中国碳硅泥岩型铀矿地球化学指示元素特征及异常模式

付 锦，赵宁博，裴承凯，李新春

(核工业北京地质研究院,遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京 100029)

中国碳硅泥岩型铀矿地球化学指示元素特征及异常模式

付 锦，赵宁博，裴承凯，李新春

(核工业北京地质研究院,遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室，北京 100029)

根据全国铀矿资源潜力评价项目研究成果，在大量研究我国碳硅泥岩型铀矿地球化学异常特征的基础上，总结了一套对碳硅泥岩型铀矿勘查稳定且行之有效的指示元素及其组合，确定了碳硅泥岩型铀矿地球化学异常模式，并以实例说明。

碳硅泥岩型铀矿；指示元素；地球化学；异常模式

碳硅泥岩型铀矿是指产在一定地质时期(主要是晚震旦世—二叠世)的未变质或弱变质的海相碳酸盐、硅质岩、泥岩及其过渡型岩类中的铀矿床。碳硅泥岩型铀矿约占我国已探明铀矿总资源储量的7%左右，是我国四大铀矿床类型之一，铀的蕴藏量比花岗岩型、火山岩型和砂岩型铀矿总量还大(黄净白等，2004)。

一直以来，我国铀矿勘查的直接物化探找矿方法主要是放射性方法和放射性水化方法，利用土壤和水系沉积物元素地球化学资料寻找铀矿资源在核工业系统应用相对较少。在全国铀矿资源潜力评价中，利用水系沉积物元素地球化学资料进行铀矿资源潜力评价取得了较好的效果，通过对我国碳硅泥岩型铀矿地球化学异常特征的研究，笔者总结了一套对碳硅泥岩型铀矿潜力进行预测评价的稳定且行之有效的指示元素及其组合，确定了碳硅泥岩型铀矿地球化学异常模式，它是进行铀矿产预测评价有效手段，在我国铀矿资源的潜力评价工作中发挥了重要的作用。

1 碳硅泥岩型铀矿产出的区域地质背景

含铀海相碳硅泥岩建造在我国系指产有碳硅泥岩型铀矿床的在一定地质时期(主要是新元古代晚震旦世—二叠纪)形成的海相碳硅泥岩建造。其形成首先取决于该时期的地壳活动背景和古气候背景。地壳活动背景有两大类：一类是地台或准地台区及构造过渡区，地壳活动总体上相对稳定，沉降幅度相对不大和振荡较弱；另一类是地槽区，总体上地壳活动剧烈，大幅度快速沉降并频繁振荡。古气候背景主要也有两大类：一类是温湿-潮热的古气候；另一类是干热及干热-温湿相转换的古气候(黄净白等，2004)。

碳硅泥岩型铀矿具有独特的成矿环境。中国碳硅泥岩型铀矿床空间分布受陆缘裂谷成矿环境(主要发育于南秦岭)、陆块陆缘裂陷、深断裂带成矿环境(主要发育于扬子地台南缘)、陆块边缘陆缘盆地环境(主要发育于华北陆块南缘和扬子陆块西缘)及陆缘活动带成矿环境(主要发育于桂粤湘)所控制[1]，独特的环境形成了既有共性又有个性的富含某些特定元素的沉积建造。

2 碳硅泥岩型铀矿指示元素特征

碳硅泥岩型铀矿存在多个成矿亚系列，陆缘裂谷成矿环境在加里东期形成了早寒武世富含铀、钼、钒、磷的碳硅泥岩型矿源层及含铀磷块岩型铀磷成矿亚系列，在燕山期形成了与火山喷发、古地下水沉积改造作用有关的沉积、热液叠加改造型铀、钼、钒成矿亚系列；喜山期形成了与地下构造引爆机制有关的铀、金、锑、砷、硒热液成矿亚系列，与燕山期侵入岩浆热液古地下热水对富铀层体热改造有关的沉积-热液叠加改造型铀、钒、镍、钼、铜、银成矿亚系列和与早寒武世富铀层体经热液叠加改造、淋积改造有关的沉积-热液-淋积型铀、镍、铜、锌、钒成矿亚系列。陆缘裂谷、深断裂带成矿环境形成了与早寒武世海底火山喷溢和热水沉积作用有关的铀、钒、磷、钼、镍、铼、铊、钡、稀土、铂族成矿系列以及与早寒武世含铀磷块岩有关的铀、钒、磷、钼、镍成矿系列。华北陆块南缘陆缘盆地和扬子陆块西缘陆缘盆地形成了与早寒武世铀源层进行淋积改造有关的含有铀、磷、钒的沉积-淋积型成矿亚系列。陆缘活动带断陷台沟环境形成的热液叠加改造型铀矿亚系列，富含铀、钼、锌、铼、钪、铬、锶、砷组合，铀、铜、锌、钼、镍、镓、钴、锶组合，铀、钨、铜、铅、锌、镍组合，铀、铜、铅、银组合，铀、钼、砷、锑、铼、硒组合等不同元素组合[1]。

