若尔盖铀矿田510-1铀矿床稀土元素地球化学特征

郑玉文, 陈友良, 常 丹, 胡 漾, 郭 锐,邓 舟

(1.成都理工大学 地球科学学院, 四川 成都 610059；2.成都理工大学地学与核技术四川省重点实验室, 四川 成都 610059；3.宁夏回族自治区地质调查院，宁夏 银川 750021)

稀土元素具有相似的原子结构和相近的离子半径，它们在地质作用过程中往往作为一个整体进行运移。且其地球化学行为具有一定的可预见性，故稀土元素在地质学上的应用非常广泛。目前稀土元素地球化学已经成为成矿、成岩研究中的重要手段，它不仅可反映矿质和流体来源，而且可示踪流体活动踪迹和成岩、成矿作用[1-4]。

若尔盖铀矿田是中国著名的碳硅泥岩型铀矿床产区之一。该铀矿田在大地构造位置上处于秦岭褶皱系西段，属西秦岭褶皱带之南亚带。矿田主体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，东西长约50 km，南北宽约6 km，现已探明铀矿床10余个，矿(化)点20余处(图1)。该地区的铀矿床不仅规模大、品位较富，而且分布集中，并伴有多种金属元素(镍、锌、钒、钼、铜等)可供综合利用，因而备受广大矿床地质工作者所关注[5-7]。510-1铀矿床位于若尔盖铀矿田西部，是该区品位较富、规模较大、具有代表性意义的典型铀矿床之一。本文对该矿床的矿石、围岩以及矿区出露的岩浆岩脉的稀土元素地球化学特征进行了对比研究，以期为该铀矿床的成矿物质来源乃至矿床的成因提供信息。

图1 若尔盖铀矿田矿床地质简图(据魏佳等[8]，2014)1-白垩系，2-泥盆系，3-上志留统，4-中志留统，5-下志留统，6-前志留系，7-石英二长岩，8-辉绿岩，9-断层，10-不整合地质界线，11-铀矿床位置及编号

1 矿床地质特征

510-1铀矿床的含矿岩系为下志留统羊肠沟组上段(S1y2)，为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]，矿化主要分布于硅灰岩、灰岩和硅质岩中，呈似层状、透镜状的矿体群出现。透镜体一般长200 m左右，出露最大厚度约75 m。总的来看含矿层上、下盘围岩为千枚岩、板岩和变质砂岩，中间为硅灰岩、灰岩和硅质岩含矿层。具有“砂岩+板岩”—“硅质岩+灰岩”—板岩—砂岩这样的岩性组合规律，从而构成特定的岩性组合或岩性搭配，其中板岩起到了防止成矿流体散失的良好屏障作用。

值得注意的是，铀矿化在空间分布上与岩浆岩、断裂构造具有密切关系。矿体产出部位常发育中酸性、酸性岩脉，局部地段见基性岩脉，矿体集中产于北东向断裂切割近东西向顺层断裂带的交汇部位及其上盘顺层断裂的一定范围内。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。非金属矿物主要为脉状方解石和石英，并具有明显的垂直分带特征[10]，偶见重晶石、白云石。近矿围岩蚀变主要有硅化、碳酸盐化及黄铁矿化，局部见其它硫化物矿脉。根据若尔盖地区现有的研究资料进行综合分析，特别是近年来研究工作所取得的新进展，显示该区铀矿床与传统的受地层控制的碳硅泥岩型铀矿床有很大的差异，属典型的热液叠加改造型铀矿床，具有热液型铀矿的基本地质特征[11]。

2 样品采集与分析测试方法

依据510-1铀矿床矿体分布和开采的实际情况，分不同的中段(露天采场、2、3、4、5、6、7中段)系统采集了23件矿石样品(U>500×10-6)，矿石类型主要有硅灰岩型和硅质岩型。29件岩石样品采自矿床外围正常地层中的岩石及岩脉样品，岩石类型主要有硅质岩、硅灰岩、花岗斑岩以及花岗闪长玢岩。样品送核工业北京地质研究院分析测试中心进行碎样和测试，将样品磨至200目粉末，采用DZ/T00223—2001 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)方法进行微量元素分析。仪器型号为Finnigan公司生产的HR-ICP-MS ElementⅠ，相对误差≤10%。

3 分析结果

510-1铀矿床矿石的稀土元素分析结果见表1。从表1可以看出，矿石样品中ΣREE(不含Y)的变化范围较大，为9.09×10-6～274.57×10-6，除2个样品外，其余均<100×10-6，平均为57.47×10-6，明显低于地壳丰度(165.35×10-6，据黎彤，1976)。样品的LREE/HREE变化范围为0.54～7.77，平均为2.08，LaN/YbN为0.20～8.84，平均1.65，矿石整体来看轻重稀土分馏不明显，仅有少数样品明显富集LREE或HREE。

510-1铀矿床各类围岩的稀土元素分析结果见表2。从表2来看，硅质岩的ΣREE为5.23×10-6～45.48×10-6，平均22.07×10-6，LREE/HREE为0.60～3.98，平均2.30，LaN/YbN为0.35～4.39，平均1.88。硅灰岩的ΣREE变化范围为5.61×10-6～64.49×10-6，平均18.47×10-6，LREE/HREE为1.70～4.53，平均2.98，LaN/YbN为1.10～3.95，平均2.32。岩脉样品中花岗闪长玢岩脉稀土总量较高，ΣREE为102.17×10-6～249.03×10-6，均值为179.98×10-6，LREE/HREE平均8.96，LaN/YbN平均10.24，说明轻稀土明显富集，重稀土明显亏损，轻重稀土分馏明显。花岗斑岩脉中ΣREE相对偏低，含量为30.75×10-6，LREE/HREE为3.55，LaN/YbN为3.32。

