夏 彧，周懇懇，伍 皓，陳小煒，張建軍，李晉文，孔 然

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都610081；2.云南省煤炭地質(zhì)勘查院，昆明650218；3.云南省核工業(yè)二O 九地質(zhì)大隊，昆明650218）

作為西南地區(qū)重要的鈾成礦帶之一，滇西北部騰沖地區(qū)發(fā)育的新生代山間斷陷盆地群因其構(gòu)造控盆條件、鈾源地質(zhì)體配置、容礦主巖建造等特征不同于北方砂巖型鈾礦賦礦盆地而獨具特點[1]。區(qū)內(nèi)龍川江盆地因良好的鈾成礦地質(zhì)條件持續(xù)受到關(guān)注。許多學者在此地區(qū)做了大量研究工作。朱西養(yǎng)[2]、趙寶光[3]等對盆地沉積體系特征及與砂巖型鈾礦成礦關(guān)系進行研究，明確了沖積扇與扇三角洲沉積體系砂體是砂巖鈾礦賦存的主要場所且找礦目標層以沉積環(huán)境穩(wěn)定的緩坡帶上新統(tǒng)芒棒組優(yōu)先；李國新[4]、孫澤軒[5]等運用水成鈾礦理論，對盆地鈾礦化特征進行討論，認為該盆地砂巖鈾礦主要分布于西部斜坡區(qū)且與潛水層間氧化帶關(guān)系密切；蔡煜琦[6]明確指出盆地中南部砂巖型鈾礦定位于沉積間斷面上，并提出盆地多成因鈾成礦理論。

但自上世紀90年代起，區(qū)內(nèi)勘查工作基本停滯，鈾資源調(diào)查、研究出現(xiàn)真空期。2016年，中國地質(zhì)調(diào)查局于滇西地區(qū)實施新一輪鈾礦調(diào)查，在鈾資源調(diào)查、研究程度總體偏低的龍川江盆地東南邊部新區(qū)內(nèi)鉆遇多層工業(yè)鈾礦體，為指導下一步勘查方向提供了寶貴素材。因此，筆者試圖從前人較少關(guān)注的鈾元素地球化學方面階段性總結(jié)龍川江盆地新獲砂巖型鈾礦微量元素、稀土元素特征，針對砂巖型鈾礦床、圍巖、蝕源區(qū)幾類地質(zhì)體進行元素地球化學行為研究以期為初步揭示區(qū)域鈾成礦模式提供有效信息。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

騰沖地塊及其所屬的藏滇中間板塊位于岡瓦納大陸與揚子板塊縫合線東側(cè)，是東特提斯構(gòu)造帶重要組成部分[7]。該板塊東部為羌中南-唐古拉-保山陸塊，西部為岡底斯-騰沖陸緣活動帶。位于騰沖地塊的龍川江盆地南北長110km，東西寬0.6～9km，北窄南寬，總面積約700km2，盆地相對高差300～500m，屬于低山丘陵河谷地貌[8]。盆地東側(cè)發(fā)育瀘水-龍陵-瑞麗斷裂，西側(cè)發(fā)育龍川江斷裂，為一受斷裂控制的不對稱地塹式斷陷盆地。盆地蝕源區(qū)和基底由東側(cè)中元古界高黎貢山群深變質(zhì)巖（Pt2gl），巖性為長英質(zhì)片巖、片麻巖和條帶狀混合巖等；西側(cè)以燕山晚期-喜山期花崗巖（γ）為主，巖性主要為中細粒黑云母花崗巖和局部出露的石炭系深灰色層狀白云質(zhì)灰?guī)r、石英片巖組成。蓋層則由新近系芒棒組陸相碎屑巖系（N2m）、新生界火山巖和第四系現(xiàn)代坡積、殘坡積層(Q)組成[9]（圖1）。

1.2 鈾礦地質(zhì)特征

龍川江盆地上新統(tǒng)芒棒組為一套陸源碎屑巖夾基性火山巖的地層序列，主要發(fā)育黃褐色、灰色泥質(zhì)礫巖、泥質(zhì)砂礫巖、泥質(zhì)含礫粗砂巖夾灰色泥巖、白色高嶺土薄層及薄煤層，為該區(qū)重要鈾礦化、鈾礦點賦礦層位。結(jié)合前人大量鉆孔資料與對最新鉆獲巖芯的研究，綜合考慮沉積體系對礦體賦鈾潛力的影響，將芒棒組分成上中下三段（圖2）。其中又以芒棒組下段疏松灰色砂巖、灰白色礫巖為鈾礦主要含礦巖系，主體為沖積扇沉積環(huán)境。

