西藏鄔郁盆地砂巖中鈾礦化特征及形成機理探討

李盛俊，李寶新，胡偉

（四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610061）

西藏鄔郁盆地砂巖中鈾礦化特征及形成機理探討

李盛俊，李寶新，胡偉

（四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610061）

鄔郁盆地砂巖中鈾礦的發(fā)現(xiàn)填補了西藏岡底斯成礦遠景帶鈾礦的空白，深入研究鈾賦存狀態(tài)對后期勘查工作具有重要的指導意義。文章詳細闡述了鄔郁盆地砂巖中鈾礦化特征，應(yīng)用薄片鑒定、α放射性照相、電子探針和化學分析方法聯(lián)合研究砂巖中鈾的賦存狀態(tài)。鈾主要以礦物鈾石形式呈微小顆粒浸染狀分布在堿性長石和黑云母之間，其次以吸附形式賦存在基質(zhì)、礦物顆粒邊緣以及有機質(zhì)中，偶見有與草莓狀黃鐵礦共生的瀝青鈾礦。電子探針和化學分析顯示富鈾礦石中稀土元素明顯高于貧鈾礦石和圍巖。含礦層砂巖熱液蝕變較強，主要為碳酸鹽化、絹云母化、金屬硫化物化、沸石化。結(jié)果表明鄔郁盆地砂巖中鈾礦的形成是以熱液作用為主，后期有淋積作用的參與。

鄔郁盆地；砂巖；鈾礦化特征；鈾的賦存狀態(tài)；熱液作用

西藏自治區(qū)地質(zhì)構(gòu)造獨特，成礦條件優(yōu)越，鉻、銅、鉬、鉛、鋅、鐵、金、銀、鹽湖等礦產(chǎn)資源勘查工作已經(jīng)取得了突破性進展，但是鈾礦地質(zhì)勘查工作幾乎為空白。自2006年以來，四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院在西藏岡底斯成礦帶開展了鈾礦地質(zhì)調(diào)查，首次在南木林縣鄔郁盆地砂礫巖中發(fā)現(xiàn)了鈾礦體［1-2］，取得了一些新認識。筆者試圖通過砂巖中鈾礦特征、巖礦鑒定與化學分析數(shù)據(jù)聯(lián)合研究鄔郁盆地砂巖中的鈾礦成礦機理，以期為后期勘查工作提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄔郁盆地呈NE向展布，長約30 km，寬4～12 km，面積約270 km2，位于岡底斯—念青唐古拉構(gòu)造帶南部，次級構(gòu)造單元位于念青唐古拉弧背斷隆與岡底斯中—新生代火山巖漿弧的接觸帶。鄔郁盆地是碰撞造山階段在古火山機構(gòu)基礎(chǔ)上形成的山間斷陷盆地［3］，盆地基底為前震旦系念青唐古拉巖群變質(zhì)巖系和白堊系—古近系火山熔巖、火山碎屑巖、花崗巖以及碎屑巖夾層，盆地蓋層為新近系火山碎屑巖和陸相沉積巖［4］，蓋層主體為嘎扎村組和宗當村組（圖1）。

嘎扎村組由火山熔巖、火山碎屑巖夾砂礫巖組成（圖2），可劃分為3段：下段主要由紫紅色安山巖、火山集塊巖和灰白色凝灰?guī)r組成，磚紅色英安巖侵入安山巖中，在英安巖中有鈾礦體產(chǎn)出。中段為沖積扇相、河流相砂礫巖，可細分為2個巖性段，第1巖性段為河流相紫紅色、灰色、灰綠色粗礫巖、砂巖夾薄層灰色泥巖，厚度60～80 m，該巖性段是嘎扎村組的主要含礦巖系，鈾礦化主要產(chǎn)于凝灰?guī)r與礫巖接觸面和沉積間斷面上；第2巖性段為灰色砂巖、泥巖夾紫紅色礫巖，厚度40～60 m；上段為灰白色凝灰?guī)r、集塊巖夾薄層泥巖、砂巖、白云巖，厚度約220 m。

