南秦嶺西亞帶碳硅泥巖型鈾礦化與沉積環(huán)境分析

張字龍， 漆富成， 李治興， 何中波， 王文全， 楊志強

(核工業(yè)北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029)

南秦嶺西亞帶碳硅泥巖型鈾礦化與沉積環(huán)境分析

張字龍， 漆富成， 李治興， 何中波， 王文全， 楊志強

(核工業(yè)北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029)

碳硅泥巖型鈾礦為沉積內生型，具有明顯的層控特征，沉積相與鈾礦化關系往往是碳硅泥巖型鈾礦床的研究重點。南秦嶺西亞帶碳硅泥巖型鈾礦床的成因類型主要為沉積-熱液疊加改造型，賦礦層位僅局限于中、下志留統(tǒng)炭硅質、泥質的富鈾地層中。通過對研究區(qū)區(qū)域地質背景，沉積環(huán)境以及有利沉積相對鈾成礦的控制作用研究，指出碳酸巖臺地中發(fā)育的水下坳陷相整體控制著鈾礦化的分布，而坳陷相中發(fā)育的硅灰?guī)r透鏡體是鈾礦化定位的前提。

南秦嶺西亞帶;碳硅泥巖型鈾礦床;沉積相

張字龍，漆富成，李治興，等.2012.南秦嶺西亞帶碳硅泥巖型鈾礦化與沉積環(huán)境分析［J］.東華理工大學學報:自然科學版，35(2):149-154.

Zhang Zi-long，Qi Fu-cheng，Li Zhi-xing，et al.2012.The sedimentary environment of carbonaceous-siliceous-pelitic rock type uranium mineralization in western Subzone，South Qinling［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science)，35(2):149-154.

碳硅泥巖型鈾礦床系產于中國上震旦統(tǒng)至二疊系未變質或弱變質海相碳酸鹽巖、硅質巖、泥巖及其過渡型巖類中的鈾礦床(張待時，1994;劉興忠等，1997;趙鳳民，2009)，是中國重要工業(yè)鈾礦床類型之一。這類鈾礦床屬于層控內生型，海相沉積直接控制著該類型鈾礦床賦鈾巖層的分布，因此研究沉積環(huán)境對指導碳硅泥巖型鈾礦找礦非常重要。前人已經作過部分研究工作(毛裕年等，1987;唐朝暉等，1990;胡云緒，1991;連立祥，1994)，但工作重點只是南秦嶺西部的迭部區(qū)域。本文通過對南秦嶺西亞帶志留紀沉積體系的恢復和鈾礦化有利沉積相空間分布規(guī)律的研究，重點分析早、中志留世沉積環(huán)境與鈾礦化關系，旨在為今后找礦工作縮小靶區(qū)提供一定的依據(jù)。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)東起陜豫省界，西達甘南，北以瑪曲-成縣、鳳縣-山陽深大斷裂與中、北秦嶺加里東褶皺帶為界，南以迭部-武都-漢中和揚子陸塊分開(圖1)。主要出露震旦系、古生界、中新生界地層，缺失上侏羅統(tǒng)和上白堊統(tǒng)。已發(fā)現(xiàn)的鈾礦床主要集中在迭部地區(qū)，舟曲-武都地區(qū)目前僅發(fā)現(xiàn)一個礦床，但全區(qū)發(fā)育有大量的鈾礦點和異常點。

1.1 含礦地層特征

研究區(qū)鈾礦化主要賦存于志留系地層中，礦床均產于中、下志留統(tǒng)碳硅泥巖建造中。下志留統(tǒng)迭部群主要分布于太陽頂背斜北翼，地層自下而上包括蘇里木塘組、羊腸溝組、塔爾組、拉垅組，為區(qū)內重要含礦層。巖性主要為炭質、硅質、泥質巖，硅灰?guī)r、灰?guī)r、板巖等，厚度為5 720～6 208 m，含鈾豐度為12×10－6～15×10－6;中志留統(tǒng)舟曲群分布在太陽頂背斜兩翼，為區(qū)內主要含礦層，巖性由砂質板巖和硅灰?guī)r組成，厚約 484 m，含鈾豐度為5×10－6～12 ×10－6;上志留統(tǒng)白龍江群大面積出露于太陽頂背斜南翼，巖性以變質細砂巖和綠色千枚巖為主，夾硅質板巖和炭質板巖，是本區(qū)次要含礦層。厚約2 504 m，含鈾豐度為5×10－6～8×10－6①金有忠，朱西養(yǎng)，李慶陽，等.2005.西南鈾礦地質志(內部資料).中國核工業(yè)地質局.。