圖1 騰沖地塊構(gòu)造位置和地質(zhì)簡圖

綜合以往工作成果與本次新獲礦體特征分析，龍川江盆地鈾元素富集成礦的類型主要有兩種：

1）淋濾沉積富集型：在淺地表部位，存在一定的含鈾透水層，在淋濾作用下，鈾元素往下遷移，在遇到泥質(zhì)含量較高的隔水層附近富集，進一步形成鈾異常/礦化。礦體多產(chǎn)出于呈破碎疏松狀淺灰色含礫粉砂巖、砂礫巖中，礫石成分主要為花崗片麻巖，分選差，呈棱角狀，泥質(zhì)膠結(jié)。礦體頂板多為含礫砂巖、砂礫巖相對透水層，礦體隔水底板則由粒徑較小的含礫泥質(zhì)粉砂巖、含礫泥巖構(gòu)成。

2）氧化還原吸附富集型：在深部，鈾元素以活性六價氧化物的形式隨潛水遷移，在遷移過程中遇到深部缺氧的還原環(huán)境被還原為四價鈾，并在氧化還原環(huán)境交替部位泥質(zhì)含量較高、炭質(zhì)含量高的層位富集，進而形成鈾異常/礦化。礦體多產(chǎn)出于灰白色-灰綠色泥質(zhì)含礫粗砂巖、泥質(zhì)礫巖中，礫石成分多為片麻巖，分選相對較好，呈棱角至次圓狀，泥砂膠結(jié)，膠結(jié)程度中等。礦體頂板為淺灰色砂質(zhì)礫巖，相對透水，礦體隔水底板則由泥質(zhì)、炭質(zhì)含礫砂巖構(gòu)成。

龍川江盆地砂巖型鈾礦礦石中的鈾以分散吸附狀態(tài)、鈾礦物和含鈾礦物三種形態(tài)存在。分散吸附態(tài)的鈾主要以微細粒侵染狀賦存于含炭質(zhì)、黏土質(zhì)的填隙物中，或吸附于碎屑礦物表面。鈾礦物存在瀝青鈾礦、鈾黑、鈾石三種類型，瀝青鈾礦與鈾黑多呈膠狀、顯微粒狀、樹枝狀、網(wǎng)脈狀充填于砂巖孔隙中，鈾石則以微粒集合體形式賦存于蝕變黑云母、石英等礦物顆粒裂隙中。含鈾礦物有含鈾銳鈦鐵礦、含鈾草莓狀黃鐵礦、鈾釷石等。

2 樣品采集與分析方法

圖2 龍川江盆地南部上新統(tǒng)芒棒組巖相綜合柱狀圖

在盆地南部遠景區(qū)實施的三口鉆孔均在芒棒組下段下亞段（N2m11-1）見工業(yè)鈾礦化。本次采樣針對鉆孔自然伽馬測井異常段。為了確保樣品的代表性、完整性、可靠性，遵循《地浸砂巖型鈾礦取樣規(guī)范》對30ZK30、40ZK28、50ZK28 三口鉆孔灰白-灰綠色礦段砂巖樣（圍巖鈾礦石）采取下述要求與方法進行取樣：①采樣巖心同時滿足采取率大于80%、測井曲線形態(tài)與巖心編錄曲線形態(tài)基本一致、鈾含量大于0.01%。②清潔巖心表面污染采取1/2 劈心法連續(xù)取樣，少量松散礦化段巖石采取均勻撿塊取樣，單樣品長度一般為0.2～0.5m。③在礦段頂?shù)锥诉m度延伸采樣范圍。對礦段巖性變化頻繁處增加取樣點密度。

2．1 兩組患兒的一般情況 研究組與對照組各20例，家庭的基本情況（家庭類型、是否獨生、父母年齡、文化水平、家庭收入）和養(yǎng)育情況（主要撫養(yǎng)人、父母與患兒的日均接觸時間）基本相似，差異均無統(tǒng)計學意義（P均＞0．05）。ADHD亞型分布和共患對立違拗、品行障礙、抽動障礙、情緒障礙等方面進行比較差異均無統(tǒng)計學意義（P均＞0．05）。