可以看出，碳硅泥岩型铀矿成矿指示元素具有很强的共性，一般说来，铀、钼、钒、银、锌、铜、镍是其共有的指示元素，另外，不同亚型铀矿床还可能有钴、铬、砷、锰、硒、镓、汞、铅等具有指示作用，在有花岗岩体出露的地区，钼元素比铀元素的指示效果更好。图1是修水地区Mo元素地球化学异常图。由于碳硅泥岩型铀矿床具有层控性，异常沿着成矿目的层分布，目前已发现的矿床、矿点、矿化点均沿异常带分布。

前已述及，铀、钼、钒、银、锌、铜、镍等元素对碳硅泥岩型铀矿有良好的指示作用，其主要原因是，一方面，在滞留浅海陆棚的沉积物中含有大量有机质、磷、铁和锰的氧化物，将钼、铀、钒等变价元素还原成低价态离子，并通过和硫化氢作用而被富集；另一方面，一些有机酸和其它有机物质本身在沉积时也携带钼等元素。有机物质不仅起到还原作用，还有搬运作用[2]。

指示元素的组合和综合分析对碳硅泥岩型铀矿床勘查是行之有效的，比如通过因子分析对多元素进行综合分析。图2是会同地区U-Ag-Cu组合元素地球化学异常图，该图排除了单纯利用铀元素异常图所造成的花岗岩体高铀异常的干扰。在这里仅有铀异常而无银或铜异常的地段对碳硅泥岩型铀矿化是没有前景的，U-Ag-Cu组合异常反映了本区碳硅泥岩型矿化有利的3条北北东向异常带，指示了碳硅泥岩型铀矿化的最有利区域。图3是宁乡-溆浦地区元素因子分析第1主因子得分图，该因子主要载荷元素为U、Ag、V，载荷值分别为0.813、0.805、0.772,其次是Ni、Cu、Mo，载荷值分别为0.24、0.22、0.15,该图所形成的综合异常，很好地反映了铀矿在地表的赋存位置。

图1 修水地区Mo元素地球化学异常图Fig.1 Geochemical anomaly map of Mo in Xiushui area

图2 会同地区U-Ag-Cu组合元素地球化学异常图Fig.2 Geochemical anomaly map of U-Ag-Cu combination in Huitong area

图3 宁乡-溆浦地区因子分析第1主因子(F1)得分异常图Fig.3 The first main factor score anomaly map of factor analysis in Ningxiang-Xupu area

3 碳硅泥岩型铀矿指示元素异常分布特征

碳硅泥岩型铀矿异常一般是沿着成矿目的层呈条带状分布，这是区别于其他类型铀矿的显著特点。富铀成矿目的层连成片、异常面积较大时有一定的浓集中心，狭长的富铀成矿目的层没有明显的浓集中心，有些呈串珠状，沿着碳硅泥岩富铀层位分布。铀、钼、钒等多个指示元素异常重叠性好，主成分分析显示铀、钼指示元素的主因子能够很好地反映铀矿化的地表存在位置，地化异常明显。地球化学异常在碳硅泥岩型铀矿潜力评价和远景预测中可收到理想的效果。

图4是雪峰山-摩天岭成矿带钼元素异常图，该带发育有花岗岩型、碳硅泥岩型、火山岩型和砂岩型铀矿。钼异常呈北北东向条带状沿着Z—O的变质岩系分布、钦州海西褶皱带为华南加里东期裂谷带的残留海槽，该带是我国著名的花岗岩型和碳硅泥岩型铀矿带。钼元素与碳硅泥岩型铀矿关系密切，赋矿岩层中有中泥盆统应堂组泥质灰岩、白云质灰岩、上泥盆统榴江组碳质泥岩夹硅质岩、下石炭统石磴子组灰黑色含生物屑碳泥质硅岩、白云质灰岩，下二叠统当冲组灰黑色硅质岩等，其共同特点是富含碳泥质和黄铁矿，有机质丰富，当冲组硅质岩铀含量为10～17 μg/g，属区域性富铀地层，泥盆系赋矿层位铀含量为3～6 μg/g，其碳泥质夹层铀含量略偏高，铀含量为4～10 μg/g(闽茂中，1998)，富含生物碎屑、黄铁矿、碳泥质、磷质等还原剂和吸附剂(黄净白等，2005)。

碳硅泥岩型铀矿赋矿层位往往和浅海陆棚相富钼沉积地层紧密相关，同时还有钒、银、铜、锌等元素的富集。这些元素的异常晕与钼异常一致，呈条带状，有明显的长轴，有些呈串珠状，沿着碳硅泥岩富铀层位分布，往往与主构造方向一致。异常晕发育在有利的碳硅泥岩成矿目的层区域内，与碳硅泥岩型铀矿化的富集位置吻合较好。异常规模越大，成大矿的可能性越大。

