貴州白馬洞鈾礦床地球化學特征

李元利+孟瑋

摘 要：該文選取貴州白馬洞鈾礦巖石和脈體礦物作為研究對象，通過對與成礦作用密切相關的熱液礦物—方解石、石英等礦物的微量元素地球化學特征進行分析，從微量元素地球化學角度，研究了白馬洞地區的脈體地球化學特征，探討鈾礦的熱液來源，發現白馬洞成礦流體主要來源于地幔，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層。

關鍵詞：貴州白馬洞 鈾礦床 脈體 地球化學特征

中圖分類號：X142 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0098-02

1 地質背景

研究區白馬洞504鈾礦床位于“揚子準地臺、黔北臺隆”之“黔中隆起”南部，白馬洞斷裂北側與牛洞斷裂（F2）銳角夾持部位，含鈾地段地表面積0.75 km2，南北寬150～400 m，礦床內出露的地層以下寒武統清虛洞組、中寒武統高臺組、石冷水組及中、上寒武統婁山關群為主。從沉積環境和沉積特征分析，504礦床含礦巖系為局限海臺地相與臺地邊緣淺灘相沉積。

礦床內構造，以斷裂為主，褶皺規模較小，且局限在白馬洞斷裂與犀牛洞斷層銳角（約60 °）夾持部位，或大斷裂旁側，白馬洞斷裂與犀牛洞斷裂控制了礦床的空間分布與富集特征。

礦床內褶皺斷裂發育，蝕變作用強烈，礦化賦存在清虛洞組與石冷水組的蝕變巖石帶中。白馬洞礦床受燕山期構造控制，位于納雍-玉屏深斷裂之旁側洋水背斜東翼的撓曲部位。礦體中可見硅化、褐鐵礦化、赤鐵礦化。黑色巖系中鈾含量普遍較高，但不是所有的黑色巖系都可以形成鈾礦（化），只有經過后期改造之后，才有可能形成鈾礦（化）。因此，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層（圖1）。

2 礦床巖石微量元素地球化學特征

由于微量元素在巖石和礦物中的含量甚微，其地球化學性質獨特，在地質地球化學過程中它們的濃度可發生明顯的變化，因而可作為地質地球化學過程的“指示劑”、“示蹤劑”或“探途元素”[1]。

如圖2可見，白馬洞礦床巖石個樣品微量元素與原始地幔的比值變化曲線基本一致，說明這些樣品的微量元素來源相同，相對含量較高的元素有Ba，U，Pb。Ba屬于分散元素。Nb與Zr的分布特征相同，為地幔元素。

從Zn-Ni-Co三角圖上可以看出大部分樣品落在熱水沉積區內，反映出白馬洞礦區區震旦系燈影組和寒武系牛蹄塘組這套黑色巖系在成因上與熱水沉積作用有關，由于后期的改造作用而成礦。

3 礦床巖石稀土元素地球化學特征

在反映研究區物源性質的指標中，稀土元素分布模式是最可靠的指標之一。源自上地殼的稀土元素具有輕稀土富集、重稀土含量穩定和明顯的負Eu異常等特征[2]。

如圖3，白馬洞礦床巖石樣品經球粒隕石標準化后，顯示與上地殼基本一致的分布模式。ΣREE大約為75.96，LREE總量為68.22，HREE總量為7.74。LREE明顯大于HREE，而且除了BMD-002-3都出現了Eu負異常。說明白馬洞地區的沉積巖的原始物質應來源自上地殼。

從數據看出稀土元素總量平均為149.01×10-6，平均含量較高，粘土礦物對稀土元素有很好的吸附作用，這可能與沉積物中的粘土物質對稀土元素的吸附作用有關。樣品的LREE/HREE值為3.05～6.22，平均為4.78，LaN/YbN在4.01～11.00之間，球粒隕石標準化曲線向右傾，如圖3（1）所示，輕稀土元素右傾的幅度較重稀土元素大。δCe在0.37～0.72之間變化，均顯示Ce的明顯負異常，δEu為0.68～3.25，變化范圍較大，正負異常都有。

