若尔盖铀矿田热液矿物微量元素地球化学特征

胡旭刚，陈友良，张成江，赵剑波

（1.成都理工大学地学与核技术四川省重点实验室，成都 610059；2. 核工业280研究所，四川 广汉 618300）

微量元素在岩石和矿物中的含量甚微，其地球化学性质独特，在地质地球化学过程中它们的浓度可发生明显的变化，因而可作为地质地球化学过程的“指示剂”、“示踪剂”或“探途元素”[1、2]。微量元素地球化学现已成为近代元素地球化学发展最快、成果最丰富、最具活力的一门学科，微量元素已被广泛应用作为成岩成矿等地球化学作用的示踪剂[3]。

前人对若尔盖铀矿田的地层、赋矿围岩及矿石中微量元素的分布进行了比较详细的研究[4、5]，并取得了许多重要的认识。但对与铀成矿作用密切相关的热液矿物的微量元素特征则研究甚少，而这恰恰是研究矿床成矿流体来源的关键。本文通过对若尔盖铀矿田与沥青铀矿密切共生的方解石、石英、黄铁矿等矿物的微量元素地球化学特征进行对比研究，以期为成矿流体的来源及演化提供重要信息。

1 成矿地质背景

若尔盖铀矿田位于秦岭褶皱系西段，西秦岭褶皱带之南亚带，分布于主要由古生界地层所构成的白龙江复背斜西段。该铀矿田主要位于四川省阿坝自治州西北部的若尔盖县与甘肃省迭部县和碌曲县交界地带，矿田呈近东西向展布，西起川甘交界处的拉日玛梁，东至益洼，东西长约50km，南北宽约6km，面积约300km2，海拔高为2900～4060 m。现已探明铀矿床10余个，矿（化）点20余处，是中国极具发展前景的铀矿资源基地之一。

该铀矿田含矿岩系为下志留统的硅、灰岩段。下志留统自下而上划分为羊肠沟组、塔尔组和拉垅组，皆为陆棚相沉积[6]。羊肠沟组为绢云母板岩夹泥质粉砂岩，顶部夹硅、灰岩；塔尔组为泥质粉砂岩、板岩夹硅、灰岩层；拉拢组为泥质粉砂岩、板岩、灰岩、硅岩。依据含矿主岩进行划分，该地区的铀矿床属于碳硅泥岩型铀矿。在矿床的矿脉中金属矿物以沥青铀矿和胶状、微粒状、似块状、脉状黄铁矿为主，含少量镍、锌、钼、钒、铜的硫化物。脉石矿物主要为方解石，其次是石英，偶见重晶石、白云石和菱铁矿。在矿床的矿石矿物组合中常构成沥青铀矿—黄铁矿—方解石—石英组合，反映方解石、石英和黄铁矿是与铀成矿作用密切相关的热液矿物。

2 样品的采集与分析方法

在野外对有关典型铀矿床进行了详细的地质观察，确定了与铀成矿关系密切的热液脉体，有针对性地采集具有代表性的典型样品，对采集的样品进行碎样，在显微镜下挑选出单矿物。矿物样品磨至 200目以下，送中国工程物理研究院池式反应堆中照射，中子注量率约为1×1013n.cm-2.s-1，照射时间约10小时。由成都理工大学核技术与自动化工程学院核分析实验室采用美国CANBER公司生产的Ge（Li）半导体探测器加4096道分析器测定，相对误差为5%～10%。

表1 方解石中微量元素含量（×10－6）

3 微量元素组成特征

表1列出了方解石中的微量元素含量。从表1可以看出，方解石中含量较高（＞4×10-6）的微量元素有：Sr、Zr、Ba、Zn、U、Ni、Cr。在同一中段附近，成矿期的方解石比成矿后期的方解石中的微量元素含量总体上偏高，特别是U含量的变化更加明显。此外，由浅部向深部，总体上方解石微量元素的含量明显增加，这与矿床中U、Ni、Zn等成矿元素品位的变化趋势一致。