图4 雪峰山-摩天岭成矿带钼元素地球化学异常图Fig.4 Geochemical anomaly map of Mo in Xuefengshan-Motianling metallogenic belt

4 典型碳硅泥岩型铀矿异常模式——以全州广子田、大江背矿床为例

4.1 区域地质背景和矿床特征

全州地区广子田、大江背矿床位于扬子陆块区湘中-桂中被动陆缘褶冲带的桂北隆起越城岭复背斜东翼，大西江-龙水向斜西翼，越城岭岩体为加里东期中粗粒斑状黑云母花岗岩。区内出露新元古界丹洲群、震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系和石炭系，断裂-褶皱构造发育，构造线近南北向，呈向东凸起的似弧形。控矿和含矿构造新宁-资源-灵川断裂的分支断裂及其次级断裂贯穿全区。矿床内出露的地层为中-下泥盆统四排组和中泥盆统东岗岭组。广子田矿床主要伴生元素有钨、钒、砷、铅、镓、银、铋、锌等，大江背矿床伴生有钨、铜、锰、钒、锑、镍、钴、铅、锌等，其中钨、钒含量较高。该区已发现3个碳硅泥岩型铀矿床，即铲子坪、矿山脚和土地堂矿床(赵凤民,2013)。

4.2 区域地球化学特征

主要指示元素为银、铜、锌、钼、钒、钨、铀等。从全州地质简图(图5a)可以看出，区内出露大面积黑云母花岗岩，其周围大面积分布有碳硅泥岩系，区域地球化学特征表现为铀元素异常偏于西部，与越城岭花岗岩体对应。Ag、Cu、Zn、V等元素异常呈带状和似带状，浓集中心呈串珠状，异常沿着含矿目的层分布，与赋矿层位形态一致，矿床位于异常带上。图5b中Ag元素的分布勾勒出铀矿化带的走向和形态。因子分析第2主因子可以很好地对铀矿化定位，其载荷元素主要是Ag、Cu，次之为Zn、Mo，载荷值分别为0.832、0.734和0.280、0.192,说明这几个元素相关性较强，与铀矿化关系密切，图5c综合了Ag、Cu、Zn、Mo元素，对矿床具有良好的指示作用。图5d的U-Ag-Cu组合异常既很好地反映了本区铀源，也准确圈出了矿床产出带。从化探图上分析，本区进一步扩大的方向应位于界首镇西部。

图5 全州广子田、大江背矿床所在区域元素地球化学特征Fig.5 Regional elementary geochemical characteristics of Guangzitian、Dajiangbei deposit in Quanzhou area

5 结论

(1)钼、铀元素是最有效的碳硅泥岩型铀矿化的指示元素，另外，钒、银、金、铜、锌、镍等元素通常也是碳硅泥岩型铀矿化预测评价的行之有效的指示元素。指示元素的组合和综合分析对碳硅泥岩型铀矿化勘查也有良好的效果，比如因子分析主因子得分指标。特定碳硅泥岩型铀矿化原生晕和次生晕指示元素多与铀矿化赋矿层位元素组合、成矿条件或者矿床共伴生元素相联系，它们也可作为预测远景靶区的指示元素。

(2)碳硅泥岩型铀矿的指示元素异常多呈带状沿着成矿目的层分布，有时呈串珠状或条带状，往往与赋矿层位形态相吻合，铀矿床通常产于异常上或梯度带上。

(3)利用土壤和水系沉积物地球化学异常进行碳硅泥岩型铀矿成矿潜力预测评价，对于碳硅泥岩型铀矿预测区的筛选和区域远景靶区的圈定有良好的效果。

[1] 漆富成，张字龙，李治兴，等.中国碳硅泥岩型铀成矿体系及成矿规律[J].铀矿地质,2012,28(2):65-71.

[2] 牟保磊.元素地球化学[M].北京:北京大学出版社,1999:102-105.

IndicatorCharacteristicsofElementaryGeochemistryandAnomalyModelforChineseCarbonaceous-siliceous-argillaceousRockTypeUraniumDeposit

FU Jin，ZHAO Ning-bo , PEI Cheng-kai, LI Xin-chun

(NationalKeyLabofRemoteSensingInformationandImageAnalysisTechnology,BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,Beijing100029,China)

Uranium deposits in China are mainly divided into four types:granite type, volcano rock type, sandstone type and carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type. Carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type account for about 7% China's proven uranium reserves. Based on the study of geochemical character of large amount of deposits in the national uranium resource potential evaluation projects, a set of stable and effective indicator elements and combinations for carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type uranium deposit was summarized in this paper and the geochemical anomaly model was determined by the case study.

carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type uranium deposit； indicator elements；geochemistry；anomaly model

10.3969/j.issn.1000-0658.2014.05.008

2013-05-15 [改回日期]2014-07-04

付 锦(1961—)，女，高级工程师(研究员级)，主要从事铀矿物化探方法和应用研究。E-mail:nijuf@163.com

1000-0658(2014)05-0298-07

P59；P619.14

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