薩瓦甫齊鈾礦床層間氧化帶地球化學(xué)特征

吳孔運(yùn)，高利鵬，申平喜

（陜西省核工業(yè)地質(zhì)局211大隊(duì)，陜西 西安 710024）

薩瓦甫齊鈾礦床層間氧化帶地球化學(xué)特征

吳孔運(yùn)，高利鵬，申平喜

（陜西省核工業(yè)地質(zhì)局211大隊(duì)，陜西 西安 710024）

薩瓦甫齊鈾礦床不同地段層間氧化帶的氧化還原程度是不同的。利用諸如w（Fe3+）/w（Fe2+）、w（Ra）/w（U）和有機(jī)炭等地球化學(xué)參數(shù)探討了薩瓦甫齊鈾礦床層間氧化帶的地球化學(xué)特征，即礦床西南部層間氧化帶氧化程度較弱，表現(xiàn)為全硫（∑S）、總鐵（TFe）和礦石的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)低；而礦床中部及東北部層間氧化帶氧化程度較強(qiáng)，尤其以東北部突出，它們的全硫、總鐵和礦石的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高。鈾礦化強(qiáng)弱明顯與層間氧化帶的氧化還原程度有關(guān)，層間氧化帶的氧化程度越強(qiáng)，鈾礦化則愈強(qiáng)；反之，則弱。

鈾礦；地球化學(xué)特征；層間氧化帶；薩瓦甫齊

層間氧化帶砂巖型鈾礦是中國(guó)北方中新生代盆地的一種主要礦床類(lèi)型，內(nèi)蒙古鄂爾多斯盆地的東勝鈾礦床、新疆吐哈盆地的十紅灘鈾礦床是其典型代表［1-2］。薩瓦甫齊鈾礦床位于塔里木盆地北緣、西天山南部呈近EW向（寬3～5 km，東西長(zhǎng)70 km）阿依列—薩瓦甫齊山間盆地的東端。前人對(duì)該礦床的成礦地質(zhì)特征［3］、 層間氧化帶類(lèi)型［4］進(jìn)行了大量的研究，但對(duì)薩瓦甫齊鈾礦床層間氧化帶地球化學(xué)特征研究的較少，本文試圖根據(jù)薩瓦甫齊鈾礦床5個(gè)鉆孔的地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，綜合并總結(jié)其中的控礦因素，為該鈾礦床的下一步找礦勘探提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

薩瓦甫齊鈾礦床在大地構(gòu)造上位于塔里木板塊與西南天山造山帶的接觸部位，處于塔里木盆地北緣、西天山南部的阿依列—薩瓦甫齊山間盆地中［5-6］。該盆地經(jīng)歷了強(qiáng)拉張、弱伸展、隆升剝蝕、強(qiáng)擠壓和差異升降5個(gè)階段。早中侏羅世為盆地發(fā)育成煤期，氣候溫和潮濕，處于還原環(huán)境，沉積物含大量有機(jī)質(zhì)。在上侏羅世至早白堊世，盆地全面抬升，氣候炎熱干旱，鈾活化遷移，含鈾含氧地下水沿層間滲透，形成了層間氧化帶。

礦區(qū)地層屬南天山地層區(qū)的闊克沙勒嶺地層分區(qū)［7］。整套地層分為基底地層和沉積蓋層兩大部分（圖1）。震旦系薩瓦甫齊群（Z1sw）灰綠色片巖、變質(zhì)砂巖及雜色泥巖，石炭系（C）灰黑色含炭砂巖、含炭粉砂質(zhì)頁(yè)巖及灰?guī)r和下二疊統(tǒng)小提坎立克組（P1x）紫紅色夾灰綠色安山玢巖、中性火山角礫巖、酸性晶屑—玻屑凝灰?guī)r共同組成了盆地的直接基底。盆地蓋層包括中、上三疊統(tǒng)小泉溝群（T2-3xq）灰白色長(zhǎng)石砂巖及褐灰色礫巖、泥巖，侏羅系（J）灰白色及灰黑色礫巖、砂巖、泥巖互層與煤層，下白堊統(tǒng)亞格列木組（K1y）灰褐色粉砂質(zhì)泥巖與礫巖、上新統(tǒng)阿圖什組（N2a）褐灰色砂質(zhì)礫巖與粉砂質(zhì)泥巖及第四系（Q）的冰磧-洪積層。震旦系薩瓦甫齊群鈾的背景值較高，是形成薩瓦甫齊鈾礦床的有利鈾源層之一。侏羅系鐵米爾蘇組地層旋回結(jié)構(gòu)明顯，共發(fā)育7個(gè)完整的旋回，各旋回疊置構(gòu)成很好的“泥-砂-泥”結(jié)構(gòu)，且這種結(jié)構(gòu)相間出現(xiàn)，這種 “泥-砂-泥”結(jié)構(gòu)為后期層間氧化帶的發(fā)育提供了很好的地層條件，同時(shí)，鐵米爾蘇組是薩瓦甫齊鈾礦床的賦礦層位。

