西南地区黑色岩系铀成矿作用分析 黑色岩系中铀的矿化事件
5.2.5.1 黑色岩系铀矿化成因分析
在黑色岩系成因研究方面，前人开展了大量的工作，取得了重要进展，认为微量元素中的某些特征元素及其比值能较好地反映黑色岩系的成因及其沉积环境。在U-Th关系方面，正常沉积物U/Th＜1，热水沉积岩U/Th>1（陈兰，2006）。将四个矿区30个样品全部投到U-Th关系图上（图5.32），可以看出大部分样品落在东太平洋隆起沉积区，从表5.10可以看出除GZ6的U/Th＜1外，其他样品的值都大于1，且几乎都落在U/Th值为1～100之内，表明整个研究区内热水沉积作用明显。
表5.10 四个矿区30件样品元素分析结果中几个重要参数统计
图5.32 四个矿区黑色岩系U-Th关系图
（底图据Bostrom，1983）
Ⅰ—正常远洋沉积区；Ⅱ—东太平洋隆起沉积区；Ⅲ—古热水湓溢沉积区
将样品投到Zn-Ni-Co三角图上（图5.33），可以发现大部分样品反映的是热液沉积物的特征，说明热水沉积作用对矿区内黑色岩系有一定的影响。
图5.33 Zn-Ni-Co三角图
（底图据Choi et al.，1992）
Ⅰ—水成沉积物；Ⅱ—热液沉积物
陈兰（2006）、徐晓春等（2009）曾在其文章提到过：黑色页岩中U/Th值可以反映含Th黏土矿区输入的敏感程度，U在富含有机质的缺氧环境下相对稳定，可以很好地富集，U/Th值大反映了低的氧化还原条件；V在缺氧条件下更易富集，V/（V＋Ni）值大代表强还原的缺氧环境，表5.11中给出了U/Th、V/（V＋Ni）值与古氧相的对应关系。从表5.11中可以看出样品的U/Th值都大于0.7，V/（V＋Ni）值除GZ01、GZ07、GZ32外其他都大于0.5，显示出整个研究区黑色岩系的形成与缺氧的还原性沉积环境有关。
表5.11 缺氧环境的微量元素指标
（据陈兰，2006）
Wignall提出U和Th的相互关系还可以用来指示缺氧环境，由U-Th/3值代表自生铀的相对含量，并建立了如下关系式：
西南地区重大地质事件与铀成矿作用
若δU>1，表明缺氧环境，δU＜1，则为正常海水沉积。贵州四个铀矿区30件样品的δU都大于1，显示了其沉积环境为缺氧的还原环境。
刘英俊、曹励明等（1984）提出La/Sm 的比值能对LREE 内部分馏程度提供信息，La/Sm比值越大反映LREE越富集，根据表5.10可以看出研究区La/Sm普遍都比较大，反映研究区不同程度地富集轻稀土。孙贤术等（1997）据La/Sm值将洋中脊玄武岩划分为三种类型：La/Sm>1为地幔热柱或异常型；La/Sm接近于1为过渡型；La/Sm＜1为正常型。由表5.10可以看出La/Sm都大于1，表明研究区黑色岩系在成因上可能与地幔热柱或异常型洋中脊玄武岩有关。
通过比较四个矿区稀土元素球粒陨石标准化分布模式图，发现分布模式图总体上都呈现右倾或略微右倾的趋势反映轻稀土有不同程度的富集。
Ce的负异常明显或者弱的Ce异常。Ce是变价元素，可溶性Ce3＋在氧化条件下易氧化成不溶性的Ce4＋，因而在陆壳风化过程中，Ce总是以Ce4＋被保留在风化残留物中，而在河水中含量降低，当大量河水汇入海盆后，便会导致海水中Ce的亏损，从而引起化学/生物化学沉积岩中出现Ce的负异常（据皮道会等，2008）。Ce异常在后期成岩作用中可能会被改变（据皮道会等，2008），Morad等（2001）提出LaN/SmN可以用作评价这种影响的指标：当LaN/SmN值大于0.35，且与δCe无相关性时，δCe能用作海洋氧化还原状态的指示剂。从表5.10中可以看出 LaN/SmN 值都大于0.35，在 δCe 与 La/Sm 相关图（图5.34）上显示白马洞（504）矿床的δCe与La/Sm相关性很差（图5.34上的黑色三角形），其他三个矿床除个别样品外总体上显示出具有一定得相关性（图5.34上的红色三角形、红色十字、蓝色小格），因此可以用 δCe 判别白马洞矿区的氧化还原环境。Wright等（1987）曾定义Ceanom（Ceanom＝lgδCe）＜-0.10表示氧化环境，Ceanom>-0.10表示缺氧环境。据表5.10，白马洞矿区Ceanom在-0.06～-0.02之间，均大于-0.10，代表了缺氧的环境。
