云南東川大梁子鈾礦床微量、稀土元素地球化學特征及其意義

李強，馬紹春

（云南國土資源職業(yè)學院，云南 昆明 650217）

黑色巖系的成礦性及含礦性一直是地學界研究的熱點，世界上眾多的有色金屬、貴金屬、稀有稀土金屬、放射性元素等礦產的形成都與黑色巖系密切相關［1-3］。我國南方地區(qū)黑色巖系分布廣泛，自20世紀60年代開始，先后在湘西、黔東和滇南下寒武統(tǒng)黑色巖系中發(fā)現(xiàn)大型、超大型鎳、鉬、釩礦床［4-5］。

滇中易門-東川地區(qū)是我國著名的層控銅礦生產基地，區(qū)內主要發(fā)育中元古界昆陽群淺變質巖系及碳酸鹽巖建造，其中夾有鵝頭廠組和大營盤組等多套黑色巖系，具有尋找鈾、釩、鎳等沉積礦產的地質條件。從20世紀60年代開始，云南省核工業(yè)二〇九地質大隊等部門對云南東川昆陽群黑色巖系中的鈾、釩、鎳等礦產資源開展了區(qū)域地質調查及預查工作，圈定了若干有價值的遠景區(qū)。2012年西南有色地質局三〇六地質隊在東川大梁子礦區(qū)進行鈾、銅普查，獲得了找礦的新突破［6］。

東川大梁子鈾礦床位于云南東川北西方向約12 km處，是一個以鈾為主，伴生銅的小型鈾多金屬礦床。礦體產于昆陽群大營盤組中段黑色碳質板巖中，受北東向斷裂F2控制，多呈脈狀、透鏡體、似層狀。目前該礦床的成因及成礦機理研究程度較低，本文在前人工作基礎上［6-7］，通過礦區(qū)微量元素及稀土元素研究，討論了該礦床成礦物質來源及成礦環(huán)境，分析了其成礦機理，可為滇中黑色巖系成礦理論研究提供參考。

1 礦床地質概況

研究區(qū)地處揚子地臺西南緣，位于東川裂陷盆地中部［8-11］。東川裂陷盆地大致由南北向小江斷裂、普渡河斷裂及東西向寶九斷裂所夾持，是我國著名的層控銅礦生產基地。

區(qū)內主要出露第四系（Q）和中元古界昆陽群大營盤組（Pt2d）、鵝頭廠組（Pt2e）、落雪組（Pt2l）、 因民組（Pt2y）、 美黨組（Pt2m）、 大龍口組（Pt2dl）和黑山頭組（Pt2hs）。 其中大營盤組出露于礦區(qū)中西部，是主要含礦層位。大營盤組自上而下分為三段。上段（Pt2d3）為灰黑色絹云母板巖夾黑色碳質板巖，水平層理發(fā)育，具條帶狀構造，厚度大于137 m。中段（Pt2d2）上部為黑色碳質板巖、灰白色絹云母板巖、灰黃色粉砂質板巖，下部分3個巖性層：第1層為灰色-深灰色碳質板巖，偶夾絹云母板巖，底部見白云巖夾碳質板巖；第2層為黑色碳質板巖、粉砂質絹云母化碳質板巖，該層為礦區(qū)主要含礦層位，受斷層F2的影響巖石揉皺強烈，擠壓透鏡體發(fā)育，伴隨硅化，局部地段見細脈狀、星散狀黃鐵礦、黃銅礦及次生孔雀石、硅孔雀石，沿節(jié)理、裂隙析出有黑色流塑狀、瀝青狀的鈾礦；第3層為灰黃色砂質板巖。下段（Pt2d1）為紅色鐵質角礫巖、鐵質板巖，厚度約245 m。

區(qū)內主要發(fā)育北東向、北西向兩期活動斷裂。早期為北東向壓扭性斷裂 （F1、F2、F3、F4、F5），其中F2規(guī)模最大，從礦區(qū)北東角延至西南角，出露長度超過4 700 m，傾向北西，傾角40°～80°，在月亮田附近向南東突出呈弧形展布。鈾礦（化）體主要賦存于F2斷裂破碎蝕變帶。晚期為北西向斷裂，規(guī)模小，常錯斷北東向斷裂數(shù)米至數(shù)十米，是成礦后構造（圖 1）。

圖1 云南東川大梁子鈾礦床地質簡圖 （據(jù)馬紹春等［6］，2012修改）Fig.1 Geological sketch of Daliangzi uranium deposit in Dongchuan，Yunnan

巖漿巖主要有輝綠巖巖墻、巖脈，侵位于鵝頭廠組。

礦床分為大凹子和牛棚子兩個礦段，共探明鈾礦體7條，礦體呈脈狀、透鏡體、似層狀產出。

礦石的自然類型以氧化礦為主，礦石礦物主要為碳鎂鈾礦、綠鈾礦、褐鐵礦、孔雀石、藍銅礦和鐵明礬石等。礦石結構為粒狀結構、隱晶質結構，構造為土狀、皮殼狀、蜂窩狀構造等。

2 礦床地球化學特征

2.1 取樣及分析

在礦區(qū)地表及坑道采集大營盤組一至三段和黑山頭組、因民組巖礦樣品19件，送廣州澳實分析檢測有限公司，采用ICP-MS方法分析了微量元素及稀土元素含量；采用leco紅外感應儀測試了7件含礦（化）巖石的有機碳含量。

