云南东川因民112 铀矿化点汤丹群望厂组岩石地球化学特征及铀矿化成因

李应财，徐争启，2，3，宋昊，尹明辉，张苏恒，陈兵，王国磊

（1.成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059；2.地学核技术四川省重点实验室，四川 成都 610059；3.地球勘探与信息技术教育部重点实验室，四川 成都 610059；4.云南省核工业二〇九地质大队，云南 昆明 650101）

云南省昆明市东川地区位于扬子陆块西南缘，“康滇地轴”中南部，前人对该区域金属矿床研究较多，相继发现了播卡金矿、小溜口金矿以及东川铜矿，铁、镍、铅、锌等多金属矿床，但这些研究主要集中于铜、铁、金等矿床，对该区域的铀矿鲜有研究［1-2］。然而，前人已在“康滇地轴”发现大量铀矿化点和铀异常区，矿化类型较多，主要有花岗岩型、砂岩型、混合岩型和钠交代型等［3-5］，且近年来有学者在云南牟定地区、四川米易海塔地区、四川攀枝花大田地区发现颗粒巨大的晶质铀矿（粒径大多0.5 cm 左右，最大可达1 cm 以上），表明“康滇地轴”中南部具有形成大规模铀矿化的地质背景和成矿条件，具备较好的找矿前景［6-8］。东川区因民镇112 铀矿化点产于古元古界汤丹群望厂组沉积变质岩中，自20 世纪60 年代被发现以来，前人对该铀矿点开展了一系列的地质调查等研究工作，但对其成因及成矿类型研究较少。了解因民112 铀矿化点矿化程度、成因机制和矿化类型对于该地铀矿勘查具有重要的指示意义。基于此，本文在收集前人资料的基础上，对因民镇112 铀矿化点开展了详细的野外调查以及室内研究工作。通过对地质现象的观察与记录、样品的镜下观察及地球化学分析等方法，对该铀矿化点成因及矿化类型形成了初步认识，为东川地区铀矿化勘查提供一定的参考。

1 区域地质背景

因民112 铀矿化点位于金沙江南岸的云南省昆明市东川区因民镇，大地构造位置位于扬子陆块西南缘康滇地轴中南段东部，被茂麓断裂、黄水菁断裂所夹持，北面以金沙江为界。矿化区受一条北东东向麻塘断裂和数条南北向断裂的落因断褶带控制，最东面的南北向断裂为小江断裂，是一条区域性大断裂。东川区现已发现的各种多金属矿床均分布在构造断层周围（图1）。在因民112 铀矿化点实地考察发现矿体均发育在多条构造裂隙及褶皱中，定名为F1、F2、F3 断层并采集矿石样品。

该区出露地层主要为元古宇东川群、汤丹群地层。东川群包括因民组、落雪组、黑山组、青龙山组地层，主要为一套碎屑岩-泥质岩-碳酸盐岩组合的沉积建造。汤丹群包括洒海沟组、望厂组、菜园湾组、平顶山组地层，主要为一套碎屑岩-浅变质岩-灰岩组合的沉积建造。

汤丹群形成于古元古代中期，可能为早期哥伦比亚超级大陆的一部分［11-12］。古元古代末期扬子陆块西南缘处于裂谷环境，其形成与同期全球性哥伦比亚超级大陆裂解同步［13-15］，东川地区正处于该裂谷环境中，为东川凹陷，其内形成东川群［16］。

区内岩浆岩较为发育，主要为辉绿辉长岩，在因民矿区可见辉绿岩体穿透整个洒海沟组、平顶山组，并侵入到东川群的因民组和落雪组中，辉绿岩锆石年龄为1 676±13 Ma（n=14，MSWD=0.38）［17］和1 690±32 Ma（MSWD=3.3）［18］，与会理南部地区岩浆岩年龄（1.5～1.9 Ga）有相似的岩浆事件响应［19-20］。尹福光等认为这一时期的岩浆活动与1.7～1.5 Ga 非造山裂解事件有关［19］，王生伟等认为这一期岩浆活动与昆阳裂谷期的岩浆活动有关，也是该地区形成铜铁矿床的主要地质事件［20］。

