銀涌兵,李海英,孔德旭,韓飄平,盧 騰,萬環(huán)環(huán),郭福生

（1.江西省地質局二六一大隊，江西 鷹潭 335001；2.江西省能源礦產地質調查研究院，南昌 330100；3.江西省地質局二六六大隊，南昌 330038；4.江西省核工業(yè)地質調查院，南昌 330038；5.東華理工大學，南昌 330013）

相山礦田是我國最大的火山巖型鈾礦田，居隆庵礦床是繼鄒家山礦床后又一新增典型鈾釷混合大型礦床［1］，前人對該礦床的基礎地質特征及成礦規(guī)律等進行了大量研究，且取得了豐碩的成果。對于礦床地球化學特征研究，主要集中于對圍巖及其蝕變化學特征方面，對礦石礦物地球化學特征研究相對較少。筆者以居隆庵礦床為研究對象，通過采集、分析礦床礦石地球化學組分，對礦石地球化學特征進行研究，探討其與礦石品位的關系。

1 地質概況

相山礦田位于揚子板塊與華南板塊交接部位的構造縫合線的南緣，我國東南部的重要鈾礦成礦帶—北東向贛杭構造火山巖鈾成礦帶與呈北北東向展布的大王山—于山花崗巖鈾成礦帶的交匯部位［2］。

居隆庵礦床位于相山礦田西部，處于北東向蕪頭—小陂、鄒家山—石洞斷裂構造與北西向石城—書堂、河元背—石洞斷裂構造所圈圍組成的居隆庵菱形斷塊內，該斷塊面積約10 km2。現(xiàn)已查明，居隆庵菱形斷塊是相山礦田中戴坊—鄒家山—云際東西向基底斷陷帶中相對隆起的構造圈閉型斷塊，是伴隨火山塌陷構造活動、斷裂構造活動和次級裂隙構造特別發(fā)育的斷塊，為含礦熱液運移、匯集及成礦有利區(qū)。礦床受近南北向展布斷裂控制，地層較簡單，礦體（化）主要賦存于下白堊統(tǒng)鵝湖嶺組碎斑熔巖和打鼓頂組流紋英安巖中，尤以火山巖層組間界面附近最為富集。

2 鈾礦化特征

居隆庵礦床鈾礦化主要受斷裂構造及火山巖層組間界面控制。在平面上礦化總體呈近南北向展布，礦體以5°～15°走向大致平行成組群側列展布；在剖面上，礦體總體呈向淺部收斂、向深部撒開的帚狀特殊形態(tài)展布［3］。礦床含礦圍巖主要為酸性、中酸性火山熔巖-碎斑熔巖和流紋英安巖；礦化類型主要為赤鐵礦化、螢石化、綠泥石化、碳酸鹽化等。礦石礦物以瀝青鈾礦為主，還有鈦鈾礦、晶質鈾礦、鈾釷石等。伴生金屬礦物有：黃鐵礦、輝鉬礦及少量方鉛礦、閃鋅礦等；脈石礦物主要有：水云母、螢石、微晶石英、綠簾石、磷灰石等。礦床早期成礦時期約120 Ma，晚期成礦時期約100 Ma［4］。

礦石品位與成礦時期及蝕變特征密切相關。早期成礦階段（紅化階段），礦化以鈉長石化堿交代為主，常伴有赤鐵礦化、綠泥石化、碳酸鹽化等，蝕變礦物組合為鈉長石—赤鐵礦—綠泥石—碳酸鹽，蝕變范圍較大且蝕變較強，但礦化較弱，礦石品位低；主成礦階段，礦化以螢石、水云母化酸交代為主，常伴有綠泥石化、磷灰石化、黃鐵礦化，蝕變礦物組合為螢石—伊利石—綠泥石—磷灰石，蝕變作用強烈，礦化較強，礦石品位較高。同時，酸交代型礦化疊加于堿交代型礦化之上，以強螢石化和水云母化為特征，常伴隨有一定程度的磷灰石化和硅化，礦化蝕變作用強烈，幅度進一步變窄，形成富礦體［5］。