鈾源區(qū)地質(zhì)體采集于盆地東側(cè)中元古界高黎貢山群深變質(zhì)巖、西部燕山晚期-喜山期花崗巖新鮮露頭。樣品中元素U、Th的測定由ELEMENT XR等離子體質(zhì)譜分析儀測定，測試環(huán)境溫度：21.7℃，相對濕度：43.8%，相關(guān)實驗工作于核工業(yè)北京地質(zhì)研究所測試中心完成。樣品中其余微量元素（包括稀土元素）含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定，儀器型號為PE300X，檢出限低于10-8，主量元素測量采用X 射線熒光光譜儀(型號為PW4400)，有機碳與全硫值測量采用紅外碳硫儀，測定工作于國家地質(zhì)分析測試中心完成。分析結(jié)果與元素特征參數(shù)列于表1～2。

3 元素地球化學特征

3.1 常量元素地球化學特征

團田地區(qū)砂巖型鈾礦礦段圍巖主量元素全分析結(jié)果對比表明（表1），其化學成分含量存在較大差異。SiO2含量58.4%-75.59%，平均值為66.39%，Al2O3含量范圍12.33%-21.8%，平均值為17.34%，Al2O3/SiO2比值范圍為0.16-0.37，表現(xiàn)出礦段圍巖近物源，未經(jīng)歷強烈蝕變作用，成熟度低，硅質(zhì)富集的特征。對比標準砂巖成分，各樣品Na2O、K2O含量均處于高值，說明本區(qū)礦段圍巖中長石含量較高，同樣證明巖石成分成熟度較差。根據(jù)lg(Na2O/K2O)對lg(SiO2/Al2O3)投影，對礦段砂巖進行分類，如圖3所示，投影點均落于長石砂巖區(qū)域。

表1 團田地區(qū)砂巖型鈾礦主量元素含量表（%）

根據(jù)Fe2+/Fe3+值對礦段圍巖進行氧化-還原環(huán)境的判別，從表1中可以看到除10號樣品外，其余樣品表現(xiàn)出Fe2+/Fe3+值大于1，但非遠大于1，指示為弱還原環(huán)境，合理推測礦段位于氧化-還原過渡帶即前鋒線位置。Fe2+含量高說明礦段碎屑巖中含有一定量的黃鐵礦，在砂巖型鈾礦中黃鐵礦與鈾礦物的形成密切相關(guān)，因為黃鐵礦提供了還原性介質(zhì)和賦存場所10號樣品出現(xiàn)Fe2+/Fe3+值小于1，指示該段砂巖型鈾礦形成后可能受到含氧地下水的二次氧化破壞，項目組對礦段U-Ra平衡系數(shù)的研究表明存在平衡偏鐳的情況，礦段近現(xiàn)代受后生淋濾作用影響的結(jié)論可以很好佐證。有機碳在礦段圍巖含量范圍為0.51%～1.29%，平均值為0.8%，含量較高。有機碳的存在不僅存在為UO22+離子沉淀提供還原性環(huán)境的作用，還可能存在腐殖酸對U元素的強烈吸附富集作用和以U元素交代碳化植物殘片的形式賦存鈾[10]。

圖3 團田地區(qū)砂巖型鈾礦Na2O/K2O-SiO2/Al2O3圖

表1中顯示CaO、MgO含量對比標準砂巖明顯處于低值，說明該區(qū)砂巖中碳酸鹽礦物含量偏低，從地浸砂巖型鈾礦經(jīng)濟型角度來看，碳酸鹽礦物含量越低，越可減少浸出酸液的使用。

3.2 微量元素地球化學特征

將龍川江盆地團田砂巖型鈾礦鈾礦石、圍巖微量元素分析結(jié)果(表2)與中國沉積巖微量元素標準含量（黎彤[11]，1994）進行對比，作礦段與圍巖樣品的標準化蛛網(wǎng)圖（圖4）。

從圖4中可以看出，鈾礦段樣品標準化蛛網(wǎng)圖呈明顯鋸齒狀變化，圍巖樣品曲線較礦段相對平坦，但都表現(xiàn)出微量元素的相對富集或虧損。圖4A礦段6 件樣品中，與U 伴生且較強富集的元素有Pb、Mo、Rb、Ta,一般富集的元素有Cs、Th、Nb、Y、Ba,相對虧損的元素為Hf、Cu、Ni、Sr、Zr、Co、Cr。圖4B顯示6 件圍巖樣品，各微量元素呈現(xiàn)較平緩的一般富集或虧損且與鈾礦段微量元素的富集規(guī)律總體一致。

3.3 稀土元素地球化學特征

團田地區(qū)砂巖型鈾礦不同地質(zhì)體特征參數(shù)如表3所示，將所有樣品依據(jù)采樣位置分為鈾礦石、圍巖、蝕源區(qū)巖石三類。圖5為不同地質(zhì)體稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖。現(xiàn)就不同地質(zhì)體稀土元素特征進行概述。