2 样品采集与分析

为深入研究东川因民112 铀矿化点的矿化岩石地球化学特征，在该矿化点一条剖面上采取了相关样品10 件，主要为古元古代的浅变质岩、沉积岩及矿脉。对所有样品进行了全岩主微量元素和稀土元素的测试分析，测试单位为四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心。主量元素质量分数的测试方法及步骤为：将岩石与无水四硼酸锂熔融，加入氧化剂、助熔剂和脱模剂，在1150～1250 ℃的范围内熔融，制成样片，通过X 射线荧光光谱法（XRF）进行测定分析，其中烧失量采用《DZG93-05 地质行业规范》中的重量法进行测定，FeO 与Fe2O3的质量分数通过湿化学滴定法测试分析得来；样品的微量元素、稀土元素在用氢氟酸、硝酸消解后由等离子质谱仪分析测定。测试结果显示样品中富铀样品（w（U）＞300×10-6）1 件，铀矿化样品（w（U）=100×10-6～300×10-6）2件（样品岩性见表1）。

表1 采集样品的编号、岩性Table 1 Number and lithology of collected samples

3 因民112 铀矿化点岩石学特征

本次采集的样品主要是汤丹群望厂组浅变质岩和沉积岩，以及产于韧性剪切带的矿脉。样品岩性包括粉砂质板岩、碳质板岩、构造角砾岩以及热液矿脉（表1、图2）。通过现场测定发现该剖面的γ 值明显高于周边区域。剖面能看见明显的断裂和褶皱，显示经历过较强的多期构造运动，其中矿石样品采集位置为构造带中。从手标本可以看出，宏观上矿石碎屑颗粒比较完整，种类比较复杂，能看到长条状透镜体岩石，经历了韧性变形（图2）。对所有样品进行镜下鉴定，可见受构造和热液作用产生的变形和蚀变（图3）。

图2 矿石样品手标本照片Fig.2 Photos of hand specimen of ore samples

图3 样品镜下特征（正交偏光）Fig.3 Characteristics of samples under microscope（cross）

综合区内岩石矿物学特征，地层属于汤丹群望厂组地层，矿石含有多种碎屑颗粒，颗粒形态比较完整，同时含有岩浆岩残留特征，具有凝灰结构以及脱玻化现象，说明热液流体沿构造缝隙进入围岩，与围岩发生物质交换。

4 地球化学特征

4.1 主量元素地球化学特征

矿化区各岩石样品主量元素分析结果如表2 所示，地层样品（除去矿脉样品）中w（SiO2）为51.88%～83.57%，平均值为 65.86%；w（Al2O3）为4.85%～17.00%，平均值为11.49%；w（Na2O）为0.09%～1.59%，平均值为0.40%；w（K2O）为0.10%～3.37%，平均值为1.31%；w（FeOT）为2.52%～23.64%，平均值为8.60%。

表2 主量元素分析结果（wB/%）Table 2 Analysis results of major elements (wB/%)

地层样品中放射性较强的构造矿（化）体（样品YM112-6-1、YM112-6-2 以及YM112-9）w（FeOT）为16.87%～38.23%，平均为28.10%，同时该样品的w（P2O5）为2.93%～20.64%，平均10.41%，烧失量为22.25%～35.04%，平均为27.43%，远远高于其他岩石样品，该类样品的w（SiO2）为10.24%～19.74%，平均为16.56%，远低于其他岩石样品。

对全部样品进行主量元素与U 相关性图分析（图4），围岩样品整体w（U）偏低，主量元素与w（U）无明显相关性；矿石样品中w（U）与w（MgO）、w（Al2O3）呈正相关，与w（FeOT）呈负相关，值得注意的是虽然矿石样品中w（SiO2）低于围岩样品，但是矿石样品w（SiO2）与w（U）呈正相关性。认为是富含Fe、U 的流体经构造裂隙进入，与围岩发生物质交换，挥发性组分逸散，地层的还原环境导致铀及铁矿物的富集沉淀。

图4 主量元素与U 相关性图Fig.4 Correlation diagram between major elements and U

4.2 微量元素地球化学特征

如矿化区样品的微量元素原始地幔标准化蛛网图（图5）所示，样品呈现强烈的亏损K、Rb、Sr、Ti等大离子亲石元素（LILE），富集U、Th、LREE、Ce、P 等高场强元素特征，认为大离子亲石元素的亏损在一定程度上与后期的热液活动有关。

图5 微量元素原始地幔标准化蛛网图（标准化值引自Taylor et al，1985［21］）Fig.5 Primitive mantle normalized spider diagram of trace elements（after Taylor et al，1985［21］）

