三江北段海子山地區鈾釷地球化學異常特征及其找礦意義

徐爭啟,張成江,周 游,尹明輝

(成都理工大學 地球科學學院，成都 610059)

三江北段海子山地區鈾釷地球化學異常特征及其找礦意義

徐爭啟,張成江,周 游,尹明輝

(成都理工大學 地球科學學院，成都 610059)

在海子山地區進行1∶50 000水系沉積物地球化學測量基礎上，分析了鈾釷的含量，計算了地球化學參數，確定了異常下限，圈定了鈾釷異常區，并對異常進行了分析和解釋，探討了異常在該區的找礦意義。研究發現：①海子山地區鈾釷異常明顯，異常范圍大，強度高，濃集中心明顯；②鈾釷異常的分布與燕山期花崗巖體密切相關，其中I號異常區與西南部的格聶巖體有關，II號異常區與北部的絨衣措巖體有關；③海子山地區花崗巖體中鈾較釷更容易從花崗巖體中風化(活化)、遷移出來進入沉積物進一步富集，為研究區在花崗巖中找礦提供了重要的指示意義。

地球化學異常； 鈾； 花崗巖； 找礦意義

0 引言

勘查地球化學(化探)是一種直接找礦的方法和技術，在20世紀找礦實踐中具有十分重要的作用。據統計，從1981年至2005年的20多年間，原地礦部門和國土資源部門根據“區域化探全國掃面計劃”在全國共圈定出異常58 788個，根據這些異常檢查發現礦床3 349處，為中國礦床的發現起到了巨大作用，其中發現金礦70%以上[1]。

盡管隨著工作程度的不斷深入，地表礦所剩無幾，但對于地質工作程度較低的地區，水系沉積物地球化學測量等傳統的勘查地球化學方法仍是找礦的重要手段。

研究區域位于四川省理塘縣海子山地區，地處西南三江有色金屬成礦帶北段義敦島弧帶有色、貴金屬礦成礦集中區中南部。研究區銅鉛鋅等礦產找礦方面已有大地突破，顯示了該區域內良好的找礦遠景[2-7]。同時，前人在進行區域化探工作時發現該區具有明顯的鈾釷異常[9]，且該區分布有燕山期花崗巖，巖體面積大、鈾含量高。但由于該區地處高原，海拔高、交通不便，地質工作程度不高，對于鈾礦找礦基本處于空白狀態。為了研究該區鈾成礦前景，作者在海子山地區1∶50 000水系沉積物地球化學測量工作基礎上，對水系沉積物中鈾釷地球化學特征進行了分析，并結合地質背景，探討了研究區的鈾成礦前景。

1 區域地質背景

研究區地處西南三江義敦島弧褶皺帶中南段，昌臺-鄉城火山沉積盆地中段(圖1)。受印度板塊、太平洋板塊和歐亞板塊相互作用影響，在地質構造上顯示出復雜性和多樣性。區內出露地層有上三疊統和第四系。研究區巖漿巖發育，北部為絨伊措花崗巖體，南部為格聶復式花崗巖體。緊鄰格聶花崗巖體發育有北北西向熱接觸變質巖帶，緊鄰絨伊措花崗巖體有近東西向熱接觸變質巖帶，前者較為發育。

圖1 區域地質簡圖Fig.1 Regional geological map

1.1 地層

區域上主要出露上三疊統及第四系地層。上三疊統為喇嘛埡組、曲嘎寺組、圖姆溝組、拉納山組。喇嘛埡組(T3lm)：灰黑色長石石英砂巖、石英砂巖與炭質、粉砂質板巖互層夾煤線。曲嘎寺組(T3q)：淺色結晶灰巖、介殼灰巖夾砂板巖、基性火山巖，底部含礫巖。圖姆溝組(T3t)：深灰色、灰白色變質石英質礫巖、砂板巖及灰巖夾中酸性火山巖。拉納山組(T3l)：灰色夾紫紅色復成分礫巖、砂巖、頁巖與灰巖，夾煤線。第四系分布在河谷地帶，為沖洪積物。海子山幅(1∶50 000)三疊系則僅出露圖姆溝組、拉納山組地層,此外有大片第四系分布(圖2)。