研究表明，海相化學沉積和生物沉積以及與大量海水發生混合的海底熱液都具有同海水相似的稀土配分模式，表現為稀土總量不高，δCe具有明顯的負異 常，w（LREE）/w（HREE）較小，北美頁巖組合樣標準化曲線近于水平或左傾。從圖3（2）可以看出本區黑色巖系樣品稀土元素北美頁巖標準化分布模式圖左傾，稀土總量較低，具有明顯的Ce負異常，反映出該沉積區具有海底熱液的沉積特征。

硅質巖、黑色巖系中鎳鉬礦層的Eu正異常可能源于沉積過程中較高溫、強還原性熱液的注入有關[3]。圖4中GZ24顯示明顯的Eu正異常，反映出震旦系燈影組在沉積時可能有高溫、強還原性熱液的加入，還可以看出Eu正負異常都存在，巖石學分析顯示GZ24為震旦系燈影組較純的硅質白云巖，G29為寒武系牛蹄塘組內的石英脈，以上特征均顯示礦區內黑色巖系中的巖石可能受到了后期熱液的改造作用。

4 脈體微量元素地球化學特征

圖5為白馬洞鈾礦床方解石、石英和黃鐵礦的微量元素相對于原始地幔的標準化組成圖，從圖中可以看出，方解石、石英和黃鐵礦具有相似的微量元素組成特征，且配分形態基本一致，說明形成方解石、石英、和黃鐵礦的流體來源相同。

從其相關性特征分析，U與Zr、Ta、Ni等深源元素具有顯著的正相關，與前人對該區瀝青鈾礦的研究結果一致，說明成礦流體主要來源于深部。這一規律對貴州地區碳硅泥巖型鈾礦的找礦和預測工作具有十分重要的指導意義[4]。

5 結語

巖石微量元素和稀土元素地球化學特征顯示白馬洞鈾礦點顯示與上地殼基本一致的分布模式，方解石、石英的微量元素組成特征和配分模式均說明白馬洞成礦流體主要來源于地幔，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層，后期的熱改造事件導致了鈾的局部富集。從微量元素其相關性特征分析，U與Zr、Ta、Co、Ni等深源元素具有顯著的正相關，與前人對該區瀝青鈾礦的研究結果一致，說明成礦流體主要來源于深部。

參考文獻

[1] 韓吟文，馬振東.地球化學[M].北京：地質出版社，2003.

[2] Shield G，Stille P.Diagenetic constrains on the use of cerium anomalies as paleoseawater redox proxies：An isotopic and REE study of Cambrian phosphofites [J].chemical Geology，2001，175（1/2）：29-48.

[3] 李勝榮.黑色巖系中貴金屬富集層的成因：來自固定銨的佐證[J].地質地球化學，1997（1）：18-23.

[4] 陳友良，侯明才，朱西養，等.若爾蓋鈾礦田含礦巖系的巖石特征及成因探討[J].成都理工大學學報（自然科學版），2007，53（4）：555-558.endprint

摘 要：該文選取貴州白馬洞鈾礦巖石和脈體礦物作為研究對象，通過對與成礦作用密切相關的熱液礦物—方解石、石英等礦物的微量元素地球化學特征進行分析，從微量元素地球化學角度，研究了白馬洞地區的脈體地球化學特征，探討鈾礦的熱液來源，發現白馬洞成礦流體主要來源于地幔，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層。

關鍵詞：貴州白馬洞 鈾礦床 脈體 地球化學特征

中圖分類號：X142 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0098-02

1 地質背景

研究區白馬洞504鈾礦床位于“揚子準地臺、黔北臺隆”之“黔中隆起”南部，白馬洞斷裂北側與牛洞斷裂（F2）銳角夾持部位，含鈾地段地表面積0.75 km2，南北寬150～400 m，礦床內出露的地層以下寒武統清虛洞組、中寒武統高臺組、石冷水組及中、上寒武統婁山關群為主。從沉積環境和沉積特征分析，504礦床含礦巖系為局限海臺地相與臺地邊緣淺灘相沉積。

礦床內構造，以斷裂為主，褶皺規模較小，且局限在白馬洞斷裂與犀牛洞斷層銳角（約60 °）夾持部位，或大斷裂旁側，白馬洞斷裂與犀牛洞斷裂控制了礦床的空間分布與富集特征。

