四川若尔盖铀矿田成矿地质条件

黄昌华，张成江

（1.成都理工大学 核技术与自动化工程学院，成都610059；2.四川省核工业地质调查院，成都610061）

四川若尔盖铀矿田自20世纪60年代以来，通过近30年的勘查工作，已探明数十个碳硅泥岩型铀矿床（点）。20世纪90年代以来，中国的铀矿地质工作以寻找北方地区可地浸砂岩型铀矿为主，南方地区的铀矿勘查工作处于停滞不前状态，若尔盖地区铀矿勘查也一直未有所突破。近几年来，随着中国核电事业的高速发展，对铀资源的需求愈加紧迫，若尔盖地区被列入中国十大铀矿资源基地之一。为此，四川省核工业地质调查院根据核工业地质总局的要求，在该区开展铀矿勘查工作，并取得了较好的成果。经勘查发现矿体向深部延伸变富变厚，原空白勘查区也相继发现了铀矿体，说明该区仍存在寻找隐伏铀矿床的巨大潜力。

若尔盖铀矿田自发现以来，不同单位或部门以矿床为中心，重点研究了铀矿床的成因、成矿规律及成矿预测，对铀的成矿地质条件仅仅在其研究文章中进行简要叙述，未对铀成矿地质条件进行系统的专题研究。本文通过对若尔盖地区铀矿床详细的野外地质调查和系统总结以往铀矿地质找矿、科学研究成果，研究了该区铀的成矿地质条件，认为该区富铀矿的形成与富铀古陆块、富铀沉积建造、多期次的岩浆活动和富铀岩体、区域性深大断裂带、中生代陆相红色砂砾岩盆地、有利的岩石组合及其物理力学性质等区域地质背景和条件有着十分密切的关系。

1 区域地质背景

若尔盖铀矿田位于南秦岭印支褶皱带，分布于主要由古生代地层所构成的白依背斜西段北翼。该褶皱带北部为华北板块，南部为华南板块，地处二大构造单元过渡带之活动构造单元内（图1）。该区地壳演化经历了前加里东期、加里东期、华力西－印支早期、印支晚期、燕山期和喜马拉雅期等6个阶段［1－3］。区内地层出露较完整，震旦系至第四系均有出露，其中震旦系、古生界及三叠系分布广泛，其他地层呈零星分布（图2、表1）。

图1 西秦岭地区大地构造位置示意图Fig.1 The geotectonic location sketch of the West Qinling region（据程裕淇等修改，1994）

该区岩浆活动强烈，主要受区域断裂构造控制。加里东晚期岩浆岩分布在白依背斜核部及其北翼，呈岩床或岩脉顺层侵位于下震旦统、奥陶系及下志留统中，岩石类型为辉绿岩。印支晚期－燕山期是区内重要的岩浆活动时期，其类型有火山岩和侵入岩。其中侵入岩呈近东西向带状分布，岩石类型主要有二长岩、闪长（玢）岩、安山玢岩、花岗（斑）岩、煌斑岩等；喷出岩主要分布于郎木寺一带，岩石类型主要有玄武岩类、粗安岩－安山岩类、英安岩－流纹岩类及火山碎屑岩类等。区内岩浆活动具有多期、多阶段特点，并以与壳幔相互作用有关的岩浆活动为主。

本区经历多次地壳运动，褶皱和断裂构造发育。区内褶皱构造以白依背斜为中心，北侧有斑周向斜和帕热沟背斜，南侧有迭部背斜和当额向斜，这些褶皱构造被后期断裂活动破坏而显得不完整。白依背斜轴部呈近东西向延伸，其核部为震旦系白依沟群，两翼有古生界－三叠系分布，北翼岩层倾角60°～80°，南翼岩层倾角50°～70°，总体为不对称背斜。区内断裂构造主要有近东西向、北西向、北东向及南北向等4组，其中近东西向断裂构造形成较早，北东向次之，最晚为南北向断裂。该区断裂构造具有多期次活动特征，并控制了中生代的岩浆活动、中生代盆地的形成与发展，以及铀矿的形成［4－6］。

