譚玉清，謝國(guó)勝

（廣西壯族自治區(qū)三〇七核地質(zhì)大隊(duì)，廣西 貴港 537100）

1 礦床地質(zhì)概況

3701鈾礦床位于華夏褶皺系欽州褶皺帶六萬(wàn)大山凸起東北部的大容山復(fù)式背斜軸部北側(cè)。礦床的南、西、北西側(cè)均分布二疊紀(jì)花崗巖（P2ξγH）（六陳巖體）， 北及北東部分布奧陶系和泥盆系淺變質(zhì)碎屑巖。礦區(qū)地層主要有泥盆系四排組（D1s）及應(yīng)堂組（D2i）碳酸鹽巖［1］。

應(yīng)堂組（D2i）是主含礦層位，其下段以白云巖為主，其次是結(jié)晶灰?guī)r；中段為灰色泥質(zhì)灰?guī)r、淺灰色條帶狀泥質(zhì)灰?guī)r、灰色結(jié)晶灰?guī)r夾淺灰色白云質(zhì)灰?guī)r及灰質(zhì)白云巖；上段為結(jié)晶灰?guī)r （大理巖化灰?guī)r）；總厚度約376 m。在構(gòu)造發(fā)育地段，受擠壓作用和巖溶作用形成構(gòu)造碎裂巖、構(gòu)造角礫巖和溶洞角礫巖，角礫成分以結(jié)晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主，其次為花崗巖、石英砂巖、炭質(zhì)灰?guī)r等，膠結(jié)物為泥質(zhì)、鈣質(zhì)、炭質(zhì)；受熱變質(zhì)及動(dòng)力改造作用部位形成角巖或大理巖。在富含泥質(zhì)、炭質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和生物碎屑的巖石中，金屬硫化物發(fā)育，鈾礦物相對(duì)富集。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造主要有北東向的F1、F2、F4、 F15和北西向的 F5、 F10。 其中， F1、 F15是靈山-藤縣基底深（大）斷裂的分支，具有韌性變形特征，并有明顯的控巖、控相、控礦作用。F1斷裂為壓扭性片理化破碎帶，由4條片理化帶、角礫巖帶組成，傾向SE，是主要的含礦構(gòu)造。鈾礦體賦存于F1、F15與后期構(gòu)造F5造成的斷陷帶中（圖1）。

該礦床產(chǎn)于六陳花崗巖體外接觸帶、剖面為似船形的泥盆系凹兜中。鈾礦體受地層及斷裂帶的聯(lián)合控制，鈾礦化主要產(chǎn)于應(yīng)堂組中段灰?guī)r中，受深大斷裂派生的次級(jí)斷裂、層間破碎帶（主要是F1角礫巖帶、片理化帶）控制。礦體規(guī)模及產(chǎn)狀與破碎帶和角礫巖帶規(guī)模及產(chǎn)狀基本一致。礦體形態(tài)較簡(jiǎn)單，主要為似層狀、透鏡狀、脈狀。礦體中心部位厚度較大，品位較高，礦化較均勻，沿走向兩端、傾向上下厚度逐漸變薄，品位也隨著降低。鈾礦化類型屬碳硅泥巖型，賦礦巖石主要為應(yīng)堂組的角礫巖、結(jié)晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，角礫巖礦石最富；礦石結(jié)構(gòu)主要有膠狀結(jié)構(gòu)和溶蝕結(jié)構(gòu)，其次是結(jié)晶顆粒結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造以脈狀、浸染狀、角礫狀構(gòu)造為主［2-4］。

圖1 3701鈾礦區(qū)地質(zhì)略圖 （據(jù)核工業(yè)三〇七大隊(duì)，1989修改）Fig.1 Geological sketch map of uranium Deposit 3701

2 礦床微量元素分布特征

微量元素是一個(gè)相對(duì)概念，通常將自然體系中含量低于0.1%的元素稱之為微量元素。巖石的微量元素地球化學(xué)特征往往很好地保持了有關(guān)原巖物質(zhì)的信息［2］。

表1顯示，3701鈾礦床圍巖（正常灰?guī)r）的Cu、Zn含量低于地殼平均含量（Cu為100×10-6、Zn為200×10-6），但U、Pb、Ag含量比地殼平均含量略高 （U為2.5×10-6、Pb為16×10-6、Ag為0.07×10-6）；各類蝕變巖石的大部分微量元素含量有不同程度增高，鈾礦化巖石中的 Cu、 Pb、 Ag、 Ti、 Ni、 Mo、 Co有明顯富集（Cu 最高達(dá) 702×10-6， Pb 最高達(dá) 1 164×10-6、Ag最高達(dá)10×10-6，Pb、Ag已達(dá)綜合利用品位指標(biāo)）［2-3］。

