银额盆地赛尔亥那地区铀矿化特征及成因研究.pdf

第 40 卷 第 1 期2024年 1月Uranium Geology铀矿地质Vol.40 No.1Jan.2024银额盆地赛尔亥那地区铀矿化特征及成因研究李伟涛1，刘武生1，纪宏伟1，李子颖1，牛霆2，罗森森2，杨喆1（1.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；2.核工业二三研究所，陕西 西安 710086）摘要 银额盆地赛尔亥那地区发现的地表铀矿化带，前期认为是层间氧化铀成矿作用形成的砂岩型铀矿化，本次研究发现，赋矿岩石类型为含铀白云质磷质岩及含铀磷质粉砂岩。矿石中赋存大量的微晶磷灰石，呈微晶（粒径1 m）集合体形式。全岩主微量分析显示 U与 P2O5、CaO 呈较好的正相关，磷灰石微区原位（LA-ICP-MS）主微量分析结果显示 U与 P2O5、CaO、REE等均呈较好的正相关，高倍扫描电镜下未发现铀矿物，认为铀是以类质同象形式赋存在磷灰石中。铀矿石岩性岩相特征、磷灰石微区原位微量元素组合特征及共伴生矿物成因等表明，富铀磷灰石是在沉积成岩过程中，微生物参与作用下形成的。因此，赛尔亥那地区铀矿找矿思路应兼顾潜水-层间氧化型及沉积成岩型。关键词 银额盆地；赛尔亥那；含铀磷质岩；磷灰石文章编号 1000-0658(2024)01-0143-14 中图分类号 P619.14 文献标志码 A银额盆地是我国北方中-新生代煤-油（气）-铀叠合盆地1。前期的铀矿勘查及研究工作主要集中在盆地东部，发现了塔木素特大型铀矿床、本巴图中型铀矿床、测老庙小型铀矿床2-4，而盆地西部的居延海坳陷、拐子湖坳陷工作程度较低。前人通过航空放射性调查以及野外地质调查在拐子湖坳陷赛尔亥那地区发现地表铀矿化异常，但依据层间氧化找矿思路仅在个别钻孔中发现泥岩型铀矿化，未实现砂岩型铀矿找矿突破，原因在于缺乏对地表铀矿化露头的矿化类型、铀矿化特征及铀成矿作用等研究。本次研究以在赛尔亥那地区发现的一处地表铀矿化露头为研究对象，通过野外地质调查、主微 量 元 素 分 析、偏 光 显 微 镜、扫 描 电 镜、电 子 探针、LA-ICP-MS 等方法手段，查明其铀矿石类型、铀赋存形式、共伴生矿物特征等，并探讨铀矿化类型及铀成矿作用，为该地区后续的找矿工作提供参考。1 地质背景1.1 区域地质概况赛尔亥那地区位于内蒙古西部额济纳旗境内，构造位置上位于银额盆地西北部的拐子湖坳陷内的一小型洼陷，西侧为绿园隆起（图 1）。该地区出露的地层主要是以二叠纪为基底的海相碎屑岩和以白垩系为盖层的陆相沉积岩，在西侧见变质岩出露。白垩系盖层主要为下白垩统巴音戈壁组（K1b）、苏宏图组（K1s），其中巴音戈壁组岩性主要为灰色白云质泥岩、泥质白云岩、粉砂岩、砂岩及砂砾岩等；苏宏图组主要出露在北部，岩性以棕红色泥岩为主。洼陷内的地层自边缘向中心倾斜，倾角约为1015。1.2 岩性组合与铀矿化特征本次研究的矿化露头地层属巴音戈壁组，呈层状产出，北东-南西向展布，走向长约 1.2 km，视厚度宽约 4 m，倾向 110，地层倾角约 7（图 1、图 2a）。DOI:10.3969/j.issn.1000-0658.2024.40.012李伟涛基金项目 中核集团集中研发项目“砂岩型铀矿多重耦合地质成矿作用与时空定位”（编号：中核科发 2021-143 号）资助。收稿日期 2023-08-11 改回日期 2023-09-25作者简介 李伟涛（1991），男，工程师，主要从事沉积型铀矿研究工作。E-mail：铀 矿 地 质第 40 卷铀矿化岩石主要为浅灰色及黄色磷质岩、磷质粉砂岩（图 2b、c、d）及含磷粉砂岩。