| 标题 | 湘西南地区成岩型铀矿成矿机制研究 |
| 范文 | 熊建忠 文章编号：1672-5603（2018）02-043-4 摘 要 成岩型铀矿床，在国外被称为“页岩铀”，是一种被认为有可能改变当今世界铀矿格局的铀矿类型，是由沉积作用在沉积成岩过程中直接形成的矿床。湘西南地区是我国成岩型铀矿唯一的集中分布区。通过对成岩、成矿的研究，初步认为湘西南地区成岩型铀矿是在伸展构造环境条件下，中基性岩浆活动产生的多期的、间歇性海底喷流将地壳深部的铀等成矿物质带到沉积海盆，在粘土吸附作用下形成的矿床，海底热水喷流成矿作用是主要成因。 关键词 湘西南；铀矿；成矿机制研究 中图分类号：P611 文献标识码：A Metallogenic Mechanism of Diagenetic Uranium Deposits in Southwestern Hunan Xiong Jian zhong （301 Brigade of Hunan Provincial Nuclear Industry Geological Bureau， Changsha Hunan 410114） Abstract： The diagenetic uranium deposit， known as “shale uranium” abroad， is a type of uranium mine considered to be possible to change the current pattern of uranium deposits in the world，formed directly by deposition in the process of sedimentary diagenesis. The southwestern Hunan is the only concentrated distribution area in Chinas diagenetic uranium deposits. Study on diagenesis and metallogenesis shows that the frequent and spasmodic submarine cascade that were produced by the intermediate and basic magmatic activity took uranium and orther minerals to the depositional marine basin from deep earth crust and formed mine bed under the adsorption action of clay in the situation of extend structural environment. The diagenetic uranium deposit is of submarine exhalative origin. Keywords： Southwestern Hunan； uranium ore； research on metallogenic mechanism 0 引言 半个多世纪以来，国内外学者对黑色页岩系铀矿进行了深入研究，取得了众多成果，瑞典“明矾石页岩型”铀矿床即为此类型典型矿床。该类型铀矿床相当于国内碳硅泥岩型铀矿床分类中的成岩型铀矿床，由沉积作用在沉积成岩过程中直接成矿，碳硅泥岩型铀矿其它三大亚类即风化壳型、淋积型和热液叠加改造型铀矿床，是经沉积成岩作用形成富铀层位后，在后期内力或外力作用下改造形成的铀矿床。目前我国成岩型铀矿主要分布于湖南省湘西南地区。 