同时，从微量元素分析结果（表3）中可以发现，矿脉样品相较其他样品Th、U 含量明显偏高，从微量元素蛛网图可以看出，矿脉YM112-6 以及YM112-9 样品微量元素含量存在明显的差异，YM112-6 样品Th 元素富集明显，YM112-9 样品U 元素富集明显。研究区存在多期次的热液作用，YM112-6 样品富Th、Fe、Pb 元素；YM112-9 样 品富U、Fe、Cu、Ni；样品YM112-3、YM112-4 富U、Zn、Ni 元素，这些富U样品均采集于不同的构造带中，且有明显的低温热液活动迹象，证实研究区铀富集事件与构造热液活动关系密切。

表3 微量元素分析结果（wB/10-6）Table 3 Analysis results of trace elements（wB/10-6）

4.3 稀土元素地球化学特征

稀土元素相比于其他元素不易迁移，其含量与成岩物质来源关系密切，受后期的风化作用、变质作用的影响较小，因此通常用稀土元素特征反映碎屑岩以及浅变质岩体的地球化学特征。

矿化区样品稀土元素球粒陨石标准化分布型式图如图6 所示，显然，铀矿化区域的岩石稀土元素质量分数较高（ΣREE=59.2×10-6～481.6×10-6），平均值为252.1×10-6，LREE/HREE 的值为1.17～37.88，平均值为9.56，矿化区岩石整体富集轻稀土元素。

图6 稀土元素球粒陨石标准化分布型式图（标准化值引自Taylor et al，1985［21］）Fig.6 Chondrite normalized REE pattern of samples（after Taylor et al，1985［21］）

从稀土元素球粒陨石标准化分布型式图可以判断，矿化区样品稀土元素配分模式可以分为几组：YM112-3、YM112-4 样品稀土元素含量最高，且稀土配分模式图略右倾，铕异常不明显；YM112-9 样品稀土元素总量较高，但轻重稀土分异不明显，铕弱负异常；YM112-6-1、YM112-6-2 样品具有极为明显的右倾特征，轻稀土明显富集；浅变质岩样品铕负异常，轻重稀土分异不明显；沉积岩样品铕负异常不明显，且稀土元素总量最低。上述特征表明，研究区矿（化）经历过多期，且物质来源与围岩有一定的联系。

5 讨论

5.1 构造与铀成矿的关系

东川因民112 铀矿化的产出位置与构造关系密切，对矿化点进行野外实地考察，发现研究区矿体均发育在构造裂隙及褶皱中，现场对剖面进行γ 照射量率测定，构造裂隙γ 测定值明显高于围岩测定值，与样品元素地球化学特征一致，现场可见三期构造（图7）。第一期次含矿脉断裂构造穿插地层，宽度20～30 cm，斜穿地层，经历后期变形，呈波状起伏，为早期成矿构造（F1），在构造带上对γ 值高的岩石进行采样（YM112-9）；第二期含成矿构造（F3），宽度1～1.5 m，陡倾，与围岩斜切，且断面起伏变化，见大型褶皱、透镜体，对其进行采样（YM112-3、YM112-4）；第三期次构造宽度10cm，呈平直状切穿围岩（F2），为晚成矿构造，在构造带上对γ 值高的岩石进行采样（YM112-6-1、YM112-6-2）。矿化区受南北向深大断裂影响，矿化点附近岩石碎裂化严重，褶皱普遍发育，构造裂隙中既有压性特征的构造透镜体，又有张性特征的棱角状角砾岩，构造带岩石镜下可见石英压扁拉长、片理化现象，矿化区同时存在脆性变形和韧性变形，表明研究区构造活动强烈。

图7 112 铀矿化点剖面图及采样点Fig.7 Geological profile of No.112 uranium occurrence and the sampling location

东川因民112 铀矿化点位于扬子陆块西缘，在中元古代到新元古代经历了多个阶段构造运动，其中1.8～1.1 Ga 间的多次构造演化均为拉张环境，1.05～0.85 Ga 为挤压造山运动［19］，澄江期阶段，由于Rodinia 大陆裂解导致“康滇地轴”的构造环境变为拉张环境，为深部流体上涌提供了通道。矿化区内多期次构造运动相互叠加，形成一系列断裂构造和存矿、储矿的断裂破碎带。矿化区受到多期次不同的构造活动影响，褶皱发育明显，后期含矿热液沿断层、裂隙运移，与围岩发生交代作用，富含有机质的地层又为铀元素提供了还原环境和场所，造成了铀的富集。