宗當村組為河流、湖泊相砂礫巖（圖2），可分為兩段：下段為厚層狀磚紅色、灰色礫巖，向上漸變?yōu)榛疑皫r夾泥巖，該段為宗當村組的主要含礦巖系，厚度約100 m；上段為灰色砂巖夾礫巖，厚度大于140 m。

圖1 鄔郁盆地鈾礦地質(zhì)略圖Fig.1 Geological Sketch map of uranium deposit in Wuyu basin

盆地構(gòu)造主要為斷裂構(gòu)造，總體分為近EW和近SN向斷層兩組。盆地北緣F15斷層為切穿盆地基底的區(qū)域性深大斷裂，控制了盆地的形態(tài)和鈾礦體的產(chǎn)出，受其影響發(fā)育多條近EW向次級斷層，沿斷層發(fā)育沸泉。近SN向斷層主要出露盆地北部，分別在嘎扎、芒熱和堪珠向南沿入盆地。

圖2 鄔郁盆地東部鈾礦區(qū)綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of uranium ore area in east of Wuyu basin

2 砂巖中鈾礦化特征

鈾礦（化）體主要集中在鄔郁盆地嘎扎村組、宗當村組砂巖、礫巖、凝灰?guī)r、英安巖和石英斑巖中，砂礫巖中的鈾礦是前期勘查工作的重點方向，嘎扎村組中段砂礫巖和宗當村組下段砂礫巖是主要目的層位，在鄔郁盆地東部堪珠村一帶已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鈾礦體。

圖3 鄔郁盆地東部167勘探線剖面圖Fig.3 Profile exploration Line 167 of uranium deposit in the east of Wuyu basin

2.1 礦體特征

砂巖中鈾礦化受巖性接觸界面、沉積間斷面和熱液蝕變控制，主要礦體產(chǎn)在嘎扎村組下段凝灰?guī)r和中段砂礫巖界面上（圖3），次要礦體產(chǎn)在嘎扎村組中段砂礫巖沉積間斷面上，均為盲礦體。礦體大小懸殊，走向長200～300 m，傾向延伸100～600 m；礦體平均厚度0.42～3.92 m；礦體平均品位0.053 9% ～0.107 0%；礦體呈板狀、似層狀產(chǎn)出；礦體走向、傾向與含礦層一致或基本一致，傾向155°～170°，傾角30°～44°。

2.2 礦石特征

在鄔郁盆地北緣兩個鉆孔中選擇5個代表性樣品（樣品編號：b-8、b-9、b-22、b-23 和b-24）進行本次研究工作。鈾礦化的巖石類型主要是宗當村組深灰色雜砂巖、不等粒長石巖屑砂巖，中-細粒膠結(jié)砂狀結(jié)構(gòu)（圖4A）。砂巖中碎屑礦物成分主要為斜長石、石英、黑云母和火山巖屑，偶見有沸石（圖4B）和金屬硫化物，沿裂隙分布有機瀝青（圖4C），瀝青呈定向或半定向；基質(zhì)主要為火山碎屑或微細粒的碎屑物和乳濁狀模糊不清的物質(zhì)組成。碎屑顆粒接觸部位以及基質(zhì)中發(fā)育絹云母化（圖4D），表明熱液作用強烈。5個樣品中鈾、釷、釔含量和稀土總量分析結(jié)果見表1。

2.3 鈾的賦存狀態(tài)

對樣品薄片進行放射性照相（核乳膠照相），按照徑跡特征分析樣品中鈾的賦存狀態(tài)，根據(jù)分析結(jié)果進行電子探針分析，研究鈾賦存特征。在進行點定量分析之前，首先用背散射電子圖版像觀察待分析顆粒，然后在一個顆粒上選擇多個區(qū)域進行點分析。由于鈾含量較低的樣品中鈾礦物很難測定，因此只對b-9樣品進行鈾賦存特征研究。化學分析、薄片鑒定、放射性照相以及電子探針分析均由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院實驗室完成。

