三江北段海子山地區(qū)鈾釷地球化學(xué)異常特征及其找礦意義

徐爭啟,張成江,周 游,尹明輝

(成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059)

三江北段海子山地區(qū)鈾釷地球化學(xué)異常特征及其找礦意義

徐爭啟,張成江,周 游,尹明輝

(成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059)

在海子山地區(qū)進(jìn)行1∶50 000水系沉積物地球化學(xué)測量基礎(chǔ)上，分析了鈾釷的含量，計(jì)算了地球化學(xué)參數(shù)，確定了異常下限，圈定了鈾釷異常區(qū)，并對(duì)異常進(jìn)行了分析和解釋，探討了異常在該區(qū)的找礦意義。研究發(fā)現(xiàn)：①海子山地區(qū)鈾釷異常明顯，異常范圍大，強(qiáng)度高，濃集中心明顯；②鈾釷異常的分布與燕山期花崗巖體密切相關(guān)，其中I號(hào)異常區(qū)與西南部的格聶巖體有關(guān)，II號(hào)異常區(qū)與北部的絨衣措巖體有關(guān)；③海子山地區(qū)花崗巖體中鈾較釷更容易從花崗巖體中風(fēng)化(活化)、遷移出來進(jìn)入沉積物進(jìn)一步富集，為研究區(qū)在花崗巖中找礦提供了重要的指示意義。

地球化學(xué)異常； 鈾； 花崗巖； 找礦意義

0 引言

勘查地球化學(xué)(化探)是一種直接找礦的方法和技術(shù)，在20世紀(jì)找礦實(shí)踐中具有十分重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1981年至2005年的20多年間，原地礦部門和國土資源部門根據(jù)“區(qū)域化探全國掃面計(jì)劃”在全國共圈定出異常58 788個(gè)，根據(jù)這些異常檢查發(fā)現(xiàn)礦床3 349處，為中國礦床的發(fā)現(xiàn)起到了巨大作用，其中發(fā)現(xiàn)金礦70%以上[1]。

盡管隨著工作程度的不斷深入，地表礦所剩無幾，但對(duì)于地質(zhì)工作程度較低的地區(qū)，水系沉積物地球化學(xué)測量等傳統(tǒng)的勘查地球化學(xué)方法仍是找礦的重要手段。

研究區(qū)域位于四川省理塘縣海子山地區(qū)，地處西南三江有色金屬成礦帶北段義敦島弧帶有色、貴金屬礦成礦集中區(qū)中南部。研究區(qū)銅鉛鋅等礦產(chǎn)找礦方面已有大地突破，顯示了該區(qū)域內(nèi)良好的找礦遠(yuǎn)景[2-7]。同時(shí)，前人在進(jìn)行區(qū)域化探工作時(shí)發(fā)現(xiàn)該區(qū)具有明顯的鈾釷異常[9]，且該區(qū)分布有燕山期花崗巖，巖體面積大、鈾含量高。但由于該區(qū)地處高原，海拔高、交通不便，地質(zhì)工作程度不高，對(duì)于鈾礦找礦基本處于空白狀態(tài)。為了研究該區(qū)鈾成礦前景，作者在海子山地區(qū)1∶50 000水系沉積物地球化學(xué)測量工作基礎(chǔ)上，對(duì)水系沉積物中鈾釷地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析，并結(jié)合地質(zhì)背景，探討了研究區(qū)的鈾成礦前景。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)地處西南三江義敦島弧褶皺帶中南段，昌臺(tái)-鄉(xiāng)城火山沉積盆地中段(圖1)。受印度板塊、太平洋板塊和歐亞板塊相互作用影響，在地質(zhì)構(gòu)造上顯示出復(fù)雜性和多樣性。區(qū)內(nèi)出露地層有上三疊統(tǒng)和第四系。研究區(qū)巖漿巖發(fā)育，北部為絨伊措花崗巖體，南部為格聶復(fù)式花崗巖體。緊鄰格聶花崗巖體發(fā)育有北北西向熱接觸變質(zhì)巖帶，緊鄰絨伊措花崗巖體有近東西向熱接觸變質(zhì)巖帶，前者較為發(fā)育。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Regional geological map