表1 3701鈾礦床巖石微量元素光譜半定量分析結(jié)果/10-6Table 1 Spectral semi-quantitative analysis of trace elements in rocks of uranium deposit 3071

3 鈾與成礦伴生元素相關(guān)關(guān)系

3.1 鈾與成礦伴生元素富集特征

從礦石的主要伴生元素及鈾含量化學(xué)分析結(jié)果（表2）可以看出，Cu、Pb、Ag在角礫巖鈾礦石中含量最高，其次是泥質(zhì)灰?guī)r礦石、結(jié)晶灰?guī)r礦石；Zn在泥質(zhì)灰?guī)r鈾礦石中最高，其次是角礫巖礦石、結(jié)晶灰?guī)r礦石。總體上，Cu、Pb、Zn、Ag在角礫巖鈾礦石及泥質(zhì)灰?guī)r鈾礦石中含量較高，與正常灰?guī)r相比，Cu、Pb含量最高分別富集了300多倍，Zn富集了50多倍，Ag富集了40多倍。Cu、Pb、Ag含量已達(dá)綜合利用品位指標(biāo)。

3.2 成礦伴生元素與鈾的相關(guān)性分析

由表3可見(jiàn)，在角礫巖鈾礦石中，U與Ag的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)為0.5643，其次是與Pb、Zn、Cu；結(jié)晶灰?guī)r鈾礦石則以U與Cu的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)為0.6061，其次是與Pb、Ag、Zn；泥質(zhì)灰?guī)r鈾礦石中U與Pb的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)為0.9181，其次是與Ag、Cu、Zn。由此看來(lái)，3701礦床的礦石中，U與Cu、Pb、Zn、Ag均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

表2 礦石主要伴生元素及鈾含量化學(xué)分析結(jié)果/10-6Table 2 Chemical analysis result of uranium and associated elements in ore

表3 礦石伴生元素與鈾的相關(guān)性分析表Table 3 Correlation coefficient matrix of uranium and associated elements

4 鈾及伴生元素賦存狀態(tài)及產(chǎn)出特征

通過(guò)礦石光 （?。┢^察、放射性照像、電滲析和電子探針等分析［5］，確定礦石中約90%的鈾以瀝青鈾礦形式存在，約10%的鈾與泥質(zhì)分散狀吸附有關(guān)。早期的瀝青鈾礦生成于黃鐵礦顆粒周圍，或充填其裂隙，或沿方鉛礦和閃鋅礦環(huán)邊、鑲邊沉淀；成礦期則常形成瀝青鈾礦-硫化物礦脈（或?yàn)r青鈾礦-硫化物以方解石為中心構(gòu)成組合礦脈）、瀝青鈾礦-炭質(zhì)、綠泥石礦脈，或呈獨(dú)立的瀝青鈾礦礦脈。

銅以黃銅礦為主、少量砷黝銅礦形式存在，部分交代鉛、鋅、鈾礦物；次生銅礦物主要賦存于黏土型礦石中。黃銅礦呈浸染狀、細(xì)脈狀、微脈狀產(chǎn)出，礦物顆粒細(xì)?。ㄈ庋鄄灰滓?jiàn)），可充填膠狀閃鋅礦的裂隙，或呈乳滴狀出溶體存在于礦前期的膠狀閃鋅礦中，還可沿云母解理交代、充填，形成交代鱗片狀結(jié)構(gòu)或禾束結(jié)構(gòu)。黃銅礦僅出現(xiàn)于鈾成礦前期和成礦期，其分布與鈾礦體重疊或緊靠鈾礦體。鉛主要以方鉛礦形式出現(xiàn)，黃鐵礦、閃鋅礦中含有一定量的方鉛礦包裹體。方鉛礦主要與瀝青鈾礦、閃鋅礦，其次與黃銅礦、砷黝銅礦緊密連生。鋅以閃鋅礦形式與方鉛礦緊密連生。在礦前期，方鉛礦和閃鋅礦為膠狀或他形粒狀、脈狀；成礦期為半自形、他形，呈浸染狀或脈狀。這兩種礦物可呈文象或環(huán)帶狀交生，礦后期形成于晶洞、裂隙中，呈自形、半自形粒狀。銀主要以輝銀礦形式賦存于黃鐵礦、閃鋅礦的方鉛礦包裹體中，其次存在于方鉛礦、黃銅礦、砷黝銅礦中，原生成因的黃鐵礦含銀量少。

3701礦床屬鈾-多金屬礦床，鈾與成礦伴生元素在空間分布上大體一致，但不完全吻合，伴生金屬的分布范圍要大于鈾礦化范圍。各成礦伴生元素的原生暈也比較發(fā)育，且和鈾的暈圈一致。隨著鈾礦化的減弱，各金屬元素的原生暈也趨向減弱，元素組合沒(méi)有明顯的分帶性，各原生暈具有相似的形態(tài)特征。

