張維乾，左華平

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)，貴州 貴陽 550005)

舒家灣鈾礦處于摩天嶺巖體的北端，該區(qū)的鈾礦找礦工作始于上世紀(jì)70年代中期，先后發(fā)現(xiàn)了舒家灣、俾門等多個(gè)鈾礦點(diǎn)[1]，由于工作區(qū)環(huán)境條件惡劣，沒有對(duì)礦區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)、構(gòu)造和巖石地球化學(xué)特征等進(jìn)行深入研究，對(duì)鈾礦成因認(rèn)識(shí)不夠，為了在鈾礦找礦方面取得突破，筆者在工作區(qū)見礦探槽中對(duì)礦石和圍巖分別進(jìn)行采樣，從元素地球化學(xué)研究入手，總結(jié)舒家灣、俾門等鈾礦的常量、微量和稀土元素變化特征，探討鈾成礦與元素之間的關(guān)系，為該地區(qū)下一步的找礦工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

摩天嶺花崗巖體位于揚(yáng)子板塊與華南板塊之間的邊緣活動(dòng)帶，舒家灣、俾門等鈾礦位于巖體的北端邊緣彎曲部位的接觸帶上(圖1)。巖體侵入于中元古界四堡群綠泥絹云母石英片巖、千枚巖夾變余砂巖—粉砂巖中，接觸界線清楚。巖體沿NNE向延伸略呈橢圓形，面積約1 000 km2，巖體內(nèi)構(gòu)造主要以NNE向壓扭性斷裂為主，自東向西依次為烏指山斷裂、高武斷裂和俾門斷裂。舒家灣、俾門等鈾礦則位于俾門斷裂的北端。據(jù)前人對(duì)舒家灣地區(qū)巖體和礦石的測(cè)年資料，舒家灣瀝青鈾礦的主要成礦期為56～60 Ma，摩天嶺巖體形成于760 Ma[1]。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

1 青白口系番召組；2 青白口系烏葉組；3 青白口系甲路組；4 中遠(yuǎn)古河村組；5 中遠(yuǎn)古堯等組；6 混合巖；7 花崗巖巖體；8 地層界線；9 斷層；10 鈾礦床、礦點(diǎn)

圖1摩天嶺巖體地質(zhì)簡圖(據(jù)廣西1∶50地質(zhì)圖,1980)

舒家灣、俾門鈾礦區(qū)出露地層主要為中元古界四堡群堯等組綠泥絹云母石英片巖、千枚巖夾變余砂巖—粉砂巖。出露花崗巖主要為細(xì)粒黑云母花崗巖(邊緣相)、中粒黑云母花崗巖(過渡相)；堯等組巖石與花崗巖呈突變接觸關(guān)系，接觸界面清晰，界線呈蛇曲狀。鈾礦化受NW向張性斷裂、NNE向張扭性斷裂及有硅質(zhì)充填的接觸帶控制。鈾礦(化)體主要產(chǎn)在構(gòu)造破碎帶內(nèi)的硅化蝕變帶中，礦體由蝕變圍巖和含鈾礦石兩部分組成。礦體呈透鏡體狀、脈狀位于斷層下盤的蝕變帶內(nèi)，礦體產(chǎn)狀與斷層產(chǎn)狀一致。

礦體一般沿走向長200～400 m，傾向延伸100～200 m，礦體厚0.81～7.25 m，平均厚度約2.75 m，一般品位0.047%～0.159%，最高達(dá)0.64%，平均品位0.134%，礦石類型為瀝青鈾礦—玉髓型。含鈾礦物主要為瀝青鈾礦，此外地表氧化帶見銅鈾云母、鈣鈾云母等次生鈾礦物。脈石礦物主要為石英、綠泥石、螢石。金屬礦物有黃鐵礦、赤鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、閃鋅礦等。礦石結(jié)構(gòu)簡單，礦物顆粒細(xì)小，結(jié)晶程度較差，往往呈膠狀產(chǎn)出，以交代殘留結(jié)構(gòu)、含斑狀結(jié)構(gòu)為主；構(gòu)造有脈狀、網(wǎng)脈狀、浸染狀、角礫狀構(gòu)造等。圍巖蝕變分帶明顯，外蝕變帶主要有綠泥石化、硅化、碳酸鹽化、螢石化等，蝕變較弱；內(nèi)蝕變帶主要有鉀長石化、云英巖化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、硅化、綠泥石化等[1]。

3 樣品采集與分析方法

為了了解舒家灣地區(qū)元素地球化學(xué)特征，筆者在礦區(qū)見礦探槽中采取新鮮的巖石樣4件，礦石樣3件，對(duì)其進(jìn)行常量、微量及稀土元素的分析研究。常量元素、微量元素及稀土元素的含量測(cè)定均由中科院貴陽地化所礦床地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。常量元素的分析方法為X射線熒光光譜法；微量元素和稀土元素的分析方法為電感耦合等離子質(zhì)譜儀。樣品的分析測(cè)試結(jié)果分別列于表1～3。