图5.34 δCe与La/Sm相关图
Eu的异常在白马洞（504）矿床和金沙县（703）矿床显示正负异常都存在，马鬃岭和三穗县的Eu异常特征很相似，显示Eu的负异常。矿床地质特征显示两个矿所产的层位基本相当，含矿层都呈现数层且越往上矿层越薄。反映出马鬃岭和三穗县两个矿的形成环境非常相似。
5.2.5.2 黑色岩系铀成矿控制因素分析
（1）空间上受断裂构造的控制
在探明的铀矿床（点）中，普遍与各类构造有密切的关系，特别是断裂构造切割含铀地层时，往往富集成矿。如在洋水背斜的南西倾伏端，当白马洞东西向断裂构造切割中下寒武统牛蹄塘组、清虚洞组、石冷水组含矿层，并与北北东犀牛洞断裂构造带成锐角交汇时，控制了504矿床。
（2）沉积构造、沉积旋回对成矿有明显的控制作用
古生代以来，地壳以震荡运动为主，具有多次沉积旋回，并伴有铀的活化迁移和重新分配、重新富集。如加里东早期构造旋回的假整合，沉积了中下寒武统牛蹄塘组、清虚洞组、石冷水组含铀层，通过后期构造改造富集成矿。
（3）沉积环境对成矿的作用
在氧化环境条件下，铀源层中的铀被活化，伴随地表水、地下（热）水，沿断裂构造带、层间破碎带或透水层渗透，在还原条件下，铀被还原吸附沉淀下来，形成后生铀矿床，其特点是成岩时间早，成矿时间晚。
西南地区黑色岩系铀矿化特征~
中国西南晚震旦世—早寒武世黑色岩系中铀的成矿作用，有以下特征：
（1）黑色岩系是铀矿化重要的矿源层
黑色岩系中的铀和其他金属元素含量较高，例如，云南德泽地区筇竹寺组黑色岩系的U为陆壳丰度的61倍（夏庆霖等，2008）。寒武系下统牛蹄塘组的黑色页岩是富含U、Ag、Se、PGE、V、Mo、Hg等多种成矿元素的矿源层（李朝阳等，2003）。
（2）铀矿化还伴有多元素多组合类型的矿化特点
目前发现的主要组合类型有U-P、U-Hg、U-Mo、U-V等。U-P 型主要出现在四川的清平磷矿等，贵州的瓮安磷矿、福泉磷矿、织金磷矿、金沙703铀矿、金沙松林矿区等，云南的昆阳磷矿等。U-Hg型矿化的典型实例是贵州白马洞铀矿。U-Mo型主要在贵州的白马洞铀矿和广西373铀矿区。U-V型矿化主要出现在贵州三穗县V（U）矿点、镇远县马鬃岭V（U）矿床等。
（3）铀矿化发生在黑色岩系的海底热水喷流中心附近
黑色岩系的分布非常广，矿化现象也非常丰富。但是，并非所有黑色岩系中都有矿化发生。在黑色岩系的一些特殊的地质部位，例如海底热液喷流沉积中心，Mo、Ni、U等重金属和铂族金属出现富集或矿化。例如，贵州遵义松林小竹一带寒武系底部黑色岩系中的海底热液喷流沉积作用就非常典型。
（4）黑色岩系中铀矿化明显与后期改造作用有关
黑色岩系中铀矿化的后期改造证据较为明显，例如贵州白马洞铀矿、金沙703铀矿、镇远县马鬃岭V（U）矿床等的黑色岩系中，在铀含量较高的层位，都有断裂构造、构造角砾岩分布，都有硅化等热液蚀变发生。
因此，在西南地区进行黑色岩系铀矿找矿时，要抓住“一个环节，两个重点，三个结合”。“一个环节”就是抓住黑色岩系是矿源层这一基本环节。“两个重点”是抓住铀矿成矿的两个重要位置，一个是寻找热水喷流中心，一个是寻找有明显后期改造，特别是热改造的部位。“三个结合”就是将黑色岩系的形成与海底热水喷流中心相结合，将黑色岩系的演化与后期改造相结合，将黑色岩系中的铀与其他有用元素相结合进行综合勘查。
