王家躍,胡 鵬,汪清浩

（核工業(yè)二九〇研究所，廣東 韶關 512029）

熱液型礦床由于成礦時期熱液呈高溫、高壓狀態(tài)，滲透、擴散作用強烈，常造成不同元素在垂直方向和水平方向的遷移、沉淀、富集，并呈現(xiàn)封閉暈圈。由于各種元素的遷移能力不同及成礦熱液運移過程中物理化學條件的改變，使得元素的富集有先后之分，其直接表現(xiàn)為元素的空間分帶性，即礦體原生暈圈。通過研究礦床元素的空間分帶特征，有助于了解礦床類型、劃分元素異常組合、確定遠近程指示元素及并對礦體剝蝕程度的評價，同時有助于確定礦床的流體成礦地球化學界面，指導深部找礦預測工作［1］。

此外，鈾元素因其特殊的地球化學性質，其賦存位置嚴格受垂向環(huán)境條件的制約。在氧化環(huán)境中，U4+被氧化為U6+而遷移流失，破壞鈾礦的富集；在還原環(huán)境中U6+被還原為U4+價而沉淀富集。因而，研究氧化、還原性的垂向變化情況，將有助于查明鈾礦賦存的有利標高，對后續(xù)找礦工作的開展具有重要的指導意義。

1 礦區(qū)地質特征

竹筒尖礦床位于貴東巖體東部北東向中新生代斷凹陷帶西緣，下莊礦田的西北部，區(qū)域性斷裂黃陂、上洞斷裂夾持斷陷區(qū)內(nèi)，南部靠近白水寨巖體，北部為龜尾山巖體［2］。區(qū)內(nèi)包含多個花崗巖體，如下莊巖體、帽峰巖體及白水寨巖體等［3］，且其出露面積大、巖性較復雜，主要巖性為燕山早期第一階段下莊主體中粒似斑狀黑（二）云母花崗巖（γ52-1），其次為燕山早期第三階段白水寨（龜尾山）巖體細粒黑（二）云母花崗巖（γ52-3）［4］，同時礦區(qū)內(nèi)還存在少量的中基性巖脈等（圖1）。

圖1 粵北下莊礦田竹筒尖地區(qū)地質簡圖Fig.1 Geological sketch of Zhutongjian area in Xiazhuang ore field，northern Guangdong

區(qū)內(nèi)巖石蝕變明顯，熱液活動強烈，構造發(fā)育，且具有多期次活動、交接復合和錯移的特點。區(qū)內(nèi)主要有北東東向、北東向、北北東向和近東西向四組構造，其中主要控礦構造為北東向龜尾山、北東東向黃陂和上洞、近東西向6620、180和B1號等斷裂（圖1）。構造帶內(nèi)物質成分復雜，由碎裂花崗巖、堿交代巖、微晶石英、玉髓角礫巖等組成，當發(fā)育有硅化、赤鐵礦化、黏土化蝕變時，鈾礦化較好。

區(qū)內(nèi)主要有三次富鈾熱液活動。第一次富鈾熱液活動形成于晚期細?；◢弾r（γ52-3）侵入之后，早階段為高溫富硅酸性熱液，晚階段為高、中溫富硅弱堿性熱液。第二次富鈾熱液活動形成于堿交代巖之后，為中溫富鈾、富鈉的堿性熱液，往往與第一次成礦作用伴生疊加。第三次富鈾熱液活動形成于中基性巖脈之后，為中低溫富硅、富鈾酸性熱液。因而，竹筒尖鈾礦床具有典型內(nèi)生熱液型鈾礦床的特征。

2 樣品采集與分析

樣品主要采集竹筒尖鈾礦的F3號含礦帶（包含F(xiàn)3-0、F3-1、F3-2、F3-3、F3-4、和F3-5次級斷裂）內(nèi)的構造蝕變樣品（圖2），采樣標高352～605 m，采樣間隔大致為50 m，樣品分析由核工業(yè)北京地質研究院分析測試中心完成，其主量元素采用X射線熒光光譜法（XRF）分析，而微量元素采用ICP-MS法分析測試。

圖2 粵北下莊礦田竹筒尖地區(qū)XX號勘探線地質剖面及樣品采集位置示意圖Fig.2 Geological sketch profile and sampling location of exploration Line XX in Zhutongjian area of Xiazhuang ore field，Northern Guangdong

3 礦床指示元素的確定

共（伴）生元素是指與成礦元素有明顯的共（伴）生關系的元素，且相關性較明顯，在統(tǒng)計學上則表現(xiàn)為相應的相關系數(shù)較大。本文選取Mn、Be、Ni、Co等19個該鈾礦床常見元素進行驗收含量分析（表1），并進行相關性分析，從中挑選相關系數(shù)較大的元素作為該礦床的共（伴）生元素組合。