1.2 區(qū)域構造特征

研究區(qū)經歷了多次構造運動，褶皺、斷裂構造都很發(fā)育，并伴有巖漿活動和區(qū)域變質作用。根據(jù)構造的展布特點，區(qū)域構造以近EW向為主，NE向次之，而SE向和NW向構造很不發(fā)育。近EW向斷裂構造橫貫全區(qū)，以壓性為主，多為逆斷層，既是構造線，也是地層的分界線。NE向斷裂構造以平推為主，屬于扭性或壓扭性構造，多呈逆時針扭動，并切割EW向構造。NE向與EW向斷裂構造往往縱橫交錯，互相切割形成大小不等的菱形格子狀或網格狀的構造破碎帶。

圖1 南秦嶺構造單元、區(qū)域大斷裂及鈾礦化Fig.1 Tectonic units，regional trunk faults and uranium mineralization in South Qinling

在長期和復雜的地質歷史中，含鈾地層遭到了強烈的改造，各類巖石普遍發(fā)生了重結晶，礦物和元素間的交代作用比較明顯(周德安，1980)。這些斷裂構造既是含鈾熱液上升和地下水滲透的良好通道，也提供了后生改造的成礦空間，有利于熱造型鈾礦床的形成。

1.3 區(qū)域巖漿巖

研究區(qū)巖漿活動主要為華力西、印支和燕山期，出露的巖性主要為輝綠巖、花崗閃長巖、花崗閃長斑巖、煌斑巖、長英巖和英安斑巖，主要受瑪曲-迭部-武都-洋縣深斷裂控制，在白依復背斜核部及其兩翼分布，具有規(guī)模小、零星分散的特點。在熱液活動的影響下，圍巖具有角巖化、硅化、矽卡巖化、大理巖化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化和褪色等蝕變。在巖體接觸帶附近，局部地段放射性場偏高，鈾豐度可達20×10－6～30×10－6①。

2 鈾礦床類型及鈾多金屬成礦作用表現(xiàn)

南秦嶺西亞帶已發(fā)現(xiàn)的碳硅泥巖型鈾礦床共有6 個，分別是礦床510，511，512，513，刁德卡和坎子上。以研究含鈾碳硅泥巖建造中鈾源體(層)中鈾的活化遷移、疊加改造富集、累聚作用為關鍵，以中、下志留統(tǒng)富鈾層為重點研究對象，認為鈾礦床是在沉積作用構成鈾源層的基礎上，經構造巖漿熱液改造富集而成。因此，在南秦嶺西亞帶主要表現(xiàn)為與志留系碳硅泥巖礦源層經燕山期輝綠巖脈或巖墻、花崗巖和石英斑巖、閃長巖脈群和古地下熱水沉積改造成礦地質作用相關的鈾成礦地質特征。其鈾礦化類型均屬于沉積-熱液疊加改造型。碳硅泥巖型鈾礦床的重要含礦層——下寒武統(tǒng)沉積地層，區(qū)內僅發(fā)現(xiàn)504這個礦點和4個礦化點，屬于含鈾磷塊巖型。該類型為下寒武統(tǒng)沉積成巖作用形成的低品位鈾礦化，不具有工業(yè)意義，屬于非常規(guī)鈾資源(漆富成等，2011)。南秦嶺西亞帶碳硅泥巖型鈾礦床成礦特征詳見表1。

該區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床，不僅僅是單一的鈾礦床，而往往是鈾和其它多金屬伴生，且部分伴生組分可達到綜合利用的指標。從表1可知，各礦床均有多種伴生元素，除了小型礦床513無可綜合利用伴生元素以及礦床511無研究資料外，其它各中小型礦床均伴生有可綜合利用的微量和稀散元素。而且，一般鈾礦床規(guī)模往往與其可利用的伴生元素規(guī)模相一致。

因此，針對該區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床的研究，可進一步分析鈾多金屬礦床成礦機制，探索鉬、鎳、鋅、釩等多金屬的綜合利用前景，這即可大大增加礦床資源儲量，提高綜合利用價值，還可指導今后尋找相同類型的鈾多金屬礦床。

表1 南秦嶺西亞帶碳硅泥巖型鈾礦床一覽表Table 1 Schedule of carbonaceous-siliceous-pelitic rock type uranium deposits in western subzone of South Qinling

3 沉積環(huán)境、沉積相對鈾層體的控制作用

碳硅泥巖型鈾礦床定位與制約其產出的黑色巖系有最密切的聯(lián)系，僅有那些在特定古地理環(huán)境下形成的碳硅質泥巖才產有鈾礦床。上震旦統(tǒng)-下古生界中的碳硅泥巖型鈾礦床，主要分布于由古陸、古島弧為邊界的陸表海的邊緣部位以及海槽鄰近陸表海的部位所形成的碳硅泥巖層中，在陸表海內部及海槽內部沉積的巖層一般不產出鈾礦床。