4 讨论

4.1 稀土元素地球化学特征

510-1铀矿床的铀矿化主要产于硅质岩与硅灰岩中，其主要矿石类型亦为硅灰岩型和硅质岩型，在矿石中通常含有一定数量的成矿作用阶段叠加的热液方解石或石英细脉。从前述ΣREE含量分析，硅质岩的ΣREE平均含量为22.07×10-6，硅灰岩的ΣREE平均含量为18.47×10-6，而矿石的ΣREE平均含量达57.47×10-6，矿石相对赋矿围岩(硅质岩、硅灰岩)其稀土元素总量ΣREE显著增加，暗示其铀矿化和蚀变过程是稀土元素富集和带入的过程。

图2为510-1铀矿床的矿石、硅质岩、硅灰岩、岩脉的稀土元素球粒陨石标准化配分模式图(球粒陨石标准化数值引自Boynton，1984)。从图2分析，矿石的稀土元素配分模式主要为具弱δEu负异常的平坦型曲线(图2a)，另有少数样品为重稀土相对富集的左倾型配分曲线，个别样品为轻稀土相对富集的右倾型配分曲线，这些特征暗示矿石中的稀土元素以及成矿物质可能不是单一来源。硅质岩的稀土元素配分模式基本为具弱δEu负异常和δCe负异常的平坦型配分曲线(图2b)，而硅灰岩的稀土元素配分模式图也表现为平坦型的配分曲线(图2c)。矿床中的岩脉是后期岩浆作用叠加的产物，其中花岗闪长玢岩的稀土元素配分模式为轻稀土显著富集的明显右倾型配分曲线，而花岗斑岩为轻稀土右倾，重稀土平坦型，并且出现明显的δEu正异常(图2d)。从以上岩、矿石的稀土配分曲线可以看出，矿石与硅质岩、硅灰岩的特征较为一致，反映其物质来源上的关联性。而花岗闪长玢岩的配分曲线差异较大，反映其与成矿的关系不大，但个别矿石样品与花岗斑岩的配分曲线相似，反映其与花岗斑岩可能具有成因上的联系。

图2 矿石(a)、硅质岩(b)、硅灰岩(c)、岩脉(d)稀土元素球粒陨石标准化配分模式图

利用稀土元素良好的示踪作用，对各类岩、矿石的样品做LREE/HREE-ΣREE关系图(图3)。整体上来看，岩、矿石的投点在图中分布比较集中，但是花岗闪长玢岩与其他样品的分布差异显著。大部分矿石与硅质岩、硅灰岩、花岗斑岩分布在同一个范围内，它们具有相近的稀土元素地球化学特征，说明矿床的稀土与成矿物质来源与硅质岩、硅灰岩、花岗斑岩具有密切的联系。但矿石中有少数样品的稀土总量较大，可能与后期热液作用的强烈改造有关。

图3 各类岩、矿石稀土元素分布图

4.2 Y/Ho的指示意义

稀土元素Y、Ho在自然界中一般以三价态存在，离子半径非常接近，在地球化学过程中有相似的行为。Y/Ho与氧化还原条件的变化关系不大，成岩和成岩后地质地球化学作用对其影响不大，所以岩石和矿物等的Y/Ho比值应与其来源相似。Y与Ho可以独立于Eu和Ce之外提供成矿流体的信息[12]。

从510-1铀矿床的各样品稀土元素的Y/Ho比值来看，岩脉样品花岗斑岩和花岗闪长玢岩的Y/Ho均值分别26.08、28.44，接近于CI球粒陨石的Y/Ho比值(28.1)，而矿石、硅质岩和硅灰岩的Y/Ho比值均值分别为43.52、35.90、40.27，落在现代深海内的热液流体的Y/Ho值(25～50)范围内，远高于岩脉样品。说明510-1铀矿床矿石的物质来源与硅质岩和硅灰岩有着较为密切的同源性，在地层沉积与矿床形成时期均存在明显的热液流体活动。

5 结论

通过对若尔盖铀矿田510-1铀矿床的矿石、地层中的岩石以及岩脉的稀土元素地球化学特征研究，得出以下结论：

(1)510-1铀矿床的铀矿化主要产于硅质岩与硅灰岩中，其主要矿石类型亦为硅灰岩型和硅质岩型。从ΣREE含量分析，矿石相对赋矿围岩(硅质岩、硅灰岩)其稀土元素总量ΣREE显著增加，暗示其铀矿化和蚀变过程是稀土元素富集和带入的过程。

(2)从岩、矿石的稀土配分曲线以及LREE/HREE-ΣREE关系图综合分析，大部分矿石与硅质岩、硅灰岩、花岗斑岩表现出相近的稀土元素地球化学特征，说明矿床的稀土与成矿物质来源与硅质岩、硅灰岩、花岗斑岩具有密切的联系。

(3)矿石、硅质岩和硅灰岩的Y/Ho比值均落于现代深海内的热液流体范围内，说明地层沉积与矿床形成时期均存在明显的热液流体活动。