表1 粵北下莊礦田竹筒尖鈾礦床F3號含礦帶不同標高巖石中元素含量/10-6統(tǒng)計Table 1 Statistics of element content/10-6 at different elevations in the ore-bearing Zone F3 of Zhutongjian uranium deposit of Xiazhuang ore field,Northern Guangdong

由表2可知，各元素與U的相關系數(shù)大致可以分為兩大類。一類，表現(xiàn)為與U顯著相關，與U的相關系數(shù)較大（＞0.6），分別為Be（0.95）、Co（0.83）、Ni（0.69）、Cu（0.67）、Mo（0.85）、Sb（0.67）、Cs（0.83）、Eu（0.69）、W（0.83）、Bi（0.77）、Mn（0.72）；另一類，則表現(xiàn)為與U顯著不相關，直接表現(xiàn)為相應元素與U的相關系數(shù)較?。ǎ?.3），甚至接近于0，分別 為Li（0.14）、Cr（-0.11）、Tl（-0.09）、Zr（0.28）、Ti（-0.18）。

表2 粵北下莊礦田竹筒尖鈾礦床F3號含礦帶內(nèi)巖石中元素的相關矩陣Table 2 Correlation matrix of elements in rocks of ore-bearing Zone F3 in Zhutongjian uranium deposit of Xiazhuang ore field,Northern Guangdong

Be、Co、Ni、Cu、Mo等元素表現(xiàn)出與鈾高度相關特性（圖3），可作為鈾礦找礦的指示元素，該礦床的指示元素種類也與羅斯曼（1975）、高云龍（1961）等人在隱伏熱液鈾礦中的研究成果相類似［5-6］。

圖3 粵北下莊礦田竹筒尖鈾礦床F3號含礦帶內(nèi)不同巖石元素含量/10-6隨標高的變化情況Fig.3 Element content/10-6 change of rocks at different elevations in ore-bearing Zone F3 in the Zhutongjian uranium deposit of Xiazhuang ore field，Northern Guangdong

4 礦床元素垂直分帶序列

前述分析表明，與鈾共（伴）生元素的確定將有助于鈾礦化的大致定位，但更為精準的預測需要確定這些元素的空間分布關系。為此，有必要確定這些與鈾共（伴）生元素在垂向空間的分帶序列，進一步劃分劃分為遠、近程指示元素，為深部鈾礦找礦提供指導。

盡管地質學家對于原生暈的分帶序列提出了許多不同的方法，例如組合指數(shù)法、線金屬量襯度系數(shù)法、線金屬量梯度法、分帶指數(shù)法（也稱格里戈良法）等。

4.1 格里戈良分帶指數(shù)法基本原理

首先將所有元素的最大值處于同一數(shù)量級內(nèi)，即標準化；然后把同標高的所有元素的線金屬量值（標準化后）加起來，并用它來除各元素的值，就得到分帶指數(shù)，每一元素的分帶指數(shù)最大值所在的標高，即為該元素在分帶序列中的位置。由此可大致的確定軸向分帶序列。由于同一標高上可能存在多個元素的分帶指數(shù)最大值，因此，他們在分帶序列中更確切的位置由變異性指數(shù)（G）及變異性指數(shù)的梯度差（ΔG）來確定［7］：

式中：Dmax—某元素的分帶指數(shù)最大值；Di—某元素的在i中段的分帶指數(shù)值（不含Dmax所在的中段）；n—中段數(shù)（不含Dmax所在的中段）。

式中：G上—Dmax所在中段以上的變異性指數(shù)值；G下—Dmax所在中段以下的變異性指數(shù)值。

當兩個以上的元素分帶指數(shù)最大值同時位于剖面的最上中段或者最下中段時，用變異性指數(shù)來進一步確定他們的相對位置。其中，最上中段，G值大的元素排在前面（按自上而下順序，下同），反映往上積聚，G值小的元素排在后面；最下中段，G值大的元素排在最后，反映往下積聚，G值小的元素排在前面。

當兩個以上的元素分帶指數(shù)最大值同時出現(xiàn)在中部中段時，可用變異性指數(shù)梯度差的比較來確定他們在分帶序列中的位置，ΔG大的元素排在后面，反映向下部積聚，ΔG小的元素排在前面。