3 樣品采集及測試方法

以居隆庵礦床主要礦體為重點，選取其中7個鉆孔的原生帶礦心進行取樣，共計采集樣品15件，樣品主要分布于礦床富大礦體中，樣品巖性以礦床成礦主巖碎斑熔巖及流紋英安巖為主。平面位置落于40～60號勘探線，取樣標高范圍-308～-445 m，樣品鈾含量為0.03%～9.50%，所選樣品于礦床而言有著較強的代表性。樣品主量元素測試由江西省核工業(yè)地質局測試研究中心完成，測試方法為X射線熒光光譜法；樣品微量及稀土元素測試由核工業(yè)北京地質研究院分析測試中心完成，測試方法為電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法。

4 地球化學特征

4.1 主量元素

居隆庵礦床礦石（鈾含量大于0.03%）主量元素分析結果見表1。礦石Si O2含量較低，為50.89%～72.63%，均值為62.18%，變化系數(shù)較大，含量變化與礦石蝕變程度及蝕變類型密切相關，二者呈負相關關系；礦石堿含量（Na2O+K2O）值3.84%～8.98%，平均值7.08%，含量相對較高；A/CNK值0.60～1.28，平均值1.09，A/NK值1.76～3.21，平均值2.31，具有鋁過飽和的特點，隨著鈾含量增加，A/NK值也變大，A/CNK值則變小，甚至小于1，礦石逐步呈偏鋁質特點，造成這一現(xiàn)象的主要原因是礦石中CaO含量急劇增加。

表1 居隆庵礦床礦石主量元素含量/%Table 1 Contents/% of major elements of ore in Julong'an deposit

4.2 微量元素

礦石微量元素分析結果如表2，采用巖漿巖化學元素平均含量，建立礦石微量元素標準化圖如圖2。選取的樣品鈾含量0.03%～9.50%，覆蓋礦床不同等級品位礦石，微量元素強烈富集Mo、W、As、Th，相對富集Pb、Co、Sr、Li，明顯虧損V、Ba，相對虧損Nb、Zr。Mo、W、As、Th元素與U元素呈正相關關系，構成了區(qū)內鈾礦找礦微量元素主要標志。

表2 居隆庵礦床礦石微量元素含量/10-6Table 2 Trace element content/10-6 of ore in Julong'an deposit

圖2 微量元素標準化圖Fig.2 Standardization diagram of trace element in ore

4.3 稀土元素

居隆庵礦床礦石稀土元素含量及特征參數(shù)見表3，元素球粒隕石標準化如圖3。礦石LREE含 量125.16×10-6～273.44×10-6，HREE含 量18.45×10-6～1046.45×10-6，LREE/HREE值0.25～9.27；稀土元素配分曲線顯示輕稀土右傾而重稀土左傾，δEu值0.01～0.42，顯示Eu負異常，δCe值1.26～3.05，顯示Ce正異常。隨著礦石鈾含量增加，LREE/HREE值變小，LREE含量基本不變，HREE含量快速增長，顯示在成礦過程中，輕稀土與重稀土發(fā)生分餾，重稀土強烈富集，與鈾元素富集密切相關。

表3 居隆庵礦床礦石稀土元素含量/10-6Table 3 REE contents/10-6 of ore in Julong'an deposit

圖3 稀土元素球粒隕石標準化曲線（球粒隕石標準化值［6］）Fig.3 Chondrite normalized REE pattern of ores（Chondrite normalized value［6］）

5 討論

5.1 主量元素與礦石品位關系

礦石主量元素分析結果顯示，鈾含量與鈣、硅、磷含量密切相關，其中，鈾含量與鈣、磷含量呈正相關，與硅含量呈負相關（圖4）。低品位礦石中鈾及各主量相關元素變化系數(shù)相對較小，高品位礦石中各元素含量變化系數(shù)隨鈾含量的增加而增加。

圖4 鈾與主量元素關系圖Fig.4 Diagram showing the relationship between uranium and major elements

礦床早期礦化以堿交代型鈾—赤鐵礦化為主［7］，較為發(fā)育的鈉長石化造就礦石中石英含量減少，而伴隨著碳酸鹽化、綠泥石化等，礦石中鈣、磷含量則有所增加。在主成礦期，礦化以酸交代型鈾—螢石—絹云母（水云母）化為主，礦石具有強螢石化并伴有較強水云母化和一定程度的磷灰石化，受其影響，礦石中鈣、磷含量快速增加。

5.2 微量元素與礦石品位關系

隨著熱液環(huán)境的變化，鈾元素的富集相應伴隨著其它元素的富集或虧損，礦石微量元素分析結果表明，與鈾元素含量密切相關的微量元素主要有Mo、W、As、Th等元素（圖5-圖8）。