1.1 地層

區(qū)域上主要出露上三疊統(tǒng)及第四系地層。上三疊統(tǒng)為喇嘛埡組、曲嘎寺組、圖姆溝組、拉納山組。喇嘛埡組(T3lm)：灰黑色長石石英砂巖、石英砂巖與炭質(zhì)、粉砂質(zhì)板巖互層夾煤線。曲嘎寺組(T3q)：淺色結(jié)晶灰?guī)r、介殼灰?guī)r夾砂板巖、基性火山巖，底部含礫巖。圖姆溝組(T3t)：深灰色、灰白色變質(zhì)石英質(zhì)礫巖、砂板巖及灰?guī)r夾中酸性火山巖。拉納山組(T3l)：灰色夾紫紅色復(fù)成分礫巖、砂巖、頁巖與灰?guī)r，夾煤線。第四系分布在河谷地帶，為沖洪積物。海子山幅(1∶50 000)三疊系則僅出露圖姆溝組、拉納山組地層,此外有大片第四系分布(圖2)。

1.2 巖漿巖

研究區(qū)巖漿巖較發(fā)育，主要分布于北部和南部，北部為絨伊措斑狀黑云母二長花崗巖體，呈東西向條帶狀展布。南部為格聶二長花崗巖體，是燕山晚期經(jīng)三次脈動(dòng)式侵入所形成的復(fù)式巖體：第一階段巖漿侵入規(guī)模較大，為斑狀黑云母鉀長花崗巖和斑狀黑云母二長花崗巖，形成了復(fù)式巖體的主要部分；第二、第三階段巖漿巖侵入活動(dòng)減弱，分別為斑狀黑云母二長花崗巖、細(xì)粒黑云母二長花崗巖，形成巖株?duì)詈蛶r脈狀巖體。

1.3 變質(zhì)巖

變質(zhì)作用主要為熱接觸變質(zhì)形成的角巖,熱接觸變質(zhì)巖集中分布于格聶巖體和絨伊措花崗巖體外接觸帶。

圖2 海子山地區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geologymap of Haizishan

1.4 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造不甚發(fā)育，主體構(gòu)造線方向?yàn)楸北蔽飨颍螢榻鼥|西向和近南北向構(gòu)造。

2 水系沉積物樣品采集及處理分析

2.1 地球化學(xué)景觀

研究區(qū)處于海拔4 000 m以上，相對(duì)高差在1 000 m～1 500 m之間，年降雨量500 mm左右(半濕潤)，屬半濕潤高寒山區(qū)地球化學(xué)景觀區(qū)。

2.2 水系沉積物取樣

本次水系沉積物取樣嚴(yán)格按照《地球化學(xué)普查規(guī)范》(1∶50 000)(DZ/T0011-1999)執(zhí)行。針對(duì)研究區(qū)的實(shí)際情況，結(jié)合鄰區(qū)1∶50 000水系沉積物取樣經(jīng)驗(yàn)，水系沉積物樣點(diǎn)主要布置在長度大于300 m的一級(jí)水系口和二級(jí)水系中。取樣密度為4.06個(gè)/km2，采樣點(diǎn)用高精度GPS定點(diǎn)，并保持航跡。采樣介質(zhì)以淤泥和粉砂為主。