圖4 團田地區(qū)砂巖型鈾礦微量元素標準化蛛網(wǎng)圖

表2 團田地區(qū)砂巖型鈾礦主要微量元素含量表（ug/g）

3.3 稀土元素地球化學特征

團田地區(qū)砂巖型鈾礦不同地質(zhì)體特征參數(shù)如表3所示，將所有樣品依據(jù)采樣位置分為鈾礦石、圍巖、蝕源區(qū)巖石三類。圖5為不同地質(zhì)體稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖?，F(xiàn)就不同地質(zhì)體稀土元素特征進行概述。

表3 團田地區(qū)砂巖型鈾礦微量與稀土元素參數(shù)表

1）鈾礦石圖5A為鈾礦石的稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖，圖中稀土元素地球化學特征整體表現(xiàn)為右傾配分型?！芌EE值為142.39～267.46，平均為221.12；LREE/HREE值為2.73～5.14，平均值為3.92；(La/Yb)N值為6.53～15.78，平均為10.66；(La/Sm)N值為3.77～5.76，平均為4.59；(Gd/Yb)N值為0.97～2，平均為1.40。數(shù)據(jù)特征表現(xiàn)出鈾礦石輕重稀土元素之間分異明顯，輕稀土富集，重稀土虧損，輕稀土內(nèi)部分異較強，重稀土內(nèi)部分異較弱。δCe值為0.85～0.98，平均值為0.89，呈輕微虧損；δEu值為0.33～0.46，平均為0.41，呈明顯負異常。上述稀土元素特征整體表明鈾成礦過程為表生來源，不具備深部熱液作用特征。

3）鈾源區(qū)圖5C-5H為盆地周緣蝕源區(qū)新鮮巖石的稀土元素球粒隕石標準化配分模式圖，圖中稀土元素地球化學特征整體也表現(xiàn)出右傾配分型。對比研究圖5各分圖且綜合表3中稀土元素參數(shù)指示出一定的規(guī)律性：鈾礦段、礦段圍巖與蝕源區(qū)巖石的稀土元素配分模式具有良好的一致性，表明團田砂巖型鈾礦芒棒組各含礦層具有較統(tǒng)一的物質(zhì)來源、沉積環(huán)境和構(gòu)造背景等；鈾礦段、礦段圍巖的稀土元素總量較蝕源區(qū)巖石并未得到明顯的富集或虧損，但總體表現(xiàn)出礦段圍巖稀土元素總量大于鈾礦段，這是因為礦段圍巖處于相對穩(wěn)定的地球化學環(huán)境，而礦層多處于地化環(huán)境多變的氧化-還原過渡帶，稀土元素易被帶出進入流體相而造成總體含量降低。

圖5 團田地區(qū)砂巖型鈾礦稀土元素球粒隕石標準化模式圖

4 討論

4.1 微量元素富集特征對鈾成礦的指示

對比圖4A 與圖4B，圍巖砂巖與鈾礦段砂巖微量元素的富集規(guī)律總體一致的元素占比較重，這些元素的富集與虧損存在繼承蝕源區(qū)元素特征的可能，如高場強元素Nb、Hf、Zr 一般為不活動元素，富集規(guī)律與區(qū)域背景值有關(guān)，多不能作為鈾成礦的指示元素。故本章節(jié)重點選取與該區(qū)砂巖型鈾礦成礦關(guān)系緊密的Mo、U、Th元素進行分析。

如圖4A所示，團田地區(qū)砂巖型鈾礦U元素與Mo元素顯現(xiàn)出雙峰富集式樣，這是因為砂巖型鈾礦成礦實質(zhì)為鈾元素活化遷移至氧化-還原過渡帶聚集的過程，其中Mo元素因與U元素同屬變價元素，具有相似的地球化學性質(zhì)，在氧化條件下，Mo元素易形成Mo6+溶入含氧含鈾水（U6+）隨之遷移，后在氧化還原過渡帶或?qū)娱g氧化帶前鋒線與U元素伴生富集，故Mo元素可以作為該區(qū)鈾成礦的重要指示元素。但需要注意到1-5號礦段樣品Mo元素較強富集，而在U元素含量最高的6號樣品中Mo元素卻相對虧損，指示出該地區(qū)砂巖型鈾礦可能存在不同的鈾富集模式。

