安 然，焦志鵬，辛存林

(1.甘肅省核工業(yè)地質(zhì)局212大隊(duì)，甘肅 武威 733040；2.西北師范大學(xué) 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

20世紀(jì)核工業(yè)鈾礦地質(zhì)隊(duì)伍在四川盆地東北部勘探和提交了范家山和花臺(tái)寺2個(gè)砂巖型鈾礦床，同時(shí)發(fā)現(xiàn)有桅桿樹、黑灘等鈾礦點(diǎn)(圖1)[1]。本文對(duì)采自范家山鈾礦床和桅桿樹、黑灘鈾礦點(diǎn)的含鈾砂巖開展礦石學(xué)研究，旨在為研究礦床成因，促進(jìn)本地區(qū)砂巖型鈾礦取得新突破提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)，四川中臺(tái)坳，川北臺(tái)陷，旺蒼通江臺(tái)凹。主要出露地層為上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組、下白堊統(tǒng)蒼溪組、白龍組和七曲寺組[2]。其中蒼溪組為區(qū)內(nèi)主要的含礦地層[3]。

蒼溪組與蓬萊鎮(zhèn)組呈假整合接觸，由一套河流相紅色砂、泥巖建造所組成，可劃分為11～13個(gè)單向韻律層。每一韻律可分為兩個(gè)巖性段，上部為紫紅色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，厚幾米到幾十米，具鈣質(zhì)結(jié)核、雨痕、中跡、泥裂、波痕等構(gòu)造；下部以淺灰色為主，紫紅色次之的中細(xì)粒巖屑砂巖，厚10～35 m，局部地段見有礫巖透鏡體，巖石中富含有機(jī)質(zhì)。該組底部和頂部韻律層的砂巖層是鈾礦化富集的主要層位[4]。區(qū)域地層受西部NE向龍門山構(gòu)造帶和北部NW向米倉(cāng)山—大巴山構(gòu)造帶的影響而呈NEE走向，地層多褶皺為開闊平緩的向斜和背斜，研究區(qū)位于新華向斜南翼[5]，仁和場(chǎng)涪陽(yáng)壩背斜北翼(圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖Fig.1 Geological and structural map of the study area1—下白堊統(tǒng)七曲寺組 2—下白堊統(tǒng)白龍組 3—下白堊統(tǒng)蒼溪組 4—上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組 5—中侏羅統(tǒng)遂寧組 6—中侏羅統(tǒng)(沙溪廟組、千佛巖組)—下侏羅統(tǒng)(白田壩組) 7—背斜軸線 8—向斜軸線 9—鈾礦床 10—鈾礦點(diǎn) 11—勘探剖面

2 區(qū)域鈾礦化特征

四川盆地東北部鈾礦化主要賦存于下白堊統(tǒng)蒼溪組、白龍組和七曲寺組中，在時(shí)間分布上，工業(yè)礦化的形成可能與侏羅系—白堊系間的假整合面有關(guān)。在空間分布上，礦化具有多層、多韻、多階、多部位的特點(diǎn)[6]。其中蒼溪組第一韻律層(K1c1)是最有遠(yuǎn)景的含礦層位。第一韻律層中的礦化一般位于底部沖刷面之上2～8 m范圍內(nèi)，該韻律層按巖性、結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、沖刷面等特征，又可分為4～6階，礦化主要分布在第二和第三階，少數(shù)分布在第一或第四階。在同一階內(nèi)一般為單層礦體，但個(gè)別部位亦見有數(shù)個(gè)小礦化層。礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致。鈾礦體形態(tài)多為扁豆?fàn)?、透鏡狀、薄的似層狀和串聯(lián)珠狀等。鈾礦體規(guī)模一般較小，厚0.2～1.0 m，長(zhǎng)度一般為幾米至數(shù)十米，寬度多在數(shù)十米之內(nèi)。在區(qū)域上，鈾礦化呈帶狀分布在三川、清水、思依和東凡、黑灘、北極等地段內(nèi)，其中鈾礦床集中分布在旺蒼通江臺(tái)凹北極—桅桿樹地段。各異常礦化帶與白堊紀(jì)古河道展布方向一致，總體為NE—SW向。鈾礦體賦存在古河床滯流沉積砂礫巖中。

3 鈾礦石特征

富礦石均呈深灰色和灰黑色，巖性以細(xì)砂巖為主，少量中粒砂巖。巖石中碎屑成分占比75%～90%，膠結(jié)物占比10%～25%，有時(shí)可達(dá)30%～40%。碎屑以石英及和巖屑為主，其中石英占碎屑總量的60%～70%，巖屑占比30%～32%，長(zhǎng)石碎屑物占比2%～7%，云母碎屑物占比1%～8%，可見少量炭化植物碎屑和磨圓較好的鋯石、褐簾石、電氣石礦物碎屑以及黃鐵礦細(xì)粒集合體團(tuán)塊[7-8]。膠結(jié)物主要為方解石，其結(jié)晶較粗，以中粗晶(0.25～1.0 mm)為主，局部為巨晶(>2 mm)，強(qiáng)烈交代石英、長(zhǎng)石等碎屑物質(zhì)，含量一般為20%～30%，有的高達(dá)40%[9](圖2)。

