南秦岭西亚带碳硅泥岩型铀矿化与沉积环境分析

张字龙， 漆富成， 李治兴， 何中波， 王文全， 杨志强

(核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029)

南秦岭西亚带碳硅泥岩型铀矿化与沉积环境分析

张字龙， 漆富成， 李治兴， 何中波， 王文全， 杨志强

(核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029)

碳硅泥岩型铀矿为沉积内生型，具有明显的层控特征，沉积相与铀矿化关系往往是碳硅泥岩型铀矿床的研究重点。南秦岭西亚带碳硅泥岩型铀矿床的成因类型主要为沉积-热液叠加改造型，赋矿层位仅局限于中、下志留统炭硅质、泥质的富铀地层中。通过对研究区区域地质背景，沉积环境以及有利沉积相对铀成矿的控制作用研究，指出碳酸岩台地中发育的水下坳陷相整体控制着铀矿化的分布，而坳陷相中发育的硅灰岩透镜体是铀矿化定位的前提。

南秦岭西亚带;碳硅泥岩型铀矿床;沉积相

张字龙，漆富成，李治兴，等.2012.南秦岭西亚带碳硅泥岩型铀矿化与沉积环境分析［J］.东华理工大学学报:自然科学版，35(2):149-154.

Zhang Zi-long，Qi Fu-cheng，Li Zhi-xing，et al.2012.The sedimentary environment of carbonaceous-siliceous-pelitic rock type uranium mineralization in western Subzone，South Qinling［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science)，35(2):149-154.

碳硅泥岩型铀矿床系产于中国上震旦统至二叠系未变质或弱变质海相碳酸盐岩、硅质岩、泥岩及其过渡型岩类中的铀矿床(张待时，1994;刘兴忠等，1997;赵凤民，2009)，是中国重要工业铀矿床类型之一。这类铀矿床属于层控内生型，海相沉积直接控制着该类型铀矿床赋铀岩层的分布，因此研究沉积环境对指导碳硅泥岩型铀矿找矿非常重要。前人已经作过部分研究工作(毛裕年等，1987;唐朝晖等，1990;胡云绪，1991;连立祥，1994)，但工作重点只是南秦岭西部的迭部区域。本文通过对南秦岭西亚带志留纪沉积体系的恢复和铀矿化有利沉积相空间分布规律的研究，重点分析早、中志留世沉积环境与铀矿化关系，旨在为今后找矿工作缩小靶区提供一定的依据。

1 区域地质背景

研究区东起陕豫省界，西达甘南，北以玛曲-成县、凤县-山阳深大断裂与中、北秦岭加里东褶皱带为界，南以迭部-武都-汉中和扬子陆块分开(图1)。主要出露震旦系、古生界、中新生界地层，缺失上侏罗统和上白垩统。已发现的铀矿床主要集中在迭部地区，舟曲-武都地区目前仅发现一个矿床，但全区发育有大量的铀矿点和异常点。

1.1 含矿地层特征

研究区铀矿化主要赋存于志留系地层中，矿床均产于中、下志留统碳硅泥岩建造中。下志留统迭部群主要分布于太阳顶背斜北翼，地层自下而上包括苏里木塘组、羊肠沟组、塔尔组、拉垅组，为区内重要含矿层。岩性主要为炭质、硅质、泥质岩，硅灰岩、灰岩、板岩等，厚度为5 720～6 208 m，含铀丰度为12×10－6～15×10－6;中志留统舟曲群分布在太阳顶背斜两翼，为区内主要含矿层，岩性由砂质板岩和硅灰岩组成，厚约 484 m，含铀丰度为5×10－6～12 ×10－6;上志留统白龙江群大面积出露于太阳顶背斜南翼，岩性以变质细砂岩和绿色千枚岩为主，夹硅质板岩和炭质板岩，是本区次要含矿层。厚约2 504 m，含铀丰度为5×10－6～8×10－6①金有忠，朱西养，李庆阳，等.2005.西南铀矿地质志(内部资料).中国核工业地质局.。

1.2 区域构造特征

研究区经历了多次构造运动，褶皱、断裂构造都很发育，并伴有岩浆活动和区域变质作用。根据构造的展布特点，区域构造以近EW向为主，NE向次之，而SE向和NW向构造很不发育。近EW向断裂构造横贯全区，以压性为主，多为逆断层，既是构造线，也是地层的分界线。NE向断裂构造以平推为主，属于扭性或压扭性构造，多呈逆时针扭动，并切割EW向构造。NE向与EW向断裂构造往往纵横交错，互相切割形成大小不等的菱形格子状或网格状的构造破碎带。

