貴州下岳某礦床稀土元素地球化學特征及物源探討

洪 超，楊先付，趙祥聰，黃偉星，衛永華，張 琛

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局七總隊，貴州 貴陽 550000）

下岳鈾礦床位于貴州省三都縣下岳一帶，距三都縣城23km，屬于小型的煤巖型鈾礦床。在20世紀70年代，受當時政策、經濟條件限制，在下岳鈾礦床南部未進行深部鉆孔驗證，礦體南部尚未圈閉，礦床規模受到限制。因此，有必要對下岳鈾礦床進行重新研究，查明鈾源，探究成礦規律，以便在礦山深部和外圍尋找新礦體，擴大資源量。本文通過對下岳鈾礦的稀土元素地球化學特征進行分析，探討鈾源，總結下岳鈾礦床成礦規律，以期為下一步勘查工作提供參考。

1 區域地質背景

礦區位于江南臺背斜之間，屬黔東南褶皺帶東側，處于臺背斜和臺向斜逐漸過渡的凹陷帶內，受加里東及海西期運動的影響，有多次沉積間斷的現象[1]。在加里東末期，地層有輕微褶皺。在燕山運動影響下，地層發生強烈褶皺，形成了現在的構造形態。下岳鈾礦床即位于方村向斜的轉折端處（圖1）。

區域內主要為沉積巖，巖性為碳酸鹽巖和碎屑巖。地層出露較完整且分布廣泛，主要為泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系地層[2]，其中二疊系吳家坪組為含礦層位。

2 礦床地質特征

下岳鈾礦床處在方村向斜的轉折端處，斷裂構造和褶皺構造發育，主要見四組（北北東向、北東向、北西向、北北西向）斷裂構造，礦床內向斜軸走向北北東，在賦礦煤層中可見明顯的尖棱狀褶皺。向斜東翼地層產狀在260°∠350°～300°∠50°之間，西翼地層產狀在120°∠45°～140°∠60°之間，東翼地層相對較緩，地層厚度也較西翼地層薄。

礦床內蝕變作用較強，礦體的頂、底板可見明顯的硅化、黃鐵礦化現象。

二疊系吳家坪組（P3w）是區內主要含鈾層位，鈾元素主要賦存于煤層、炭質頁巖、炭質泥巖等富含有機質的巖石中，礦層厚度一般在0.6m～2.0m之間，礦化較好，層位穩定，鈾含量和厚度呈正相關關系，一般厚度越大，品位越高，礦化不均勻，礦體形態呈似層狀和透鏡狀[2]。礦層頂板巖性為泥灰巖，底板巖性為硅質巖。鈾礦石按照的賦存的巖性劃分為兩種類型：①鈾煤礦石；②炭質粘土巖、炭質頁巖礦石。

3 樣品采集方法

本次研究的10個樣品來自下岳鈾礦床的3個槽探工程（TC01、BT01、BT02），采樣部位為吳家坪組下部煤層及其頂底板，巖性主要為煤、碳質粘土巖等。樣品分析由湖南核工業二三〇所完成，稀土元素分析參照《GB/T14506.30-2010硅酸鹽巖石化學分析方法》，采用等離子質譜儀進行分析。樣品分析結果見表1。

圖1 下岳鈾礦床區域地質簡圖（據洪超，2018）

4 稀土元素地球化學特征

稀土元素在巖石礦物中分布十分廣泛，是化學性質極其相似的元素組，其地球化學性質獨特，在地球化學作用過程中常作為一個整體而活動。同時，各稀土元素之間的化學性質仍有微小差異，當外界溫度、壓力、氧化還原條件發生改變時，稀土元素會發生一定程度的分異作用，這種分異作用能夠靈敏地反映地質、地球化學過程。因此，可以通過研究地質體中稀土元素的含量、分餾、配分模式等來探討鈾源[3-9]。

根據表1分析結果：①稀土元素總量ΣREE土元素變化范圍較大，ΣREE變化范圍在229.78～776.13×10-6之間。②稀土元素總量不高，平均值為400.02×10-6，各樣品ΣREE各樣品均略高于澳大利亞后太古宙頁巖的Σ略高于（183.96），這可能是由于組成樣品礦物主要組分為粘土礦物，而粘土礦物對稀土元素具有良好的吸附作用。③各樣品中LREE/HREE比值較小，在5.02～9.31之間變化，均小于澳大利亞后太古宙頁巖的LREE/HREE（9.44），說明輕稀土元素略虧損，重稀土元素略富集。④樣品中LaN/YbN（0.63～1.45）、δEu（0.93～1.20），均顯示無異常。⑤δCe均呈現明顯負異常。

礦床內礦石、圍巖的稀土元素采用澳大利亞后太古宙頁巖REE的平均值進行標準化后分別繪制了礦石、圍巖的標準化配分模式圖（圖2、圖3）。

從圖2、圖3可以看出，礦床內鈾礦石和圍巖的稀土元素標準化配分曲線近于水平，δCe分曲具有明顯的負異常，稀土元素含量變化不明顯，稀土元素總量不高，LREE/HREE值較小。海水的稀土配分模式為稀土總量不高，δCe具有明顯的負異常，LREE/HREE值較小，標準化曲線近于水平或左傾的特征[4]。樣品與海水表現為相似的稀土配分模式。

表1 下岳鈾礦床巖石樣品稀土元素含量及主要特征參數表（10-6）

圖2 礦石稀土元素標準化配分模式

圖3 圍巖稀土元素標準化配分模式

5 結論

（1）樣品中稀土元素表現為稀土總量不高，δCe具有明顯的負異常，LREE/HREE值較小，標準化配分曲線近于水平的特征，與海水具有相似的配分模式，推測鈾源來自于同生含鈾海水。

（2）礦床中含鈾煤層、炭質粘土巖在沉積成巖的過程中與同生含鈾海水發生吸附交換作用，鈾被還原吸附沉淀，完成鈾的初步富集作用。地層在后期受到強烈褶皺構造作用，煤層受到強烈擠壓產生塑性流動，鈾隨煤層從構造應力強的的地方向構造應力薄弱的地方流動，煤層在應力薄弱的地方疊加增厚，鈾在增厚的煤層中完成二次疊加富集成礦。

致謝：感謝編輯部及審稿專家對本文提出的問題及修改建議。在編寫過程中得到了中科院地質與地球物理研究所趙龍博士、中國地質調查局天津地質調查中心劉華健的指點。在此對他們表示衷心感謝！

參考文獻

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