5 鈾及成礦伴生元素的來(lái)源

5.1 礦區(qū)圍巖的鈾含量

礦區(qū)圍巖的鈾含量：應(yīng)堂組泥質(zhì)灰?guī)r為3.12×10-6，四排組白云質(zhì)灰?guī)r為3.65×10-6，郁江組灰?guī)r為2.48×10-6，蓮花山組粉砂巖為1.75×10-6， 均高于地層維氏值 （1.7×10-6）。鈾主要呈炭質(zhì)、泥質(zhì)等吸附狀態(tài)存在，并極易被弱酸、弱堿性溶液浸出，為成礦提供部分鈾源。六陳花崗巖的鈾含量為7.11×10-6，高出維氏值（3.5×10-6）1倍多，其鈾的浸出率為9.66%～47.61%，同樣為成礦提供了豐富的鈾源［5］。

5.2 鉛同位素

鉛同位素常被用來(lái)判別硫化物中與Pb關(guān)系密切的Cu、Pb、Ag等元素富集的物質(zhì)來(lái)源［6］。六陳花崗巖中鉀長(zhǎng)石的鉛同位素組成可代表成巖時(shí)的鉛，礦石方鉛礦中的鉛同位素組成即代表成礦時(shí)的鉛。對(duì)礦石和花崗巖進(jìn)行鉛同位素含量分析，結(jié)果顯示（表4），所有樣品的模式年齡均為負(fù)值，變化在-93.15～-261.40 Ma，屬于海西期至燕山期；在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb坐標(biāo)圖（圖2）上，樣品點(diǎn)均落在零年等時(shí)線的右側(cè)，表明均為異常鉛；對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理后發(fā)現(xiàn)，礦石鉛同位素與鉀長(zhǎng)石鉛同位素在坐標(biāo)圖上具有良好的線性關(guān)系，表明兩種鉛有同源關(guān)系；礦區(qū)μ值（μ＝238U/204Pb）變化范圍為9.09～9.26，平均值9.1655，反映了礦石鉛與花崗巖體之間存在成因聯(lián)系。

表4 鉛同位素組成及相關(guān)參數(shù)Table 4 Lead isotopic composition and related parameters

圖2 3701鈾礦床207Pb/204Pb-206Pb/204Pb特征圖Fig.2 A Schematic diagvam of207Pb/204Pb-206Pb/204Pb in the deposit

根據(jù)異常鉛同位素演化的連續(xù)增長(zhǎng)特點(diǎn)認(rèn)為，異常鉛中的放射性成因鉛增高部分是在一段時(shí)間內(nèi)于陸殼富鈾巖石中形成的，并從富鈾巖石遷移至礦化巖石中，在成礦前或成礦過(guò)程中與正?；?guī)r鉛混合，形成了方鉛礦。因此，礦石中的鉛來(lái)自六陳花崗巖和礦區(qū)地層。六陳花崗巖的鉛含量為43×10-6，高出維氏值（20×10-6）一倍多；礦區(qū)泥盆系正?；?guī)r的鉛含量為40×10-6，高于維氏值（9×10-6）4～5倍，也顯示鉛等元素的富集均來(lái)自于花崗巖和地層。

5.3 硫同位素特征

確定硫的來(lái)源，是判斷鈾與親硫伴生元素來(lái)源的有效途徑，也是推斷硫化物沉淀環(huán)境的主要依據(jù)［7］。3701鈾礦床中的黃鐵礦發(fā)育普遍、分布廣泛，其形成于礦前期、成礦期和礦后期。從表5可見(jiàn)，礦區(qū)地層巖石中的黃鐵礦 δ34S為-8.05‰～-20.49‰（平均為-16.92‰），反映其硫來(lái)源于海水中的硫酸鹽經(jīng)厭氧菌還原作用的產(chǎn)物，屬生物成因硫；花崗巖的 δ34S值為 8.7‰～13.1‰（平均為11.22‰），具有陸殼改造型花崗巖的特征；礦石的 δ34S值為0.8‰～-19.66‰（平均-12.28‰），介于地層與花崗巖之間而更接近地層，顯示為二者的混合，且硫多來(lái)源于地層。

