某省白巖含鈾磷塊巖礦床成礦特征及沉積環(huán)境探討

蘇志虎，丁海兵

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊，貴州 貴陽 550000)

0 引 言

白巖含鈾磷塊巖礦床位于貴州中部甕安縣境內(nèi)。大地構(gòu)造位置處于揚子陸塊中部、川黔南北向構(gòu)造南、貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)中部。區(qū)域構(gòu)造線方向為北北東向，從東到西有黃平復(fù)向斜，上塘復(fù)背斜、甕安向斜、白巖背斜。寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組含鈾磷塊巖，分布在白巖復(fù)背斜北部，玉華背斜東西翼。該隊曾對礦床進(jìn)行系統(tǒng)地表揭露工程，控制了鈾礦化范圍，初步估算為中型含鈾磷塊礦床。在含鈾磷塊巖之上2～3 m視為Mo、Ni、V多金屬層。為今后黔中地質(zhì)研究和綜合利用開采提供依據(jù)。

1 地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，主要是白巖復(fù)背斜，形態(tài)完整，為西緩東陡斜背斜、歪背斜，軸向為北北東向25°，南部近南北向，整個背斜略成反S型，軸似向260°～320°。巖層西翼傾角12°～35°，東翼傾角46°～78°。西部有一條近南北向小壩背斜(F1)，長約25 km，向東傾斜，傾角75°～80°，斷層擠壓強(qiáng)烈，為逆斷層；其次是礦床南部有次級北西斷層，見圖1。

注：1.斷層及編號；2.相變線；3.關(guān)嶺組；4.大冶組；5.三疊系下統(tǒng)；6.二疊系中上統(tǒng)；7.婁山關(guān)組；8.高臺、石冷水組；9.清虛洞組；10.金頂山組；11.明心寺組；12.牛蹄塘組；13.燈影組；14.陡山沱組；15.俄家坳組；16.剖面及編號

2 含鈾巖系特征

(1)灰黑色粉砂質(zhì)頁巖，硅質(zhì)頁巖與黑色炭質(zhì)頁巖互層，含少量細(xì)粒狀黃鐵礦厚10～15 m。

(2)黑色薄層至中厚層砂質(zhì)、炭質(zhì)頁巖，硅質(zhì)粉砂質(zhì)頁巖；含細(xì)粒狀黃鐵礦厚15～20 m。

(3)黑色薄至中厚層炭質(zhì)頁巖，粉砂質(zhì)炭質(zhì)頁巖，含較多細(xì)粒結(jié)核狀黃鐵礦，為V、Mo多金屬層，厚0.9～14 m。

(4)黑色薄層至中厚層炭質(zhì)頁巖，泥質(zhì)、硅質(zhì)、炭質(zhì)頁巖，含硅質(zhì)磷塊巖結(jié)核及細(xì)粒狀黃鐵礦，厚8～10 m。

(5)灰綠色、淺黃色、黑色含海綠石砂巖，海綠石占15 %～20 %，砂屑狀結(jié)構(gòu)，海綠石呈不規(guī)則分布，局部見海綠石成膠狀充填碎屑狀磷塊巖中現(xiàn)代海綠石。主要形成于慢速、弱還原半封閉環(huán)境(龐艷村2011)。厚0.33～1.2 m。

(6)灰、深灰、黑色磷塊巖、硅質(zhì)磷塊巖、白云質(zhì)磷塊巖，灰色海綠石磷塊巖，為主要含鈾層位，含較多細(xì)粒狀黃鐵礦，厚0.4～1.2 m。

(7)褐黃色、紫色含砂質(zhì)粘土巖及褐色鐵帽、為風(fēng)化殼層，厚0～1.6 m。

注：1.明心寺組；2.牛蹄塘組；3.燈影組；4.陡山坨組；5.俄家坳組；6.粉砂質(zhì)頁巖；7.炭質(zhì)頁巖；8.含鈾磷塊巖；9.白云巖；10.冰磧礫巖；11.變質(zhì)砂巖；12.產(chǎn)狀