礦床內褶皺斷裂發育，蝕變作用強烈，礦化賦存在清虛洞組與石冷水組的蝕變巖石帶中。白馬洞礦床受燕山期構造控制，位于納雍-玉屏深斷裂之旁側洋水背斜東翼的撓曲部位。礦體中可見硅化、褐鐵礦化、赤鐵礦化。黑色巖系中鈾含量普遍較高，但不是所有的黑色巖系都可以形成鈾礦（化），只有經過后期改造之后，才有可能形成鈾礦（化）。因此，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層（圖1）。

2 礦床巖石微量元素地球化學特征

由于微量元素在巖石和礦物中的含量甚微，其地球化學性質獨特，在地質地球化學過程中它們的濃度可發生明顯的變化，因而可作為地質地球化學過程的“指示劑”、“示蹤劑”或“探途元素”[1]。

如圖2可見，白馬洞礦床巖石個樣品微量元素與原始地幔的比值變化曲線基本一致，說明這些樣品的微量元素來源相同，相對含量較高的元素有Ba，U，Pb。Ba屬于分散元素。Nb與Zr的分布特征相同，為地幔元素。

從Zn-Ni-Co三角圖上可以看出大部分樣品落在熱水沉積區內，反映出白馬洞礦區區震旦系燈影組和寒武系牛蹄塘組這套黑色巖系在成因上與熱水沉積作用有關，由于后期的改造作用而成礦。

3 礦床巖石稀土元素地球化學特征

在反映研究區物源性質的指標中，稀土元素分布模式是最可靠的指標之一。源自上地殼的稀土元素具有輕稀土富集、重稀土含量穩定和明顯的負Eu異常等特征[2]。

如圖3，白馬洞礦床巖石樣品經球粒隕石標準化后，顯示與上地殼基本一致的分布模式。ΣREE大約為75.96，LREE總量為68.22，HREE總量為7.74。LREE明顯大于HREE，而且除了BMD-002-3都出現了Eu負異常。說明白馬洞地區的沉積巖的原始物質應來源自上地殼。

從數據看出稀土元素總量平均為149.01×10-6，平均含量較高，粘土礦物對稀土元素有很好的吸附作用，這可能與沉積物中的粘土物質對稀土元素的吸附作用有關。樣品的LREE/HREE值為3.05～6.22，平均為4.78，LaN/YbN在4.01～11.00之間，球粒隕石標準化曲線向右傾，如圖3（1）所示，輕稀土元素右傾的幅度較重稀土元素大。δCe在0.37～0.72之間變化，均顯示Ce的明顯負異常，δEu為0.68～3.25，變化范圍較大，正負異常都有。

研究表明，海相化學沉積和生物沉積以及與大量海水發生混合的海底熱液都具有同海水相似的稀土配分模式，表現為稀土總量不高，δCe具有明顯的負異 常，w（LREE）/w（HREE）較小，北美頁巖組合樣標準化曲線近于水平或左傾。從圖3（2）可以看出本區黑色巖系樣品稀土元素北美頁巖標準化分布模式圖左傾，稀土總量較低，具有明顯的Ce負異常，反映出該沉積區具有海底熱液的沉積特征。

硅質巖、黑色巖系中鎳鉬礦層的Eu正異常可能源于沉積過程中較高溫、強還原性熱液的注入有關[3]。圖4中GZ24顯示明顯的Eu正異常，反映出震旦系燈影組在沉積時可能有高溫、強還原性熱液的加入，還可以看出Eu正負異常都存在，巖石學分析顯示GZ24為震旦系燈影組較純的硅質白云巖，G29為寒武系牛蹄塘組內的石英脈，以上特征均顯示礦區內黑色巖系中的巖石可能受到了后期熱液的改造作用。

4 脈體微量元素地球化學特征

圖5為白馬洞鈾礦床方解石、石英和黃鐵礦的微量元素相對于原始地幔的標準化組成圖，從圖中可以看出，方解石、石英和黃鐵礦具有相似的微量元素組成特征，且配分形態基本一致，說明形成方解石、石英、和黃鐵礦的流體來源相同。