古鈾量通常是指巖石形成或沉積巖沉積期的鈾含量，某地質(zhì)體的古鈾量計算公式為[12]：

項目組對本次見礦層位的沉積相劃分為扇根-扇中沖洪積相，蝕源區(qū)巖石在沉積期快速堆積，未經(jīng)過強烈成巖與后生蝕變作用，故可用蝕源區(qū)巖石平均釷鈾比9.03（見表3）結(jié)合礦段圍巖Th含量（見表2）計算沉積期見礦層位古鈾量，計算結(jié)果為3.1～4.4 ug/g，遠小于實測礦段圍巖U含量10.10～14.4 ug/g，說明沉積期后見礦層位存在鈾元素的預富集作用。鈾-鐳平衡系數(shù)（Kp）可作為地層近代（16000a）有無鈾遷移的指標[13]，通常認為：近代有鈾的遷入則Kp小于1近代有鈾的遷出則Kp大于1如表3所示，礦段樣品Kp值為0.39～1.08 指示近代礦段存在鈾的富集；圍巖樣品Kp值為0.99～3.22，指示近代圍巖存在鈾的遷出。綜合分析可得本次見礦層位（芒棒組下段下亞段）古鈾量較低，存在沉積期后鈾元素預富集作用，且本身也可作為蓋層鈾源供給鈾元素。

4.2 稀土元素遷移機制對鈾礦物的成因解釋

由于稀土元素與鈾元素原子結(jié)構(gòu)與晶體化學性質(zhì)相似，U和REE 離子同為弱堿性陽離子，在水溶液中最常以碳酸鹽、氯化物和硫酸鹽等絡(luò)合物形式共遷移[14]。前人研究得出龍川江盆地芒棒組徑流區(qū)水化學類型多屬重碳酸型水[15]（見表4）。我們知道在pH=5～8的天然水中，當∑PO4基本處于零態(tài)值時，控制水中鈾形態(tài)的主要因素為HCO3-離子含量，當HCO3-含量大于1mg/L時，便可形成UO2(CO3)n2-2n離子優(yōu)勢，n=1,2[16]。說明稀土元素與鈾元素離子在該區(qū)地下水水溶液中主要呈REE(CO3)0、UO2(CO3)0、[REE(CO3)22-]、[UO2(CO3)22-]四種形式的絡(luò)離子遷移。筆者曾對該次新獲礦體鈾賦存形態(tài)展開研究[17]。結(jié)果表明，該區(qū)鈾礦物以鈾石為主，以鈾石微粒集合體形式賦存于蝕變黑云母、石英等礦物顆粒的裂隙中。該區(qū)鈾石測點數(shù)據(jù)表現(xiàn)出明顯元素La、Ce、Y富集特征。綜合表1主量元素特征考慮，可以認為，本區(qū)稀土元素與鈾元素以碳酸鹽絡(luò)合物形式隨含氧水共遷移，隨著成礦作用的進行，在適當?shù)腅h和pH條件下與有機碳、Fe2+等還原劑發(fā)生反應而沉淀富集于礦物顆粒裂隙中，又因為鈾石屬于輕稀土強選擇型配分礦物，輕稀土元素La、Ce、Y等易進入鈾石晶格，最終導致該區(qū)鈾礦物的賦存特征。

表4 龍川江盆地芒棒組水化學特征統(tǒng)計表

5 結(jié)論

通過上述對龍川江盆地團田地區(qū)新獲砂巖型鈾礦元素地球化學特征的分析與討論，可以得出以下結(jié)論：

1）主量元素特征指示出：礦段巖石成熟度較差，巖性為長石砂巖；礦段位于氧化-還原過渡帶且存在含氧地下水二次氧化破壞可能；該砂巖型鈾礦地浸經(jīng)濟性較好。

2）微量元素特征指示出：U元素與Mo元素的雙峰富集式樣，可以作為該區(qū)砂巖型鈾礦化元素模型；本次見礦層位（芒棒組下段下亞段）古鈾量較低，存在沉積期后鈾元素預富集作用，且本身也可作為蓋層鈾源供給鈾元素。

3）稀土元素特征指示出：該區(qū)鈾成礦過程為表生來源，不具備深部熱液作用特征；團田砂巖型鈾礦芒棒組各含礦層具有較統(tǒng)一的物質(zhì)來源、沉積環(huán)境和構(gòu)造背景；稀土元素與鈾元素離子在該區(qū)地下水水溶液中主要呈REE(CO3)0、UO2(CO3)0、[REE(CO3)22-]、[UO2(CO3)22-]四種形式的絡(luò)離子共遷移，并在適當?shù)腅h和pH條件下與有機碳、Fe2+等還原劑發(fā)生反應而沉淀富集于礦物顆粒裂隙中而成礦。