加里东期黑色岩系沉积事件的开端是新元古代青白口纪末的雪峰运动（或晋宁运动）；其在西南地区造成南华系不整合覆于前南华系的浅变质基底之上，并导致了新一轮构造旋回的开始，首先是陆地的夷平缩小，最后是陆地的淹没消亡并被早寒武世的黑色页岩覆盖。根据黑色岩系沉积特征和结构及地层的叠覆关系，加里东期黑色岩系沉积事件可大致分为两个重要沉积事件。西南地区古生代主要黑色岩系中铀矿化叙述如下。
（1）震旦纪—早古生代
以寒武系地层为主，其次是震旦系。黔中铀成矿带贵州白马洞504铀矿床、金沙铀矿床、与开阳磷矿和清平磷矿伴生的铀矿化等赋存于震旦系（灯影组、陡山沱组等）—寒武系（牛蹄塘组、石冷水组、娄山关组、高台组等）中，与该套震旦纪—早古生代黑色岩系密切相关。
白马洞（504）矿床大地构造位置位于“扬子准地台、黔北台隆”之“黔中隆起”南部，东西向白马洞深断裂北缘洋水背斜东冀的挠曲部位。洋水背斜位于开阳以西，北起息烽热水井，南至开阳大湾新寨，长约27km，轴向NE-NNE-SW，轴部为震旦系地层，两翼产状中等，倾角20°～45°，发育有次级小褶皱，南西倾伏端被白马洞断裂切割。赋矿层位主要由硅化岩、白云岩、页岩三个大类的岩石组成，铀成矿区的沉积环境在内陆棚—外陆棚之间变换。矿体在黑色蚀变硅化岩体中，分上、下两个矿带，分布不均匀，以下部矿带为主，大多在黑色蚀变硅化岩体的下部靠近断裂带，产状和形态受褶皱控制，主要富集在北东向背向斜翼部与北西向褶皱叠加部位，成似层状，透镜状产出，也有呈不规则状，主矿体总体走向NEE，倾向南东。
（2）奥陶纪—志留纪
以志留系地层为主。西秦岭若尔盖铀矿田中一系列铀矿床主要赋存于志留系（羊肠沟组、塔尔组和拉垅组等）中，与该套黑色岩系密切相关。
若尔盖铀矿田是我国著名的碳硅泥岩型铀矿床产区，为我国十大铀矿资源基地之一。大地构造位置位于秦岭褶皱系西段，西秦岭褶皱带之南亚带，分布于主要由古生界地层所构成的白龙江复背斜西段。若尔盖铀矿是具有典型的热液成因特征的碳硅泥岩型矿床，构造控矿和地层控矿作用明显。赋矿层位主要由硅岩、灰岩、板岩三个大类的岩石组成，铀成矿区的沉积环境在内陆棚—外陆棚之间变换。白依背斜北翼志留系地层中赋矿，另外西倾伏端志留系地层中不仅赋矿而且产出矿床数量多，分布集中，在较小范围内产出十多个大、中、小型矿床；另外，背斜西倾伏端寒武系地层中也有工业矿产出，如拉尔玛金铀矿床，邛莫金铀矿床，并且有的铀矿体还直接产于破碎花岗岩中。
此外，奥陶纪五峰期的缺氧事件，形成了覆盖整个扬子碳酸盐台地，并广布于华南的黑色碳质、硅质页岩及含砂质页岩等，俗称五峰页岩，该套黑色岩系以黑色、含碳质为其主要特征，作为铀矿预富集事件，对后期铀矿成矿具有较重要意义。
（3）泥盆纪
以郁江组、莲花山组、东岗岭组为主。目前在该层位发现了数个矿床和众多矿化点、矿化点，最为著名的是广西大新373矿床。373矿床产于中泥盆系东岗岭组底部白云质灰岩与郁江组碳质泥岩、粉砂岩接触部位，矿化受岩性和构造共同控矿。
综上所述，黑色岩系不仅是震旦纪—古生代铀成矿作用的重点，而且是研究西南地区不同时期重要铀矿的关键；西南地区大部分铀矿床（点），特别是主要的白马洞、若尔盖、大新等大型铀矿床的形成与黑色岩系具有密切的关系。震旦纪—古生代黑色岩系的形成是西南地区最重要的铀成矿事件之一。
西南地区黑色岩系铀矿化特征
答：（1）黑色岩系是铀矿化重要的矿源层 黑色岩系中的铀和其他金属元素含量较高，例如，云南德泽地区筇竹寺组黑色岩系的U为陆壳丰度的61倍（夏庆霖等，2008）。寒武系下统牛蹄塘组的黑色页岩是富含U、Ag、Se、PGE、V、Mo、Hg等多种成矿元素的矿源层（李朝阳等，2003）。（2）铀矿化还伴有多元素多...