圖1 薩瓦甫齊鈾礦床地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch map of Sawafuqi uranium deposit

薩瓦甫齊鈾礦區(qū)處于南深北淺、北陡南緩的不對(duì)稱(chēng)箕狀向斜構(gòu)造中。該向斜構(gòu)造，軸向近于EW向，兩翼地層陡立，呈單斜狀，北翼地層較完整，南翼地層則深埋，只出露了新近系。

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，呂梁期的基性輝綠巖沿著震旦系薩瓦甫齊群順層侵入，巖性為黑綠色中粗粒輝綠巖。海西期花崗巖沿庫(kù)瑪力克復(fù)向斜與哈雷克套復(fù)背斜轉(zhuǎn)折端侵入，在阿克牙依拉克形成了面積約600 km2的大型花崗巖巖基，薩瓦甫齊鈾礦區(qū)北東部的鐵米爾蘇組花崗巖是其西端部分，巖性為中粗粒黑云角閃花崗巖。該巖體鈾背景值較高，一般為 9×10-6～16×10-6， 最高達(dá) 26×10-6， 是薩瓦甫齊鈾礦形成的鈾源體。海西晚期，巖漿活動(dòng)表現(xiàn)為大規(guī)模的噴發(fā)活動(dòng)，巖性為一套中—中酸性的英安質(zhì)熔巖角礫巖、英安質(zhì)流紋巖、安山斑巖、安山巖和英安巖等。

2 研究方法

2.1 取樣方法和要求

取樣時(shí)應(yīng)仔細(xì)對(duì)照鉆孔的地質(zhì)物探編錄和γ測(cè)井資料，以保證取樣位置的準(zhǔn)確性。取樣時(shí)，應(yīng)按不同的巖石地球化學(xué)分帶和礦體的不同部位及不同的礦石類(lèi)型分別采取，先把巖心外表的泥層洗去或去掉被沖洗液浸透的表層，取樣長(zhǎng)度遵循如下原則：當(dāng)?shù)V段厚度小于1 m時(shí)，取樣長(zhǎng)度應(yīng)小于30 cm；當(dāng)?shù)V段厚度為1～2 m時(shí)，取樣長(zhǎng)度最大為50 cm；當(dāng)?shù)V段厚度大于2 m時(shí)，取樣長(zhǎng)度最大為1 m；在礦段邊界的取樣長(zhǎng)度為10～20 cm；礦段兩側(cè)圍巖各取一個(gè)樣，取樣長(zhǎng)度為10～20 cm。

取樣時(shí)，應(yīng)按礦心對(duì)稱(chēng)劈半取樣，一半作為礦樣；另一半保留。劈巖心碎屑應(yīng)全部收集，并平均分為兩份，一份合并到礦樣中；另一份合并到保留礦心中，兩份重量相對(duì)誤差應(yīng)小于15%。樣品重量與理論值誤差應(yīng)小于15%。

樣品加工時(shí)，可直接破碎至-0.097 mm，不過(guò)篩，混均勻后裝袋。

2.2 化學(xué)分析方法

用氣相色譜法測(cè)定有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)worg（C），所用儀器為美國(guó)Varian公司生產(chǎn)的脈沖放電檢測(cè)器（PDD）， 精度為 5×10-9。 用 ICP-MS 法測(cè)定全硫wtot（S），所用儀器為荷蘭賽默飛爾科技公司生產(chǎn)的ELEMENT1高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜儀， 其精度＜2%RSD （10 μg·L-1，n=10）。用溶劑滴定容量法測(cè)定Fe2O3及FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)；測(cè)定鈾用日本島津制造的UV-2401PC、AA-6800等儀器分析。

3 鈾礦床地球化學(xué)特征及分析

層間氧化帶的氧化還原程度往往與巖石中（如總鐵、 有機(jī)炭worg（C）、 全硫、 氧化鐵（Fe2O3）及氧化亞鐵（FeO）等）質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。而與此相對(duì)應(yīng)的是鈾的沉淀富集與巖石中還原物質(zhì)的多少有一定的相關(guān)性。