3.1 研究區(qū)志留紀沉積相組成

本文主要在前人的研究成果基礎之上，根據(jù)各區(qū)域地質報告和鉆孔資料的收集、整理，通過區(qū)域地層對比，最終恢復了研究區(qū)志留紀沉積相。自北向南分別發(fā)育有廣海陸棚相、臺緣斜坡相、碳酸鹽臺地相(臺地內發(fā)育有水下坳陷相)、泄湖相、濱海相和古陸(圖2)。

3.2 沉積環(huán)境、沉積相與鈾礦化關系

南秦嶺西亞帶處于揚子板塊西北緣，自古生代就被卷入秦祁昆古洋板塊的活動。由于祁連古洋殼自南而北向華北古陸俯沖，南秦嶺帶又處于陸緣海的位置，構成了被動大陸邊緣海的構造沉積格局。南秦嶺西亞帶在志留紀時期處于被動大陸邊緣陸緣海的位置，南側為具中間地塊性質的若爾蓋古陸，東段為碧口古陸，兩個古陸之間為南坪海峽(圖2)。志留紀時期白依溝群與古海岸線大體平行展布，成為鏈狀水下隆起，其南側構成具有障壁的陸緣海沉積環(huán)境。介于若爾蓋古陸與白依水下隆起之間受島鏈障壁所隔沉積環(huán)境較封閉。鏈狀水下隆起帶由灘礁和礁后潮坪等碳酸鹽巖臺地構成，臺間形成半局限的水下坳陷相沉積，構成硅巖，碳酸鹽巖及粉砂質泥巖等組成含鈾巖組，尤其以硅灰?guī)r透鏡體發(fā)育為相標志，不同程度地含有機碳。含鈾巖組由下硅巖-硅鈣質過渡巖-生物灰?guī)r-硅鈣質過渡巖-上硅巖組成，這一巖石序列可以重復或相間產出。鏈狀水下隆起帶向北依次發(fā)育臺地邊緣相和廣海陸盆相。南秦嶺西亞帶在志留紀時期自若爾蓋古陸由南向北清晰地顯示濱岸陸棚相、臺地相、臺間水下坳陷相、臺地邊緣相、深水斜坡相和盆地相，隨后臺地和斜坡相帶逐漸向北深水盆地推進。其中，臺間形成半局限的水下坳陷相沉積，控制硅巖、碳酸鹽巖以及硅灰?guī)r透鏡體含鈾巖組的展布，從而控制著區(qū)域鈾礦化的分布。

圖2 南秦嶺西亞帶志留紀巖相古地理與碳硅泥巖型鈾礦化關系圖Fig.2 Relationship map between Silurian lithofacies paleogeography and uranium mineralization in western subzone of South Qinling

3.3 有利沉積相中的硅灰?guī)r透鏡體是鈾礦化定位前提

南秦嶺西亞帶沉積相與鈾礦化的關系，主要表現(xiàn)為碳酸巖臺地相中發(fā)育的水下坳陷相控制了鈾礦化的分布，這一點在圖2中清晰可見。而水下坳陷相對鈾礦化的控制因素，集中表現(xiàn)為發(fā)育的硅灰?guī)r透鏡體制約鈾礦化的空間定位(圖3)。

下面以迭部礦田為例，闡述水下坳陷相中發(fā)育的硅灰?guī)r透鏡體對鈾礦化的控制作用。

迭部礦田主要含礦層為中志留統(tǒng)中部和下志留統(tǒng)中部，這兩個層位產有大量硅灰?guī)r透鏡。透鏡體的分布同時受控于中下志留統(tǒng)地層的分布和水下坳陷相的展布，主要定位于太陽頂背斜北翼的東西兩側，背斜南翼分布較少(圖3)。總體上透鏡體呈單體或群體產出，走向上不連續(xù)。研究表明，組成硅灰?guī)r透鏡體的各類巖石幾乎都發(fā)現(xiàn)有鈾異常和鈾礦化，且鈾礦化產于硅灰?guī)r透鏡體厚度由薄變厚的過渡地段，即海底隆起向坳陷的過渡部位，但具有工業(yè)價值的鈾礦主要賦存于由硅質和灰質混合沉積的過渡巖中，其次產于硅巖和灰?guī)r中。對迭部礦田已知礦床含礦層中硅灰?guī)r透鏡體取樣分析，表明組成硅灰?guī)r透鏡體的各類巖石的鈾含量都比較高，16 ×10－6～70 ×10－6(陳一峰，1980)，比正常沉積巖高出幾倍至幾十倍。而且礦石與圍巖(硅灰?guī)r透鏡體)在礦物成分和化學成分上基本一致，表明成礦物質主要來源于硅灰?guī)r透鏡體本身。

