貴州白馬洞鈾汞鉬礦床與金沙巖孔磷塊巖型鈾礦床地質(zhì)特征及成礦模式的對比研究

郭 敏，張小強(qiáng)，王友誼

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊(duì)，貴州 貴陽 550002)

0 前 言

貴州省含有豐富的鈾資源，常規(guī)鈾礦床以開陽縣白馬洞鈾汞鉬多金屬礦床為典型代表，系碳酸鹽巖型鈾礦床。非常規(guī)鈾礦床以金沙巖孔磷塊巖型鈾礦床為典型代表。本文通過論述對比兩種類型鈾礦床的礦化特征，系統(tǒng)研究其巖石地球化學(xué)特征?？偨Y(jié)這兩種礦床成礦模式。

1 成礦地質(zhì)背景對比

白馬洞鈾礦床位于北東向洋水背斜南東翼傾沒端與北東向情酒背斜北西翼接觸部位，斷層次級褶皺發(fā)育。礦床內(nèi)構(gòu)造，以斷裂為主，褶皺規(guī)模較小。金沙巖孔磷塊巖型鈾礦區(qū)主要發(fā)育走向北西330(°)～350(°)巖孔短軸背斜(圖1)。

白馬洞鈾汞鉬礦床內(nèi)出露地層為寒武系下統(tǒng)、中統(tǒng)及中上統(tǒng)。金沙巖孔磷塊巖型鈾礦床區(qū)域上含鈾層主要是寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組。底部含鈾多金屬層礦區(qū)僅出露上震旦統(tǒng)燈影組、下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、明星寺組、金頂山組。礦區(qū)礦層嚴(yán)格控制在牛蹄塘組底部(圖2)。

1 中上寒武統(tǒng)婁山關(guān)群；2 中寒武統(tǒng)石冷水組；3 中寒武統(tǒng)高臺組；4 下寒武統(tǒng)清虛洞組；5 蝕變硅化巖界線；6 實(shí)測地質(zhì)界線；7實(shí)測、推測正斷層及編號；8 實(shí)測、推測逆斷層及編號；9 推測性質(zhì)不明斷層；10 斷層角礫巖

圖1 貴州省白馬洞鈾汞鉬礦床地質(zhì)

圖2 金沙巖孔礦床區(qū)域地質(zhì)

2 鈾礦化特征對比

2.1 礦化層的空間定位及展布特征對比

白馬洞鈾汞鉬礦床地處白馬洞斷裂(北盤)與洋水背斜及犀牛洞斷層之銳角夾持部位，地層主要為寒武系清虛洞組、高臺組、石冷水組和婁山關(guān)群。白馬洞礦床的鈾、汞、鉬礦化受上、下蝕變帶及其與白云巖的接觸帶控制，礦體產(chǎn)狀與蝕變巖帶基本一致[1]。

金沙巖孔磷塊巖型鈾礦床鈾礦化發(fā)育于下寒武統(tǒng)牛蹄塘組底部的黑色、黑灰色磷塊巖中，分布于震旦系燈影組白云巖頂部的侵蝕間斷面上，頂板為下寒武統(tǒng)牛蹄塘組底部頁巖[2]。

2.2 含礦主巖及其特征對比

白馬洞鈾汞鉬礦床礦石可分為酸性礦石和堿性礦石兩類。在黑色蝕變硅化巖礦石中(酸性礦石)，廣泛分布的金屬礦物有硫鉬礦、膠狀黃鐵礦、黃鐵礦、瀝青鈾礦等，非金屬礦物有石英、重晶石、方解石等，主要賦存于上部礦帶。弱黑色蝕變白云巖礦石(堿性礦石)主要成分為白云石、次為石英、方解石、粘土礦物，其他與酸性礦石相似，主要賦存于下部礦帶[3]。

金沙巖孔磷塊巖型鈾礦床礦石中的鈾主要呈吸附態(tài)存在于膠磷礦中。膠磷礦是鈾的主要吸附劑。其次鈾呈單礦物—瀝青鈾礦、鈾石分散存在于膠磷礦中，少量鈾以類質(zhì)同相形式存在于結(jié)晶磷灰石等礦物中。此外，表生作用形成極少量銅鈾云母和硅鈣鈾礦。

3 地球化學(xué)特征對比

3.1 鈾元素與其他成分的相關(guān)性

白馬洞鈾汞鉬礦床對礦床內(nèi)各類礦石進(jìn)行常量元素分析，礦石化學(xué)成分與鈾關(guān)系見表1、表2，從這兩個表可以說明U與SiO2為負(fù)相關(guān)，與Fe為正相關(guān)，U與Hg、Al2O3為弱正相關(guān)。

表1 下部黑色蝕變硅化巖體化學(xué)成分和鈾、汞元素相關(guān)矩陣

注：樣品59個，γ=0.260

表2 下礦帶U>15%酸性礦石化學(xué)成分和鈾、汞元素相關(guān)矩陣

注：樣品59個，γ=0.260

金沙巖孔磷塊巖型鈾礦床對P2O5、CaO及有機(jī)炭與U等進(jìn)行了相關(guān)分析(圖3)。

圖3 P2O5、CaO及有機(jī)碳與鈾含量的回歸直線

可以看出鈾元素與P2O5相關(guān)性密切，鈾含量隨磷的含量增高而增高；鈾與CaO有一定相關(guān)性；從鈾與有機(jī)碳的關(guān)系看出：鈾含量并不隨有機(jī)碳含量的增加而增加，說明有機(jī)碳對鈾無明顯的吸附作用，主要表現(xiàn)為控制介質(zhì)的氧化—還原條件[4]。