1.2 巖漿巖

研究區巖漿巖較發育，主要分布于北部和南部，北部為絨伊措斑狀黑云母二長花崗巖體，呈東西向條帶狀展布。南部為格聶二長花崗巖體，是燕山晚期經三次脈動式侵入所形成的復式巖體：第一階段巖漿侵入規模較大，為斑狀黑云母鉀長花崗巖和斑狀黑云母二長花崗巖，形成了復式巖體的主要部分；第二、第三階段巖漿巖侵入活動減弱，分別為斑狀黑云母二長花崗巖、細粒黑云母二長花崗巖，形成巖株狀和巖脈狀巖體。

1.3 變質巖

變質作用主要為熱接觸變質形成的角巖,熱接觸變質巖集中分布于格聶巖體和絨伊措花崗巖體外接觸帶。

圖2 海子山地區地質圖Fig.2 Geologymap of Haizishan

1.4 構造

區內構造不甚發育，主體構造線方向為北北西向，次為近東西向和近南北向構造。

2 水系沉積物樣品采集及處理分析

2.1 地球化學景觀

研究區處于海拔4 000 m以上，相對高差在1 000 m～1 500 m之間，年降雨量500 mm左右(半濕潤)，屬半濕潤高寒山區地球化學景觀區。

2.2 水系沉積物取樣

本次水系沉積物取樣嚴格按照《地球化學普查規范》(1∶50 000)(DZ/T0011-1999)執行。針對研究區的實際情況，結合鄰區1∶50 000水系沉積物取樣經驗，水系沉積物樣點主要布置在長度大于300 m的一級水系口和二級水系中。取樣密度為4.06個/km2，采樣點用高精度GPS定點，并保持航跡。采樣介質以淤泥和粉砂為主。

2.3 樣品處理

野外采集的原始樣品(20目篩分后)重量不低于500 g，在駐地過40目篩，分成兩份：主樣重量大于100 g，副樣重量大于150 g。

2.4 樣品分析

樣品測試由四川省德陽地質工程勘察院德陽地礦檢測中心承擔，依據《地球化學普查規范》(1∶50 000)(DZ/T0011-1999)、《地質礦產實驗室測試質量管理規范區域地球化學調查(1∶50 000和1∶200 000)樣品化學成分分析》(DZ/T0130.4-2006)及《地球化學普查(1∶50 000)規范樣品分析技術要求補充規定》等標準規范進行分析。這里只討論鈾、釷元素的地球化學特征，其他元素此處不做討論。鈾、釷元素采用電感耦合等離子光譜法測定。

3 鈾釷地球化學特征及評價

3.1 異常下限的確定

元素背景值及異常下限的確定方法非常多，這里通過實驗驗證，采用克立格法進行背景值和異常下限的計算和提取。對研究區內1 483個取樣點測試數據進行對數處理，然后用迭代法剔除超出[X-3S，X+3S]的離群含量，在Remapping軟件中做出其對數正態分布直方圖，直到鈾、釷元素呈對數正態分布為止。以剔除異常數據后的符合對數正態分布的數據平均值X為背景值，用X+2S作為異常下限。據此，計算得出鈾、釷元素的異常下限及相關參數(表1)。

3.2 鈾釷異常特征

依照表1計算所得的異常下限值的1、2、4倍來劃分異常級別，分別勾繪1級異常、2級異常和3級異常。鈾釷元素的地球化學異常圖見圖2，異常特征參數見表1。

表1 剔除異常數據后的鈾、釷元素地球化學參數(×10-6)

Tab.1 Geochemical parameters of uranium and thorium after eliminating abnormal data(×10-6)

元素剔除后樣本數背景值標準方差變差系數異常下限最小值最大值偏度峰度U14397.917.991.0123.890.4558.447.586.76Th138621.969.180.4240.332.0148.88.09-0.39