從其相關性特征分析，U與Zr、Ta、Ni等深源元素具有顯著的正相關，與前人對該區瀝青鈾礦的研究結果一致，說明成礦流體主要來源于深部。這一規律對貴州地區碳硅泥巖型鈾礦的找礦和預測工作具有十分重要的指導意義[4]。

5 結語

巖石微量元素和稀土元素地球化學特征顯示白馬洞鈾礦點顯示與上地殼基本一致的分布模式，方解石、石英的微量元素組成特征和配分模式均說明白馬洞成礦流體主要來源于地幔，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層，后期的熱改造事件導致了鈾的局部富集。從微量元素其相關性特征分析，U與Zr、Ta、Co、Ni等深源元素具有顯著的正相關，與前人對該區瀝青鈾礦的研究結果一致，說明成礦流體主要來源于深部。

參考文獻

[1] 韓吟文，馬振東.地球化學[M].北京：地質出版社，2003.

[2] Shield G，Stille P.Diagenetic constrains on the use of cerium anomalies as paleoseawater redox proxies：An isotopic and REE study of Cambrian phosphofites [J].chemical Geology，2001，175（1/2）：29-48.

[3] 李勝榮.黑色巖系中貴金屬富集層的成因：來自固定銨的佐證[J].地質地球化學，1997（1）：18-23.

[4] 陳友良，侯明才，朱西養，等.若爾蓋鈾礦田含礦巖系的巖石特征及成因探討[J].成都理工大學學報（自然科學版），2007，53（4）：555-558.endprint

摘 要：該文選取貴州白馬洞鈾礦巖石和脈體礦物作為研究對象，通過對與成礦作用密切相關的熱液礦物—方解石、石英等礦物的微量元素地球化學特征進行分析，從微量元素地球化學角度，研究了白馬洞地區的脈體地球化學特征，探討鈾礦的熱液來源，發現白馬洞成礦流體主要來源于地幔，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層。

關鍵詞：貴州白馬洞 鈾礦床 脈體 地球化學特征

中圖分類號：X142 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（b）-0098-02

1 地質背景

研究區白馬洞504鈾礦床位于“揚子準地臺、黔北臺隆”之“黔中隆起”南部，白馬洞斷裂北側與牛洞斷裂（F2）銳角夾持部位，含鈾地段地表面積0.75 km2，南北寬150～400 m，礦床內出露的地層以下寒武統清虛洞組、中寒武統高臺組、石冷水組及中、上寒武統婁山關群為主。從沉積環境和沉積特征分析，504礦床含礦巖系為局限海臺地相與臺地邊緣淺灘相沉積。

礦床內構造，以斷裂為主，褶皺規模較小，且局限在白馬洞斷裂與犀牛洞斷層銳角（約60 °）夾持部位，或大斷裂旁側，白馬洞斷裂與犀牛洞斷裂控制了礦床的空間分布與富集特征。

礦床內褶皺斷裂發育，蝕變作用強烈，礦化賦存在清虛洞組與石冷水組的蝕變巖石帶中。白馬洞礦床受燕山期構造控制，位于納雍-玉屏深斷裂之旁側洋水背斜東翼的撓曲部位。礦體中可見硅化、褐鐵礦化、赤鐵礦化。黑色巖系中鈾含量普遍較高，但不是所有的黑色巖系都可以形成鈾礦（化），只有經過后期改造之后，才有可能形成鈾礦（化）。因此，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層（圖1）。

2 礦床巖石微量元素地球化學特征

由于微量元素在巖石和礦物中的含量甚微，其地球化學性質獨特，在地質地球化學過程中它們的濃度可發生明顯的變化，因而可作為地質地球化學過程的“指示劑”、“示蹤劑”或“探途元素”[1]。

如圖2可見，白馬洞礦床巖石個樣品微量元素與原始地幔的比值變化曲線基本一致，說明這些樣品的微量元素來源相同，相對含量較高的元素有Ba，U，Pb。Ba屬于分散元素。Nb與Zr的分布特征相同，為地幔元素。

從Zn-Ni-Co三角圖上可以看出大部分樣品落在熱水沉積區內，反映出白馬洞礦區區震旦系燈影組和寒武系牛蹄塘組這套黑色巖系在成因上與熱水沉積作用有關，由于后期的改造作用而成礦。

