萨瓦甫齐铀矿床层间氧化带地球化学特征

吴孔运，高利鹏，申平喜

（陕西省核工业地质局211大队，陕西 西安 710024）

萨瓦甫齐铀矿床层间氧化带地球化学特征

吴孔运，高利鹏，申平喜

（陕西省核工业地质局211大队，陕西 西安 710024）

萨瓦甫齐铀矿床不同地段层间氧化带的氧化还原程度是不同的。利用诸如w（Fe3+）/w（Fe2+）、w（Ra）/w（U）和有机炭等地球化学参数探讨了萨瓦甫齐铀矿床层间氧化带的地球化学特征，即矿床西南部层间氧化带氧化程度较弱，表现为全硫（∑S）、总铁（TFe）和矿石的铀质量分数低；而矿床中部及东北部层间氧化带氧化程度较强，尤其以东北部突出，它们的全硫、总铁和矿石的铀质量分数均高。铀矿化强弱明显与层间氧化带的氧化还原程度有关，层间氧化带的氧化程度越强，铀矿化则愈强；反之，则弱。

铀矿；地球化学特征；层间氧化带；萨瓦甫齐

层间氧化带砂岩型铀矿是中国北方中新生代盆地的一种主要矿床类型，内蒙古鄂尔多斯盆地的东胜铀矿床、新疆吐哈盆地的十红滩铀矿床是其典型代表［1-2］。萨瓦甫齐铀矿床位于塔里木盆地北缘、西天山南部呈近EW向（宽3～5 km，东西长70 km）阿依列—萨瓦甫齐山间盆地的东端。前人对该矿床的成矿地质特征［3］、 层间氧化带类型［4］进行了大量的研究，但对萨瓦甫齐铀矿床层间氧化带地球化学特征研究的较少，本文试图根据萨瓦甫齐铀矿床5个钻孔的地球化学数据进行分析，综合并总结其中的控矿因素，为该铀矿床的下一步找矿勘探提供依据。

1 研究区概况

萨瓦甫齐铀矿床在大地构造上位于塔里木板块与西南天山造山带的接触部位，处于塔里木盆地北缘、西天山南部的阿依列—萨瓦甫齐山间盆地中［5-6］。该盆地经历了强拉张、弱伸展、隆升剥蚀、强挤压和差异升降5个阶段。早中侏罗世为盆地发育成煤期，气候温和潮湿，处于还原环境，沉积物含大量有机质。在上侏罗世至早白垩世，盆地全面抬升，气候炎热干旱，铀活化迁移，含铀含氧地下水沿层间渗透，形成了层间氧化带。

矿区地层属南天山地层区的阔克沙勒岭地层分区［7］。整套地层分为基底地层和沉积盖层两大部分（图1）。震旦系萨瓦甫齐群（Z1sw）灰绿色片岩、变质砂岩及杂色泥岩，石炭系（C）灰黑色含炭砂岩、含炭粉砂质页岩及灰岩和下二叠统小提坎立克组（P1x）紫红色夹灰绿色安山玢岩、中性火山角砾岩、酸性晶屑—玻屑凝灰岩共同组成了盆地的直接基底。盆地盖层包括中、上三叠统小泉沟群（T2-3xq）灰白色长石砂岩及褐灰色砾岩、泥岩，侏罗系（J）灰白色及灰黑色砾岩、砂岩、泥岩互层与煤层，下白垩统亚格列木组（K1y）灰褐色粉砂质泥岩与砾岩、上新统阿图什组（N2a）褐灰色砂质砾岩与粉砂质泥岩及第四系（Q）的冰碛-洪积层。震旦系萨瓦甫齐群铀的背景值较高，是形成萨瓦甫齐铀矿床的有利铀源层之一。侏罗系铁米尔苏组地层旋回结构明显，共发育7个完整的旋回，各旋回叠置构成很好的“泥-砂-泥”结构，且这种结构相间出现，这种 “泥-砂-泥”结构为后期层间氧化带的发育提供了很好的地层条件，同时，铁米尔苏组是萨瓦甫齐铀矿床的赋矿层位。