图2 若尔盖地区区域地质构造略图Fig.2 The regional geological-structural sketch of the Ruoergai region（据杨恒书等修改，1992）

2 铀成矿地质条件

若尔盖铀矿田呈近东西向展布，西起拉尔玛，东止迭部，东西长50km，南北宽6km，面积约300km2，区内已发现10个铀矿床，20余个铀矿（化）点。该铀矿田以罗军－普通断裂为界，分为东部矿带和西部矿带。其中西部矿带面积约30 km2，铀矿床规模较大，分布较集中，矿石品位较高，铀储量占整个铀矿田总储量70%，已发现7个规模不等的矿床，510、512两个中型矿床都产于此。东部矿带面积约270km2，矿床规模较小，分布分散，矿石品位较低，铀的质量分数平均值＜1‰，铀储量占整个铀矿田总储量30%［7］。

2.1 存在富铀古陆块

铀矿田位于若尔盖古陆块北缘，该古陆块属于华南板块西缘巴颜喀拉冒地槽褶皱带中相对稳定的构造单元，其内部无任何岩浆活动，被三叠纪地层覆盖，巨大断裂延伸到边界即消匿。古陆块内部为航磁正异常区及较高的重力值区，说明地块内有埋藏较浅的磁性体，基底埋藏深度较浅。在该古陆块北缘出露震旦纪至第四纪地层，其他地区仅出露三叠纪地层。其中震旦系白依沟群为厚度达2 097m以上的山前粗陆源碎屑堆积，即明确显示了若尔盖古陆前缘存在一个内陆斜坡断陷盆地。白依沟群的粗陆源碎屑组分中的花岗质砾石及火山岩、斜长花岗岩和花斑岩砾石的全岩铷锶法测定年龄为1 004～1 400Ma，白依沟群细碎屑岩中的全岩铷锶法测定结果与其基本一致，大体上代表了若尔盖古陆块的形成年龄。该区地壳厚度57km，盖层厚度约37km，可以推测若尔盖古陆块厚度达20km。

表1 若尔盖地区区域地层简表Table 1 The summary graph of strata in the Ruoergai region

根据若尔盖古陆块北缘分布的震旦系白依沟群的沉积建造及其岩性特征，可以初步认为该古陆块可能由花岗岩、斜长花岗岩等组成。该古陆块是铀的蚀源区，为其北缘沉积的震旦系至下古生界沉积物提供铀源。这可以从加里东构造层的含铀量得到证实。据研究，加里东构造层铀含量（质量分数）为11.5×10－6，局部达13.5×10－6，是地壳中铀克拉克值（2.7×10－6）的4倍多。同时，区内壳幔成因的中生代花岗岩铀含量较高，铀的质量分数最高达47.1×10－6，是一般花岗岩中铀克拉克值（3.5×10－6）的10多倍［8］，说明若尔盖古陆块为中生代花岗岩类的形成贡献了部分铀元素。

综上所述，若尔盖古陆块由花岗岩、斜长花岗岩等组成，是铀的蚀源区，为古陆块北缘震旦纪至早古生代地层提供铀源，以及为壳幔成因的印支－燕山期花岗岩类提供部分铀源。若尔盖铀矿田的分布与古陆块关系密切。

2.2 存在富铀沉积建造

若尔盖地区在前震旦纪西秦岭裂陷槽发育初期，处于富铀的若尔盖古陆块北缘，加之特殊的障壁海湾沉积环境，形成了寒武系至志留系巨厚的富铀碳硅泥岩建造，地层厚度达到7 200m，仅志留系下统的3个主要产铀层位总厚就达1 680m。其中富铀硅灰岩体规模大，既是丰富的铀源体，又是形成富、大铀矿的储矿层。该碳硅泥岩建造与国内其他碳硅泥岩型铀矿床产出区相比，属高铀丰度地层（表2）。富铀地层中铀主要呈吸附形式存在，常温常压下铀的浸出率高（表3）。