圖2 含鈾砂巖標(biāo)本及偏光顯微鏡照片F(xiàn)ig.2 Uranium-bearing sandstone specimen and polarized microscope photo(a)鈣質(zhì)膠結(jié)細(xì)砂巖，富礦石(范家山礦床，手標(biāo)本KD3-b1)；(b)碎屑以石英及巖屑為主，被方解石呈孔隙式-基底式膠結(jié)(KD3-b1顯微照片，正交偏光)；(c)黃鐵礦細(xì)粒集合體團(tuán)塊(KD3-b1顯微照片，反光)；(d)含鈣質(zhì)結(jié)核鈣質(zhì)膠結(jié)細(xì)砂巖，貧礦石(桅桿樹礦點(diǎn)，手標(biāo)本LD3-b1)；(e)巖石中含大量的碳酸鹽礦物細(xì)粒集合體團(tuán)塊，呈球形或橢球形，為鈣質(zhì)結(jié)核(手標(biāo)本LD3-b1顯微照片，正交偏光)；(f)具聚片雙晶的斜長(zhǎng)石碎屑(手標(biāo)本LD3-b1，正交偏光)；(g)鈣質(zhì)膠結(jié)中粒砂巖，富礦石(黑灘礦點(diǎn)，手標(biāo)本KDht-b2)；(h)碎屑以石英及巖屑為主，被方解石呈孔隙式-基底式膠結(jié)(手標(biāo)本KDht-b2，正交偏光)；(i)具格子雙晶的微斜長(zhǎng)石碎屑，其上為斜長(zhǎng)石碎屑(具聚片雙晶)(手標(biāo)本KDHT-b2，正交偏光)。

含礦巖石膠結(jié)致密，孔隙不發(fā)育。掃描電鏡分析表明，礦石中脈石礦物主要是石英和方解石，含少量的重晶石。方解石作為主要膠結(jié)物充填于石英碎屑粒間。金屬礦物有黃鐵礦、鈦鐵礦、方鉛礦等。

膠結(jié)物主要為方解石及少量膠狀的黃鐵礦?？梢姴葺疇铧S鐵礦、少量立方體狀的方鉛礦、網(wǎng)狀的鈦鐵礦顆粒、自形、他形半自形的鈾石顆粒分布于石英粒間，與方解石伴生或被方解石嵌布和包裹(圖3a、3b、3c)。圖3b中4個(gè)點(diǎn)的能譜測(cè)試結(jié)果見表1、圖4。

表1 樣品KD3-b1(圖像3b)點(diǎn)能譜測(cè)試結(jié)果Table 1 Energy spectrum test result of sample KD3-b1(image 3b)

4 鈾的存在形式

鈾主要以鈾石和少量瀝青鈾礦的形式存在于巖石膠結(jié)物方解石中。測(cè)得鈾石最大粒徑為3.39 μm，呈他形粒狀，半自形到自形柱狀分布于石英礦物碎屑粒間，與方解石膠結(jié)物伴生(圖3、圖4)。電子探針分析表明，除鈾石外，少量鈾以瀝青鈾礦的形式存在(表2)。

表2 鈾礦物電子探針分析結(jié)果Table 2 Electron microprobe analysis data of uranium mineral

圖3 含鈾砂巖掃描電鏡和電子探針圖像Fig.3 SEM and EPMA image of uranium-bearing sandstone(“+”及小數(shù)字為能譜測(cè)量點(diǎn)位置及編號(hào))(a)他形粒狀、半自形、自形柱狀鈾石和半自形方鉛礦分布于石英碎屑邊緣的方解石膠結(jié)物中(樣品KDht-b2，二次電子圖像)；(b)橫斷面為方形的為鈾石，左側(cè)膠結(jié)物為方解石，右側(cè)為石英顆粒(KD3-b1，二次電子像)；(c)草莓狀黃鐵礦集合體被方解石嵌布和包裹(KD3-b1，二次電子像)；(d)樣品全貌，可見鈾礦物發(fā)育于顆粒邊界(KDht-b2，BSE背散射像)；(e)顆粒狀鈾石位于石英粒間碳酸鹽膠結(jié)物中(KDht-b2，SE圖)；(f)鈾石呈自形柱狀(KDht-b2，BSE圖)；(g)瀝青鈾礦(亮的部分)(電子探針背散射圖像，示測(cè)點(diǎn)LD4-b1-1)；(h)鈾石位于石英和方解石粒間(電子探針背散射圖像，示測(cè)點(diǎn)KD3-b1-3)；(i)鈾石位于石英粒間(電子探針背散射圖像，示測(cè)點(diǎn)KDht-b2-1)。Qz—石英 Cal—方解石 Cof—鈾石 Gn—方鉛礦 Py—黃鐵礦 Pit—瀝青鈾礦

圖4 礦石樣品KDht-b2二次電子像(a)和能譜線掃描結(jié)果(b～j)Fig.4 Secondary electron image (a) and energy spectrum scanning result (b-j) of ore sample KDht-b2Il—(網(wǎng)狀)鈦鐵礦 Qz—石英 Cof—鈾石

5 結(jié)論

1)含礦巖石薄片和光片鑒定顯示，含鈾砂巖巖性主要為深灰至灰黑色細(xì)—中粒砂巖，碎屑以石英和巖屑為主，膠結(jié)物主要為方解石。

2)含礦巖石掃描電鏡和電子探針分析表明，礦石中礦物碎屑主要是石英，膠結(jié)物主要是方解石。金屬礦物黃鐵礦、鈦鐵礦、方鉛礦和鈾石等自生礦物分布于石英顆粒之間的方解石膠結(jié)物中。

3)鈾主要以鈾的礦物，即主要為鈾石，少量瀝青鈾礦的形式存在于石英礦物碎屑粒間的膠結(jié)物中，與方解石、黃鐵礦、方鉛礦、鈦鐵礦等自生礦物伴生。

續(xù)表1

續(xù)表2