云南东川大梁子铀矿床微量、稀土元素地球化学特征及其意义

李强，马绍春

（云南国土资源职业学院，云南 昆明 650217）

黑色岩系的成矿性及含矿性一直是地学界研究的热点，世界上众多的有色金属、贵金属、稀有稀土金属、放射性元素等矿产的形成都与黑色岩系密切相关［1-3］。我国南方地区黑色岩系分布广泛，自20世纪60年代开始，先后在湘西、黔东和滇南下寒武统黑色岩系中发现大型、超大型镍、钼、钒矿床［4-5］。

滇中易门-东川地区是我国著名的层控铜矿生产基地，区内主要发育中元古界昆阳群浅变质岩系及碳酸盐岩建造，其中夹有鹅头厂组和大营盘组等多套黑色岩系，具有寻找铀、钒、镍等沉积矿产的地质条件。从20世纪60年代开始，云南省核工业二〇九地质大队等部门对云南东川昆阳群黑色岩系中的铀、钒、镍等矿产资源开展了区域地质调查及预查工作，圈定了若干有价值的远景区。2012年西南有色地质局三〇六地质队在东川大梁子矿区进行铀、铜普查，获得了找矿的新突破［6］。

东川大梁子铀矿床位于云南东川北西方向约12 km处，是一个以铀为主，伴生铜的小型铀多金属矿床。矿体产于昆阳群大营盘组中段黑色碳质板岩中，受北东向断裂F2控制，多呈脉状、透镜体、似层状。目前该矿床的成因及成矿机理研究程度较低，本文在前人工作基础上［6-7］，通过矿区微量元素及稀土元素研究，讨论了该矿床成矿物质来源及成矿环境，分析了其成矿机理，可为滇中黑色岩系成矿理论研究提供参考。

1 矿床地质概况

研究区地处扬子地台西南缘，位于东川裂陷盆地中部［8-11］。东川裂陷盆地大致由南北向小江断裂、普渡河断裂及东西向宝九断裂所夹持，是我国著名的层控铜矿生产基地。

区内主要出露第四系（Q）和中元古界昆阳群大营盘组（Pt2d）、鹅头厂组（Pt2e）、落雪组（Pt2l）、 因民组（Pt2y）、 美党组（Pt2m）、 大龙口组（Pt2dl）和黑山头组（Pt2hs）。 其中大营盘组出露于矿区中西部，是主要含矿层位。大营盘组自上而下分为三段。上段（Pt2d3）为灰黑色绢云母板岩夹黑色碳质板岩，水平层理发育，具条带状构造，厚度大于137 m。中段（Pt2d2）上部为黑色碳质板岩、灰白色绢云母板岩、灰黄色粉砂质板岩，下部分3个岩性层：第1层为灰色-深灰色碳质板岩，偶夹绢云母板岩，底部见白云岩夹碳质板岩；第2层为黑色碳质板岩、粉砂质绢云母化碳质板岩，该层为矿区主要含矿层位，受断层F2的影响岩石揉皱强烈，挤压透镜体发育，伴随硅化，局部地段见细脉状、星散状黄铁矿、黄铜矿及次生孔雀石、硅孔雀石，沿节理、裂隙析出有黑色流塑状、沥青状的铀矿；第3层为灰黄色砂质板岩。下段（Pt2d1）为红色铁质角砾岩、铁质板岩，厚度约245 m。

区内主要发育北东向、北西向两期活动断裂。早期为北东向压扭性断裂 （F1、F2、F3、F4、F5），其中F2规模最大，从矿区北东角延至西南角，出露长度超过4 700 m，倾向北西，倾角40°～80°，在月亮田附近向南东突出呈弧形展布。铀矿（化）体主要赋存于F2断裂破碎蚀变带。晚期为北西向断裂，规模小，常错断北东向断裂数米至数十米，是成矿后构造（图 1）。

图1 云南东川大梁子铀矿床地质简图 （据马绍春等［6］，2012修改）Fig.1 Geological sketch of Daliangzi uranium deposit in Dongchuan，Yunnan

岩浆岩主要有辉绿岩岩墙、岩脉，侵位于鹅头厂组。

矿床分为大凹子和牛棚子两个矿段，共探明铀矿体7条，矿体呈脉状、透镜体、似层状产出。

矿石的自然类型以氧化矿为主，矿石矿物主要为碳镁铀矿、绿铀矿、褐铁矿、孔雀石、蓝铜矿和铁明矾石等。矿石结构为粒状结构、隐晶质结构，构造为土状、皮壳状、蜂窝状构造等。

2 矿床地球化学特征

2.1 取样及分析

在矿区地表及坑道采集大营盘组一至三段和黑山头组、因民组岩矿样品19件，送广州澳实分析检测有限公司，采用ICP-MS方法分析了微量元素及稀土元素含量；采用leco红外感应仪测试了7件含矿（化）岩石的有机碳含量。

2.2 不同地层微量元素含量特征

东川大梁子铀矿区因民组和黑山头组U元素含量为15.95×10-6和1.03×10-6，无明显异常；大营盘组上段和下段U的含量在（1.05～3.43）×10-6之间，与地壳沉积层U克拉克值［12］大体相当；大营盘组中段黑色碳质板岩中U含量在 （28.4～1 105）×10-6之间，是地壳沉积层U克拉克值的10倍至40多倍。此外，Ni、Cu、V、As、Mo、Ag和 P等成矿元素含量出现不同程度增高，说明U-Ni-VCu-P-As-Mo-Ag是矿区与成矿作用密切相关的元素组合（表1）。

