖型非常規(guī)鈾資源形成于缺氧的還原環(huán)境，與熱液和海水混合作用影響有關(guān)，熱液活動(dòng)為該區(qū)提供豐富的物資來(lái)源。

［1］漆富成，張字龍，李治興，等.中國(guó)非常規(guī)鈾資源［J］.鈾礦地質(zhì)，2011，27（4）:193-199.

［2］羅泰義，張歡，李曉彪，等.遵義牛蹄塘組黑色巖系中多元素富集層的主要礦化特征［J］.礦物學(xué)報(bào)，2003，23（4）:296-302.

［3］IAEA.Uranium 2005:Resources，Production and Demand［R］.Vienna:IAEA—OECD/NEA，2006.

［4］趙鵬大.地質(zhì)異常與成礦預(yù)測(cè):當(dāng)代礦產(chǎn)資源勘查評(píng)價(jià)的理論與方法［M］.北京:地質(zhì)出版社，1998.

［5］李勝榮.湘黔地區(qū)下寒武統(tǒng)黑色巖系金銀鉑族元素地球化學(xué)研究［R］.貴陽(yáng):中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所，1994.

［6］Wignall PB.Black shales［M］.Oxford:Clarendon Press，1994:46.

［7］Jones B，Manning A C.Comparison of geochemical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient mudstones［J］.Chemical Geology，1994，111（2）:111-129.

［8］Rollison，楊學(xué)民，楊曉勇，等.巖石地球化學(xué)［M］.合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2000:106-118.

Geochem ical characteristics of unconventional uranium resources in Jindingshan of Zunyiarea of Guizhou province

WANGWenquan，QIFucheng，ZHANG Zilong，LIZhixing，YANG Zhiqiang，ZHANG Yan
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

Unconventional uranium resources in Center Guizhou is an important part of the unconventional uranium resources in South China.The unconventional uranium resources in Jindingshan of Zunyi area were studied by systematically collected samples and detailed element geochemistry.In this area，the elements of U，Ni，Mo，Re are enriched.U is in good positive correlation with Mo，Re.The enrichment of Mo indicated anaerobic reduction environment，the high value of V/Cr，Ni/Co andδU shew that anaerobic sedimentary environment，the high value of U/Th and lower content of Cr，Co，Ni，suggest that the area was affected by the hot-water sedimentation，the positive abnormal of Eu and the negative abnormal of Ce in the uranium polymetallic enrichment layer shew that many elements enrichment process was affected by the mixing action between the higher temperature hydrothermal and the lower temperature seawater at the bottom of the sea.Uraniumpolymetallic phosphatite type unconventional uranium resources in Jindingshan of Zunyi formed in the anaerobic reduction environment，were influenced by the mixing action between the seawater and hydrothermalwhich provided a rich sourcematerial in the region.

uranium-bearing polymetallic phosphorite type；geochemistry；unconventional uranium resources；Jindingshan

P58;P619.14

A

1672-0636（2015）02-0075-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.02.003

2014-05-19；

2014-12-30

王文全（1982—），男，浙江蒼南人，在讀博士研究生，從事鈾礦地質(zhì)研究。

E-mail：wenquanw@126.com