新疆砂岩型铀矿床中稀土元素地球化学特征对比分析——以伊犁盆地铀矿床与巴什布拉克铀矿床为例

张映宁

（核工业二一六大队，新疆 乌鲁木齐）

前言

从近年来新疆铀矿找矿的矿床类型看，对伊犁盆地的层间氧化带砂岩型铀矿类型研究已趋于成熟化，但对不同成因的巴什布拉克砂岩型铀矿床才开始进行相应的工作，本文主要对伊犁盆地层间氧化带砂岩型和巴什布拉克砂岩型铀矿床稀土元素地球化学特征进行对比分析。

1 矿床地质背景

1.1 伊犁盆地矿床地质背景

新疆伊犁盆地在大地构造单元划分上归属于天山造山带中的伊犁－中天山微地块，盆地夹持于科古琴－博罗霍洛－依连哈比尔尕陆内裂陷造山带（北天山）和哈尔克－那拉提板块俯冲碰撞造山带（南天山）之间。盆地盖层自下而上发育有三叠系、侏罗系、白垩系、古近系和新近系[1-3]。该区主要砂体中均发育层间氧化带，它们沿倾向可分为层间氧化岩石带、矿石带、原生还原岩石带，在矿石带pH 值和Eh 值降到最低点。形成有利的铀及伴生元素沉淀的地球化学障，是铀赋存部位[4]。

1.2 巴什布拉克矿床地质背景

巴什布拉克矿床位于喀什西北部乌恰以西的南天山山前喀拉塔勒中新生代断陷盆地中，克孜勒苏新生代EW 背斜的北翼。基底为元古界弱磁性负变质岩，整个下白垩系岩层以角度不整合覆于元古代结晶片岩之上，呈向南和西南方向倾斜的单斜构造。铀矿化主要产于下白垩统克孜勒苏群陆相平原三角洲相堆积的红色碎屑岩建造中，含矿岩性为褐黄色- 灰绿色砂岩、砂砾岩及其泥板岩互层中[5]。

2 元素的选择

根据新疆伊犁盆地南缘伊犁盆地地区水西沟群（J1-2sh）中的65 个岩石样及矿石样和18 个蚀源区岩石样的REE平均值以及其中36 个样品的REE 分析数据进行分析讨论, 在巴什布拉克矿床共取了8 个稀土元素样品，包括5 个围岩样和3 个矿石样进行分析。

3 元素与铀相关性分析

本文利用采自伊犁盆地南缘钻孔中稀土元素和稀有元素分析数据，用地球化学多元统计中的聚类分析方法[6～8]，对样品分析结果进行对数和标准化运算后，求出他们的相关系数，作出R 型聚类分析图（图1）。从图1 中可知，U、Th 和稀土元素的相关性较好。因而在研究伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿床和巴什布拉克砂岩型铀矿床中，研究它们的REE 地球化学特征对研究不同类型的矿床特征也是有必要的，也可利用稀土元素的地球化学特征追溯铀矿的物质来源。

图1 伊犁盆地南缘稀有金属和稀土元素R 型聚类分析

4 稀土元素分布特征分析

4.1 成岩成矿特征的继承性

从表1 中可见，安山岩和花岗岩和矿石带的ΣREE 值基本接近，而玄武岩的相差较大；并且可以看出从氧化带→还原带→矿石带,ΣREE 值逐渐有升高的趋势，这一现象表明氧化带中ΣREE 是亏损的，也有可能在成矿过程中，REE 可能在迁移过程中一部分流失掉了[10-11]。另外从图2 可见，安山岩和花岗岩的REE 分布模式与矿石带的REE 分布模式基本一致，但跟玄武岩的相差较大，反映该区的物质主要源于酸性花岗岩或者安山岩。

图2 伊犁盆地铀矿床不同分带岩石与基岩稀

表1 岩石和矿石稀土元素含量(μg/g)及相关参数平均值

从表2 可以看出，巴什布拉克矿床矿石的ΣREE明显低于围岩的ΣREE，并且围岩的ΣREE 是矿石ΣREE 的2 倍左右。矿石和围岩ΣREE 差别较大，这可能是由于巴什布拉克矿床在成岩成矿和搬运过程中有大量的REE 被淋滤流失掉的缘故，这也反映了该区成岩成矿的继承性特征。

表2 巴什布拉克铀矿床岩石和矿石的稀土元素特征参数

4.2 稀土元素分异程度的差异性

LREE/HREE 或ΣCe/ΣY 值主要反映稀土元素的分异程度和指示部分熔融残留体和岩浆早期结晶矿物的一些特征[9]。从表1 可以看出在伊犁盆地层间氧化带砂岩型铀矿床从氧化带→还原带→矿石带，LREE/HREE 值是一个逐渐升高的趋势，同时Ce/Yb)N值也是一个增高的趋势,从数据分析可以看出,矿石带中明显高于蚀源区、氧化带和还原带，这些都可以说明在不同分带中REE 的分异程度不同，矿石带中分异程度最大，更加富集LREE。