4.2 竹筒尖礦床垂向分帶序列的確定

根據(jù)格里戈良分帶指數(shù)法的基本原理計算各金屬元素的分帶指數(shù)，結果見表3。根據(jù)表3中分帶指數(shù)的大小，可初步確定該礦床元素的分帶序列（自上而下）為：（Sb、Mn）-（Mo、W、Bi、U）-（Be、Ni、Cu）-Eu-Co。進一步根據(jù)變異性指數(shù)（G）及變異性指數(shù)的梯度差（ΔG）確定垂直分帶中元素的確切位置。

表3 粵北下莊礦田竹筒尖鈾礦床F3號含礦帶不同標高巖石相關元素的分帶指數(shù)值Table 3 Zoning index values of related elements of rocks at different elevations in the ore-bearing Zone F3 of Zhutongjian uranium deposit of Xiazhuang ore field,Northern Guangdong

1）Sb和Mn，它們的Dmax同時位于最上部標高，故可求得：

GSb＞GMn，反映出Sb比Mn更具上積聚的傾向。因此，分帶序列中，Sb應排在Mn的前面（按自上而下順序，下同）。

2）Be、Ni和Cu，它們的Dmax同時位于中段中部，故可求得：

在同一中段內(nèi)ΔG越大，反映該元素由下向上遷移到該中段的能力相對于其他元素也大，故上述計算結果ΔGCu＞ΔGBe＞ΔGNi，說明該中段的排列順序Cu-Be-Ni。同理也可計算549 m標高處元素排列順序為U-Mo-W-Bi。據(jù)此，可得如下垂直分帶序列（自上而下）：Sb-Mn-U-Mo-W-Bi-Cu-Be-Ni-Eu-Co。

空間上，U-Mo-W密切伴生表明二者具有相似的成因環(huán)境，這是由于下莊礦田有成礦期次多樣，除有中低溫期次的鈾成礦作用外，可能還存在有中高溫的鈾成礦作用，如劉文泉等在竹筒尖礦床發(fā)現(xiàn)的富含晶質鈾礦的特富礦［2］。本次研究顯示，該礦床前暈元素雖相對后暈元素少，但其前暈元素仍對礦體有一定的指示作用。

5 氧化、還原性的垂直變化

Ce是具有重要意義的變價元素，可隨環(huán)境的氧化還原條件不同而呈現(xiàn)不同的價態(tài)［8］。在相對還原的條件下，Ce3+可較長時間地保存在溶液中，導致Ce的相對穩(wěn)定；而相對氧化的環(huán)境下，Ce3+則被氧化成Ce4+并產(chǎn)生沉淀，導致流體中出現(xiàn)Ce的虧損，所形成的熱液礦物則出現(xiàn)Ce的負異常。因此，δCe可以作為氧化還原環(huán)境的指示標志［5］。

竹筒尖礦床與鈾礦化有密切關系的碎裂花崗巖、碎裂巖、硅化構造角礫巖中δCe值（圖4）。從中可知δCe值為0.71～1.33，隨標高的增加表現(xiàn)出一定的波動性，說明其垂直方向的鈾成礦環(huán)境也表現(xiàn)出一定的波動性。其中390、470 m標高附近相對顯示氧化性，而350、410 m標高附近相對顯示還原性，說明在350～390、390～410、410～470 m標高間可能存在氧化還原帶過渡帶，這些氧化還原過渡帶可能是成礦的有利地段。其中390～410、410～470 m這一成礦有利地段的推測（圖2），與姜濤（2013）從礦化強度指數(shù)的研究中得出的結論相類似［9］。

圖4 粵北下莊礦田竹筒尖鈾礦床F3號含礦帶內(nèi)巖石中不同標高δCe含量Fig.4 The content ofδCe at different elevations of the ore-bearing Zone F3 in Zhutongjian uranium deposit of Xiazhuang ore field，northern Guangdong

6 結論

1）元素的相關性分析表明：該礦床與鈾相 關 性 較 顯 著 的元 素 有Be、Co、Ni、Cu、Mo、Sb、W、Bi、Mn，說明這些元素與鈾成礦關系較密切，可作為該礦床的指示元素；而Li、Cr、Tl、Th、Ti等元素與鈾基本無相關關系，屬于不相關元素。

2）該礦床的元素垂直分帶序列自下而上為：Co-Eu-Ni-Be-Cu-Bi-W-Mo-U-Mn-Sb。其中Mn、Sb兩元素相對處于礦體的前端，屬于前暈元素；而Mo-W-Bi-Cu-Be-Ni-Eu-Co等元素相對處于礦體尾部，屬于礦體尾暈元素。

3）根據(jù)δCe指標的變化，得出390、460 m標高附近相對顯示氧化性，而350、410 m標高附近相對顯示還原性。在350～390、390～410、410～470 m標高間可能存在氧化還原過渡帶，是成礦的有利地段，目前已被多個鉆孔工程證實。