图1 南秦岭构造单元、区域大断裂及铀矿化Fig.1 Tectonic units，regional trunk faults and uranium mineralization in South Qinling

在长期和复杂的地质历史中，含铀地层遭到了强烈的改造，各类岩石普遍发生了重结晶，矿物和元素间的交代作用比较明显(周德安，1980)。这些断裂构造既是含铀热液上升和地下水渗透的良好通道，也提供了后生改造的成矿空间，有利于热造型铀矿床的形成。

1.3 区域岩浆岩

研究区岩浆活动主要为华力西、印支和燕山期，出露的岩性主要为辉绿岩、花岗闪长岩、花岗闪长斑岩、煌斑岩、长英岩和英安斑岩，主要受玛曲-迭部-武都-洋县深断裂控制，在白依复背斜核部及其两翼分布，具有规模小、零星分散的特点。在热液活动的影响下，围岩具有角岩化、硅化、矽卡岩化、大理岩化、赤铁矿化、黄铁矿化、黄铜矿化和褪色等蚀变。在岩体接触带附近，局部地段放射性场偏高，铀丰度可达20×10－6～30×10－6①。

2 铀矿床类型及铀多金属成矿作用表现

南秦岭西亚带已发现的碳硅泥岩型铀矿床共有6 个，分别是矿床510，511，512，513，刁德卡和坎子上。以研究含铀碳硅泥岩建造中铀源体(层)中铀的活化迁移、叠加改造富集、累聚作用为关键，以中、下志留统富铀层为重点研究对象，认为铀矿床是在沉积作用构成铀源层的基础上，经构造岩浆热液改造富集而成。因此，在南秦岭西亚带主要表现为与志留系碳硅泥岩矿源层经燕山期辉绿岩脉或岩墙、花岗岩和石英斑岩、闪长岩脉群和古地下热水沉积改造成矿地质作用相关的铀成矿地质特征。其铀矿化类型均属于沉积-热液叠加改造型。碳硅泥岩型铀矿床的重要含矿层——下寒武统沉积地层，区内仅发现504这个矿点和4个矿化点，属于含铀磷块岩型。该类型为下寒武统沉积成岩作用形成的低品位铀矿化，不具有工业意义，属于非常规铀资源(漆富成等，2011)。南秦岭西亚带碳硅泥岩型铀矿床成矿特征详见表1。

该区碳硅泥岩型铀矿床，不仅仅是单一的铀矿床，而往往是铀和其它多金属伴生，且部分伴生组分可达到综合利用的指标。从表1可知，各矿床均有多种伴生元素，除了小型矿床513无可综合利用伴生元素以及矿床511无研究资料外，其它各中小型矿床均伴生有可综合利用的微量和稀散元素。而且，一般铀矿床规模往往与其可利用的伴生元素规模相一致。

因此，针对该区碳硅泥岩型铀矿床的研究，可进一步分析铀多金属矿床成矿机制，探索钼、镍、锌、钒等多金属的综合利用前景，这即可大大增加矿床资源储量，提高综合利用价值，还可指导今后寻找相同类型的铀多金属矿床。

表1 南秦岭西亚带碳硅泥岩型铀矿床一览表Table 1 Schedule of carbonaceous-siliceous-pelitic rock type uranium deposits in western subzone of South Qinling

3 沉积环境、沉积相对铀层体的控制作用

碳硅泥岩型铀矿床定位与制约其产出的黑色岩系有最密切的联系，仅有那些在特定古地理环境下形成的碳硅质泥岩才产有铀矿床。上震旦统-下古生界中的碳硅泥岩型铀矿床，主要分布于由古陆、古岛弧为边界的陆表海的边缘部位以及海槽邻近陆表海的部位所形成的碳硅泥岩层中，在陆表海内部及海槽内部沉积的岩层一般不产出铀矿床。

3.1 研究区志留纪沉积相组成

本文主要在前人的研究成果基础之上，根据各区域地质报告和钻孔资料的收集、整理，通过区域地层对比，最终恢复了研究区志留纪沉积相。自北向南分别发育有广海陆棚相、台缘斜坡相、碳酸盐台地相(台地内发育有水下坳陷相)、泄湖相、滨海相和古陆(图2)。