黑色岩系中铀的矿化事件
答：综上所述，黑色岩系不仅是震旦纪—古生代铀成矿作用的重点，而且是研究西南地区不同时期重要铀矿的关键；西南地区大部分铀矿床（点），特别是主要的白马洞、若尔盖、大新等大型铀矿床的形成与黑色岩系具有密切的关系。震旦纪—古生代黑色岩系的形成是西南地区最重要的铀成矿事件之一。
西南地区黑色岩系铀矿化类型简述
答：含矿碳酸盐岩具有易破、易碎、易蚀变的特点,经后期热液蚀变形成的金属硫化物构造蚀变带及层间破碎带为黑色蚀变角砾岩、蚀变硅质岩、蚀变白云岩,结构、构造矿物成分与原岩有明显区别,反映了含矿主岩经历了强烈的交代作用。铀矿赋存于中下寒武统清虚洞组、石冷水组及下二叠统茅口组海相碳酸盐岩建造中。含矿层...
新生代铀成矿事件
答：这是西南地区第四次铀成矿作用。产于寒武系黑色岩系地层中的铀矿床主要见于贵州白马洞504铀矿床。504铀矿床产于贵州开阳洋水背斜南东翼倾伏端，白马洞断裂与犀牛洞断裂夹持部位。白马洞断裂是一深大断裂，附近伴随有温泉和产磷块岩的盆地，体现出地壳拉张环境。铀矿体产在下寒武统清虚洞组灰黄、黄色含...
早古生代黑色岩系铀的预富集事件
答：这一套志留系黑色岩系中富含多种金属成矿元素，化探异常反映良好，目前已在志留系中发现的矿产有铀、铜、钒、钼、锌、钴、锑等矿床和矿点（赵慎之等，1985）。川西若尔盖地区主要以海相碎屑岩、硅质岩、碳酸盐岩以及复理石、火山碎屑岩相为主的浅变质地层，厚2000～4000m。铀丰度较高，可达（9～13）...
黑色岩系中铀的分布
答：表5.2中为黑色岩系中U含量统计，可见黑色岩系，特别是（成矿）磷块岩中铀含量较高，甚至可以达到开采利用的含量，这部分铀在西南地区分布广，总量可观，是潜在的铀资源。李朝阳等通过对黑色岩系的研究，也认为寒武系下统牛蹄塘组的黑色页岩是富含U、Ag、Se、PGE、V、Mo、Hg等多种成矿元素的矿源层...
成矿时代分布规律
答：少数沉积成岩作用形成的矿床成矿时代与含矿地层时代相近,大多数产(富)铀层中的铀矿床均形成于燕山-喜马拉雅期,如金银寨矿床,围岩时代为早二叠世,铀成矿于晚白垩世。 二、成矿年龄集中分布与区域成矿同时性 华南铀矿成矿年龄数据分布范围为640～1.5Ma,其中>145.5Ma的数据11个,占3%,<145.5Ma的数据350个,占97...
铀成矿地质条件
答：该区基底岩石主要是新元古代—古生代的陆源碎屑夹海底喷发并经中 低级变质作用和混合岩化而成,其铀含量不均衡,存在新元古代—古生代富铀层(段), 如早古生代构造层(Z-S)铀含量为(3.3～4.6)×10-6,局部达36×10-6,它们为该区 铀成矿提供了丰富的铀源。区内产铀花岗岩铀含量多数在13×10-6以上,最高可达24...
地质构造发展及铀成矿简史
答：本区东部含铀丰度值高的火山岩，随着多旋回的火山喷发活动，岩浆亦产生分异作用，铀元素在火山口中的火山碎屑岩中或其附近火山岩的断裂带中富集成矿，形成了火山岩型铀矿床。与此同时，南北、东西向的压应力亦多次伴随发生，其间亦同时展现出新的纬向、经向及华夏式构造，或与古老构造复合，但以断裂...
华南红盆与铀矿保存
答：华南红盆与铀成矿的关系课题,曾是铀矿地质研究的热点,在20世纪80～90年代有过广泛的讨论,一些学者强调拉张裂陷和伸展作用的重要性(陈功等,1983;陈肇博,1985;陈跃辉等,1997),另一些学者则偏重于干热古气候对铀成矿作用的影响,强调浅部强氧化环境下的风化剥蚀作用中的铀活化迁移和富集(刘义发,1986;李慈俊,1987...