目前国内成岩型铀矿床研究主要集中于沉积环境的研究，研究的重点层位岩性为含寒武系底部炭质泥岩、炭硅质泥岩。成岩型铀矿成因的传统观点认为，铀是陆源成因的，铀来自陆地而非海底，生物及生物地球化学作用对成矿起着主导作用，寒武系底部因此被认为是主要富铀层位，但目前国内在该层位尚未发现具有工业意义的成岩型铀矿床或矿点。 震旦系硅质岩由于不是直接赋矿围岩，没有引起足够重视，但是，湘西南地区成岩型铀矿主要产于以硅质岩为主的震旦系留茶坡组中，说明铀矿成矿与硅质岩关系密切。硅质岩中富含Ba、V、P、Mo、U、Th、Au、Se 等20 多种元素，这些元素的集中分布正是热水喷流沉积的重要标志。硅质岩还与某些矿产如铀、铁、锰、磷、重晶石等具有十分密切的时空成因关系。 海底火山热液喷流成矿作用理论认为：震旦纪末期，湘西南地区岩浆作用强烈，海底火山热液喷流作用带来的高硅质流体经化学沉积作用形成硅质岩，矿物质则溶解于海水中，岩浆活动强烈時期中间存在较长的相对稳定时期，金属矿物在这一时期能够被粘土矿物吸附成矿。湖南省核工业地质局301大队根据这一成矿理论，在永顺县朗溪钒矿详查实施过程中，第一次在湖南省震旦系上统留茶坡组以硅质岩为主要岩性的层位中找到钒矿层，实现了对震旦系上统留茶坡组含矿性认识的又一次重大突破。运用海底热水沉积成矿理论指导铀矿找矿工作，有望在铀矿成矿理论和找矿实践上实现新的突破。 1 区域地质背景 研究区位于扬子准地台向华南褶皱系的过度部位，江南地轴冷家溪隆起、沅麻盆地、沅辰凹陷、湘黔桂隆起及轴缘褶皱带结合部。以板溪群，震旦系及中生界地层分布最广，约占本区总面积的四分之三。冷家溪群、板溪群为地槽型复理石、类复理石建造和沉积火山碎屑岩建造，震旦系下统主要是冰川—冰海相碎屑岩建造，震旦系上统—志留系为浅海泥质、砂质、粉砂质沉积和少量碳酸盐沉积，上古生界为标准地台型碳酸盐建造，并含海陆交互相或海相含煤建造，中—新界为陆相河湖或山麓堆积。 区内留茶坡组（Zbl）岩性稳定，单一厚度变化大，厚0.84—167米。下部为黑色、灰黑色厚层状硅质岩，上部为灰色、灰白色薄层硅质岩，具黑白相间的条带构造，怀化、溆浦一带在硅泥质夹层中有铀矿化，并分布中小型铀矿床。 2 湘西南地区成岩型铀矿成矿机制探讨 2.1 硅质岩成因 湘西南地区在震旦-寒武之交存在大规模火山活动和海底喷流作用，为硅质岩的沉积提供了热源条件。根据岩矿鉴定结果，硅质岩以微-隐晶结构、微层状构造为主，少数（3%）呈生物碎屑（放射虫屑、海绵骨针屑）构造。岩石普遍具有条纹、条带状构造，符合热水沉积岩石特征。硅质岩化学成分主要为Si02、A1203和TFe，且以高MgO、CaO、K20和P205为特征，接近于古代热水沉积岩的化学成分；微量元素Ba含量普遍较高，反映热水沉积岩的特点；Cu、Co、Ni含量高，可以判断铀等多金属矿物应为喷流沉积产物[1]；n（Si02）/n（A1203）远高于3.6，说明了硅质岩为非陆源成因[2]。因此，本区硅质岩应该是因沉积海盆中的海底热液活动带来大量硅质，在化学沉积为主的的作用下形成的。 2.2 铀的来源 在20世纪80～90年代，在一些实验室进行了喷流模拟，并在太平洋、大西洋、印度洋的洋中脊的若干地方都观测到了海底成矿作用。A.Maucher在20世纪30年代提出了层控矿床理论，Hutchinson、Sawkins、Solomon、芮宗瑶等从不同角度对海底热水喷流沉积矿床进行了分类，总结了海底热水喷流沉积矿床的典型特征，海底热水喷流成矿理论于20世纪后期成为一个普遍接受的成矿思想，是对层控理论的充实和深化。 现代海底成矿作用的成矿理论认为铀最终来源于海底而非陆地。湘西南地区富铀层位除含有铀外，还有铅、锌、钼、镍、铂、银、钒等有用元素，这种多元素矿化，反映其物质来源具岩浆成因。