若尔盖铀矿田含矿岩系中硅质岩成因及其成矿意义

摘要

若尔盖铀矿田主要位于四川省若尔盖县境内南秦岭铀成矿带西段，其主体部分为由古生界地层构成的白龙江复背斜，是中国重要的碳硅泥岩型铀矿产地。矿床群主要产于下志留统羊肠沟组、塔尔组和拉垅组一套浅变质硅-灰岩系中，并严格受岩性、构造和地球化学环境控制，是目前中国矿床数量最多、规模最大、工业意义和经济意义显著且发展前景明朗的碳硅泥岩型铀矿田，因而倍受广大矿床地质工作者所关注。
　　硅质岩是若尔盖铀矿田碳硅泥岩型铀矿的重要含矿岩石之一。区内硅质岩依据结构和成因可分为泥晶硅质岩、变晶硅质岩、硅化硅质岩以及钙化硅质岩四种类型。本文主要从硅质岩的常量元素地球化学、微量元素地球化学、稀土元素地球化学以及硅同位素地球化学等特征来查明若尔盖铀矿田含矿岩系中硅质岩的成因。以因子分析方法为基础，系统分析各含矿主岩、热液矿物（石英、方解石）、矿石微量元素之间的相关性，探讨硅质岩与铀成矿的关系等。通过本文的研究，取得了以下成果认识:
　　1.硅质岩常量元素地球化学特征
　　硅质岩中的SiO2含量平均值为95.72％，表明岩石中几乎不含陆源泥质沉积物。其Al/(Al+Fe+Mn)比值均值为0.21，Fe/Ti比值均值为55.69，(Fe+Mn)/Ti比值均值为61.78，这些比值特征均表明其为热水沉积成因。在Al-Fe-Mn三角图和Al2O3-SiO2成因标准模式图上，硅质岩的投点亦均投影在热水成因区内。MnO/TiO2平均值为5.226，反映硅质岩可能形成于深海盆地环境;MgO/Al2O3平均值高达0.940，表明其形成于高盐度的海水沉积环境。
　　2.硅质岩微量元素地球化学特征
　　本区硅质岩中的微量元素具高U元素含量而低Zr元素含量特征，暗示其可能为热水成因且形成环境可能远离陆源沉积。Th/U比值、Sr/Ba比值均远小于1，表现出明显的热水成因，同时Rb/Sr比值偏低，反映了硅质岩沉积时有富铁镁质物源加入，说明当时存在强烈的扩张裂解作用。
　　3.硅质岩稀土元素地球化学特征
　　区内硅质岩的稀土元素北美页岩标准化配分曲线呈左倾型，多数样品中具有负Ce异常和弱的正Eu异常，其δCe平均值为0.80，δEu平均值为1.2，具有热水沉积硅质岩的典型特征。
　　4.硅质岩同位素地球化学
　　本区灰黑色纹层状硅岩的δ30Si值为-0.4‰～+0.2‰(平均值为0.017‰)，显示为远离大陆的深海沉积。石英脉的δ30Si值为-0.1‰～+0.5‰(平均值为0.25‰)，为热水来源的石英。硅灰过渡岩石的δ30Si值为-0.2‰，表明硅化的过程有地下热水参与。矿化硅岩的δ30Si值为-0.1‰～+0.5‰，说明在原始深水有热水参与的化学沉积硅岩基础上，受到了成矿期含矿热液的再次改造。
　　5.含矿岩类与铀成矿关系
　　若尔盖铀矿田含矿岩系中各种岩石的微量元素特征表明，硅质岩、矿化硅质岩、硅灰岩、硅质岩矿石等富集的微量元素种类具有一定的相似性，在微量元素原始地幔标准化蛛网图上可明显分为两类不同的配分曲线，其中英安斑岩与板岩具有相似的配分形态，而硅质岩、矿化硅质岩、硅灰岩、硅质岩矿石、矿化硅灰岩、灰岩、热液方解石脉及石英脉等的配分曲线大体一致，反映铀成矿与硅质岩、硅-灰岩以及热液方解石脉和石英脉等关系密切。
　　本区含矿岩类具有代表意义的主因子有六个。分别为F1主因子:Cr-Ga-Zr-Nb-Hf-Ta-W-Pb-Th，代表深源的英安斑岩和板岩;F2主因子:Li-Be-Sc-Ga-Rb-Zr-Nb-Cs-Hf-Th，代表陆源细碎屑岩类的微量元素组合;F3主因子:Co-Ni-Zn-Y-Mo-U，代表成矿期的方解石脉矿石及部分硅灰岩;F4主因子:V-Cu-Mo-U，代表硅岩矿石及部分含矿方解石脉;F5主因子:Bi-Pb-Ba，代表沉积硅岩;F6主因子:Sr，代表沉积灰岩及硅化灰岩。其中，F5主因子与F6主因子关系密切，为海洋化学沉积成因;F2主因子、F3主因子、F4主因子关系较为密切，与矿化作用过程有关;F1主因子相对对立。由此表明成矿与硅岩、硅-灰岩以及热液方解石脉和石英脉等关系密切。
　　6.硅质岩的成矿意义
　　本区硅质岩铀平均含量达10.955×10-6，而钍平均含量仅有0.534×10-6，Th/U只有0.059，属富铀的沉积建造。该地区硅质岩极低的Th/U值可能暗示岩石中的U主要为活性铀。因此，若尔盖含矿岩系中硅质岩的高铀含量和极低的Th/U值对铀的成矿十分有利，由热水沉积作用所形成的硅质岩系为后期铀的成矿奠定了良好的物质基础。本区钙化硅岩（硅灰岩）不仅孔隙度大，而且易于产生脆性变形而形成层间破碎带，利于含矿热液在其中进行运移和沉淀富集。因此硅质岩不仅是成矿的有利矿源层，由硅质岩经碳酸盐化所形成的钙化硅岩（硅灰岩）亦为成矿提供了十分有利的空间。
　　上述认识对于深化若尔盖铀矿田的矿床成因认识，指导该地区的铀矿找矿勘查工作具有重要的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据与研究意义

1．2 研究现状与存在问题

1．2．1 硅质岩研究现状

1．2．2 若尔盖地区碳硅泥岩型铀矿研究现状

1．2．3 存在问题

1．3 研究内容

1．4 研究方法

1．5 技术路线

1．6 论文完成主要工作量及样品采集

第2章 区域地质背景

2．1 大地构造位置

2．2 区域地层

2．3 区域构造

2．4 区域岩浆岩

2．4．1 火山活动及火山岩分布

2．4．2 岩浆侵入活动及侵入岩分布

第3章 硅质岩类型及特征

3．1 硅质岩类型

3．2 硅质岩特征

3．3 硅质岩的沉积成因分析

第4章 硅质岩地球化学成因

4．1 常量元素地球化学特征

4．1．1 Al、Fe、Mn、Ti元素比值特征

4．1．2 Al2O3-SiO2岩石成因模式

4．1．3 MnO／TiO2比值特征

4．1．4 MgO／Al2O3比值特征

4．2 微量元素地球化学特征

4．2．1 Sr／Ba比值

4．2．2 Th／U比值

4．3 稀土元素地球化学特征

4．3．1 稀土元素组成特征

4．3．2 Ce异常

4．3．3 Eu异常

4．4 硅质岩硅同位素特征

第5章 含矿岩类与铀成矿关系探讨

5．1 含矿岩类微量元素组成特征

5．2 含矿岩类微量元素组合特征与分布规律

5．3 硅质岩的成矿意义

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果