表1 舒家灣地區(qū)圍巖與礦石化學(xué)成分 %

表2 舒家灣礦區(qū)礦石與圍巖中微量元素含量 ×10-6

表3 舒家灣礦區(qū)樣品稀土元素含量(×10-6)及其特征值

4 元素地球化學(xué)特征

4.1 常量元素

舒家灣地區(qū)花崗巖及礦石的巖化學(xué)成分見表1，從表1可以看出，礦石中的SiO2值為47.65%～67.79%，平均值為58.37%，花崗巖(圍巖)中的SiO2含量為72.85%～73.54%，平均值為73.21%，與全球花崗巖的SiO2平均值(73.18%)基本持平；從礦體到圍巖SiO2含量不斷增加，在成礦過程中發(fā)生了Si元素的流失。礦石中的Na2O+K2O平均值為2.90%，圍巖中的Na2O+K2O含量為6.96%～7.84%，平均值為7.27%，與全球花崗巖的Na2O+K2O平均值(7.59%)大體相當(dāng)，可見在成礦過程中，巖體堿質(zhì)發(fā)生了流失。礦石中的Fe2O3+FeO含量平均值為18.67%，圍巖中的Fe2O3+FeO含量平均值為2.64%，可見在成礦過程中，流體帶來了Fe元素的增加。礦石中的Al2O3含量平均值為10.08%，圍巖中的Al2O3含量平均值為13.08%，與圍巖相比，礦石中的Al2O3有所下降。

4.2 微量元素

微量元素在巖石和礦物中的含量甚微，以低濃度為主要特征，它們往往不能形成自己的獨(dú)立礦物，而被容納在由其它組分所形成的礦物固溶體、熔體或流體相中[2]，在地質(zhì)變化過程中它們的濃度可發(fā)生明顯變化，因而可作為地質(zhì)過程的示蹤劑[3]。舒家灣地區(qū)鈾礦圍巖與礦石中微量元素含量詳見表2。從俾門地區(qū)鈾礦圍巖與礦石樣品微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(圖2)表明，大離子親石元素Rb、Cs、W、U、Pb、Sb在圍巖和礦石中異常富集，較為富集的有Th、Ta、Sr，明顯虧損的有Zn、Cu、Sc、Co、Cr、Ni等；U、Sb、W、Pb在礦石中則明顯富集。在礦石或圍巖中較輕的微量元素?cái)M合較好，而較重的微量元素則差異較大。這與成礦流體中各元素的地球化學(xué)行為有關(guān)，同時(shí)也說明了流體中重微量元素的分餾作用較為明顯。

圖2 舒家灣鈾礦微量元素原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(據(jù)Sunand McDonough,1989)

4.3 稀土元素

稀土元素是一組特殊的微量元素,在地球化學(xué)研究中占有很重要的地位。它們的分餾情況能夠靈敏地反映地質(zhì)—地球化學(xué)作用，有良好的示蹤作用，在巖石成因、成礦物源、成巖成礦物理化學(xué)條件等研究中得到廣泛應(yīng)用，可以為成巖成礦物質(zhì)來源提供相關(guān)信息[3]。

4.3.1 稀土元素特征

舒家灣地區(qū)鈾礦圍巖與礦石中稀土元素含量見表3，從圍巖到礦石，稀土元素總量(∑REE)增高明顯，反映成礦熱液富含稀土元素，并且在成礦過程中稀土元素與鈾共同沉淀。從稀土元素配分型式圖(圖3)可以看出，圍巖的分布曲線略向右傾斜，輕稀土相對(duì)富集，重稀土則相對(duì)虧損，分布曲線呈“海鷗”型，具有明顯的負(fù)Eu異常。礦石中稀土元素分餾不明顯，具有輕度的δCe異常，未出現(xiàn)明顯的Eu異常，重稀土相對(duì)富集，與圍巖稀土元素分布曲線明顯不同，表明成礦物質(zhì)的來源不單純是由圍巖提供，還有深源物質(zhì)的參與。

圖3 舒家灣鈾礦稀土元素配分型式圖

4.3.2 稀土元素特征值

1)∑REE：圍巖的稀土元素總量∑REE為42.44×10-6～96.96×10-6，明顯低于地殼平均值146.8×10-6；礦石的稀土元素含量∑REE則為122.12×10-6～290.12×10-6；LREE/HREE值為1.67～6.06，(La/Yb)N平均值為3.29，δEu平均值為0.39。這些數(shù)據(jù)特征都表明成礦物質(zhì)不是單一來源，具有多源或上、下地殼混合的特點(diǎn)[4]，說明成礦流體在沿巖石裂隙運(yùn)移過程中與圍巖發(fā)生水巖反應(yīng)，萃取了圍巖中呈活化態(tài)的分散礦物質(zhì)組分，與圍巖發(fā)生混染。