表 2列出了石英中的微量元素含量。从表2可以看出，石英中含量较高（＞4×10-6）的微量元素有：Zn、Zr、Ni、Ba、Sr、U、Cr，与方解石基本一致，其中明显高于方解石的微量元素有Ni，明显低于方解石的微量元素有 Sr、U。在同一地点附近（如 JZ—7与 JZ—8、JZ—9与 JZ—10），成矿期杂色石英的微量元素含量显著高于成矿后期白色石英的微量元素含量，表现出与方解石一致的变化规律。

表2 石英中微量元素含量（×10－6）

表3列出了黄铁矿中的微量元素含量。从表3可以看出，黄铁矿中微量元素的富集程度远大于方解石和石英中的微量元素，其中含量高（＞100×10-6）的有：Zr、Zn、Ba、Ni、U，与方解石和石英基本一致。此外，6中段黄铁矿中的微量元素含量大多明显高于2中段黄铁矿中的微量元素，表现出与方解石一致的微量元素含量变化规律。

表3 黄铁矿中微量元素含量（×10－6）

图1、2、3为510-1铀矿床成矿期方解石、石英和黄铁矿的微量元素相对于原始地幔（据因特网上国际地球化学参考模型数据，1998，见表3）的标准化组成图，从图中可以看出，成矿期方解石、石英和黄铁矿具有相似的微量元素组成，且配分形态基本一致，说明形成方解石、石英和黄铁矿的流体来源相同。

图1 510-1铀矿床成矿期方解石和辉绿岩中的脉状方解石微量元素原始地幔标准化组成图

图2 510-1铀矿床成矿期石英微量元素原始地幔标准化组成图

4 微量元素相关分析

表4列出了方解石中与U具有显著正相关的微量元素，从表4可以看出，方解石中U与Co、Ba、Ni、Zn、Sb、Zr呈显著的正相关，其相关系数都在0.9以上，特别是与Co的相关系数最高，达到了0.978，反映U与Co具有高度的同源性。由于Zr、Ta属于岩浆作用中的高场强元素，Co、Ni是典型的地幔元素，U与这些元素密切相关的事实反映了形成方解石的成矿流体应当来源于深部。

表5列出了石英中与U具有明显正相关的微量元素，从表5可以看出，石英中U与Zr、Ni、Ta呈显著的正相关，其相关系数都在0.9以上，特别是与 Zr的相关系数最高，达到了0.993，反映U与Zr具有高度的同源性。由于Zr、Ta属于岩浆作用中的高场强元素，Ni是典型的地幔元素，U与这些元素密切相关的事实反映了形成石英的成矿流体亦应当来源于深部。

图3 510-1铀矿床黄铁矿微量元素原始地幔标准化组成图

5 结论

通过对若尔盖铀矿田与铀成矿作用密切相关的热液矿物——方解石、石英、黄铁矿等的微量元素地球化学特征进行研究，可以得出如下结论：

1）方解石、石英、黄铁矿具有相似的微量元素组成特征，相对富含Sr、Zr、Ba、Zn、U、Ni、Cr等元素，尤其是成矿期的方解石、石英和黄铁矿的微量元素相对于原始地幔的配分曲线形态基本一致，说明形成方解石、石英和黄铁矿的流体来源相同。

表4 方解石微量元素相关系数表

表5 石英微量元素相关系数表

2）方解石中U与Co、Ba、Ni、Zn、Sb、Zr呈显著的正相关，石英中U与Zr、Ni、Ta呈显著的正相关，其相关系数都在0.9以上，U与这些深源元素密切相关的事实反映了形成矿床的成矿流体应当来源于深部。

[1] 赵振华.七十年代地质地球化学进展—微量元素地球化学研究进展[M].贵州人民出版社，1980.

[2] 赵振华.微量元素地球化学[J].地球科学进展，1992，7(5)：65～66.

[3] 倪师军，滕彦国，张成江，吴香尧.成矿流体活动的地球化学示踪研究综述[J].地球科学进展，1999，14(4)：346～352.

[4] 赵兵.若尔盖铀成矿带地球化学与矿床成因研究[D].成都理工学院博士学位论文，1994.

[5] 赵兵，金景福.若尔盖铀成矿带区域地层（岩石）地球化学[J].地质地球化学，1996，24（5）：28～31.

[6] 陈友良,侯明才,朱西养,等.若尔盖铀矿田含矿岩系的岩石特征及成因探讨[J].成都理工大学学报(自然科学版)，2007，53(4):555～558.