若尔盖地区510-1铀矿床脉石矿物微量元素垂向分带特征

叶永钦，陈友良，倪师军



若尔盖地区510-1铀矿床脉石矿物微量元素垂向分带特征

叶永钦1，2，陈友良2，倪师军2

510-1铀矿床是若尔盖地区极具代表性的碳硅泥岩型铀矿床之一，笔者从其热液作用产物(铀矿石及脉石矿物)入手，分不同中段详细研究了该矿床的脉石矿物微量元素垂向分带特征。结果表明：成矿期方解石脉的U、Sb平均含量在5中段有一明显的低谷值；各种稀土元素及∑REE平均含量在第5中段附近有一明显的拐点；δCe与δEu值在第5中段附近也有显著变化。这反映出第5中段存在一个地球化学界面，使成矿流体的氧化还原环境发生了突变。

若尔盖地区；碳硅泥岩型铀矿；脉石矿物；微量元素；垂向分带

若尔盖地区是我国重要的碳硅泥岩型铀矿产地，其产出的铀矿床规模大、品位较富、分布较集中，并伴有多种金属元素可供综合利用[1，2]。然而，区内大部分矿床的矿体呈隐伏状产出，随着该地区浅部找矿日渐完成，深部找矿工作将越来越困难。因此，“攻深找盲”是若尔盖地区目前亟待解决的关键技术问题，需要矿床垂向分带理论的指导[3-6]。

510-1铀矿床隶属于若尔盖铀矿田，是该地区极具代表性的矿床之一，且目前正在开采。近年来的研究表明[7，8]，该矿床中与成矿作用有关的脉石矿物在空间上显示出与粤北地区花岗岩型铀矿床相似的“上酸下碱”的垂向分带规律。在矿床上部(第1中段及以上)主要发育石英脉，可称之为“酸帽”；矿床中部(第2～4中段)的石英脉与方解石脉均较发育，为“酸碱共生带”；而在矿床的下部(第5、6中段及以下)则大量发育方解石脉，极少见石英脉，故属于“碱性基底”。矿床第5中段附近为“酸碱分离”的地球化学界面。笔者通过对该矿床不同中段铀矿石及成矿期方解石脉中的微量元素含量进行研究，在微观上揭示了矿床的垂向分带规律，为指导该地区的深部找矿工作提供新的重要依据。

1 矿床地质特征

若尔盖铀矿田主要位于四川省阿坝自治州西北部的若尔盖县北侧，少部分延至甘肃省迭部县境内。矿带呈近东西向展布，长50 km，宽6 km，面积约300 km2，海拔高度为2900～4060m。该矿田大地构造位置属秦岭褶皱系西段，西秦岭褶皱带之南亚带，主体部分为由古生界所构成的白龙江复背斜之西段(图1)。

图1 若尔盖铀矿田地质略图Fig.1 Geology sketch of Zoige uranium ore field

510-1铀矿床的含矿岩系为下志留统羊肠沟组，由一套陆棚相沉积的板岩、灰岩和硅质岩组成的“碳硅泥岩”建造[9]，铀矿体主要呈脉状赋存在破碎的硅灰岩中。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；非金属矿物主要为方解石，其次是石英，偶见重晶石、白云石。矿石矿物常构成沥青铀矿-黄铁矿-方解石-石英组合，反映方解石、石英和黄铁矿与铀成矿作用密切相关。

510-1铀矿床现已圈定大小矿体30余个，其中盲矿体25个。2号矿体是矿床内规模最大的矿体，长约81.7m，延深235m左右，见矿最大厚度为27.8m；最小的矿体长仅8m，延深约20m，厚1.8m。矿体形态不规则，大多呈透镜状、柱状，少数为脉状，沿走向、倾向和厚度方向上具有不同的变化特征，呈矿体群出现(图2)。目前该矿床深部尚未完全控制，随着新一轮找矿工作的开展，相信在矿床深部还会有新的矿体被发现。

图2 510-1铀矿床0-1勘探线剖面示意图Fig.2 Schematic profile of line 0-1 of uranium deposit 510-1

2 样品采集与分析测试

若尔盖510-1铀矿床目前已经开采至第7中段(每个中段高差40m)，为了系统研究该矿床微量元素的垂向分带规律，笔者按不同中段分别采集了代表性铀矿石样品39件及成矿期脉石矿物样品16件。

铀矿石及脉石矿物微量元素(包括稀土元素)分析：分别选取具有代表性的矿石及脉石矿物样品，经手工进行逐级破碎、过筛。将矿石及挑纯后的脉石矿物样品在玛瑙钵里研磨至200目以下，送往核工业北京地质研究院分析测试中心进行测试分析。采用等离子体质谱(ICP-MS)方法进行微量元素分析，分析仪器为Finnigan公司生产、型号为HR-ICP-MS ElementⅠ的电感耦合等离子体质谱仪，相对误差≤10%。