2.3 樣品處理

野外采集的原始樣品(20目篩分后)重量不低于500 g，在駐地過40目篩，分成兩份：主樣重量大于100 g，副樣重量大于150 g。

2.4 樣品分析

樣品測試由四川省德陽地質(zhì)工程勘察院德陽地礦檢測中心承擔(dān)，依據(jù)《地球化學(xué)普查規(guī)范》(1∶50 000)(DZ/T0011-1999)、《地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理規(guī)范區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查(1∶50 000和1∶200 000)樣品化學(xué)成分分析》(DZ/T0130.4-2006)及《地球化學(xué)普查(1∶50 000)規(guī)范樣品分析技術(shù)要求補(bǔ)充規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行分析。這里只討論鈾、釷元素的地球化學(xué)特征，其他元素此處不做討論。鈾、釷元素采用電感耦合等離子光譜法測定。

3 鈾釷地球化學(xué)特征及評(píng)價(jià)

3.1 異常下限的確定

元素背景值及異常下限的確定方法非常多，這里通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用克立格法進(jìn)行背景值和異常下限的計(jì)算和提取。對(duì)研究區(qū)內(nèi)1 483個(gè)取樣點(diǎn)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)處理，然后用迭代法剔除超出[X-3S，X+3S]的離群含量，在Remapping軟件中做出其對(duì)數(shù)正態(tài)分布直方圖，直到鈾、釷元素呈對(duì)數(shù)正態(tài)分布為止。以剔除異常數(shù)據(jù)后的符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布的數(shù)據(jù)平均值X為背景值，用X+2S作為異常下限。據(jù)此，計(jì)算得出鈾、釷元素的異常下限及相關(guān)參數(shù)(表1)。

3.2 鈾釷異常特征

依照表1計(jì)算所得的異常下限值的1、2、4倍來劃分異常級(jí)別，分別勾繪1級(jí)異常、2級(jí)異常和3級(jí)異常。鈾釷元素的地球化學(xué)異常圖見圖2，異常特征參數(shù)見表1。

表1 剔除異常數(shù)據(jù)后的鈾、釷元素地球化學(xué)參數(shù)(×10-6)

Tab.1 Geochemical parameters of uranium and thorium after eliminating abnormal data(×10-6)

元素剔除后樣本數(shù)背景值標(biāo)準(zhǔn)方差變差系數(shù)異常下限最小值最大值偏度峰度U14397.917.991.0123.890.4558.447.586.76Th138621.969.180.4240.332.0148.88.09-0.39

從圖3可以看出，鈾、釷異常分布集中，總體上重合度較高，高值點(diǎn)分布在圖區(qū)西南側(cè)格聶花崗巖體分布區(qū)，其次分布在北部絨衣措花崗巖體。根據(jù)異常分布規(guī)律，將海子山地區(qū)分為2個(gè)鈾釷異常區(qū)(I號(hào)異常區(qū)和II號(hào)異常區(qū))，異常區(qū)鈾釷強(qiáng)度及分布面積統(tǒng)計(jì)見表2，異常區(qū)鈾釷數(shù)值統(tǒng)計(jì)見表3。

1)I號(hào)異常區(qū)。分布在測區(qū)西南部，異常面積大，異常強(qiáng)度高，濃集中心明顯。鈾異常強(qiáng)度較釷更大。該區(qū)所采集的水系沉積物樣品中鈾含量最高達(dá)到365×10-6，最小為1.81×10-6，平均值為28×10-6。釷含量最大達(dá)到122×10-6，最小為6.73×10-6，平均值42×10-6。鈾異常面積為64.58 km2，水系沉積物中鈾含量大于100×10-6的面積占該異常區(qū)異常面積的16.6%，鈾含量在50×10-6～100×10-6的面積占27.4%，鈾含量在25×10-6～50×10-6的面積占56%。釷異常面積77.94 km2，水系沉積物中釷含量在80×10-6～160×10-6的面積占該異常區(qū)異常面積的8.3%，釷含量在40×10-6～80×10-6的面積占91%。

圖3 鈾和釷異常分布圖Fig.3 Abnormal distribution of uranium and thorium(a)海山子地區(qū)U元素地球化學(xué)異常圖;(b)海山子地區(qū)Th元素;(c)海山子地區(qū)U、Th元素地球化學(xué)異常套合圖；(d)海山子地區(qū)地質(zhì)簡圖