图1 萨瓦甫齐铀矿床地质略图Fig.1 Geological sketch map of Sawafuqi uranium deposit

萨瓦甫齐铀矿区处于南深北浅、北陡南缓的不对称箕状向斜构造中。该向斜构造，轴向近于EW向，两翼地层陡立，呈单斜状，北翼地层较完整，南翼地层则深埋，只出露了新近系。

区内岩浆岩发育，吕梁期的基性辉绿岩沿着震旦系萨瓦甫齐群顺层侵入，岩性为黑绿色中粗粒辉绿岩。海西期花岗岩沿库玛力克复向斜与哈雷克套复背斜转折端侵入，在阿克牙依拉克形成了面积约600 km2的大型花岗岩岩基，萨瓦甫齐铀矿区北东部的铁米尔苏组花岗岩是其西端部分，岩性为中粗粒黑云角闪花岗岩。该岩体铀背景值较高，一般为 9×10-6～16×10-6， 最高达 26×10-6， 是萨瓦甫齐铀矿形成的铀源体。海西晚期，岩浆活动表现为大规模的喷发活动，岩性为一套中—中酸性的英安质熔岩角砾岩、英安质流纹岩、安山斑岩、安山岩和英安岩等。

2 研究方法

2.1 取样方法和要求

取样时应仔细对照钻孔的地质物探编录和γ测井资料，以保证取样位置的准确性。取样时，应按不同的岩石地球化学分带和矿体的不同部位及不同的矿石类型分别采取，先把岩心外表的泥层洗去或去掉被冲洗液浸透的表层，取样长度遵循如下原则：当矿段厚度小于1 m时，取样长度应小于30 cm；当矿段厚度为1～2 m时，取样长度最大为50 cm；当矿段厚度大于2 m时，取样长度最大为1 m；在矿段边界的取样长度为10～20 cm；矿段两侧围岩各取一个样，取样长度为10～20 cm。

取样时，应按矿心对称劈半取样，一半作为矿样；另一半保留。劈岩心碎屑应全部收集，并平均分为两份，一份合并到矿样中；另一份合并到保留矿心中，两份重量相对误差应小于15%。样品重量与理论值误差应小于15%。

样品加工时，可直接破碎至-0.097 mm，不过筛，混均匀后装袋。

2.2 化学分析方法

用气相色谱法测定有机炭质量分数worg（C），所用仪器为美国Varian公司生产的脉冲放电检测器（PDD）， 精度为 5×10-9。 用 ICP-MS 法测定全硫wtot（S），所用仪器为荷兰赛默飞尔科技公司生产的ELEMENT1高分辨电感耦合等离子体质谱仪， 其精度＜2%RSD （10 μg·L-1，n=10）。用溶剂滴定容量法测定Fe2O3及FeO质量分数；测定铀用日本岛津制造的UV-2401PC、AA-6800等仪器分析。

3 铀矿床地球化学特征及分析

层间氧化带的氧化还原程度往往与岩石中（如总铁、 有机炭worg（C）、 全硫、 氧化铁（Fe2O3）及氧化亚铁（FeO）等）质量分数有关。而与此相对应的是铀的沉淀富集与岩石中还原物质的多少有一定的相关性。

本文以萨瓦甫齐铀矿床东北部、中部和西南部工业矿化孔的矿化层为对象，地表分别出露中下侏罗统其行布拉克组（J1-2qx）、铁米尔苏组（J1-2tm）及上侏罗统齐古组（J3q），取样选取的工业矿化孔，具有一定的随机性和代表性。

3.1 西南部层间氧化还原带地球化学特征

在萨瓦甫齐铀矿床西南部出露侏罗统齐古组（J3q）地层，选取ZK1602和ZK002两个工业矿化钻孔，分析了含矿层岩心中12组样品共72个数据，其每个孔的地球化学数据，均用ORIGIN7.5软件做出了如下图件，即图2和3。