2.3 R型聚类分析

表1 云南省东川大梁子铀矿床微量元素含量表/10-6Table 1 Trace element content of Daliangzi uranium deposit in Dongchuan，Yunnan

续表1

图2 云南东川大梁子铀矿床矿石R型聚类谱系图Fig.2 R-type polygenealogy of ores in Daliangzi uranium deposit in Dongchuan，Yunnan

将大营盘组中段黑色碳质板岩及矿石的微量元素含量作R型聚类分析（图2）。成矿元素分为4组两大类：①Cr-Ga-In-U-Sr-Cu-Gd-Tb-As-Cd-Ca；②Fe-Mn-Co-Ni-W；③Be-Ce-V-Mg-Rb-Cs-Ta-Li-Th-Sn和④SBa-Mo-Ag-Pb-Sb组。①组和②组与基性火山沉积作用有关；③组与④组分别为亲氧元素组合和亲硫元素组合，与正常沉积和后期热液活动有关。

2.4 稀土元素特征

东川大梁子地区含矿黑色岩系的稀土元素总量在 （125.1～402.4）×10-6之间， 平均值为 201.8×10-6。 ∑LREE/∑HREE 在 1.5～13.5之间，平均为4.51＞1.00，为轻稀土类型。δEu在 0.55～0.71之间， 平均为 0.64＜1.00，Eu为负异常；δCe在0.60～1.11之间，平均为0.77＜1.00（表2）。经对比，东川大梁子矿床含矿黑色岩系稀土元素与我国南方下寒武统黑色岩系泥质岩稀土元素特征相似［13］。

3 讨论

3.1 沉积环境

从上述分析可知，大营盘组中段黑色碳质板岩稀土元素含量具有南方下寒武系黑色岩系泥质岩特点，反映了我国南方地区前寒武系、寒武系黑色岩系沉积环境的相似性及继承性。

表2 云南东川大梁子铀矿床 （矿石）稀土元素含量表/10-6Table 2 Rare earth element content of Daliangzi uranium deposit in Dongchuan，Yunnan

矿区微量元素以U-V-Ni-Cu-As-Mo-Ag-P组合异常为特征，该元素组合与Wasmund（1930）研究的无氧腐泥质页岩及过渡带的典型元素组合相似。此外，矿区黑色碳质板岩元素对比值V/Cr在1.40～11.7之间，平均为8.40＞2.00，进一步反映了矿区无氧的还原环 境［13-14］。

3.2 成矿物质来源及成矿机理

据潘杏南等人研究，昆阳裂谷演化早期为裂谷拉张期，伴随基性火山喷发活动，带来了丰富的Cu、V、U、Ni等成矿元素。成矿元素部分还可能来自太古宙基底大红山群［8-11，15］。 矿区微量元素组合异常及 R 型聚类分析反映了裂谷早期基性岩浆活动特征。

在无氧的还原条件下，海水中的S主要呈 S2-存在， 可与海水中的 Cu2＋、 Ag2＋、 Mo2＋和Fe2＋等亲硫元素阳离子结合形成难溶硫化物而沉淀。同时，深海腐泥中富含有机质，测得7件黑色碳质板岩中有机碳含量高达1.29%～11.95%，平均为5.71%。有机质及泥质岩中的黏土矿物对U、V、Ni等成矿元素有较强的吸附作用，易形成U、Ni和V等成矿元素的富集。因此，东川大梁子铀多金属矿床是沉积型矿床。由于含矿黑色岩系中富有机碳和P，说明在沉积成岩成矿过程中微生物、细菌等可能参与了成矿作用，该矿床可能经历了一个复杂的生物化学沉积成矿过程。

昆阳裂谷在晋宁-澄江期封闭抬升，结束了裂谷的演化，但后期还经历了多期构造活动，在矿区形成一系列北东向压扭性断裂破碎带，为热液活动提供了运移通道和储矿空间。矿源层中的 U4＋、 Cu2＋、 Fe2＋、 Ag2＋等金属离子活动性强，容易被萃取、活化转移至断裂破碎带中叠加富集地下水作用形成了碳镁铀矿、绿铀矿褐铁矿、孔雀石、蓝铜矿和铁明矾石等组成的氧化矿富矿层位。根据上述条件综合分析，云南东川大梁子铀矿床可归为碳硅泥岩型铀矿床大类。

4 结论

1）云南省东川大梁子铀矿床主要赋存于中元古界昆阳群大营盘组黑色岩系中，大营盘组黑色岩系是矿区最重要的赋矿层位。

2）矿体产于北东向F2断裂破碎带中，受构造控制明显，多呈似层状、透镜体状、脉状。由于氧化作用及次生富集作用，断裂破碎带近地表形成铀、铜氧化及次生富集带。

3）该矿床以U、Ni、V、P、Cu、As、Mo和Ag组合为特征，沉积环境为深海相还原环境，有机质及S2-的存在对U、Ni、V、Cu、Mo等成矿物质的沉淀、富集起了关健作用，该矿床主要为生物化学沉积的碳硅泥岩型铀矿床。