本文以薩瓦甫齊鈾礦床東北部、中部和西南部工業(yè)礦化孔的礦化層為對(duì)象，地表分別出露中下侏羅統(tǒng)其行布拉克組（J1-2qx）、鐵米爾蘇組（J1-2tm）及上侏羅統(tǒng)齊古組（J3q），取樣選取的工業(yè)礦化孔，具有一定的隨機(jī)性和代表性。

3.1 西南部層間氧化還原帶地球化學(xué)特征

在薩瓦甫齊鈾礦床西南部出露侏羅統(tǒng)齊古組（J3q）地層，選取ZK1602和ZK002兩個(gè)工業(yè)礦化鉆孔，分析了含礦層巖心中12組樣品共72個(gè)數(shù)據(jù)，其每個(gè)孔的地球化學(xué)數(shù)據(jù)，均用ORIGIN7.5軟件做出了如下圖件，即圖2和3。

如圖2、3所示，鉆孔ZK002及ZK1602礦石中 w（Fe3+）/w（Fe2+）值都小于0.75， 反映了含礦層巖石中大部分Fe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+，同樣，兩個(gè)孔含礦巖石中有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高，最高達(dá)到2.72%，而全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)卻較低，它反映了黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低，w（Ra）/w（U）值從總體看來(lái)接近1。礦石中總鐵、全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多少與鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖3所示，總鐵及全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，礦石中的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而升高，此外，在還原環(huán)境中， w（Fe3+）/w（Fe2+）值大，礦石中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)就高；反之，鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)就低。如圖4所示，礦石中總鐵（TFe）及有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，礦石中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)就高，有機(jī)炭與鈾礦化強(qiáng)弱有一定的相關(guān)性?？傊?，薩瓦甫齊鈾礦床西南部地球化學(xué)特征顯示該地區(qū)的含礦層位為層間還原帶。

圖2 鉆孔ZK002層間氧化還原帶的地球化學(xué)特征Fig.2 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK002

3.2 中部地區(qū)含礦層位的地球化學(xué)特征

薩瓦甫齊鈾礦床中部地區(qū)出露中下侏羅統(tǒng)鐵米爾蘇組（J1-2tm），該地層為一套河流相、沼澤相的陸相沉積巖系，同時(shí)也是薩瓦甫齊鈾礦床的賦礦層位。ZK5801是中部地區(qū)的一個(gè)主要工業(yè)礦化孔，其主要地球化學(xué)特征如圖4所示。

圖3 鉆孔ZK1602層間氧化還原帶的地球化學(xué)特征Fig.3 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK1602

圖4 鉆孔ZK5801層間氧化還原帶的地球化學(xué)特征Fig.4 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK5801

由圖 4 可見(jiàn)， 鉆孔礦石中 w（Fe3+）/w（Fe2+）值部分小于0.5，大部分都大于2，最高的接近 8，w（Fe3+）/w（Fe2+）值從含礦層的上部至下部出現(xiàn)5個(gè)高峰值和4個(gè)低峰值，反映該鉆孔含礦層位大部分為氧化環(huán)境。有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)較平穩(wěn)，開(kāi)始出現(xiàn)一個(gè)峰值，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近1.2%，到礦層中部出現(xiàn)一個(gè)峰值，其值約0.8%，其余礦段都比較低，大致0.3%?？傝F和全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)有比較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在礦層上部都比較高，中部較低，在下部又變高，但與礦石中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系。從整個(gè)圖層看來(lái)，w（Fe3+）/w（Fe2+）值、 有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)和礦石中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，特別是在含礦層的中部， 圖中 w（Fe3+）/w（Fe2+）值低峰與有機(jī)炭和鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)高峰相對(duì)應(yīng)，即，在還原環(huán)境下，如果有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，那么礦石中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)就高?？傊?，薩瓦甫齊鈾礦床中部地區(qū)含礦層基本上處于氧化還原過(guò)渡環(huán)境。

3.3 東北部地區(qū)含礦層位的地球化學(xué)特征

薩瓦甫齊鈾礦床東北部地區(qū)出露的巖性為一套灰白色砂巖、砂礫巖，與三疊系中、上統(tǒng)小泉溝群（T2-3xq）為整合接觸。在礦床東北部地區(qū)選取ZK62及ZK5603兩個(gè)工業(yè)礦化孔，在 ZK62鉆孔394～398 m及 467～580 m兩段含礦層取樣品39組，共234個(gè)數(shù)據(jù)，在ZK5603鉆孔的 140～143 m、 346～355 m 及368～374 m三段含礦層取樣品14組，共84個(gè)數(shù)據(jù)，用ORIGIN7.5軟件做圖5和圖6如下：