樣品總體的徑跡稀少且分散（圖5A），通過局部觀察，樣品中鈾的存在形式有吸附形式鈾、類質(zhì)同象鈾和獨立鈾礦物。

圖4 鄔郁盆地含鈾砂巖薄片特征Fig.4 Microscopic images of mineral in thin section of sandstone uranium-bearing，Wuyu basin

表1 鄔郁盆地鈾礦點巖礦石化學分析結(jié)果Table1Chemical analysis of rocks and ores from uranium occurrence in Wuyu basin

2.3.1 吸附形式鈾

主要吸附在砂巖基質(zhì)、礦物顆粒邊緣或礦物顆粒裂隙中。顯微放射性照相顯示礦石中吸附形式鈾以分散狀分布（圖5D、E、F），無明顯富集微區(qū)。電子探針分析顯示這類被吸附鈾是六價的UO3分子或超顯微狀UO3礦物相，主要成分UO3含量平均值56.89%，SiO2平均含量18.46%，含少量的Y2O3、P2O5、Al2O3、CaO和Na2O（表2）。

2.3.2 類質(zhì)同象鈾

類質(zhì)同象鈾主要賦存在礦化砂巖的重礦物鋯石中，顯微放射性照相顯示徑跡稀少（圖5C）。這類形式鈾不具有實際意義，并不構(gòu)成礦化過程鈾增量，而只包含在鈾礦化前砂巖的背景鈾含量份額中，因此，僅僅算作鈾礦石中鈾的一種極次要的賦存形式［5］。

圖5 鄔郁盆地砂巖中鈾礦石薄片徑跡特征Fig.5 Alpha-fission track microscopic images of uranium ores in sandstone of Wuyu basin

2.3.3 獨立鈾礦物

獨立鈾礦物主要有鈾石和瀝青鈾礦，顯微放射性照相顯示為密集的放射狀徑跡特征（圖5B）。電子探針背散射電子圖像顯示鈾石呈微細顆粒狀、侵染狀分布于堿性長石顆粒間以及黑云母裂隙中（圖6A、B、C），瀝青鈾礦與高嶺石化的長石共生。偶見瀝青鈾礦和草莓狀黃鐵礦共生（圖6D），其中瀝青鈾礦主要成分UO2平均含量88.02%，含少量SiO2、As2O5、CaO、TiO2和FeO（表2）。

圖6 鄔郁盆地鈾礦點鈾礦物及其共生礦物的電子探針背散射（BSE）圖Fig.6 BSE image of uranium mineral and the assemblage in Wuyu uranium occurrence

表2 鄔郁盆地砂巖中鈾礦物化學成分的電子探針分析結(jié)果Table 2Electronic probe result of uranium mineral from Wuyu sandstone-hosted uranium occurrence

表2 （續(xù)）

2.4 圍巖蝕變

圍巖蝕變主要硅化、碳酸鹽化、硫化物化、綠泥石化和絹云母化。

硅化：發(fā)育在西礦段天葬臺一帶，呈橢圓狀，面積約0.8 km2。

碳酸鹽化：發(fā)育在砂礫巖中，蝕變程度較弱，主要呈膠結(jié)物形式出現(xiàn)，主要有菱鐵礦、白云石、鐵白云石和方解石，部分樣品中可見方解石交代長石和凝灰質(zhì)雜基。

硫化物化：見雄黃、雌黃等礦物呈星點狀廣泛分布于凝灰質(zhì)砂巖中。見零星輝銻礦。

綠泥石化：主要發(fā)育在嘎扎村組凝灰?guī)r中，而砂巖中發(fā)育較少，表現(xiàn)特點為自嘎扎村組中段砂礫巖分界面向兩端，綠泥石化逐漸減弱。

絹云母化：在鄔郁盆地各類巖性中廣泛發(fā)育，一般程度較低，在火山巖中的長石、基質(zhì)均有不同程度的絹云母化，在砂巖、礫巖中主要在長石顆粒中普遍發(fā)育絹云母化。