3 礦化特征

下寒武系牛蹄塘組含鈾磷塊巖分布白巖背斜北部次級玉華背斜兩翼。與震旦系燈影組之間有一風(fēng)化殼，厚0.5～0.9 m為土狀粘土巖、呈假整合接觸。含鈾巖系為一套淺海相的硅質(zhì)巖磷塊巖、海綠石、炭質(zhì)頁巖組成。鈾礦化主要賦存于牛蹄塘底部磷塊巖中。在磷塊巖中3～4 m為富含Mo、Ni、V等元素多金屬層。沉積結(jié)構(gòu)為內(nèi)碎屑結(jié)構(gòu)、細(xì)碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)。沉積構(gòu)造為水平層理、透鏡狀層理、磷質(zhì)結(jié)核體、碳酸鹽透鏡體。在礦層頂板見膠狀海綠石充填磷塊巖中，局部地段有海綠石砂巖。礦物成分主要有：膠磷塊、磷灰石、黃鐵礦、石英，次生礦物有：水云母、綠泥石、有機(jī)質(zhì)、白云母、海綠石，見表1。

表1 礦物成分含量表Tab.1 Table of mineral ingredient contents

鈾礦體是層狀似層狀、透鏡狀，與圍巖產(chǎn)狀一致，分布北北東向玉華背斜兩翼。形體走向北北東25°，東部向東傾斜西部向西傾斜。

礦體長一般500～800 m，最大1 200 m；沿傾斜延深250～300 m。礦體厚0.3～0.8 m，最厚1.5 m，平均厚0.4 m。鈾含量一般0.028 %～0.052 %，最高0.102 %～0.110 %。P205含量一般12.8 %～27.2 %，最高32.2 %～32.94 %，平均品位15.92 %。V205一般含量0.076 %～0.125 %，最高0.498 %～0.511 %，平均0.189 %。

4 鈾釷關(guān)系的環(huán)境指標(biāo)

根據(jù)鈾、釷含量比值，可以作為沉積環(huán)境判別參數(shù)之一。在研究早寒武世牛蹄塘期黑色巖系時、吳朝東等人(1999)認(rèn)為：V+Th/3代表鈾自身的相對含量，用δu=2u/(u+Th)/3指標(biāo)表示氧化還原條件：當(dāng)δu>1表示缺氧環(huán)境，當(dāng)δu<1為正常海相沉積環(huán)境。白巖鈾礦床δu為5.61～5.90，表明礦床形成時，為缺氧還原環(huán)境，見表2。

表2 白巖鈾礦床鈾、釷關(guān)系表(×10-6)Tab.2 Relationship table of U and Th(×10-6)

U/Th比值還可作為研究沉積成因重要參數(shù)。鈾礦沉積時，若有熱水參與作用，其沉積的速率高，常富集鈾。若U/Th>1表示有熱水參與作用，若U/Th<1表示正常海水沉積。白巖鈾礦床U/Th比值為24.3～65.0，說明礦床形成時有熱水參與作用。

5 沉積環(huán)境探討

早寒武世牛蹄塘早期白巖鈾礦床處于局限海臺地東部邊緣礁灘相，藻類生物和浮游生物繁盛，生物死亡后形成殘留體，富含豐富有機(jī)質(zhì)、鐵質(zhì)，同時循環(huán)熱流體對盆地底部的基性超基性巖汲取鈾等成礦元素后，沿黔中深大斷裂向上運移至海底附近，在缺氧強(qiáng)還原半封閉條件下，由于生物的作用和熱水沉積作用，U+6還原為U+4，被有機(jī)質(zhì)和磷膠結(jié)吸附，形成富含鈾磷塊巖。

鈾源一部分來源于盆地周邊中酸性凝灰?guī)r，陸源的凝灰?guī)r受到剝蝕后凝灰?guī)r石大量進(jìn)入海水中，使海水中鈾含量增高；另一部分來源深部地幔流體中。

6 結(jié) 語

(1)甕安白巖含鈾磷塊巖礦床賦存寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組下部黑色巖系中，鈾礦受地層巖性控制，呈層狀、似層狀、透鏡狀，與圍巖產(chǎn)狀一致。

(2)在含鈾磷塊巖中有海綠石其頂板有海綠石砂巖，礦床形成時為慢速還原半封閉環(huán)境。

(3)U/Th比值為23.4～59.23，>1反映鈾沉積鈾熱水參與作用，其速率高，富含鈾。δu=5.61～5.90，>1反映鈾礦形成時為缺氧條件下還原環(huán)境。