2.2 不同地層微量元素含量特征

東川大梁子鈾礦區(qū)因民組和黑山頭組U元素含量為15.95×10-6和1.03×10-6，無明顯異常；大營盤組上段和下段U的含量在（1.05～3.43）×10-6之間，與地殼沉積層U克拉克值［12］大體相當；大營盤組中段黑色碳質板巖中U含量在 （28.4～1 105）×10-6之間，是地殼沉積層U克拉克值的10倍至40多倍。此外，Ni、Cu、V、As、Mo、Ag和 P等成礦元素含量出現(xiàn)不同程度增高，說明U-Ni-VCu-P-As-Mo-Ag是礦區(qū)與成礦作用密切相關的元素組合（表1）。

2.3 R型聚類分析

表1 云南省東川大梁子鈾礦床微量元素含量表/10-6Table 1 Trace element content of Daliangzi uranium deposit in Dongchuan，Yunnan

續(xù)表1

圖2 云南東川大梁子鈾礦床礦石R型聚類譜系圖Fig.2 R-type polygenealogy of ores in Daliangzi uranium deposit in Dongchuan，Yunnan

將大營盤組中段黑色碳質板巖及礦石的微量元素含量作R型聚類分析（圖2）。成礦元素分為4組兩大類：①Cr-Ga-In-U-Sr-Cu-Gd-Tb-As-Cd-Ca；②Fe-Mn-Co-Ni-W；③Be-Ce-V-Mg-Rb-Cs-Ta-Li-Th-Sn和④SBa-Mo-Ag-Pb-Sb組。①組和②組與基性火山沉積作用有關；③組與④組分別為親氧元素組合和親硫元素組合，與正常沉積和后期熱液活動有關。

2.4 稀土元素特征

東川大梁子地區(qū)含礦黑色巖系的稀土元素總量在 （125.1～402.4）×10-6之間， 平均值為 201.8×10-6。 ∑LREE/∑HREE 在 1.5～13.5之間，平均為4.51＞1.00，為輕稀土類型。δEu在 0.55～0.71之間， 平均為 0.64＜1.00，Eu為負異常；δCe在0.60～1.11之間，平均為0.77＜1.00（表2）。經對比，東川大梁子礦床含礦黑色巖系稀土元素與我國南方下寒武統(tǒng)黑色巖系泥質巖稀土元素特征相似［13］。

3 討論

3.1 沉積環(huán)境

從上述分析可知，大營盤組中段黑色碳質板巖稀土元素含量具有南方下寒武系黑色巖系泥質巖特點，反映了我國南方地區(qū)前寒武系、寒武系黑色巖系沉積環(huán)境的相似性及繼承性。

表2 云南東川大梁子鈾礦床 （礦石）稀土元素含量表/10-6Table 2 Rare earth element content of Daliangzi uranium deposit in Dongchuan，Yunnan

礦區(qū)微量元素以U-V-Ni-Cu-As-Mo-Ag-P組合異常為特征，該元素組合與Wasmund（1930）研究的無氧腐泥質頁巖及過渡帶的典型元素組合相似。此外，礦區(qū)黑色碳質板巖元素對比值V/Cr在1.40～11.7之間，平均為8.40＞2.00，進一步反映了礦區(qū)無氧的還原環(huán) 境［13-14］。

3.2 成礦物質來源及成礦機理

據(jù)潘杏南等人研究，昆陽裂谷演化早期為裂谷拉張期，伴隨基性火山噴發(fā)活動，帶來了豐富的Cu、V、U、Ni等成礦元素。成礦元素部分還可能來自太古宙基底大紅山群［8-11，15］。 礦區(qū)微量元素組合異常及 R 型聚類分析反映了裂谷早期基性巖漿活動特征。

在無氧的還原條件下，海水中的S主要呈 S2-存在， 可與海水中的 Cu2＋、 Ag2＋、 Mo2＋和Fe2＋等親硫元素陽離子結合形成難溶硫化物而沉淀。同時，深海腐泥中富含有機質，測得7件黑色碳質板巖中有機碳含量高達1.29%～11.95%，平均為5.71%。有機質及泥質巖中的黏土礦物對U、V、Ni等成礦元素有較強的吸附作用，易形成U、Ni和V等成礦元素的富集。因此，東川大梁子鈾多金屬礦床是沉積型礦床。由于含礦黑色巖系中富有機碳和P，說明在沉積成巖成礦過程中微生物、細菌等可能參與了成礦作用，該礦床可能經歷了一個復雜的生物化學沉積成礦過程。

昆陽裂谷在晉寧-澄江期封閉抬升，結束了裂谷的演化，但后期還經歷了多期構造活動，在礦區(qū)形成一系列北東向壓扭性斷裂破碎帶，為熱液活動提供了運移通道和儲礦空間。礦源層中的 U4＋、 Cu2＋、 Fe2＋、 Ag2＋等金屬離子活動性強，容易被萃取、活化轉移至斷裂破碎帶中疊加富集地下水作用形成了碳鎂鈾礦、綠鈾礦褐鐵礦、孔雀石、藍銅礦和鐵明礬石等組成的氧化礦富礦層位。根據(jù)上述條件綜合分析，云南東川大梁子鈾礦床可歸為碳硅泥巖型鈾礦床大類。

4 結論

1）云南省東川大梁子鈾礦床主要賦存于中元古界昆陽群大營盤組黑色巖系中，大營盤組黑色巖系是礦區(qū)最重要的賦礦層位。

2）礦體產于北東向F2斷裂破碎帶中，受構造控制明顯，多呈似層狀、透鏡體狀、脈狀。由于氧化作用及次生富集作用，斷裂破碎帶近地表形成鈾、銅氧化及次生富集帶。

3）該礦床以U、Ni、V、P、Cu、As、Mo和Ag組合為特征，沉積環(huán)境為深海相還原環(huán)境，有機質及S2-的存在對U、Ni、V、Cu、Mo等成礦物質的沉淀、富集起了關健作用，該礦床主要為生物化學沉積的碳硅泥巖型鈾礦床。