如图2、3所示，钻孔ZK002及ZK1602矿石中 w（Fe3+）/w（Fe2+）值都小于0.75， 反映了含矿层岩石中大部分Fe3+转变为Fe2+，同样，两个孔含矿岩石中有机炭质量分数也较高，最高达到2.72%，而全硫质量分数却较低，它反映了黄铁矿质量分数的高低，w（Ra）/w（U）值从总体看来接近1。矿石中总铁、全硫质量分数的多少与铀质量分数的高低有一定的对应关系，如图3所示，总铁及全硫质量分数较低，矿石中的铀质量分数反而升高，此外，在还原环境中， w（Fe3+）/w（Fe2+）值大，矿石中铀质量分数就高；反之，铀质量分数就低。如图4所示，矿石中总铁（TFe）及有机炭质量分数越高，矿石中铀质量分数就高，有机炭与铀矿化强弱有一定的相关性。总之，萨瓦甫齐铀矿床西南部地球化学特征显示该地区的含矿层位为层间还原带。

图2 钻孔ZK002层间氧化还原带的地球化学特征Fig.2 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK002

3.2 中部地区含矿层位的地球化学特征

萨瓦甫齐铀矿床中部地区出露中下侏罗统铁米尔苏组（J1-2tm），该地层为一套河流相、沼泽相的陆相沉积岩系，同时也是萨瓦甫齐铀矿床的赋矿层位。ZK5801是中部地区的一个主要工业矿化孔，其主要地球化学特征如图4所示。

图3 钻孔ZK1602层间氧化还原带的地球化学特征Fig.3 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK1602

图4 钻孔ZK5801层间氧化还原带的地球化学特征Fig.4 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK5801

由图 4 可见， 钻孔矿石中 w（Fe3+）/w（Fe2+）值部分小于0.5，大部分都大于2，最高的接近 8，w（Fe3+）/w（Fe2+）值从含矿层的上部至下部出现5个高峰值和4个低峰值，反映该钻孔含矿层位大部分为氧化环境。有机炭质量分数较平稳，开始出现一个峰值，其质量分数接近1.2%，到矿层中部出现一个峰值，其值约0.8%，其余矿段都比较低，大致0.3%。总铁和全硫质量分数有比较好的对应关系，在矿层上部都比较高，中部较低，在下部又变高，但与矿石中铀质量分数没有对应关系。从整个图层看来，w（Fe3+）/w（Fe2+）值、 有机炭质量分数和矿石中铀质量分数有一定的对应关系，特别是在含矿层的中部， 图中 w（Fe3+）/w（Fe2+）值低峰与有机炭和铀质量分数高峰相对应，即，在还原环境下，如果有机炭质量分数高，那么矿石中铀质量分数就高。总之，萨瓦甫齐铀矿床中部地区含矿层基本上处于氧化还原过渡环境。

3.3 东北部地区含矿层位的地球化学特征

萨瓦甫齐铀矿床东北部地区出露的岩性为一套灰白色砂岩、砂砾岩，与三叠系中、上统小泉沟群（T2-3xq）为整合接触。在矿床东北部地区选取ZK62及ZK5603两个工业矿化孔，在 ZK62钻孔394～398 m及 467～580 m两段含矿层取样品39组，共234个数据，在ZK5603钻孔的 140～143 m、 346～355 m 及368～374 m三段含矿层取样品14组，共84个数据，用ORIGIN7.5软件做图5和图6如下：

由图 5 可知， 钻孔矿石中 w（Fe3+）/w（Fe2+）值都大于1，最大值接近32，且在467～580 m处出现一个峰值，同样，总铁质量分数wtot（Fe）在此矿段也只出现一个峰值。该峰值反映含矿层位为比较强的氧化环境。有机炭质量分数在394～398 m矿段出现一个峰值，但该矿段的铀质量分数较低，且其质量分数变化较平稳，推测该含矿层有机炭质量分数在成因上与铀矿化的强弱关系不大。全硫质量分数wtot（S）和矿石中的铀质量分数在467～580 m之间也出现一个峰值。从整个图层看来，w（Fe3+）/w（Fe2+）值、全硫及总铁和矿石中铀质量分数有一定的对应关系，全硫及总铁的峰值与矿石中铀质量分数的峰值相对应，反映了矿石中全硫及总铁的值愈大，矿石中的铀质量分数就愈高， w（Fe3+）/w（Fe2+）的峰值则相对滞后。同样，图6显示的地球化学特征与图5基本一样。总之，萨瓦甫齐铀矿床东北部地区含矿层位处于比较强的氧化环境。