從圖3可以看出，鈾、釷異常分布集中，總體上重合度較高，高值點分布在圖區西南側格聶花崗巖體分布區，其次分布在北部絨衣措花崗巖體。根據異常分布規律，將海子山地區分為2個鈾釷異常區(I號異常區和II號異常區)，異常區鈾釷強度及分布面積統計見表2，異常區鈾釷數值統計見表3。

1)I號異常區。分布在測區西南部，異常面積大，異常強度高，濃集中心明顯。鈾異常強度較釷更大。該區所采集的水系沉積物樣品中鈾含量最高達到365×10-6，最小為1.81×10-6，平均值為28×10-6。釷含量最大達到122×10-6，最小為6.73×10-6，平均值42×10-6。鈾異常面積為64.58 km2，水系沉積物中鈾含量大于100×10-6的面積占該異常區異常面積的16.6%，鈾含量在50×10-6～100×10-6的面積占27.4%，鈾含量在25×10-6～50×10-6的面積占56%。釷異常面積77.94 km2，水系沉積物中釷含量在80×10-6～160×10-6的面積占該異常區異常面積的8.3%，釷含量在40×10-6～80×10-6的面積占91%。

圖3 鈾和釷異常分布圖Fig.3 Abnormal distribution of uranium and thorium(a)海山子地區U元素地球化學異常圖;(b)海山子地區Th元素;(c)海山子地區U、Th元素地球化學異常套合圖；(d)海山子地區地質簡圖

I號異常區II號異常區U/×10-6>10050-10025-50>10050-10025-50面積/km210.7017.7236.161.231.863.87Th/×10-6>16080-16040-80>10050-10025-50面積/km206.4571.49000.545.59

表3 異常區鈾釷數值統計表

Tab.3 Uranium and thorium value statistics in different abnormal area

I號異常區II號異常區 UThUTh最大值365122682275最小值1.816.733.7110.9平均值28423637Th/U1.531.02

2)II號異常區。分布在測區北部，異常面積相對不大，但異常強度很高(個別點鈾含量達到682×10-6)，異常濃集中心明顯。該區所采集的水系沉積物樣品中鈾含量最大達到682×10-6，最小為3.71×10-6，平均值為36×10-6。釷含量最大達到275×10-6，最小為10.9×10-6，平均值為37×10-6。鈾異常面積為6.96 km2，水系沉積物中鈾含量大于100×10-6的面積占該異常區異常面積的17.7%，鈾含量在50×10-6～100×10-6的面積占26.7%，鈾含量在25×10-6～50×10-6的面積占55.6%。釷異常面積6.13 km2，水系沉積物中釷含量在80×10-6～160×10-6的面積占該異常區異常面積的8.8%，釷含量在40×10-6～80×10-6的面積占91.2%。

3.3 異常解釋

海子山地區鈾釷異常分布范圍與該區花崗巖的分布極為一致(圖3)。從圖3可以看出，I號異常范圍與格聶花崗巖體分布高度一致，II號異常區的分布與北部的絨衣措花崗巖體一致。

經過對海子山地區花崗巖體的鈾釷分析(表4)，發現絨衣措巖體鈾平均含量到達7.01×10-6，釷平均含量為37.58×10-6，Th/U為5.42，分別是酸性巖漿巖的2.3倍、4.42倍和1.93倍；而格聶巖體中鈾平均含量達到11.32×10-6，釷平均含量為35.05×10-6，Th/U為3.59，分別是酸性巖漿巖的3.77倍、4.12倍和1.28倍。

由此可見，海子山地區水系沉積物中鈾釷異常，是由該區出露的燕山期花崗巖體引起。

表4 海子山地區花崗巖鈾釷平均值統計表

Tab.4 The average of uranium,thorium ingranite,Haizishan area

元素ThUTh/U絨衣措巖體37.587.015.42格聶巖體35.0511.323.59酸性巖漿巖[10]8.53.02.8

4 找礦意義

水系沉積物是一種直接的找礦方法技術，特別是在工作程度較低的地區仍是找礦工作的首選方法。通過1∶50 000水系沉積物地球化學測量結果來看，四川海子山地區鈾異常明顯，特征突出，具有較強的找礦指示意義。根據地質背景，研究區鈾異常分布與燕山期花崗巖關系密切，結合鈾釷地球化學特征參數，燕山期花崗巖U、Th等成礦指數高，U、Th相對富集，其中U為全區背景的1.75倍，為義敦幅背景值的3.64倍，為全國花崗巖背景值的8倍，含量分布變化上亦呈強分異性，為可能的礦源提供者。