3 铀矿石微量元素垂向分带特征

关于矿石微量元素垂向分带特征，项目组在另文中有专门论述[10，11]，为了行文的连贯性和逻辑性，在此作简要叙述。

(1)510-1铀矿床伴生Zn、Ni、Mo、Co、V等多金属元素。矿石中Pb、Zr、Hf、Sb、W、Sc与U呈明显正相关，相关系数为0.54～0.92，是寻找铀矿的伴生元素地球化学标志。

(2)矿床第5中段为不同中段矿石中微量元素及稀土元素的高度富集带，尤其是U、Pb、Zr、Hf、Sb、W、Sc及稀土元素高度富集。510-1铀矿床由深部至浅部，矿床的形成环境总体上由相对还原向相对氧化转变，在第5中段δCe与δEu值有显著变化，表明该中段是一个重要的氧化还原环境发生显著变化的地球化学界面。

4 成矿期方解石脉微量元素垂向分带特征

由于石英脉大多数分布于矿床的上部，而方解石脉在矿床的各个中段基本上均有分布，所以方解石脉对研究该矿床垂向分带特征具有较大的实际意义。本文将重点讨论成矿期方解石脉的微量元素垂向分带特征。

4.1 微量元素组成特征

由510-1铀矿床不同中段成矿期方解石脉微量元素含量分析结果(表1)可知，方解石脉中含量较高(>4×10-6)的微量元素有U、Ni、Zn、Sr、Ba、Y、V。从矿床浅部向深部，微量元素含量总体上有逐渐升高的趋势，这与该矿床实际开采过程中所掌握的U、Ni、Zn等成矿元素品位的变化特征相一致。

4.2 微量元素相关性分析

为了研究成矿期方解石脉中U与各个微量元素之间的相关性，利用数理统计软件SPSS对14件成矿期方解石脉样品的微量元素数据进行R型聚类分析，发现U与Hf、Ga、Y、W、Sb、Th、Tl等元素聚为一类。诚然，R型树状聚类分析只能定性描述元素与元素之间的相关性，为了更具体知晓U与哪些元素存在明显的正相关关系，笔者进一步计算了U与各个微量元素之间的相关系数(表2)。由表2可以看出，成矿期方解石脉中U与Tl、Sb之间存在较明显的线性正相关，相关系数分别为0.406和0.659。

表1 不同中段成矿期方解石脉微量元素平均含量(×10-6)

续表1

表2 不同中段成矿期方解石脉微量元素相关系数

4.3 微量元素垂向分带特征

4.3.1 与U呈明显正相关的微量元素垂向分带特征

前已述及，510-1铀矿床成矿期方解石脉中U与Tl、Sb之间存在较明显的线性正相关，相关系数分别为0.406和0.659。由表1可以看出，U在不同中段成矿期方解石脉中的平均含量变化范围较小，为(71.0～149.95)×10-6，平均值为121.658×10-6。从第7中段到第5中段成矿期方解石脉中U的平均含量显著降低，在第5中段附近有一明显的低谷值。第7中段U的平均含量是第5中段的2.112倍，随后到了第4中段、第2中段，U的平均含量逐渐升高，总体上趋于平稳但平均含量仍低于第7中段。

Sb在不同中段成矿期方解石脉中的平均含量变化范围较大，为(0.366～1.281)×10-6，平均值为0.763×10-6。从第7中段到第5中段成矿期方解石脉中Sb的平均含量显著降低，在第5中段附近有一明显的低谷值。第7中段Sb的平均含量是第5中段的2.144倍，随后到了第4中段、第2中段，Sb平均含量逐渐升高，特别是第2中段Sb的平均含量高达1.281×10-6，高于第7中段的平均含量(0.784×10-6)。

Tl元素在不同中段成矿期方解石脉中的平均含量变化范围较小，为(0.099～0.231)×10-6，平均值为0.17×10-6。从第7中段到第4中段Tl的平均含量持续降低，在第4中段附近有一明显的低谷值。第7中段Tl的平均含量为(0.211×10-6)，是第4中段的2.134倍，到了第2中段，Tl的平均含量显著升高，高达0.231×10-6。

综合上述结果，U、Sb、Tl在不同中段成矿期方解石脉中的平均含量在垂向上的变化趋势基本一致(表1，图3)。从第7中段到第5中段这3种微量元素的平均含量显著降低，在第5中段附近(Tl在第4中段)有一明显的低谷值，反映出成矿流体在第5中段附近发生了大规模的突发成矿作用，导致成矿物质卸载和热液体系中成矿元素的骤然减少，随后结晶形成的方解石脉微量元素含量明显降低。到了第4、2中段，上述3种微量元素的平均含量又逐渐升高。究其原因，是否存在某种来源的成矿物质加入，还有待进一步的研究。

图3 510-1铀矿床不同中段成矿期方解石脉中与U呈明显正相关的微量元素平均含量对比图Fig.3 Comparision of average content of trace element in calcite veins from different levels of uranium deposit 510-1

