王文全，漆富成，张字龙，李治兴，杨志强，张岩

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

贵州省遵义地区金顶山非常规铀资源地球化学特征

王文全，漆富成，张字龙，李治兴，杨志强，张岩

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

黔中非常规铀资源是中国南方非常规铀资源的重要组成部分。以遵义地区金顶山非常规铀资源为研究对象，对该区进行系统采集样品，进行详细的元素地球化学研究。研究区内U、Ni、Mo、Re富集，U与Mo、Re具有良好的正相关关系，Mo元素的富集揭示缺氧的还原环境；高的V/ Cr、Ni/Co比值和δU比值表明缺氧的沉积环境，高U/Th和低Cr、Co、Ni含量反映本区受热水沉积作用影响；铀多元素富集层中Eu正异常、Ce负异常表明多元素富集过程受较高温度的热液和较低温度的海水在海底附近发生混合作用的影响。遵义金顶山铀多金属磷块岩型非常规铀资源形成于缺氧的还原环境，受热液与海水混合作用影响，热液活动为该区提供丰富的物质来源。

含铀多金属磷块岩型；地球化学；非常规铀资源；金顶山

黑色岩系型铀多金属伴生组分达到综合利用指标的矿产资源可视为非常规铀资源［1-2］。中国黑色岩系非常规铀资源主要包括含铀黑色岩系型、含铀磷块岩型、铀多金属磷块岩型［1］。近年来，主要分布在黔中遵义至湘西北张家界的“多元素富集层”受到地质学家广泛关注。其物质来源存在争议，主要有陆源输入、热点活动、生物聚集及复合物质来源等不同的观点。笔者从微量元素、稀土元素方面分析研究入手为金顶山非常规铀资源物质来源提供地球化学方面的证据，为探讨含铀多金属磷块岩型非常规铀资源成因研究提供帮助。

图1 金顶山非常规铀资源地质简图（据罗泰义，2003）Fig.1 Geological sketch of unconventional uranium resources in Jindingshan（After LUO Taiyi，2003）

1 地质概况

遵义金顶山下寒武统含铀多金属磷块岩型非常规铀资源地处上扬子准地台东部黔中隆起东北侧的娄山关褶皱带内，沉积地层属扬子区。研究区位于NE向延伸的松林—岩孔弧形构造北段松林穹隆构造的东北翼。区内出露地层主要有下寒武统牛蹄塘组和上震旦统灯影组，下寒武统牛蹄塘组假整合于上震旦统灯影组之上。主要岩性为黑色页岩、磷块岩、白云岩（图1）。该区铀多元素富集层主要分布在下寒武统牛蹄塘组磷块岩中，呈层状、似层状产出，产状较平缓，围绕松林穹隆周围呈带状分布，厚度约1.5 m。根据世界黑色岩系型非常规铀资源铀含量的界定，凡具备铀多金属伴生组分达到综合利用指标，铀含量介于50×10-6～300×10-6的黑色岩系，可作为黑色岩系非常规铀资源［3-4］，该区磷块岩中铀含量平均值为270.5×10-6，达到综合利用指标。

2 样品采集和分析

系统采集金顶山地区下寒武统与上震旦统样品14件，并对样品进行元素地球化学分析。测试工作由核工业北京地质研究院分析测试研究所完成，测试仪器为电感耦合等离子体质谱（ICP-MS），所用仪器为德国Finnigan-Mat公司制造的HR-ICP-MS（Element I），测试方法依据DZ/T0223―2001通则，工作温度和相对湿度分别为20℃和30%，微量元素含量大于10×10-6时相对误差小于5%，含量小于10×10-6时相对误差小于10%。

3 微量元素地球化学特征

3.1 微量元素组成

金顶山样品分析结果如表1所示。其中下寒武统牛蹄塘组磷块岩中U含量为205×10-6～ 229×10-6，平均为219.7×10-6；Re含量为0.07×10-6～1.06×10-6，平均为0.4×10-6；Tl含量为3.3×10-6～15.7×10-6，平均为7.9× 10-6；Ni含量为206×10-6～579×10-6，平均为352×10-6；Mo含量为30.9×10-6～507× 10-6，平均为219×10-6。多金属磷块岩中U含量为423×10-6；Re含量为3.46×10-6；Tl含量为46.9×10-6；Ni含量为2 183×10-6；Mo含量为1 182×10-6。金顶山下寒武统牛蹄塘组磷块岩及多金属磷块岩构成铀多元素富集层，其中U、Mo、Re和Tl明显富集，Mo、Re和Tl随U的变化而变化，具有良好的正相关关系，在剖面上可见多金属磷块岩中的铀达到最高值（图2）。

表1 金顶山非常规铀资源微量元素含量Table 1 The content of trace element from unconventional uranium resources in Jindingshan

表1 （续）

3.2 微量元素特征

图2 金顶山下寒武统底部U、M o、Ni、Re和Tl含量变化规律Fig.2 Distribution of U，M o，Ni，Re and Tl at the bottom of Lower Cambrian in Jindingshan