I號(hào)異常區(qū)II號(hào)異常區(qū)U/×10-6>10050-10025-50>10050-10025-50面積/km210.7017.7236.161.231.863.87Th/×10-6>16080-16040-80>10050-10025-50面積/km206.4571.49000.545.59

表3 異常區(qū)鈾釷數(shù)值統(tǒng)計(jì)表

Tab.3 Uranium and thorium value statistics in different abnormal area

I號(hào)異常區(qū)II號(hào)異常區(qū) UThUTh最大值365122682275最小值1.816.733.7110.9平均值28423637Th/U1.531.02

2)II號(hào)異常區(qū)。分布在測區(qū)北部，異常面積相對(duì)不大，但異常強(qiáng)度很高(個(gè)別點(diǎn)鈾含量達(dá)到682×10-6)，異常濃集中心明顯。該區(qū)所采集的水系沉積物樣品中鈾含量最大達(dá)到682×10-6，最小為3.71×10-6，平均值為36×10-6。釷含量最大達(dá)到275×10-6，最小為10.9×10-6，平均值為37×10-6。鈾異常面積為6.96 km2，水系沉積物中鈾含量大于100×10-6的面積占該異常區(qū)異常面積的17.7%，鈾含量在50×10-6～100×10-6的面積占26.7%，鈾含量在25×10-6～50×10-6的面積占55.6%。釷異常面積6.13 km2，水系沉積物中釷含量在80×10-6～160×10-6的面積占該異常區(qū)異常面積的8.8%，釷含量在40×10-6～80×10-6的面積占91.2%。

3.3 異常解釋

海子山地區(qū)鈾釷異常分布范圍與該區(qū)花崗巖的分布極為一致(圖3)。從圖3可以看出，I號(hào)異常范圍與格聶花崗巖體分布高度一致，II號(hào)異常區(qū)的分布與北部的絨衣措花崗巖體一致。

經(jīng)過對(duì)海子山地區(qū)花崗巖體的鈾釷分析(表4)，發(fā)現(xiàn)絨衣措巖體鈾平均含量到達(dá)7.01×10-6，釷平均含量為37.58×10-6，Th/U為5.42，分別是酸性巖漿巖的2.3倍、4.42倍和1.93倍；而格聶巖體中鈾平均含量達(dá)到11.32×10-6，釷平均含量為35.05×10-6，Th/U為3.59，分別是酸性巖漿巖的3.77倍、4.12倍和1.28倍。

由此可見，海子山地區(qū)水系沉積物中鈾釷異常，是由該區(qū)出露的燕山期花崗巖體引起。

表4 海子山地區(qū)花崗巖鈾釷平均值統(tǒng)計(jì)表

Tab.4 The average of uranium,thorium ingranite,Haizishan area

元素ThUTh/U絨衣措巖體37.587.015.42格聶巖體35.0511.323.59酸性巖漿巖[10]8.53.02.8

4 找礦意義

水系沉積物是一種直接的找礦方法技術(shù)，特別是在工作程度較低的地區(qū)仍是找礦工作的首選方法。通過1∶50 000水系沉積物地球化學(xué)測量結(jié)果來看，四川海子山地區(qū)鈾異常明顯，特征突出，具有較強(qiáng)的找礦指示意義。根據(jù)地質(zhì)背景，研究區(qū)鈾異常分布與燕山期花崗巖關(guān)系密切，結(jié)合鈾釷地球化學(xué)特征參數(shù)，燕山期花崗巖U、Th等成礦指數(shù)高，U、Th相對(duì)富集，其中U為全區(qū)背景的1.75倍，為義敦幅背景值的3.64倍，為全國花崗巖背景值的8倍，含量分布變化上亦呈強(qiáng)分異性，為可能的礦源提供者。