另外，迭部礦田降扎礦床分布地區(qū)，硅灰?guī)r透鏡體的規(guī)模大，一般長度大于1 000 m，厚度100～350 m，東部刁德卡地區(qū)硅灰?guī)r透鏡體規(guī)模較小，長幾百米，厚30～50 m，少數(shù)大于100 m。而降扎礦床規(guī)模遠大于刁德卡礦床的規(guī)模，這說明了硅灰?guī)r透鏡體的規(guī)模對鈾礦體的規(guī)模具有一定的控制作用。這是因為透鏡體與圍巖物理性質存在差異，在其接觸部位產生破碎、裂隙、斷裂構造等容礦空間，而硅灰?guī)r透鏡體的規(guī)模和巖性又控制著斷裂構造的發(fā)育。因此，硅灰?guī)r透鏡體的平面分布和垂向延伸是鈾礦體形成的重要定位條件。已有礦體的定位條件顯示，缺硅灰?guī)r透鏡體無富礦，硅灰?guī)r透鏡體不破裂不成礦。在未來的找礦過程中，應重點勘探硅灰?guī)r透鏡體發(fā)育的區(qū)域，而且勘探深度應與硅灰?guī)r透鏡體的垂向延伸相對應(張字龍等，2011)。

圖3 南秦嶺西亞帶有利沉積相中硅灰?guī)r透鏡體對鈾礦化的控制Fig.3 Uranium-controlling of siliceous-limestone lenses in favorable sedimentary phases in western subzone of South Qinling

綜上所述，碳酸鹽臺地中發(fā)育的水下坳陷相是區(qū)域成礦最有利沉積相，而在研究區(qū)中部和東部也發(fā)育有水下坳陷相，如果在今后的找礦工作中，依據(jù)迭部礦田成礦特征，在水下坳陷相中尋找與其成礦特征相似，而且有硅灰?guī)r透鏡體的發(fā)育的地區(qū)，將會有重大突破。

4 結論

南秦嶺西亞帶是我國重要碳硅泥巖型鈾礦產鈾基地之一。通過研究該區(qū)志留紀沉積環(huán)境與鈾礦化關系，得出以下結論:

(1)恢復了研究區(qū)志留紀沉積環(huán)境，確認碳酸鹽巖臺地中發(fā)育的水下坳陷相是最有利的成礦、找礦環(huán)境;

(2)水下坳陷相控制著硅灰?guī)r透鏡體的規(guī)模和有利巖性的發(fā)育，并間接控制著斷裂構造的發(fā)育，而斷裂構造又直接控制著鈾礦化的發(fā)育，因而硅灰?guī)r透鏡體是研究區(qū)的重要找礦標志。

(3)在研究區(qū)中部和東部發(fā)育的水下坳陷相中，探索硅灰?guī)r透鏡體的發(fā)育情況，是研究區(qū)新的找礦方向。

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The Sedimentary Environment of Carbonaceous-Siliceous-Pelitic Rock Type Uranium Mineralization in Western Subzone，South Qinling

ZHANG Zi-long， QI Fu-cheng， LI Zhi-xing， HE Zhong-bo， WANG Wen-quan， YANG Zhi-qiang
(Beijing Research Institute of Uranium Geology，Key Laboratory of Exploration and Evaluation Technology of Uranium Resources，CNNC，Beijing 100029，China)

The carbonaceous-siliceous-pelitic rock type uranium deposits are evidently controlled by strata.Relationship between Sedimentary phases and uranium mineralization is the key point of research on this type.The main genesis of such deposits in western subzone of South Qinling is hydrothermal alteration superimposed on sedimentation.The ore-hosting beds are only constrained in uranium-rich constructions in Middle-Lower Silurian.Integrated analysis of regional geological setting，sedimentary environment and uranium-controlling of favorable sedimentary phases in this paper proposes that the distribution of uranium mineralization was controlled by the whole underwater depression phase in carbonatite platform，and that the uranium location is premised by siliceous-limestone lenses developed in the depression phase.

western subzone of South Qinling;carbonaceous-siliceous-pelitic rock type uranium deposits;sedimentary phases

P512.2

A

1674-3504(2012)02-0149-06

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.02.008

2011-12-02 責任編輯:吳信民

全國鈾礦資源潛力評價——碳硅泥巖組分課題(地D0608-3)

張字龍(1978—)，碩士，主要從事沉積學與鈾礦地質研究。E-mail:zzl99132@tom.com