4.3.2 稀土元素垂向分带特征

表3列出了510-1铀矿床不同中段成矿期方解石脉稀土元素含量及特征参数。由表3和图4可以看出，∑REE在不同中段成矿期方解石脉中的平均含量变化范围较大，为(7.683～15.051)×10-6，平均为12.839×10-6，明显低于铀矿石中稀土元素总量(48.09×10-6)；从第7中段到第5中段成矿期方解石脉中各种稀土元素及∑REE平均含量较为平稳，到了第4、2中段，各种稀土元素的平均含量逐渐降低，在第5中段出现一明显的拐点。这同样反映了成矿流体从第5中段附近开始发生突发成矿作用，导致成矿物质卸载和热液体系中稀土元素减少，冷凝结晶形成的方解石脉稀土元素含量明显降低。

表3 不同中段成矿期方解石脉稀土元素平均含量(×10-6)及特征参数表

图4 510-1铀矿床不同中段成矿期方解石脉中∑REE平均含量图Fig.4 Comparision of average content of ∑REE in calcite veins from different levels of uranium deposit 510-1

图5为510-1铀矿床不同中段成矿期方解石脉的δCe与δEu平均含量变化曲线。由表3和图5可知，δEu值在不同中段成矿期方解石脉中的平均含量变化范围较小，为0.732～0.793，平均值为0.766，随着矿体由深至浅，δEu值具有逐渐升高的趋势。δCe值在不同中段成矿期方解石脉中的平均含量变化范围亦不大，为0.851～0.978，平均值为0.916，随着矿体由深至浅，δCe值表现为逐渐降低，说明矿床的形成环境总体上由相对还原向相对氧化转变。在第5中段附近δCe为一显著的峰值，δEu为一显著的谷值，反映出成矿流体的物化环境发生突变，导致U等成矿元素骤然沉淀富集成矿。这也从另一侧面说明第5中段附近为流体成矿的地球化学界面。

图5 510-1铀矿床不同中段成矿期方解石脉δCe与δEu值变化曲线图Fig.5 Comparision of δCe and δEu in calcite veins from different levels of uranium deposit 510-1

5 结论

综合上述510-1铀矿床不同中段成矿期方解石脉微量元素地球化学特征，可以得出如下结论：

(1)成矿期方解石脉中Sb、Tl与U呈明显的正相关，相关系数分别为0.659和0.406。上述3种元素平均含量在第5中段(Tl元素在第4中段)有一明显的低谷值，说明成矿流体在第5中段附近发生大规模的突发成矿作用，导致成矿物质卸载和热液体系中成矿元素的骤然减少，使随后冷凝结晶的方解石脉中微量元素含量明显降低。各种稀土元素及∑REE平均含量在第5中段附近有一明显的拐点，这是地球化学界面的表现。

(2)510-1铀矿床由深部至浅部，脉石矿物的形成环境总体上由相对还原向相对氧化转变[12-14]，在第5中段δCe与δEu值有显著变化，说明第5中段是一个氧化还原环境发生显著变化的重要地球化学界面。

(3)脉石矿物微量元素的垂向分带特征与矿石中的微量元素垂向分带特征相互印证，也与该铀矿床中和成矿作用密切相关的脉石矿物(石英、方解石脉)所表现出的“上酸下碱”的宏观垂向分带规律一致，这从宏观和微观两个方面均证明了该矿床的第5中段附近(现今距地表矿化露头深约320m处)是矿床流体成矿的地球化学界面。这一界面的确定，对若尔盖铀矿田进一步的找矿和勘查工作具有十分重要的指导意义。

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(1.核工业290研究所，广东 韶关 512029；2.成都理工大学，四川 成都 610059)

Vertical Zoning Characteristics of Trace Element in Gangue Mineral of Uranium Deposit 510-1 in Zoige

YE Yong-qin1,2， CHEN You-liang2， NI Shi-jun2

(1.ResearchInstituteNo.290,CNNC,Shaoguan,Guangdong512029,China; 2.ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China)

Uranium deposit 510-1 is one of the typical carbonaceous-siliceous-arillaceoius rock type deposit in Zoige. By studying the vertical zoning characteristics of trace element in gangue mineral from different levels, the authers found that average content of U,Sb in calcite veins of metallogenic period shew a obvious lower value nearby level 5, and the average content of ∑REE in calcite veins shew a obvious change nearby level 5. The significant changes of δCe and δEu in calcite veins also occurred nearby the level 5. These two feature nearby level 5 of uranium deposit 510-1 indicates that there was a geochemical interface which cause the abrupt change for the oxidative-reductive condition of metallogenic fluid.

Zoige area; carbonaceous-siliceous-argillaceous rock type uranium deposi; gangue mineral; trace elements; vertical zoning

国家自然科学基金项目“若尔盖地区碳硅泥岩型铀矿床垂直分带规律研究”(编号：41072064)资助。

2014-10-16 [改回日期]2015-01-21

叶永钦(1988—)，男，助理工程师，理学硕士，地球化学专业，现主要从事铀矿地质勘查及成矿规律与矿产预测研究工作。E-mail:yeyongqincdut@163.com

1000-0658(2015)05-0510-07

P612

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