2)LREE/HREE、La/Sm、(La/Yb)N；從LREE/HREE、La/Sm、(La/Yb)N等值來看，輕、重稀土之間存在一定的分異作用。這些特征值從圍巖到礦石有減小的趨勢(shì)，LREE/HREE值從6.06到1.67，La/Sm值從5.04到2.39，(La/Yb)N值從10.55到1.58，說明在礦化過程中，重稀土更加富集，成礦熱液來自深源富含重稀土元素的流體。

3)Y/Ho：Y和Ho是離子半徑非常接近的兩個(gè)元素，在自然界中一般以三價(jià)態(tài)存在，具有非常相似的地球化學(xué)行為，Y/Ho比值不受氧化—還原條件的影響，該比值的變化一般與熱液、巖石間的水—巖反應(yīng)有關(guān)，亦或與不同熱液系統(tǒng)間絡(luò)合介質(zhì)差異有關(guān)[4]。從舒家灣鈾礦各樣品稀土元素的Y/Ho比值來看，圍巖的Y/Ho比值為21.47～26.64，接近于華南產(chǎn)鈾花崗巖的Y/Ho比值29.86和球粒隕石的Y/Ho比值28，說明舒家灣地區(qū)的花崗巖與華南花崗巖有著相同的來源，都屬于地殼部分重熔型花崗巖[5]。礦石的Y/Ho比值為31.84～38.63，遠(yuǎn)大于圍巖的Y/Ho比值，說明成礦物質(zhì)來源具多源性，即部分來自于巖體本身(圍巖)，部分來自深部。

4)δCe、δEu：稀土元素Ce、Eu是具有重要的環(huán)境指示意義的變價(jià)元素，可隨環(huán)境的氧化—還原條件不同而呈不同的價(jià)態(tài)。在還原條件下，Eu3+易被還原成Eu2+而發(fā)生沉淀與其它稀土元素分離，而Ce3+很穩(wěn)定，可在溶液中保存較長時(shí)間，使得流體中Ce保持相對(duì)穩(wěn)定和Eu的相對(duì)異常；在氧化條件下，Ce3+則被氧化成Ce4+并沉淀，與其它稀土元素分離，而Eu3+則很穩(wěn)定，可在溶液中保存較長時(shí)間，使得流體中出現(xiàn)Ce的相對(duì)異常和Eu的相對(duì)穩(wěn)定。從表3和圖3可以看出，Eu明顯虧損，δEu值為0.17～0.86，平均值為0.39；Ce呈弱虧損，δCe值為0.54～1.09，平均值為0.88。表明鈾成礦作用形成于還原性物理化學(xué)環(huán)境。這與鈾沉淀富集所需的物理化學(xué)環(huán)境相一致[6-7]。

5 結(jié) 論

1)舒家灣鈾礦與U密切相關(guān)的微量元素主要為高場(chǎng)強(qiáng)元素Rb、Cs、W、Pb、Sb、Th、Ta、Sr等。

2)稀土元素總量從圍巖到礦體逐步增加，反映成礦熱液富含稀土元素，反映成礦過程中稀土元素與鈾共同沉淀，且在礦化過程中重稀土明顯比輕稀土富集。

3)礦石與圍巖的稀土元素存在明顯差異，其來源并不一致；這可能與舒家灣礦區(qū)堿交代作用較為發(fā)育有關(guān)，形成堿交代的熱液在流動(dòng)的過程中與圍巖發(fā)生熱液交代作用，使稀土元素活化并轉(zhuǎn)移到熱液中富集，且在堿性條件下稀土元素很容易與F-、CO32-等形成絡(luò)合物進(jìn)行遷移，并在有利地段形成富集，導(dǎo)致圍巖和礦石中稀土元素存在明顯差異。

4) 舒家灣鈾礦的形成系來自深部夾帶部分成礦物質(zhì)的流體在高溫高壓下沿?cái)鄬踊蛄严哆\(yùn)移，流體經(jīng)過圍巖時(shí)，使巖體中的U及其它伴生元素活化釋放進(jìn)入流體中，而舒家灣地區(qū)正好處于地應(yīng)力釋放的巖體邊緣接觸帶，斷裂構(gòu)造發(fā)育，為含礦流體提供了很好的遷移通道及容礦空間，有利于成礦物質(zhì)在該區(qū)域沉淀形成礦床。

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