3 礦床巖石稀土元素地球化學特征

在反映研究區物源性質的指標中，稀土元素分布模式是最可靠的指標之一。源自上地殼的稀土元素具有輕稀土富集、重稀土含量穩定和明顯的負Eu異常等特征[2]。

如圖3，白馬洞礦床巖石樣品經球粒隕石標準化后，顯示與上地殼基本一致的分布模式。ΣREE大約為75.96，LREE總量為68.22，HREE總量為7.74。LREE明顯大于HREE，而且除了BMD-002-3都出現了Eu負異常。說明白馬洞地區的沉積巖的原始物質應來源自上地殼。

從數據看出稀土元素總量平均為149.01×10-6，平均含量較高，粘土礦物對稀土元素有很好的吸附作用，這可能與沉積物中的粘土物質對稀土元素的吸附作用有關。樣品的LREE/HREE值為3.05～6.22，平均為4.78，LaN/YbN在4.01～11.00之間，球粒隕石標準化曲線向右傾，如圖3（1）所示，輕稀土元素右傾的幅度較重稀土元素大。δCe在0.37～0.72之間變化，均顯示Ce的明顯負異常，δEu為0.68～3.25，變化范圍較大，正負異常都有。

研究表明，海相化學沉積和生物沉積以及與大量海水發生混合的海底熱液都具有同海水相似的稀土配分模式，表現為稀土總量不高，δCe具有明顯的負異 常，w（LREE）/w（HREE）較小，北美頁巖組合樣標準化曲線近于水平或左傾。從圖3（2）可以看出本區黑色巖系樣品稀土元素北美頁巖標準化分布模式圖左傾，稀土總量較低，具有明顯的Ce負異常，反映出該沉積區具有海底熱液的沉積特征。

硅質巖、黑色巖系中鎳鉬礦層的Eu正異常可能源于沉積過程中較高溫、強還原性熱液的注入有關[3]。圖4中GZ24顯示明顯的Eu正異常，反映出震旦系燈影組在沉積時可能有高溫、強還原性熱液的加入，還可以看出Eu正負異常都存在，巖石學分析顯示GZ24為震旦系燈影組較純的硅質白云巖，G29為寒武系牛蹄塘組內的石英脈，以上特征均顯示礦區內黑色巖系中的巖石可能受到了后期熱液的改造作用。

4 脈體微量元素地球化學特征

圖5為白馬洞鈾礦床方解石、石英和黃鐵礦的微量元素相對于原始地幔的標準化組成圖，從圖中可以看出，方解石、石英和黃鐵礦具有相似的微量元素組成特征，且配分形態基本一致，說明形成方解石、石英、和黃鐵礦的流體來源相同。

從其相關性特征分析，U與Zr、Ta、Ni等深源元素具有顯著的正相關，與前人對該區瀝青鈾礦的研究結果一致，說明成礦流體主要來源于深部。這一規律對貴州地區碳硅泥巖型鈾礦的找礦和預測工作具有十分重要的指導意義[4]。

5 結語

巖石微量元素和稀土元素地球化學特征顯示白馬洞鈾礦點顯示與上地殼基本一致的分布模式，方解石、石英的微量元素組成特征和配分模式均說明白馬洞成礦流體主要來源于地幔，黑色巖系是鈾礦形成的鈾源層，后期的熱改造事件導致了鈾的局部富集。從微量元素其相關性特征分析，U與Zr、Ta、Co、Ni等深源元素具有顯著的正相關，與前人對該區瀝青鈾礦的研究結果一致，說明成礦流體主要來源于深部。

參考文獻

[1] 韓吟文，馬振東.地球化學[M].北京：地質出版社，2003.

[2] Shield G，Stille P.Diagenetic constrains on the use of cerium anomalies as paleoseawater redox proxies：An isotopic and REE study of Cambrian phosphofites [J].chemical Geology，2001，175（1/2）：29-48.

[3] 李勝榮.黑色巖系中貴金屬富集層的成因：來自固定銨的佐證[J].地質地球化學，1997（1）：18-23.

[4] 陳友良，侯明才，朱西養，等.若爾蓋鈾礦田含礦巖系的巖石特征及成因探討[J].成都理工大學學報（自然科學版），2007，53（4）：555-558.endprint