微量元素上地壳标准化图解可通过对某些沉积岩或火成岩的微量元素地球化学特征的描述，进而揭示元素的迁移、富集规律及岩石成因。采用平均上部地壳数据（黎彤，1997）对微量元素进行标准化。金顶山下寒武统牛蹄塘组多元素富集层相对于上地壳平均值异常富集U、Mo、Tl和Cd，其平均含量分别是陆壳丰度的159、353、44和28倍；Ni、Ba、Cs、Re和V较为富集，其平均含量分别是陆壳丰度的9.1、7.3、3.6、2.3和1.5倍；显著亏损Nb、Ta，其平均含量分别是陆壳丰度的0.17，0.13倍；Sr、Th、Co、Ga、Rb、Sc和Cr相对亏损，其平均含量是陆壳丰度的0.89、0.53、0.48、0.44、0.3、0.28、0.27倍（图3）。金顶山下寒武统牛蹄塘组黑色页岩样品中U、Mo、Tl和Cd富集程度明显降低，大离子亲石元素Sr显著亏损，高场强元素Sc、Nb、Ta和Sr较为亏损，其含量是陆壳丰度的0.12、0.82、0.71和0.64倍（图3）。多元素富集层与黑色页岩中Ni元素的含量无明显变化。多元素富集层和黑色页岩中都存在Sc、Nb、Ta的亏损和U、Mo、Tl、Cd的富集，不同的是在富集层中更为显著，其中多元素富集层中Sr几乎没有亏损，然而在黑色页岩中Sr明显亏损。分析结果与周洁（2009）给出的各微量元素富集和亏损图解相似。产生上述结果的原因可能是多元素富集层中金属物源与黑色页岩相同外，还可能存在别的物源，或者流体改造形成多元素富集层。该区磷块岩中Cr、Co相对上地壳亏损，Ni富集程度也不明显，黑色页岩样品中Cr、Co和Ni亦无明显富集，暗示浅层热液改造作用可能性更大。

富集-亏损图解可以简便地表示微量元素相对富集和亏损。利用多元素富集层元素含量平均值对其上部黑色页岩元素含量作图（图4），如图所示U、Ni、Mo、Re和Tl相对富集，富集系数分别为9.9、13.3、45.1、7.3和8.5；Rb、Th相对亏损，富集系数为0.09、0.16。

图4 金顶山铀多金属磷块岩型非常规铀资源富集层相对围岩富集-亏损图解Fig.4 Enrichment-loss diagram of uraniumpolymetallic phosphorite type unconventional uranium resources enrichment layer to surrounding rock in Jindingshan

U/Th比值能很好地区别正常海水沉积与热水沉积，热水沉积中U/Th比值＞1，正常海水沉积中U/Th比值＜1［5］。金顶山非常规铀资源下寒武统牛蹄塘组多元素富集层中U/Th比值均大于1，最高达209.4。本区黑色页岩中U/Th比值则显著较低，均值为4.05。揭示该区多元素富集层受显著的热水作用的影响，然而黑色页岩可能未受热水作用影响，或者受其影响较小。

Wignall提出δU可指示沉积环境，当δU＞1时表明其为缺氧环境，当δU＜1则为正常海水沉积［6］。金顶山地区的δU为1.8～2.0之间，反映本区缺氧的沉积环境。Jones等认为岩石中V/Cr＞4.25时，其沉积环境为厌氧环境，而V/Cr＝4.25～2.00时，其环境为贫氧环境，V/Cr＜2.00时，其沉积环境为富氧环境［7］。研究区有3个样品V/Cr比值在4.25～2.00之间，其余样品均＞4.25。表明研究区沉积环境为厌氧还原环境，使有机质得以保存。Jones等指出Ni/Co＞7时为极贫氧-厌氧环境，Ni/Co＝7～5时，为贫氧环境，Ni/Co＜5时为氧化环境。本区Ni/Co在10.3～94.9，表明本区的沉积环境为厌氧环境，属较强的还原环境。

4 稀土元素地球化学特征

4.1 稀土元素配分曲线

稀土元素采用PAAS（McLenenan，1989）进行标准化。如图5所示，金顶山样品中轻重稀土富集亏损不明显，大致呈水平状，无明显的轻重稀土分馏现象。其中（La/Yb）N比值在0.67～1.4，平均为0.91。白云岩稀土元素中HREE相对富集，其中（La/Yb）N比值为0.68（表2）。虽然各层位中Ce异常和Eu异常表现得略有不同，但稀土元素配分图解中呈现出的总体特征与变化趋势较为一致。导致上述特征的可能原因是金顶山非常规铀资源中矿化层与围岩形成环境都处于同一坳陷体系，具有相似的物质来源。

图5 金顶山非常规铀资源稀土元素配分模式Fig.5 Normalized REE pattern of unconventionaluranium resources in Jindingshan

4.2 稀土元素特征

如表2所示，下寒武统牛蹄塘组下部黑色页岩中∑REE含量为85.4×10-6～242.7× 10-6，平均为175.9×10-6；多金属磷块岩中∑REE为98.38×10-6；磷块岩中∑REE为38.4×10-6～78.0×10-6，平均为157.7×10-6；上震旦统白云岩中∑REE为83.44×10-6。