据此可见，分布于若尔盖古陆块北缘的早古生代巨厚的碳硅泥岩建造，是若尔盖铀矿田的矿源层之一。尤其是富铀的硅灰岩体含活性铀多，易浸出，说明硅灰岩中的铀易被后期热水溶液浸出，形成含矿热液，迁移至适当部位沉淀。早古生代含铀的碳硅泥岩建造为区内的铀源层，为区内铀矿化的形成提供了物质来源。

表2 中国碳硅泥型铀矿床（部分）含矿地层铀含量Table 2 The uranium content in the ore-bearing strata of the carbonatite-silicalite-argillite type uranium deposits in China（in part）

表3 若尔盖地区下志留统含铀岩石铀浸出率Table 3 The uranium leaching rate of the Lower Silurian containing uranium rocks in the Ruoergai region

2.3 存在多期次的岩浆活动和富铀岩体

若尔盖地区的岩浆活动按时代划分为晚加里东期和印支晚期－燕山期2个大阶段。晚加里东期岩浆岩主要分布在白依沟背斜核部及其北翼，其岩性主要为辉绿岩，呈岩床、岩株或岩脉侵位于震旦系至下志留统，属于白龙江加里东裂陷槽拉张阶段的产物，其岩石化学特征反映为幔源型非造山带拉斑系列岩浆。

印支晚期－燕山期是区内主要的岩浆活动时期，其岩石类型主要为火山岩、次火山岩及侵入岩3类。火山岩主要分布于郎木寺－财宝山一带，玛曲－略阳断裂带北侧，其岩性主要有玄武岩类、粗安岩－安山岩类、英安岩－流纹岩类及火山碎屑岩类等；次火山岩和侵入岩由南而北分为郎木寺－安子、拉尔玛－尕固及扎尔盖山－迭山3个岩带（图2），岩相上可划分为中－浅成相和超浅成相两类，岩石类型主要有二长岩、闪长（玢）岩、安山玢岩、花岗（斑）岩、煌斑岩等。火山岩成岩时间序列为：211.1Ma B.P.、176.6Ma B.P.、122.1Ma B.P.，侵入岩成岩时间序列为：210.7 Ma B.P.、174.8Ma B.P.、119.8Ma B.P.，火山岩和侵入岩的成岩时代相近，表明火山活动与侵入活动是同时进行的，二者属于同源、同期、异相的产物，具有十分密切的时间关系。其岩石化学特征属于壳幔混合型钙碱系列岩浆。

若尔盖铀矿床的分布与印支晚期－燕山期中、酸性岩带的分布在空间上基本一致，但不重合，矿体距岩体有一定的距离。根据同位素测定，区内中、酸性侵入岩的成岩年龄为174.8～119.8 Ma，铀的成矿年龄一般为90.0～60.0Ma，成矿与成岩时差至少达29.8Ma。区内中、酸性岩铀含量较高，其中酸性岩铀的质量分数平均值为58.0×10－6，中性岩（闪长岩类）铀的质量分数一般为20.0×10－6，中、酸性岩铀含量高于华南产铀花岗岩铀的质量分数平均值（15.1×10－6）。区内中、酸性岩蚀变以后，铀发生了明显贫化，铀含量大幅度降低，贫化了的中、酸性岩，铀的平均质量分数降到7.4×10－6，最低降到5.7×10－6（表4），说明铀已被大量带出，发生了显著的活化转移。

上述资料表明，若尔盖地区矿、岩形成的时差大，铀矿化不可能由岩浆期后残余热液形成，可能属于后期热液（地幔流体）溶滤、浸出岩体中铀矿物，迁移至适当位置沉淀形成；区内中、酸性侵入岩具有较高的铀含量，易于活化、浸出，说明中、酸性侵入岩是区内另一个重要的铀矿层（体），为区内铀矿化的形成提供物质。