此外，通過水系沉積物中鈾釷值及分布規律可以發現，海子山地區的絨衣措巖體和格聶巖體中的鈾釷含量均低于水系沉積物中的含量，沉積物中的鈾含量明顯富集，Th/U值也較巖體大大降低。這說明，在巖體的風化過程中，一方面由于鈾的活動性較釷強，容易活化遷移，進入沉積物中進一步富集；另一方面，可能與高原地區的生態環境有密切關系，因為高原含有機質的草原土壤及沙土更容易富集鈾。由于U更容易活化，因而在合適的部位更有利于成礦。

上述研究表明，海子山地區花崗巖中的鈾容易活化，而該區的格聶巖體和絨衣錯巖體鈾含量均較高，說明在有充足的流體，特別是熱液作用下，巖體中的鈾可以活化隨流體運移，在合適的部位，如構造破碎帶、巖性接觸面等易于容礦的構造中富集形成鈾礦。而前人在海子山地區的花崗巖中確實也發現了一些鈾礦點。這進一步說明在該地區通過水系沉積物地球化學異常對花崗巖鈾礦找礦有較好的前景。在找礦中注意花崗巖中的構造發育部位，特別是硅化帶發育地段。

5 結論及建議

通過對海子山地區1∶50 000水系沉積物鈾釷地球化學特征分析總結，得出以下認識：

1)海子山地區鈾釷異常明顯，異常范圍大，異常強度高，濃集中心明顯，其中鈾異常較釷異常更為明顯。

2)海子山地區鈾釷異常的分布與燕山期花崗巖體密切相關，其中I號異常區與西南部的格聶巖體有關，II號異常區與北部的絨衣措巖體有關。

3)海子山地區花崗巖體中鈾較釷更容易從花崗巖體中風化(活化)、遷移出來進入沉積物進一步富集，為該區在花崗巖中找礦提供了重要的指示意義。

建議今后在海子山地區加大對絨衣措巖體和格聶巖體巖石學、巖石化學、礦物學及巖漿形成演化等的深入研究，探討該區花崗巖形成鈾礦的潛力和條件。同時，在找礦中重點關注花崗巖中的構造發育部位，特別是硅化帶發育地段的鈾礦化。

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The geochemical anomaly characteristics of uranium and thoriumand its prospecting significance in the northern of Sanjiang，Haizishan area

XU Zheng-qi,ZHANG Cheng-jiang,ZHOU You,YIN Ming-hui

(College of earth sciences,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China)

Based on 1∶5 0000 stream sediment geochemical survey in Haizishan area,the content of uranium and thoriumisanalyzed,geochemical parametersare calculated,the anomaly thresholdis determined,theanomaly area of uranium and thorium are delineated in this paper.The geochemical anomaly of uranium and thoriumisanalyzed and explained,and discussed its prospecting significance.Theresults areas follows:1) The geochemical anomaly of uranium and thorium in Haizishan area is significant,large range,high abnormal strength,and obvious concentration centers; 2) the anomaly distribution of uranium and thorium is closely related to granite of Yanshan period.The No.I anomaly area is related to Genie granite that is located in thesouthwest of study area.The No.II anomaly area is related to Rongyicuo granite that is located in thenorthern of study area;3) Uranium in granite of Haizishan area is easier weathered from granite,activation,migration into the sediments than thorium.At last,uranium is further enriched than thorium.The results provides important implications for the prospecting in granite.

geochemical anomaly； uranium； granite； prospecting significance

2016-10-11 改回日期：2016-11-10

中國核工業地質局項目(2016Z38)；中國地質調查局項目(1212011220391)

徐爭啟(1975-)，男，教授，博士生導師，從事鈾礦地質及地球化學教學和科研工作，E-mail：547510779@qq.com。

1001-1749(2016)06-0837-06

P 631.2