3.2 沉积环境、沉积相与铀矿化关系

南秦岭西亚带处于扬子板块西北缘，自古生代就被卷入秦祁昆古洋板块的活动。由于祁连古洋壳自南而北向华北古陆俯冲，南秦岭带又处于陆缘海的位置，构成了被动大陆边缘海的构造沉积格局。南秦岭西亚带在志留纪时期处于被动大陆边缘陆缘海的位置，南侧为具中间地块性质的若尔盖古陆，东段为碧口古陆，两个古陆之间为南坪海峡(图2)。志留纪时期白依沟群与古海岸线大体平行展布，成为链状水下隆起，其南侧构成具有障壁的陆缘海沉积环境。介于若尔盖古陆与白依水下隆起之间受岛链障壁所隔沉积环境较封闭。链状水下隆起带由滩礁和礁后潮坪等碳酸盐岩台地构成，台间形成半局限的水下坳陷相沉积，构成硅岩，碳酸盐岩及粉砂质泥岩等组成含铀岩组，尤其以硅灰岩透镜体发育为相标志，不同程度地含有机碳。含铀岩组由下硅岩-硅钙质过渡岩-生物灰岩-硅钙质过渡岩-上硅岩组成，这一岩石序列可以重复或相间产出。链状水下隆起带向北依次发育台地边缘相和广海陆盆相。南秦岭西亚带在志留纪时期自若尔盖古陆由南向北清晰地显示滨岸陆棚相、台地相、台间水下坳陷相、台地边缘相、深水斜坡相和盆地相，随后台地和斜坡相带逐渐向北深水盆地推进。其中，台间形成半局限的水下坳陷相沉积，控制硅岩、碳酸盐岩以及硅灰岩透镜体含铀岩组的展布，从而控制着区域铀矿化的分布。

图2 南秦岭西亚带志留纪岩相古地理与碳硅泥岩型铀矿化关系图Fig.2 Relationship map between Silurian lithofacies paleogeography and uranium mineralization in western subzone of South Qinling

3.3 有利沉积相中的硅灰岩透镜体是铀矿化定位前提

南秦岭西亚带沉积相与铀矿化的关系，主要表现为碳酸岩台地相中发育的水下坳陷相控制了铀矿化的分布，这一点在图2中清晰可见。而水下坳陷相对铀矿化的控制因素，集中表现为发育的硅灰岩透镜体制约铀矿化的空间定位(图3)。

下面以迭部矿田为例，阐述水下坳陷相中发育的硅灰岩透镜体对铀矿化的控制作用。

迭部矿田主要含矿层为中志留统中部和下志留统中部，这两个层位产有大量硅灰岩透镜。透镜体的分布同时受控于中下志留统地层的分布和水下坳陷相的展布，主要定位于太阳顶背斜北翼的东西两侧，背斜南翼分布较少(图3)。总体上透镜体呈单体或群体产出，走向上不连续。研究表明，组成硅灰岩透镜体的各类岩石几乎都发现有铀异常和铀矿化，且铀矿化产于硅灰岩透镜体厚度由薄变厚的过渡地段，即海底隆起向坳陷的过渡部位，但具有工业价值的铀矿主要赋存于由硅质和灰质混合沉积的过渡岩中，其次产于硅岩和灰岩中。对迭部矿田已知矿床含矿层中硅灰岩透镜体取样分析，表明组成硅灰岩透镜体的各类岩石的铀含量都比较高，16 ×10－6～70 ×10－6(陈一峰，1980)，比正常沉积岩高出几倍至几十倍。而且矿石与围岩(硅灰岩透镜体)在矿物成分和化学成分上基本一致，表明成矿物质主要来源于硅灰岩透镜体本身。

另外，迭部矿田降扎矿床分布地区，硅灰岩透镜体的规模大，一般长度大于1 000 m，厚度100～350 m，东部刁德卡地区硅灰岩透镜体规模较小，长几百米，厚30～50 m，少数大于100 m。而降扎矿床规模远大于刁德卡矿床的规模，这说明了硅灰岩透镜体的规模对铀矿体的规模具有一定的控制作用。这是因为透镜体与围岩物理性质存在差异，在其接触部位产生破碎、裂隙、断裂构造等容矿空间，而硅灰岩透镜体的规模和岩性又控制着断裂构造的发育。因此，硅灰岩透镜体的平面分布和垂向延伸是铀矿体形成的重要定位条件。已有矿体的定位条件显示，缺硅灰岩透镜体无富矿，硅灰岩透镜体不破裂不成矿。在未来的找矿过程中，应重点勘探硅灰岩透镜体发育的区域，而且勘探深度应与硅灰岩透镜体的垂向延伸相对应(张字龙等，2011)。