2.4 存在多期次活动的区域性深大断裂带

区内由玛曲－略阳断裂、温泉断裂、扎尔盖山断裂和扎尕纳断裂组成近东西向展布的白龙江断裂带（图2），属于东昆仑－阿尼玛卿深大断裂带的组成部分，位于昆阿断裂带弧形弯曲向东折转部位，处于构造拉张与挤压过渡带（图3）。其中，玛曲－略阳断裂是华南板块与西秦岭南亚带分界的超壳断裂，是西秦岭南亚带推覆构造体系的前峰构造，为区内壳幔岩混合岩浆形成奠定了基础；靠北侧的温泉断裂、苏里木塘断裂和扎尕纳断裂是区内岩浆上升至地表的主要通道之一（图4）。

表4 若尔盖铀矿田岩浆岩铀含量Table 4 The uranium content of the magmatic rocks in the Ruoergai uranium ore field

图3 区域深大断裂带示意图Fig.3 Discordogenic faults in the regional geologic map（据金景福等修改，1994）

区内除发育与区域构造线相一致的近东西向的白龙江断裂带外，还发育斜切区域主体构造线的北东向和北西向及近南北走向的断裂。近东西向断裂与北东向断裂构成了本区菱形断块构造的主体，具有多期次活动特征，它们属于控岩、控盆断裂构造，控制了区内自南而北的郎木寺－安子岩、拉尔玛－尕固及扎尔盖山－迭山3个岩浆岩带的分布，同时也控制了燕山期拉张作用形成的近东西方向展布的断陷盆地的分布。

图4 印支晚期－燕山期岩浆活动模式Fig.4 Magmatic activity model in the late Indo-Chinese stage-Yenshan stage（据杨恒书等修改，1992）

若尔盖铀矿田总体上沿白依背斜北翼呈弧形带状分布，矿床或矿体都产于北东向断裂切割近东西向断裂带的交叉部位，矿体赋存在交叉部位及其上盘顺层断裂带的有限范围内（图5），或赋存于构造拐弯和收敛部位并有北东向断裂交叉的部位（图6）。

图5 受层间破碎带控制的矿体Fig.5 Orebodies controlled by intrelayer fault belts（据金景福等修改，1994）

图6 受两组断裂控制的矿体Fig.6 Orebodies controlled by two groups of fault belts（据金景福等修改，1994）

若尔盖铀矿田铀的成矿作用具有深源特点，地幔流体对铀成矿具有十分重要的作用。根据若尔盖铀矿田内与沥青铀矿密切共生的含矿方解石脉（δ13C值为－3.44‰～－5.05‰）、矿区非含矿方解石脉（δ13C值为－0.78‰～－6.21‰）中碳同位素组成均具有高度的同源性，且与地幔的碳同位素组成相似，表明与铀成矿关系密切的矿化剂［CO2］主要来源于地幔［9－11］；矿田内加里东期辉绿岩δEu＝1，无亏损，印支－燕山期的石英二长岩、闪长玢岩及煌斑岩的Eu亏损不大，反映这些岩脉属壳幔混熔产物［12］。

以上事实说明，白龙江断裂带的多次活动，特别是在多次拉张阶段，沟通了深部与浅部的联系，为岩浆活动提供了良好的通道，也为地幔流体上侵提供了通道。尤其是玛曲－略阳断裂，它既是区内的控岩断裂，也是区内的控矿断裂，地幔流体沿该断裂上升、运移过程中，其中的矿化剂［CO2］浸出下古生界或中酸岩体中的铀形成铀酰碳酸铬离子，形成含铀热液，迁移至构造的扩容地段或适宜的岩性部位（硅灰岩体等）沉淀而形成铀矿化。

2.5 存在中生代—新生代陆相红色砂砾岩盆地

燕山晚期至喜马拉雅早期，本区由于受拉张构造运动的影响，广泛发育大小不等的走滑构造盆地，这些走滑构造盆地主要是在断裂构造活动所造成的“槽地”上发展起来的（图7）。在走滑构造盆地内堆积了较厚的陆相红色砾岩、砂岩、粉砂岩及泥岩等沉积物，它们大多属于河流相、湖泊相及河湖三角洲等沉积物。走滑构造盆地的形成说明当时盆地下部的上地幔往上拱，使深部壳幔岩浆沿构造断裂上侵，形成构造－岩浆岩带。