图5 钻孔ZK62层间氧化还原带的地球化学特征Fig.5 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK62

图6 钻孔ZK5603层间氧化还原带的地球化学特征Fig.6 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK5603

4 结 论

萨瓦甫齐铀矿床不同地段含矿层的地球化学特征是不同的，西南部地区含矿层为层间还原带，w（Fe3+）/w（Fe2+）值小于 0.75， 有机炭质量分数较高，一般接近1，最高约2.72%，全硫及总铁质量分数都较低，基本上未超过1%，与此相对应的是铀质量分数也不高，一般不超过0.06%。中部地区为层间氧化还原带， w（Fe3+）/w（Fe2+）值变化较大， 一般处于0.8～7.5之间，有机炭质量分数不高，一般在0.4%左右，最高约1.2%，全硫及总铁质量分数变化较大，总铁质量分数最高值约1.45%，铀质量分数较高，一般超过0.075%，最大值约0.23%。东北部地区为层间氧化带，w（Fe3+）/w（Fe2+）值变化较大， 最大值约 32， 有机炭质量分数不高，一般在0.3%左右，最高值约0.75%，全硫及总铁质量分数变化较大，最高值约4%，铀质量分数较高，最大值为3%。总之，在萨瓦甫齐铀矿床，层间氧化还原带氧化程度越高，铀矿化就愈强；反之，则弱。

［1］肖新建， 李子颖， 陈安平.东胜地区砂岩型铀矿床后生蚀变矿物分带特征初步研究［J］.铀矿地质， 2004， 20（3） :136-140.

［2］张金带， 徐高中， 陈安平， 等.我国可地浸砂岩型铀矿成矿模式初步探讨［J］.铀矿地质，2005， 21（3） :139-151.

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［7］王招明，夏维书，周黎霞，等.塔里木盆地乌什凹陷及周边露头区油气地质［M］.北京：石油工业出版社，2002.

Geochemical features of the interlayer oxidation zone in Sawafuqi uranium deposit

WU Kong-yun， GAO Li-peng， SHEN Ping-xi
（Geologic Party No.211， Nuclear Geological Bureau of Shaanxi Province，Xi’an， Shaanxi 710024， China）

The oxidation-reduction degree in different parts of the interlayer oxidation zone in Sawafuqi uranium deposit is different.The geochemical features of the interlayer oxidation zone in Sawafuqi uranium deposit are discussed by using the geochemical parameters such as w（Fe3+）/w（Fe2+），w （Ra）/w （U）and organic carbon， etc.The interlayer oxidation in the southwestern of the deposit is weak which is represented by the low content of total sulfur，total iron and ores， but the interlayer oxididation in the middle and northeastern part of the deposit is strong，especially in the northeastern deposit which is suggested by the high content of total sulfur， total iron and ores.Uranium mineralization is clearly related to the oxidation-reduction degree of the interlayer oxidation zone.If the interlayer oxidation zone is oxidized stronger， the uranium mineralized is richer， vice versa， the mineralization is poor where the interlayer oxidation is weak.

uranium deposit； geochemical features； interlayer oxidation zone； Sawafuqi

P619.14;P598

A

1672-0636（2010）03-0134-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.03.003

2010-07-21；

2010-08-03

新疆温宿县萨瓦甫齐地区铀矿详查（编号：ZYZXKC2006-8）

吴孔运（1963—），男，湖南新田人，工学博士，高级工程师，主要从事矿产资源勘查与研究。E-mail:knoywu@163.com