3.2 巖(礦)石的微量元素地球化學(xué)特征對比

稀土元素是良好的地球化學(xué)指示劑。白馬洞鈾汞鉬礦床(礦體和圍巖)樣品稀土元素含量及特征參數(shù)統(tǒng)計見表3，含礦巖石中稀土元素北美頁巖標(biāo)準(zhǔn)化分布型式圖(圖4)。顯示輕重稀土分餾明顯，總體右傾，Ce弱負(fù)異常，Eu虧損為負(fù)異常。

表3 白馬洞礦床含礦巖石稀土元素特征 ×10-6

XT-01 煉汞礦爐渣；XT-02 灰色微晶灰?guī)r；XT-03 黑色構(gòu)造角礫巖；XT-04 白云巖；XT-05 黑色構(gòu)造角礫巖；XT-06 深灰色泥質(zhì)白云巖；XT-07 灰黑泥質(zhì)白云巖；XT-08 黑色構(gòu)造角礫巖；XT-09 褐色構(gòu)造角礫巖；XT-10 煉汞礦爐渣；XT-11 灰色構(gòu)造角礫巖；XT-12 灰色構(gòu)造角礫巖；XT-13 斷層泥；XT-23-F1 黑色斷層泥

圖4 白馬洞礦床礦石稀土元素北美頁巖標(biāo)準(zhǔn)化配分模式

金沙巖孔礦床巖、礦石(礦體和圍巖)樣品稀土元素含量及特征參數(shù)統(tǒng)計見表4。

表4 金沙巖孔礦床礦石中稀土元素特征 ×10-6

其中樣品Tr-016、Tr-017、Tr-018、Tr-019的稀土總量較高，其他樣品稀土總量較低。LREE/HREE>1。經(jīng)北美頁巖標(biāo)準(zhǔn)化(圖5)，Tr-014、Tr-016、Tr-017、Tr-018 4個樣品的標(biāo)準(zhǔn)化曲線形態(tài)一致，基本趨于水平，呈Ce的負(fù)異常。Tr-015、Tr-020、Tr-021，Eu呈明顯的負(fù)異常，反映了沉積層形成于干燥氣候的淺海—較深淺海還原環(huán)境。LREE/HREE比值為2.098～60.393，均大于1，說明輕重稀土分餾明顯，為多期次。δEu值為0.29～0.09，均小于1，表明其形成環(huán)境為還原環(huán)境，反映了海相熱水沉積的特征，說明礦體和圍巖的形成有熱水參與[5]。

Tr-014 磷塊巖、粘土；Tr-015 灰黑碳質(zhì)頁巖；Tr-016 白云質(zhì)磷塊巖；Tr-017 含炭白云質(zhì)磷塊巖；Tr-018 灰褐白云質(zhì)磷塊巖；Tr-019 灰褐白云質(zhì)磷塊巖；Tr-020 灰白微晶白云巖；Tr-021 深灰碳質(zhì)砂巖；Tr-022 灰色白云巖

圖5 金沙巖孔礦床礦石稀土元素北美頁巖標(biāo)準(zhǔn)化配分模式

4 成礦模式對比

白馬洞礦床成礦模式可描述為大氣降水滲流到深部會合原生熱鹵(巖漿)水，經(jīng)幔源去氣或巖漿氣液地?zé)嵩鰷兀瑥?qiáng)烈構(gòu)造熱效應(yīng)影響而成為中低溫?zé)崴芤?，在?gòu)造作用力的驅(qū)使下較高溫度、壓力并混有幔源成礦物質(zhì)的介質(zhì)沿深斷裂通道上升，在沿途對圍巖及礦源層進(jìn)行溶解交代，萃取了大量礦質(zhì)。當(dāng)介質(zhì)運(yùn)移到有利的構(gòu)造儲礦空間及地化環(huán)境時，礦質(zhì)即析出沉淀；同時，部分雨水在上覆礦源層風(fēng)化剝蝕過程中，也溶濾一些礦質(zhì)形成冷水成礦溶液，沿次級斷裂裂隙及層間破碎帶下滲、淋積，并與上升熱水成礦熱液混合，由于介質(zhì)物化條件改變和還原環(huán)境影響，而促使礦質(zhì)沉淀富集。

金沙巖孔磷塊巖型鈾礦床的成礦模式為：在黔北淺海盆地水下坳陷帶，由于地勢及古巖溶的侵蝕面起伏不平，導(dǎo)致其較易接受周緣古陸及海水中攜帶的成礦物質(zhì)，在生物化學(xué)成礦作用下聚集成礦，同時推測隱伏的中酸性巖體可能提供了熱源和部分成礦物質(zhì)，下滲的地表水被加熱，并不斷循環(huán)淋濾出含礦層中的鈾元素，疊加在先成礦床(體)之上，形成現(xiàn)今鈾礦床[6]。

5 結(jié) 論

通過對比研究碳酸鹽巖型鈾礦床和磷塊巖型鈾礦床的鈾礦化特征及巖石地球化學(xué)特征，總結(jié)這兩種礦床成礦模式。這對貴州地區(qū)同類型鈾資源勘查具重要的指示意義。

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[2] 貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局. 貴州省鈾礦資源潛力評價報告[R]. 內(nèi)部資料，2011.

[3] 楊劍, 易發(fā)成, 劉濤, 等. 黔北黑色巖系稀土元素地球化學(xué)特征及成因意義[J]. 地質(zhì)科學(xué), 2005, 40(1): 84-94.

[4] 薛亞飛, 田鵬州, 王曉江, 等. 貴州銀鼎鋁土礦含礦巖系中的伴生鎵分布規(guī)律[J]. 中國錳業(yè), 2017, 35(1): 42-44.

[5] 陳露明. 白馬洞礦床成因探討[J]. 鈾礦地質(zhì), 1990(6): 135-145.

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