胡瑞忠等学者认为，产于碳硅泥岩中的铀矿化，主要形成于反映本区地壳拉张的中基性岩浆活动时期，铀矿化与幔源火成岩——煌班岩、玄武岩有关[3]。黄崇柯（2006）通过对扬子陆块铅锌矿成矿研究认为，广泛分布于该陆块上的震旦系陡山沱组、灯影组（留茶坡组），寒武系牛碲塘组、耙榔组、清虚洞组铅锌矿床的形成与该区长期处于伸展裂陷构造环境有成因关系。因此，这一时期应该是扬子陆块的一个重要成矿时期，而且铀等元素的成矿与伸展构造环境及中基性岩浆活动有关。 2.3 湘西南成岩型铀X矿床特征 2.3.1 含矿岩性特征 湘西南成岩型铀矿床震旦-寒武时期位于扬子陆块东南缘裂陷带中，裂陷带中由于长期的海底火山喷溢和热水沉积作用，形成大规模分布的富铀建造[4]。目前已在怀化县黄央、新建、铜湾及辰溪、溆浦 、安化等地共发现数十个成岩型的矿床、矿点、矿化点，其中麻池寨矿床矿床达中型规模。以麻池寨矿床为例，该地区震旦系依岩性可分为如下三段： 上段：分六层 ⑥ 黑色薄层硅质岩夹薄层或微层含炭泥岩，以硅质岩为主，厚9-12米。 ⑤ 黑色中层硅质岩，厚3-4米。 ④ 黑色薄层硅质岩，上部夹有薄层含炭含硅泥岩，厚5米左右。 ③ 黑色中层硅质岩及中薄层硅质岩，风化后灰白色，厚68.5 米。 ② 灰色中薄层含泥硅质岩，中部见有象形印模，顶部有0.5米厚的黑色硅质岩单层，厚6.5-10米。 ① 上部黑色中层硅质岩，下部灰色中薄层含泥硅质岩，厚2-4米。 中段 灰色中层状含硅质泥岩，风化后呈叶片状，含黄铁矿多，为湘西南铀矿主要含矿层位，厚0.5-2米。 下段 黑色或灰黑色中层状硅质岩，致密坚硬，性脆、层理不发育，可见黑白细密条纹。厚40-60米。 2.3.2 铀矿化特征 矿体呈整合层状透镜体，厚0.8～2米，品位较低，为0.06%～0.08%。含矿的硅质泥岩呈灰色、深灰色，具条带状构造或块状构造。主要矿物成分为水云母、非晶质石英、微晶石英、黄铁矿以及极少量有机质。铀主要以吸附態较均匀散布于矿石在中，铀主要吸附剂为粘土矿物，不规则黄铁矿富含铀，部分有机质吸附铀较多。这充分反映了铀元素是沉积成岩阶段，在富含粘土矿物、硫化物的还原环境中聚集的。 2.4 湘西南成岩型铀矿床成因探讨 自新元古代以来，中国南方曾经多次出现大地构造拉张状态，热水沉积碳质硅质岩分布广，层数多，闭塞还原及稳定的沉积不补偿环境十分发育，是寻找海底热水喷流成因矿床极有远景的区域。目前在广东、广西等地已发现属于海底热水喷流成因硅质岩型金矿[5]。 震旦纪末期，湘西南地区构造运动和岩浆活动强烈，海底火山热液喷流作用带来的高硅质流体经化学沉积作用形成硅质岩，热水喷流作用带来的铀等矿物质使海水中铀浓度很高，当出现短暂的以陆源碎源碎屑沉积为主的沉积时期时，铀能被粘土矿物及有机质吸附成矿，而寒武纪早期是一个相对稳定的陆源碎屑沉积环境，由于陆源碎屑沉积时间长，铀虽然被粘土、有机质吸附形成含铀层位，但由于铀处在一个较低的浓度环境，难以形成一定规模的铀矿体。 以往关于成岩型铀矿床成因的结论是值得商榷的。传统的成矿理论认为，铀是陆源成因的，铀来自陆地而非海底。《中国铀矿找矿指南》[6]将成岩型铀矿成矿模式总结为：铀源区源岩隆起剥蚀→铀在水体中迁移进入海水中→铀在水动力相对平静环境和生物细菌作用产生的吸附、还原环境下富集成矿。湘西南震旦系硅质岩中铀矿床产出的特殊岩性条件表明，相对于炭质页岩，铀与硅质岩的关系更为密切。传统成矿理论解释不了铀成矿与硅质岩的关系，解释不了为什么寒武纪早期水动力条件更为平静，生物细菌作用更为强烈的环境下不能成矿而在构造运动相对强烈的震旦纪末期成矿。成岩型铀矿床与硅质岩的形成密切相关，与其它金属矿产的沉积成矿密切相关，海底热水喷流成矿理论解释成岩型铀矿床的成因无疑是成功的。 