此外，通過水系沉積物中鈾釷值及分布規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)，海子山地區(qū)的絨衣措巖體和格聶巖體中的鈾釷含量均低于水系沉積物中的含量，沉積物中的鈾含量明顯富集，Th/U值也較巖體大大降低。這說明，在巖體的風(fēng)化過程中，一方面由于鈾的活動(dòng)性較釷強(qiáng)，容易活化遷移，進(jìn)入沉積物中進(jìn)一步富集；另一方面，可能與高原地區(qū)的生態(tài)環(huán)境有密切關(guān)系，因?yàn)楦咴袡C(jī)質(zhì)的草原土壤及沙土更容易富集鈾。由于U更容易活化，因而在合適的部位更有利于成礦。

上述研究表明，海子山地區(qū)花崗巖中的鈾容易活化，而該區(qū)的格聶巖體和絨衣錯(cuò)巖體鈾含量均較高，說明在有充足的流體，特別是熱液作用下，巖體中的鈾可以活化隨流體運(yùn)移，在合適的部位，如構(gòu)造破碎帶、巖性接觸面等易于容礦的構(gòu)造中富集形成鈾礦。而前人在海子山地區(qū)的花崗巖中確實(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些鈾礦點(diǎn)。這進(jìn)一步說明在該地區(qū)通過水系沉積物地球化學(xué)異常對(duì)花崗巖鈾礦找礦有較好的前景。在找礦中注意花崗巖中的構(gòu)造發(fā)育部位，特別是硅化帶發(fā)育地段。

5 結(jié)論及建議

通過對(duì)海子山地區(qū)1∶50 000水系沉積物鈾釷地球化學(xué)特征分析總結(jié)，得出以下認(rèn)識(shí)：

1)海子山地區(qū)鈾釷異常明顯，異常范圍大，異常強(qiáng)度高，濃集中心明顯，其中鈾異常較釷異常更為明顯。

2)海子山地區(qū)鈾釷異常的分布與燕山期花崗巖體密切相關(guān)，其中I號(hào)異常區(qū)與西南部的格聶巖體有關(guān)，II號(hào)異常區(qū)與北部的絨衣措巖體有關(guān)。

3)海子山地區(qū)花崗巖體中鈾較釷更容易從花崗巖體中風(fēng)化(活化)、遷移出來進(jìn)入沉積物進(jìn)一步富集，為該區(qū)在花崗巖中找礦提供了重要的指示意義。

建議今后在海子山地區(qū)加大對(duì)絨衣措巖體和格聶巖體巖石學(xué)、巖石化學(xué)、礦物學(xué)及巖漿形成演化等的深入研究，探討該區(qū)花崗巖形成鈾礦的潛力和條件。同時(shí)，在找礦中重點(diǎn)關(guān)注花崗巖中的構(gòu)造發(fā)育部位，特別是硅化帶發(fā)育地段的鈾礦化。

[1]王學(xué)求.勘查地球化學(xué)80年來重大事件回顧[J].中國地質(zhì)，2013,40(01):322-330.WANG X Q.Landmark events of exploration geochemistry in the past 80 years[J].Geology in China，2013,40(01):322-330.(In Chinese)

[2]侯增謙,莫宣學(xué).義敦島弧的形成演化及其對(duì)“三江”地區(qū)塊狀硫化物礦床的控制作用[J].地球科學(xué),1991,16(02):153-164.HOU Z Q,MO X X.The evolution of yidun island-arc and implications in the exploration of kuroko-type volcanogenic massive sulphide deposits in sanjiang area[J].China Earth Science-Journal of China University of Geosciences,1991,16(02):153-164.(In Chinese)

[3]羅小軍.連龍西支溝矽卡巖型錫銀多金屬礦成礦作用及預(yù)測[J].礦物巖石地球化學(xué)通報(bào),2000,19(04):391-392.LUO X J.The mineralization and predictions of Xizhigou skarn type tin silver polymetallic[J].Bulbtin of Mineralogy,Petrology and Geochemistry,2000,19(04):391-392.(In Chinese)