3 鈾富集機理

3.1 熱液作用

在鄔郁盆地蓋層形成過程中，經(jīng)歷了多次火山構(gòu)造熱液作用［3］。盆地東部嘎扎村組中段和宗當村組砂礫巖層紅化、鐵白云石化和菱鐵礦化強烈。盆地東部堪珠村以西，嘎扎村組下段凝灰?guī)r硅化，鈾礦化產(chǎn)于硅化凝灰?guī)r南部邊緣；宗當村組底部為鐵白云石化含礫砂巖，是鈾礦化的主要產(chǎn)出部位，上部為凝灰質(zhì)砂巖，發(fā)育大量雄黃、雌黃等中低溫熱液條件下形成的金屬硫化物。

在富鈾礦石中發(fā)育大量的鈾石，全巖分析顯示，富鈾礦石中釷含量明顯增高，達到93.8 μg·g-1，表明該類鈾石是在一定溫度的熱水或熱液成礦環(huán)境中生成［6-7］。礦石礦物以鈾石為主，其次為瀝青鈾礦，礦石稀土總量與鈾含量大致呈正比關(guān)系（表1）。

鄔郁盆地砂巖中鈾礦化圍巖蝕變、礦石礦物特征和稀土總量均顯示出明顯的熱液成礦作用。

3.2 淋積作用

鄔郁盆地西部宗當村組下段砂體局部褐鐵礦化，鈾礦化（體）呈板狀，埋藏淺（30～80 m）。在盆地東部硅化凝灰?guī)r邊緣，地表氧化較強，發(fā)育次生鈾礦物。鈾主要以吸附狀態(tài)賦存在基質(zhì)、礦物顆粒邊緣以及裂隙中，含有少量的釔（Y），這與我國西北地區(qū)典型層間氧化帶砂巖型鈾礦中氧化前鋒線稀有元素富集特征相似［8］。4價鈾礦物瀝青鈾礦發(fā)育較少，局部瀝青鈾礦與草莓狀黃鐵礦共生，并且礦物中釷含量極低，說明為一種還原外生的沉積環(huán)境。另外鈾鐳系數(shù)分析結(jié)果表明，鄔郁盆地含礦層地表明顯偏鐳而深部明顯偏鈾［2］。這些特征表明鄔郁盆地砂巖型鈾礦存在淋積成礦作用。

3.3 鈾富集機理

結(jié)合鄔郁盆地地質(zhì)背景和上述分析，筆者認為鄔郁盆地砂巖中鈾富集成礦經(jīng)歷了火山巖漿作用、淋濾再富集成礦過程。念青唐古拉巖群是岡底斯富鈾結(jié)晶基底，中新世碰撞造山導致軟流圈上涌，上升的地幔熱流導致岡底斯帶下地殼巖石和俯沖殘留洋殼形成混合巖漿區(qū)，巖漿上升形成嘎扎村組火山巖［9］。在巖漿演化晚期，殘余熱液中鈾含量增高，富鈾熱液或巖脈沿貫通斷裂F15及其次級斷層上升，在構(gòu)造裂隙面、地層巖性界面等有利的地球化學障部位充填交代而導致礦質(zhì)沉淀富集成礦。在中新世后期研究區(qū)構(gòu)造活動較為平靜，使得前期形成的礦體得以保存，同時在表生作用下，在局部地段形成潛水氧化型鈾礦。