表2 金顶山稀土元素含量及部分特征参数Table 2 The content and some parameters of REE of samp le in Jindingshan

表2 （续）

金顶山铀多元素富集层在稀土元素配分图解中呈现弱Ce负异常，弱Eu正异常（图5），磷块岩中δCe为0.75～0.83，平均为0.78，δEu为1.54～4.11，平均为2.95；多金属磷块岩中δCe为0.65，δEu为3.07。黑色页岩在图解中表现为接近水平的曲线，黑色页岩中δCe平均值为0.88，Ce负异常相对多元素富集层减弱，δEu平均值为1.01。Eu正异常是热液活动的主要表现，开阔洋盆的正常海水沉淀出的物质呈现Ce的负异常，热水流体的简单传导冷却表现为Eu的正异常［8］。金顶山磷块岩型非常规铀资源中铀的富集常伴随有Eu的正异常和Ce的负异常，揭示金顶山铀富集受热液活动影响，多元素富集层受较高温度的热水流体和较低温的海水在海底附近发生混合作用的影响。

5 结论

1）金顶山非常规铀资源位于扬子陆块东南缘，构造环境为陆内台间坳陷，属铀多金属磷块岩型。其中U、Ni、Mo、Re较为富集，U与Mo、Re具有良好的正相关关系，地球化学类型属U-Ni-Mo-Re型。

2）研究区多元素富集层和黑色页岩中都存在Sc、Nb、Ta的亏损和U、Mo、Tl、Cd的富集，不同的是在多元素富集层中更为显著；稀土元素配分曲线总体特征和变化趋势较为一致。可能是多元素富集层与黑色页岩具有相同的物质来源的同时，多元素富集层受热水作用影响更为强烈。

3）研究区多元素富集层中Mo元素高度富集；V/Cr比值＞4.25；Ni/Co＞7和δU＞1均表明其处于缺氧的沉积环境。

4）该区铀多元素富集层中Eu正异常、Ce负异常表明多元素富集过程受较高温的热液和较低温的海水在海底附近发生混合作用的影响；该区非常规铀资源下寒武统牛蹄塘组多元素富集层中U/Th比值均大于1，最高达209.4，反映本区受热水沉积作用影响。遵义金顶山铀多金属磷块岩型非常规铀资源形成于缺氧的还原环境，与热液和海水混合作用影响有关，热液活动为该区提供丰富的物资来源。

［1］漆富成，张字龙，李治兴，等.中国非常规铀资源［J］.铀矿地质，2011，27（4）:193-199.

［2］罗泰义，张欢，李晓彪，等.遵义牛蹄塘组黑色岩系中多元素富集层的主要矿化特征［J］.矿物学报，2003，23（4）:296-302.

［3］IAEA.Uranium 2005:Resources，Production and Demand［R］.Vienna:IAEA—OECD/NEA，2006.

［4］赵鹏大.地质异常与成矿预测:当代矿产资源勘查评价的理论与方法［M］.北京:地质出版社，1998.

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［6］Wignall PB.Black shales［M］.Oxford:Clarendon Press，1994:46.

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［8］Rollison，杨学民，杨晓勇，等.岩石地球化学［M］.合肥:中国科学技术大学出版社，2000:106-118.

Geochem ical characteristics of unconventional uranium resources in Jindingshan of Zunyiarea of Guizhou province

WANGWenquan，QIFucheng，ZHANG Zilong，LIZhixing，YANG Zhiqiang，ZHANG Yan
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resource Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology，Beijing 100029，China）

Unconventional uranium resources in Center Guizhou is an important part of the unconventional uranium resources in South China.The unconventional uranium resources in Jindingshan of Zunyi area were studied by systematically collected samples and detailed element geochemistry.In this area，the elements of U，Ni，Mo，Re are enriched.U is in good positive correlation with Mo，Re.The enrichment of Mo indicated anaerobic reduction environment，the high value of V/Cr，Ni/Co andδU shew that anaerobic sedimentary environment，the high value of U/Th and lower content of Cr，Co，Ni，suggest that the area was affected by the hot-water sedimentation，the positive abnormal of Eu and the negative abnormal of Ce in the uranium polymetallic enrichment layer shew that many elements enrichment process was affected by the mixing action between the higher temperature hydrothermal and the lower temperature seawater at the bottom of the sea.Uraniumpolymetallic phosphatite type unconventional uranium resources in Jindingshan of Zunyi formed in the anaerobic reduction environment，were influenced by the mixing action between the seawater and hydrothermalwhich provided a rich sourcematerial in the region.

uranium-bearing polymetallic phosphorite type；geochemistry；unconventional uranium resources；Jindingshan

P58;P619.14

A

1672-0636（2015）02-0075-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.02.003

2014-05-19；

2014-12-30

王文全（1982—），男，浙江苍南人，在读博士研究生，从事铀矿地质研究。

E-mail：wenquanw@126.com