但从总体看，LREE 和HREE 的分异程度变化比较大，这是一个LREE 富集、HREE 亏损的沉积环境[12]。原因主要是：细粒沉积物的矿物对稀土元素吸附性比较强，更容易被吸附而与粘土矿物一起沉淀，导致随着轻重稀土元素的分异程度受粒径的变化而变化。

（La/Yb）N 和（Ce/Yb）N 为轻稀土元素和重稀土元素比值的变化，主要反映稀土元素的分异情况。从表1他们的比值情况可见它们变化范围较大且显示均富LREE。

在巴什布克矿床稀土元素的分异程度也是很明显的，从表2 可以看出，在矿石中LREE/HREE 值为4.085～7.193，而围岩LREE/HREE 值为7.657～8.605，围岩的LREE/HREE 值略高于矿石的LREE/HREE值，也说明LREE/HREE 有不同程度的分异，均易于富集LREE。

（La/Yb）N和（Ce/Yb）N的 分 异 程 度 也 不 同。（La/Yb）N值的变化范围（4.443～9.427）和（Ce/Yb）N值的变化范围（3.338～6.120）；也显示更易于富集LREE。

总之，在层间氧化带砂岩型铀矿和巴什布拉克砂岩型铀矿的REE 的分异性具有不同的差异性，但总体上它们都显示富LREE 的特征，只是分异程度不同而已。

4.3 Eu 的亏损

在伊犁盆地，从图2 可见，铕具有弱负异常。另外，从表1 中也可以看出，（Gd/Yb）N 和（Sm/Nd）N 的比值，可以看出他们比值变化不是很大，表明了铕具有弱负异常，铕的异常系数可以反映体系内地球化学状态，还可作为鉴别物质来源的依据。从图2 可也可以看出玄武岩为铕正异常，花岗岩仍具有铕弱负异常，表明该区侏罗系的砂岩物源主要为花岗岩和安山岩，而不是玄武岩。

5 讨论

稀土元素在成岩成矿过程中具有重要的指示意义。REE 属于亲石元素，具有8 个电子的惰性稳定结构，它与稀有金属U、Th 具有相似的亲和性，从而具有相近的地球化学性质，表现出密切的共生迁移行为。本文以层间氧化带砂岩型铀矿床的典型矿床伊犁盆地矿床为例进行讨论。

5.1 U 和REE 活动性的影响因素

由于REE 具有稳定的最外层8 个电子结构，活动性较小，另外REE 的活动性还取决于矿物中REE的浓度和进入流体的REE 浓度, 以及REE 的迁出能力等因素[13～15]。当满足某种特定的因素时，REE 就会活化迁移。初步认为在受到不同阶段流体循环的影响下，U 和REE 可以在不同阶段淋滤、活化迁移和再沉淀。

5.2 pH 值对稀土元素的活化迁移的影响

根据研究区蚀源区、含矿主岩岩石及孔隙流体pH 值分布情况[11]可以看出，在含矿流体和岩石的各带中，pH 值在氧化带和还原带基本相近的，但是矿石带中pH 值相对偏低，这可能与pH 值在偏碱性条件下，REE 和U 的络合物容易形成有关，这与REE 和U 的络合物随着pH 值的降低而迁移和沉淀富集是一致的[16]。

6 结论

（1） 在伊犁盆地层间氧化带铀矿床中，蚀源区的花岗岩和安山岩的REE 分布模式与矿石带的REE分布模式十分相似，花岗岩和安山岩的ΣREE 值与矿石带的基本一致，且均具有铕负异常，这表明成矿物质主要源于酸性花岗岩和安山岩。在巴什布拉克砂岩铀矿床中，围岩的REE 分布模式和矿石的REE 分布模式基本一致，也具有铕负异常，但围岩的ΣREE值和矿石的ΣREE 值相差较大，分析可能是由于它的复杂成因所致。

（2） 在伊犁盆地层间氧化带铀矿床中，从层间氧化岩石带→原生还原岩石带→矿石带ΣREE 有升高的趋势，层间氧化岩石带的稀土元素的总量明显降低，甚至低于原生还原岩石带岩石，可能在成矿过程中流失或者表生氧化期流失。

（3） 在伊犁盆地层间氧化带铀矿床中，不论是蚀源区还是在层间氧化岩石带、原生还原岩石带和矿石带岩石中，LREE/HREE 值均大于1，表明均富LREE，但富集的程度存在一定的差异。在矿石带中这种分异更明显。另外随着岩石粒径的变化，REE 的分异性也存在一定的差异。而在硬砂岩铀矿床中，围岩的LREE/HREE 值接近或略高于矿石的LREE/HREE值，说明LREE/HREE 也有不同程度的分异，更易于富集LREE。