表5 硫同位素組成Table 5 Isotopic composition of sulfur

5.4 碳同位素特征

碳的同位素組成也可用于示蹤成礦流體來(lái)源。表6表明，圍巖δ13C為1.004‰～-0.965‰（平均為-0.152‰），為典型的海相碳酸鹽巖的δ13C值特征。海相碳酸鹽巖是在含氧水帶之下，靠近沉積物和水界面的有機(jī)質(zhì)由于受到需氧菌的作用而快速分解、生成CO2，并向上擴(kuò)散、溶解進(jìn)入沉積水中，即碳酸鹽是一定生物作用和物理化學(xué)作用的產(chǎn)物。花崗巖的 δ13C為-5‰～-8‰；而礦石的 δ13C為-0.23‰～-1.53‰（平均為-0.815‰）， 更接近海相碳酸鹽巖。這表明成礦熱液的碳多來(lái)自于附近的地層巖石。有機(jī)碳具有吸附性質(zhì)，對(duì)鈾、銅、鉛、銀等的沉淀有著重要作用。

表6 碳同位素組成Table 6 Isotopic composition of carbon

6 鈾與成礦伴生元素的成因關(guān)系

根據(jù)熱變質(zhì)、動(dòng)力變質(zhì)、圍巖蝕變和礦物的共生組合、相互交代關(guān)系特征及鈾成礦同位素年齡測(cè)定（60～65 Ma和30.7 Ma）等判斷［8］，鈾與成礦伴生元素的礦物生成順序?yàn)椋?）鈾成礦前期：閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦-黃銅礦、砷黝銅礦；2）第一階段鈾成礦期：瀝青鈾礦-閃鋅礦-黃鐵礦、方鉛礦；3）第二階段鈾成礦期：方鉛礦、閃鋅礦-黃鐵礦-黃銅礦-砷黝銅礦-瀝青鈾礦；4）鈾成礦后期：黃鐵礦、方鉛礦；5）表生期：鈾黑、鈣鈾云母、銅藍(lán)、藍(lán)銅礦、孔雀石等。

推測(cè)該地區(qū)加里東期形成的同沉積基底深 （大）斷裂控制著裂陷槽，至泥盆紀(jì)中期，由濱海碎屑巖沉積轉(zhuǎn)變?yōu)榫窒夼_(tái)地相碳酸鹽巖沉積。由于隆起地層遭受風(fēng)化淋濾，U、Pb等成礦物質(zhì)遷移至海盆內(nèi)。在碳酸鹽沉積相中，其生物豐富，生物遺體分解和細(xì)菌的作用，促使有機(jī)物還原海水中的硫酸鹽并產(chǎn)生硫化氫，有利于硫化物的生成和析出。沉積層中含炭質(zhì)、泥質(zhì)、磷質(zhì)，也導(dǎo)致了成礦物質(zhì)的滯留和沉積。二疊紀(jì)印支期六陳花崗巖漿的侵入，來(lái)自上地幔的熱（水）液沿深斷裂或破碎帶上升，與圍巖發(fā)生強(qiáng)烈的物質(zhì)與能量交換，促使礦源巖中的鈾及其他多金屬元素等成礦物質(zhì)大量析出，構(gòu)成成礦流體并沿導(dǎo)礦構(gòu)造上升、運(yùn)移至巖體外帶的構(gòu)造破碎地段沉淀富集。

巖漿期后由于構(gòu)造抬升，花崗巖和地層巖石長(zhǎng)期遭受強(qiáng)烈風(fēng)化剝蝕，導(dǎo)致U、Cu、Pb、Ag、S、C等轉(zhuǎn)入地下水循環(huán)系統(tǒng)，在燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地下熱水溶液作用下，于花崗巖體圍成的船形凹兜地帶等相對(duì)封閉環(huán)境中發(fā)生復(fù)雜的氧化-還原作用，成礦物質(zhì)在有利空間（構(gòu)造及巖溶塌陷疊加部位、層間破碎帶、層間滑脫等）富集成礦，形成鈾-銅、鉛、銀等多金屬型礦床。

7 結(jié)論

1）3701鈾礦床的主要伴生元素有銅、鉛、鋅、銀等。其中，銅、鉛、銀具有綜合利用價(jià)值，有的部位已達(dá)到工業(yè)品位。鈾礦石中，U與Cu、Pb、Zn、Ag等均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

2）成礦元素鈾及銅、鉛、銀等均來(lái)源于六陳花崗巖體和地層；是在同一地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)作用下富集而成礦。該礦床成因以熱液成礦為主，屬于多源、多期、多階段的復(fù)合成因類型。

3）從現(xiàn)有資料看，多金屬伴生元素暈與鈾礦床的空間分布有著極為密切的聯(lián)系。Cu、Pb、Zn等伴生元素在鈾成礦過(guò)程中往往形成原生暈，成礦后在地殼外營(yíng)力作用下形成次生暈、重砂異常、水化學(xué)暈等。這些原生或次生暈、異常反過(guò)來(lái)指示了成礦作用的存在，甚至可能存在鈾-多金屬礦床，因此應(yīng)是本區(qū)找礦的重要線索和標(biāo)志。