由圖 5 可知， 鉆孔礦石中 w（Fe3+）/w（Fe2+）值都大于1，最大值接近32，且在467～580 m處出現(xiàn)一個(gè)峰值，同樣，總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)wtot（Fe）在此礦段也只出現(xiàn)一個(gè)峰值。該峰值反映含礦層位為比較強(qiáng)的氧化環(huán)境。有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)在394～398 m礦段出現(xiàn)一個(gè)峰值，但該礦段的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，且其質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較平穩(wěn)，推測(cè)該含礦層有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)在成因上與鈾礦化的強(qiáng)弱關(guān)系不大。全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)wtot（S）和礦石中的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)在467～580 m之間也出現(xiàn)一個(gè)峰值。從整個(gè)圖層看來(lái)，w（Fe3+）/w（Fe2+）值、全硫及總鐵和礦石中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，全硫及總鐵的峰值與礦石中鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)的峰值相對(duì)應(yīng)，反映了礦石中全硫及總鐵的值愈大，礦石中的鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)就愈高， w（Fe3+）/w（Fe2+）的峰值則相對(duì)滯后。同樣，圖6顯示的地球化學(xué)特征與圖5基本一樣?？傊_瓦甫齊鈾礦床東北部地區(qū)含礦層位處于比較強(qiáng)的氧化環(huán)境。

圖5 鉆孔ZK62層間氧化還原帶的地球化學(xué)特征Fig.5 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK62

圖6 鉆孔ZK5603層間氧化還原帶的地球化學(xué)特征Fig.6 The geochemical features of the interlayer redox zone in Borehole No.ZK5603

4 結(jié) 論

薩瓦甫齊鈾礦床不同地段含礦層的地球化學(xué)特征是不同的，西南部地區(qū)含礦層為層間還原帶，w（Fe3+）/w（Fe2+）值小于 0.75， 有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，一般接近1，最高約2.72%，全硫及總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)都較低，基本上未超過(guò)1%，與此相對(duì)應(yīng)的是鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)也不高，一般不超過(guò)0.06%。中部地區(qū)為層間氧化還原帶， w（Fe3+）/w（Fe2+）值變化較大， 一般處于0.8～7.5之間，有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高，一般在0.4%左右，最高約1.2%，全硫及總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高值約1.45%，鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，一般超過(guò)0.075%，最大值約0.23%。東北部地區(qū)為層間氧化帶，w（Fe3+）/w（Fe2+）值變化較大， 最大值約 32， 有機(jī)炭質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高，一般在0.3%左右，最高值約0.75%，全硫及總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，最高值約4%，鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，最大值為3%。總之，在薩瓦甫齊鈾礦床，層間氧化還原帶氧化程度越高，鈾礦化就愈強(qiáng)；反之，則弱。

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Geochemical features of the interlayer oxidation zone in Sawafuqi uranium deposit

WU Kong-yun， GAO Li-peng， SHEN Ping-xi
（Geologic Party No.211， Nuclear Geological Bureau of Shaanxi Province，Xi’an， Shaanxi 710024， China）

The oxidation-reduction degree in different parts of the interlayer oxidation zone in Sawafuqi uranium deposit is different.The geochemical features of the interlayer oxidation zone in Sawafuqi uranium deposit are discussed by using the geochemical parameters such as w（Fe3+）/w（Fe2+），w （Ra）/w （U）and organic carbon， etc.The interlayer oxidation in the southwestern of the deposit is weak which is represented by the low content of total sulfur，total iron and ores， but the interlayer oxididation in the middle and northeastern part of the deposit is strong，especially in the northeastern deposit which is suggested by the high content of total sulfur， total iron and ores.Uranium mineralization is clearly related to the oxidation-reduction degree of the interlayer oxidation zone.If the interlayer oxidation zone is oxidized stronger， the uranium mineralized is richer， vice versa， the mineralization is poor where the interlayer oxidation is weak.

uranium deposit； geochemical features； interlayer oxidation zone； Sawafuqi

P619.14;P598

A

1672-0636（2010）03-0134-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2010.03.003

2010-07-21；

2010-08-03

新疆溫宿縣薩瓦甫齊地區(qū)鈾礦詳查（編號(hào)：ZYZXKC2006-8）

吳孔運(yùn)（1963—），男，湖南新田人，工學(xué)博士，高級(jí)工程師，主要從事礦產(chǎn)資源勘查與研究。E-mail:knoywu@163.com