圖5 鈾與鉬元素關系圖Fig.5 Diagram showing the relationship between uranium and molybdenum

圖6 鈾與鎢元素關系圖Fig.6 Diagram showing the relationship between uranium and tungsten

圖7 鈾與砷元素關系圖Fig.7 Diagram showing the relationship between uranium and arsenic

圖8 鈾與釷元素關系圖Fig.8 Diagram showing the relationship between uranium and thorium

礦石中Mo元素含量變化系數(shù)較大，與U含量呈雙對數(shù)線性正相關關系，相關系數(shù)0.79，反應著Mo隨U的富集而富集，相較于原巖，Mo富集度達數(shù)十倍甚至近千倍，Mo與U有著相似的化學性質，在成礦熱液由堿變酸、成礦環(huán)境由氧化條件變成還原條件時，Mo隨U一同遷移、沉淀［8］。

W含量變化系數(shù)小于U含量變化系數(shù)，與U含量呈雙對數(shù)線性正相關，相關系數(shù)0.81；約以0.3%為界，當U含量小于0.3%時，礦石W元素含量約n×10-5，當U含量大于0.3%時，礦石W元素含量增至約n×10-4，推測U含量約0.3%是該礦床的一個重要指示含量指標，而礦床礦石平均品位也約0.3%，其相關成因需進一步研究。

As元素含量變化系數(shù)較小，但其富集程度相對較高，As含量與U含量呈雙對數(shù)線性正相關，相關系數(shù)0.54，相關性相對較小。

Th元素含量變化系數(shù)較大，與U含量呈雙對數(shù)線性正相關，相關系數(shù)0.76；低品位礦石中Th含量及變化系數(shù)都較小，為早期成礦結果反應，在堿性環(huán)境下，深部熱液攜帶的U6+與CO32-結合以UO2（CO3）34-、UO2（CO3）22-等絡合物形式遷移、沉淀，Th則主要與H元素結合，以氫化物ThH4的形式遷移，釷元素易于遷移而不易于沉積，只有少量釷元素與沉積鈾元素發(fā)生類質同象現(xiàn)象而多以鈦鈾礦的形式存在，礦石U、Th組合表現(xiàn)為相對貧釷富鈾；高品位礦石形成于主成礦期，成礦熱液由堿性逐步變?yōu)橹?酸性，在還原條件下U4+與Th4+呈鈾酰碳酸鹽絡合物、鹵化物或以硅酸鹽絡合物形式遷移、沉淀，造就了高品位礦石中Th隨U的富集而富集［9-11］。

5.3 稀土元素與礦石品位關系

居隆庵礦床稀土元素含量與U含量密切相關（圖9），相關系數(shù)0.84。輕稀土含量變化系數(shù)較小，與U含量相關性不明顯，相關系數(shù)0.18，重稀土含量變化系數(shù)較大，其含量與U含量呈雙對數(shù)線性正相關關系（圖10），相關系數(shù)0.93，顯示隨著U元素的富集，輕稀土無明顯變化，而重稀土隨U共同富集。隨著礦石鈾品位增加，δCe值也線性變大，顯示高品位礦石的形成與還原環(huán)境密切相關。

圖1 相山礦田地質簡圖（據(jù)江西省地質局二六一大隊）Fig.1 Geological sketch map of Xiangshan ore field（After 261 brigade of Jiangxi Geological Bureau）

圖9 鈾與稀土關系圖Fig.9 Diagram showing the relationship between uranium and REE

圖10 鈾與重稀土含量關系圖Fig.10 Diagram showing the relationship between uranium and HREE

6 結論

1）居隆庵礦床礦石鈾含量與硅、鈣、磷等主量元素含量密切相關，隨著U含量增加，硅含量逐步降低，鈣、磷含量逐步增加，礦石由鋁過飽和逐步轉變?yōu)槠X質特點。

2）隨著成礦熱液環(huán)境變化，在還原條件下，Mo、W、Th等微量元素與鈾共同沉淀，造就了礦石中U與Mo、W、Th含量呈雙對數(shù)線性正相關。

3）礦石稀土元素配分曲線呈輕稀土右傾而重稀土左傾的特征，鈾含量與重稀土含量密切相關，δCe值隨鈾含量增加而變大，顯示還原環(huán)境利于高品位礦石的形成。