5.2 热液活动与铀成矿的关系

对矿化区样品进行地球化学分析，可知矿化区围岩样品相较地壳丰度值，Th、U 含量均呈现相对较高水平（w（Th）平均值为8.4×10-6；w（U）平均值为19.5×10-6），而构造带F2 中的矿脉样品具有较高的U（Th）含量，YM112-6-1、YM112-6-2 的w（Th）平均值为191.5×10-6，w（U）平均值为19.2×10-6；F3 构造带矿脉样品YM112-9 的w（Th）为4.5×10-6，w（U）为500×10-6，铀质量分数最高。此外，F1、F2 构造带矿脉样品均具有较高的w（Fe）（平均值为28.1%）。与F1、F2 构造带矿脉样品不同，F3 构造带样品w（U）较高，w（Th）较低，YM112-3、YM112-4 的w（Th）平均值为5.7×10-6，w（U）平均值为145.4×10-6，但w（Fe）较低，平均值为10.7%。结合微量元素地球化学特征，表明产于不同构造裂隙的两个矿脉样品受到不同期次的热液活动影响，热液侵入破碎带，与脆-韧性剪切带及围岩发生反应，还原环境使得U、Fe等元素富集。矿化区稀土元素配分模式图也反映了该地区经历过多次热液作用，结合野外实际情况，通过样品的岩石学特征以及地球化学数据分析，发现矿脉样品YM112-6 与矿脉样品YM112-9 存在相互独立的元素富集特征，且差异性较大，说明两个矿脉经历的热液作用不是同一时期。地球化学特征表明，矿脉样品YM112-6 的元素组成说明该期次热液以相对富集Th、Fe、Pb 为特征；矿脉样品YM112-9 元素组成特征说明为一期富U、Fe、Cu、Ni 热液侵入形成；构造岩样品YM112-3、YM112-4 以富U、Zn、Ni 为特征，是另一期热液形成。结合野外构造形态、规模、变形特征等地质特征以及元素组合特征，可以判断：第一期次成矿热液为富U、Fe、Cu、Ni 热液；第二期次成矿热液以富U、Zn、Ni 为特征；第三期次热液为富Th、Fe、Pb 热液。

东川因民112 铀矿化点的形成与热液关系密切，矿化区含矿地层为望厂组浅沉积变质岩地层，区域内热液活动频繁，构造活动为热液运移提供了通道。含矿热液在运移过程中与围岩发生交代作用，使热液化学性质发生变化，并在合适的部位富集，从而形成铀矿化。样品地球化学分析测试结果显示该地区矿脉具有极低的w（SiO2），与围岩样品差别很大。112 铀矿化点成矿模式为望厂组地层沉积之后，由于构造运动使得地层破碎，后期多期次贫Si 质富铀多金属热液侵入到破碎带中，与破碎带中的岩石发生反应，在合适的条件下形成铀矿（化）。该模式表明，东川因民112 铀矿点及其附近类似铀矿化为热液成因。

6 结论

1）东川因民112 铀矿化点赋存于汤丹群望厂组的浅沉积变质岩中，受三期次构造控制。

2）地球化学研究表明，该区域围岩的K、Rb、Sr、Ti 等大离子亲石元素（LILE）亏损，U、Th、LREE、Ce、P 等高场强元素富集，且矿化区岩石整体富集轻稀土元素，亏损重稀土元素。稀土元素总量较高（ΣREE=59.2×10-6～481.6×10-6，平均含量为252.1×10-6）。矿化区内样品的高ΣREE 特征为热液活动改造而成。

3）主、微量元素地球化学特征反映了热液与围岩之间存在物质交换，证实了研究区存在热液事件，矿体样品的微量元素和稀土元素组成特征的差异反映了矿体经历了不同期次的热液活动。矿体具有贫硅、贫碱、贫镁、富铁等特征，并且放射性元素含量较高（w（U+Th）=205×10-6～505×10-6，平均值为254×10-6）。认为该区域存在多期次热液活动，富含U、Th、Fe 的热液运移到望厂组韧性剪切带中发生了铀的富集。

4）研究区存在三期热液铀多金属矿化事件，一期以富U、Fe、Cu、Ni 为特征，为最早成矿热液；一期以富U、Zn、Ni 为特征，为中期成矿热液；一期以富Th、Fe、Pb为特征，为晚期成矿热液。