图7 晚白垩世断陷盆地沉积分布示意图Fig.7 Downfaulted basin distribution during the Late Cretaceous（据毛裕年修改，1989）

根据若尔盖铀矿田510、512矿床中沥青铀矿铀－铅法提供的同位素年龄数据为90.0～60.0 Ma，说明铀矿床的形成一般与晚白垩世－第三纪红色构造断陷盆地的形成和发展演化相对应，与当时频繁的构造活动及伴随的地热异常有密切的关系。铀矿床在空间上和时间上往往与晚白垩世－第三纪红色盆地伴生在一起，这并不是偶然的，两者之间存在一定的内在联系。铀矿化及中生代—新生代红盆的形成，其内在因素主要是受上地幔的上拱（上侵）、地壳拉张变薄的控制，同时也控制了白龙江断裂带的多期次活动。

2.6 有利的岩石组合及物理力学性质

若尔盖铀矿田有利于铀沉淀富集的岩性组合，主要为灰岩与硅岩、碳质板岩与灰岩的组合，其次为硅岩与碳质板岩组合。灰岩与硅岩的岩性较复杂，一般表现为结晶灰岩、硅化灰岩、团粒灰岩、白云石化灰岩、糜棱岩化灰岩、硅化角砾岩化灰岩、砂状灰岩、白云石化硅岩、糜棱岩化硅岩及泥晶硅岩。由此可见，灰岩与硅岩的组合既是硅质与钙质过渡的产物，又是经过后期动力作用和热水作用叠加改造的产物，对铀的沉淀富集极为有利。

灰岩与硅岩这两种岩石的化学成分及物理机械性能的差别都较大。硅岩化学性质不活泼，不易被溶蚀和风化，具有坚硬而脆性的特点，因而易被破碎，形成角砾岩，这为后来含矿热液活动和铀矿化提供了较好空间场所。灰岩化学性质较活泼，易被溶蚀而产生溶洞或孔隙，有利于提高原岩的有效孔隙度及渗透性，而作为良好的赋矿围岩。灰岩中能否赋存铀矿床（体），主要取决于灰岩与硅岩之间的构造情况。假如在灰岩与硅岩的过渡地带或接触地带，存在构造应力作用产生强烈的层间破碎带和层间片理化带，那么在这些部位就有利于含铀热液的运移和沉淀富集。

3 结论

若尔盖地区是中国西部重要的碳硅泥岩型铀矿聚集区，区内绝大多数铀矿床的形成与富铀的若尔盖古陆有关，古陆提供了部分铀源。下志留统发育灰岩－硅岩－板岩组合，利于铀的沉淀富集，存在3个富铀层位，其中的富铀硅灰岩体既是铀源体，又是储矿层。铀矿床的成矿年龄与印支晚期－燕山期岩浆活动相吻合，反映了印支晚期－燕山期构造岩浆活动、壳幔物质与热能的迁移、矿床定位之间存在内在的必然联系。若尔盖地区印支晚期－燕山期花岗岩发育，并与深部地壳拉张作用有关，是本区铀成矿的主要动力条件。同时若尔盖地区存在富铀的基底岩石或早古生代地层，花岗岩的铀含量普遍较高，为铀成矿作用奠定了丰富的铀源。大规模成矿的实质就是巨量成矿物质的汇聚过程，铀矿在若尔盖地区西部矿段的集中分布和一系列有利于铀成矿的良好地质背景，表明该区乃至整个西秦岭南亚带范围地质背景相似的地区是铀成矿的有利地区，存在寻找富大铀矿的巨大潜力。

本文在编写过程中参考了四川省地质矿产局川西北地质大队、四川省核工业地质局、成都理工大学等地勘及科研单位近30年来的科研成果，作者在此表示衷心的感谢。

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