含礦目的層宗當村組、嘎扎村組的巖石組合為火山巖夾砂礫巖，且砂礫巖厚度延伸穩(wěn)定，后期熱液蝕變作用明顯。F15斷層為切穿盆地基底的近EW向區(qū)域性壓扭斷層，是溝通深部巖漿熱液的主要通道。砂巖中鈾礦化主要集中凝灰?guī)r與砂礫巖的接觸界面、砂礫巖中的沉積間斷面上，熱液蝕變明顯。因此鄔郁盆地砂巖中鈾礦地質(zhì)勘查工作應(yīng)以斷裂構(gòu)造與巖性接觸面、沉積間斷面及熱液蝕變耦合部位為主要方向。

4 結(jié)論

鄔郁盆地處于岡底斯火山巖帶南部，在盆地嘎扎村組和宗當村組砂巖中首次發(fā)現(xiàn)鈾礦體，礦體受熱液蝕變、巖性界面和沉積間斷面控制。礦體呈板狀、似層狀，礦石主要為中細粒雜砂巖、礫巖，富含有機質(zhì)和火山碎屑。礦石礦物主要有鈾石、瀝青鈾礦，鈾石呈微小顆粒浸染狀分布于長石、黑云母顆粒間，其次為瀝青鈾礦，與草莓狀黃鐵礦共生。富鈾礦石稀土含量明顯增高。圍巖蝕變主要為碳酸鹽化、紅化、硫化物化、綠泥石化和絹云母化。

盆地砂巖中鈾礦化特征與典型的砂巖型鈾礦具有較大的差別，礦體呈板狀、似層狀，不發(fā)育層間氧化帶，以熱液蝕變?yōu)橹?，僅在局部見有淋積氧化帶。

盆地砂巖中鈾的富集機制是以熱液作用為主導，后期在表生作用下于局部形成潛水氧化帶型鈾礦。盆地北緣F15斷層為切穿盆地基底的深大斷裂，也是巖漿熱液上升的主要通道。因此在今后的地質(zhì)勘查工作中應(yīng)將斷裂構(gòu)造、巖性界面和熱液蝕變耦合部位作為重點勘查對象。

［1］劉建華，李宏濤，李盛俊，等.西藏岡底斯—拉薩地區(qū)新生代盆地鈾資源預(yù)查［R］.成都：四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，2010.

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Discussion on characteristics and formation mechanism of uranium mineralization in sandstone of Wuyu basin，Tibet

LI Shengjun，LI Baoxin，HU Wei
（Sichuan Nuclear Geology Institute，Chengdu 610061，China）

Objective：Uranium deposit in sandstone of Wuyu basin was discovered for the first time in Gangdese metallogenic belt，Tibet.The understanding of uranium occurrence is of important guiding significance for the uranium exploration in the area.The paper expounds the characteristics of uranium mineralization in sandstone of Wuyu basin.Thin section analysis，α radiography photo，electron probe analysis and chemical analysis were used to study the uranium occurrence in sandstone of Wuyu basin. Coffinite is the major u-bearing mineral which existed as a tiny particles disseminated between alkali feldspar，biotite，and the minor as adsorbing uranium in the matrix at the edge of mineral particles and organic matter.Uraninite is occasionally associated with framboidal pyrite.Electron microprobe and chemical analysis shew that REE are significantly higher in the uranium-rich ore than uranium depleted ore and wall rock.Hydrothermal alteration in the sandstone of hosting formation is strongly occurred as carbonatization，sericitization，metal sulfide and zeolitization.It is shown that hydrothermal process developed during the formation of uranium metalization in sandstone of Wuyu basin，but illuviation was participated in the late.

Wuyu basin；sandstone；characteristics of uranium mineralization；existing state of uranium；hydrothermal process

P585；P619.14

A

1672-0636（2015）04-0222-09

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.04.006

受中國地質(zhì)調(diào)查局大調(diào)查項目（項目編號：1212011220776）和中央地質(zhì)勘查基金項目（項目編號：2013541004）資助。

2014-12-16；

2015-10-04

李盛?。?982—），男，山西介休人，碩士研究生，工程師，主要從事鈾礦地質(zhì)調(diào)查評價工作。E-mail:117540998@qq.com