图3 南秦岭西亚带有利沉积相中硅灰岩透镜体对铀矿化的控制Fig.3 Uranium-controlling of siliceous-limestone lenses in favorable sedimentary phases in western subzone of South Qinling

综上所述，碳酸盐台地中发育的水下坳陷相是区域成矿最有利沉积相，而在研究区中部和东部也发育有水下坳陷相，如果在今后的找矿工作中，依据迭部矿田成矿特征，在水下坳陷相中寻找与其成矿特征相似，而且有硅灰岩透镜体的发育的地区，将会有重大突破。

4 结论

南秦岭西亚带是我国重要碳硅泥岩型铀矿产铀基地之一。通过研究该区志留纪沉积环境与铀矿化关系，得出以下结论:

(1)恢复了研究区志留纪沉积环境，确认碳酸盐岩台地中发育的水下坳陷相是最有利的成矿、找矿环境;

(2)水下坳陷相控制着硅灰岩透镜体的规模和有利岩性的发育，并间接控制着断裂构造的发育，而断裂构造又直接控制着铀矿化的发育，因而硅灰岩透镜体是研究区的重要找矿标志。

(3)在研究区中部和东部发育的水下坳陷相中，探索硅灰岩透镜体的发育情况，是研究区新的找矿方向。

陈一峰.1980.南秦岭西段地区中志留统硅灰岩及其与铀矿化关系［M］//碳硅泥岩型铀矿床文集.北京:原子能出版社:62-78.

胡云绪.1991.西秦岭志留-泥盆纪的遗迹相［J］.中国地质科学院西安地质矿产研究所所刊，31:87-96.

连立祥.1994.碳硅泥岩型铀矿床的成矿作用与红层(盆)的关系［J］.华东地质学院学报，17(1):68-75.

刘兴忠，张待时，罗长本，等.1997.中国铀矿找矿指南［M］.北京:中国核工业地质局:207-272.

毛裕年，司永明.1987.西秦岭中志留统含铀岩组沉积相初析［J］.铀矿地质，3(3):137-148.

漆富成，张字龙，李治兴，等.2011.中国非常规铀资源［J］.铀矿地质，27(4):113-199.

唐朝晖，曾允孚.1990.西秦岭中志留统“硅泥岩”型层控铀矿的沉积特征及控矿条件［J］.沉积学报，8(2):33-42.

张待时.1994.中国碳硅泥岩型铀矿床成矿规律探讨［J］.铀矿地质，10(4):207-219.

张字龙，漆富成，付锦，等.2011.迭部矿田成矿地质条件及资源量扩大方向分析［J］.铀矿地质，27(5):258-264.

赵凤民.2009.中国碳硅泥岩型铀矿地质工作回顾与发展对策［J］.铀矿地质，25(2):91-97.

周德安.1980.南秦岭西段志留系铀成矿的主要控制因素［M］//碳硅泥岩型铀矿床文集.北京:原子能出版社:79-84.

The Sedimentary Environment of Carbonaceous-Siliceous-Pelitic Rock Type Uranium Mineralization in Western Subzone，South Qinling

ZHANG Zi-long， QI Fu-cheng， LI Zhi-xing， HE Zhong-bo， WANG Wen-quan， YANG Zhi-qiang
(Beijing Research Institute of Uranium Geology，Key Laboratory of Exploration and Evaluation Technology of Uranium Resources，CNNC，Beijing 100029，China)

The carbonaceous-siliceous-pelitic rock type uranium deposits are evidently controlled by strata.Relationship between Sedimentary phases and uranium mineralization is the key point of research on this type.The main genesis of such deposits in western subzone of South Qinling is hydrothermal alteration superimposed on sedimentation.The ore-hosting beds are only constrained in uranium-rich constructions in Middle-Lower Silurian.Integrated analysis of regional geological setting，sedimentary environment and uranium-controlling of favorable sedimentary phases in this paper proposes that the distribution of uranium mineralization was controlled by the whole underwater depression phase in carbonatite platform，and that the uranium location is premised by siliceous-limestone lenses developed in the depression phase.

western subzone of South Qinling;carbonaceous-siliceous-pelitic rock type uranium deposits;sedimentary phases

P512.2

A

1674-3504(2012)02-0149-06

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.02.008

2011-12-02 责任编辑:吴信民

全国铀矿资源潜力评价——碳硅泥岩组分课题(地D0608-3)

张字龙(1978—)，硕士，主要从事沉积学与铀矿地质研究。E-mail:zzl99132@tom.com