现代铀矿床学理论越来越重视铀的深部来源，产于华南加里东褶皱带中的花岗岩型铀矿床主要是在印支、燕山期拉张伸展环境下形成的，来自地壳深部的铀源是主要的铀源之一[7]。上个世纪九十年代兴起的深大断裂控矿理论，较为系统地阐述了在拉张伸展环境下深部铀源的成矿作用，但目前运用海底热水喷流成矿理论解释铀成矿的理论专著甚少，因此，运用海底热水喷流成矿理论在指导铀矿找矿方面可作为我们今后的一个的研究课题和研究方向。 3 找矿方向 湘西南地区，主要是怀化地区，是我国碳硅泥岩型铀矿的重要产区，碳硅泥岩型铀矿四大亚类，风化壳型、淋积型、成岩型和热液叠加改造型铀矿床均有代表性矿床矿点，但产于震旦系留茶坡组中的成岩型铀矿床是怀化地区的铀矿主要类型，而且也是我国成岩型铀矿唯一的集中分布区。上个世纪六、七十年代已在怀化县黄央、新建、铜湾及辰溪、溆浦 、安化等地共发现数十个成岩型的矿床、矿点，占该地区碳硅泥岩型铀矿矿床、矿点数量90%以上，其中麻池寨矿床达中型规模。湘西及湘西南地区以往铀矿找矿工作以工作区是否具有酸性岩体作为判断成矿地质条件是否优越的主要条件，以寻找寒武系底部炭质页岩中的热液叠加改造型铀矿床为主要目标，但由于该地区远离酸性岩体，这些成岩型矿床、矿点没有引起足够重视。近年来，湘西及湘西南地区运用海底热水喷流成矿理论指导找矿在铅、锌、钒、镍、钼等多金属找矿取得了重大突破，为该地区成岩型铀矿找矿提供新的思路，即在缺少晚期酸性岩浆活动、没有后期热液叠加改造的条件下，只要具备一定的沉积环境和构造条件，海底热水喷流作用也能直接形成一定工业意义的铀矿体。因此，对怀化地区这些矿床、礦点进行重新评价、寻找该类型矿床新的成矿远景区十分有必要。 怀化地区成岩型铀矿赋存于震旦系上统留茶坡组上段和下段过渡岩性层位中，震旦系是下一步工作的主攻目的层。 4 结论 海底火山热液喷流作用带来高硅质流体，也带来铀等深部成矿物质。铀主要是在海底热水喷流作用形成的铀含量高的海水中依靠粘土的吸附作用沉积富集成矿的。铀矿床是由于海底热水沉积和微生物成矿双重作用的结果，但海底热水喷流成矿作用是湘西南地区铀矿成矿的主要成因。 湘西南地区具有成岩型铀矿成矿的有利地质条件，是我国成岩型铀矿的主要集中区。成岩型铀矿虽然品位较低，但有利成矿层位分布广，成矿不依赖酸性岩体，而且含矿层位稳定，因此找矿潜力巨大，有必要对这些矿床、矿点进行重新评价。 参考文献/References [1] Cronan，D.S.，1980.Underwater minerals， Academic Press， Londonl， 362. [2] Taylor，S.R.，McLennan，S.M.，1985.The continental crust ：its composition and evolution Blachehwell， Oxford，312. [3]胡瑞忠.火成岩成矿物质来源及其对形成含铀热液的制约[A].全国矿床地质矿床地球化学理论与方法学术讨论会文集[C].。兰州：兰州大学出版社.1990. [4] 张待时. 中国碳硅泥岩型铀矿床成矿规律探讨[J]. 铀矿地质，1994，10（4）：207-212. [5] 刘建明，叶杰，刘家军，等. 论我国微细浸染型金矿床与盆地演化的关系—以右江盆地为例[J]. 矿床地质，2001，20（4）：367-377. [6] 刘兴忠，冯明月，罗长本，等. 中国铀矿找矿指南[M] . 中国核工业地质局. 1997. [7]张成江，陈友良. 510-1 铀矿床垂直分带规律的发现及其成因意义[J]. 地质与勘探，2010，46（ 3） ： 434-441. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。