[4]劉權(quán).四川夏塞銀多金屬礦床地質(zhì)特征及成因[J].礦床地質(zhì),2003(02):121-128.LIU Q.The geological characteristics and genesis of Xiazai silver polymetallic ore deposit,Sichuan province[J].Mineral Deposits,2003(02):121-128.(In Chinese)

[5]何顯剛,李淑慧,謝恩順.四川巴塘砂西銀鉛鋅礦床特征與找礦遠(yuǎn)景[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào),2004(02):77-81.HE X G,LI S H,XIE N S.The characteristics and prospecting perspectiveof Shaxisilver ,pb-zndepositin Batang[J].Sichuan province.Journal of sichuan geology,2004(02):77-81.(In Chinese)

[6]鄒光富,胡世華,帥德權(quán),等.川西義敦夏塞銀多金屬礦床地質(zhì)特征及成因探討[J].礦床地質(zhì),2002(S1):804-807.ZOU G F,HU S H,SHUAI D Q,et al.Thegeological characteristics and genesisof Xiazaisilver polymetallic ore deposit in Yidun,Western sichuan[J].Mineral Deposits,2002(S1):804-807.(In Chinese)

[7]應(yīng)漢龍,王登紅,付小方.四川巴塘夏塞花崗巖和銀多金屬礦床年齡及硫、鉛同位素組成[J].礦床地質(zhì),2006(02):135-146.YING H L,WANG D H,FU X F.The age and sulfur,lead isotope composition of Xiazai granite and silver polymetallic deposit in Batang,Sichuan province[J].Mineral Deposits,2006(02):135-146.(In Chinese)

[8]謝學(xué)錦,程志中,張立生.中國西南地區(qū)76種元素地球化學(xué)圖集[M].北京：地質(zhì)出版社，2008.XIE X J,CHENG Z Z,ZHANG L S.76 elements geochemical atlas in southwest China[J].Beijing:Geological publishing house,2008.(In Chinese)

[9]劉英俊，曹勵(lì)明.元素地球化學(xué)導(dǎo)論[M].北京：地質(zhì)出版社，1985.LIU Y J,CAO L M.An introduction to element geochemistry[M].Beijing:Geological publishing house,1985.(In Chinese)

The geochemical anomaly characteristics of uranium and thoriumand its prospecting significance in the northern of Sanjiang，Haizishan area

XU Zheng-qi,ZHANG Cheng-jiang,ZHOU You,YIN Ming-hui

(College of earth sciences,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China)

Based on 1∶5 0000 stream sediment geochemical survey in Haizishan area,the content of uranium and thoriumisanalyzed,geochemical parametersare calculated,the anomaly thresholdis determined,theanomaly area of uranium and thorium are delineated in this paper.The geochemical anomaly of uranium and thoriumisanalyzed and explained,and discussed its prospecting significance.Theresults areas follows:1) The geochemical anomaly of uranium and thorium in Haizishan area is significant,large range,high abnormal strength,and obvious concentration centers; 2) the anomaly distribution of uranium and thorium is closely related to granite of Yanshan period.The No.I anomaly area is related to Genie granite that is located in thesouthwest of study area.The No.II anomaly area is related to Rongyicuo granite that is located in thenorthern of study area;3) Uranium in granite of Haizishan area is easier weathered from granite,activation,migration into the sediments than thorium.At last,uranium is further enriched than thorium.The results provides important implications for the prospecting in granite.

geochemical anomaly； uranium； granite； prospecting significance

2016-10-11 改回日期：2016-11-10

中國核工業(yè)地質(zhì)局項(xiàng)目(2016Z38)；中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(1212011220391)

徐爭啟(1975-)，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事鈾礦地質(zhì)及地球化學(xué)教學(xué)和科研工作，E-mail：547510779@qq.com。

1001-1749(2016)06-0837-06

P 631.2