野外测量铀矿石伽马照射量率为 20150 nC/（kg h）。围岩包括黄色白云质粉砂岩、黄色细砂岩、灰色白云质泥岩、灰色泥灰岩、灰色细砂岩、黄色含砾粗砂岩、黄褐色中砂岩、土黄色含砾粗砂岩、紫红色粗砂岩、紫红色含砾粗砂岩等。2 样品采集及分析测试方法本次扫描电镜、电子探针、主微量元素分析、磷灰石 LA-ICP-MS 元素分析等分析测试均在核工业北京地质研究院完成。扫描电镜仪器设备为 NanoSEM450 场 发 射 扫 描 电 子 显 微 镜，电 压 为20 kV，束斑直径为 1 m。电子探针仪器型号为JXA-8100，工作条件：加速电压为 15 kV，束流为20 nA，束斑直径为 1 m，分析方式为波谱分析，修正方式为 ZAF。磷灰石微区原位元素分析采用LA-ICP-MS 分析方法完成，使用的质谱仪为美国赛默飞世尔公司生产的 ELEMENT XR 型高分辨电感耦合等离子体质谱仪（HR-ICP-MS），激光器为美 国 相 干 公 司 生 产 的 Geolas 193 nm 准 分 子 激 光器，波长为 193 nm。测试过程中，采用 He 作为载气，Ar 作为补偿气。激光的束斑直径为 44 m，能量密度为 6 J/cm2，剥蚀频率为 8 Hz。每个样品的图 1 赛尔亥那地区构造位置及地质简图Fig.1 Structural location and geological sketch of Saierhaina area1第四系；2乌兰苏海组；3巴音戈壁组；4花岗岩；5二叠系；6基底出露区；7变质岩基底；8褐色泥灰岩；9白云质泥岩；10玫红色粉砂质泥岩；11灰色粉砂质泥岩；12灰色含砾粗砂岩；13黄色含砾粗砂岩；14紫红色白云质粉砂岩；15灰色白云质粉砂岩；16灰色粗砂岩；17黄色磷质粉砂岩；18灰色磷质粉砂岩；19铀（化）矿体；20不整合线；21地表铀矿化露头带；22凹陷边界；23研究区范围；24国境示意线；25城镇；26剖面线。144李伟涛，等：银额盆地赛尔亥那地区铀矿化特征及成因研究第 1期信号采集时间为 100 s，其中前 20 s 为背景信号采集时间，样品信号采集时间为 50 s。采用美国国家标准参考物质 SRM 610 和美国 USGS 标准物质BHVO-2G，BCR-2G 和 BIR-1G 对元素含量进行校正。本次研究所采集的赛尔亥那地区样品信息见表 1。表 1 赛尔亥那地区样品信息Table 1 Samples information from Saierhaina area样品编号SN01SN02SN03SN04SN04YSN05SN05YSN06SN07YSN08SN09SN10SN13SN14岩性蓝灰色泥质白云岩灰色白云质磷质岩灰色粉砂岩蓝灰色泥灰岩灰色泥灰岩浅褐黄色粉砂岩灰色粉砂岩浅黄色含磷粉砂岩黄褐色铁帽浅黄色磷质粉砂岩灰色白云质磷质岩灰色含磷粉砂岩黄褐色中砂岩黄色含砾粗砂岩样品编号SN17SN18SNS01SNS02SNS03SNS04SNS05SNS06SNS08SNS09SNS10SNS15SNS16SNS22岩性蓝灰色泥灰岩浅黄色粉砂岩灰色泥灰岩褐黄色泥质粉砂岩浅黄色砂砾岩浅黄色砂砾岩褐色粉砂岩浅灰色粉砂岩浅灰色粉砂岩浅灰色粉砂岩浅黄色粉砂岩灰色磷质粉砂岩灰色磷质粉砂岩浅黄色粗砂岩3 结果3.1 岩石类型经过显微镜、扫描电镜、主量及微量元素分析、X 衍射等手段，鉴定赛尔亥那地区铀矿石类型主要是白云质磷质岩、磷质粉砂岩和含磷质粉砂岩。白云质泥岩、泥灰岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩及砂砾岩等铀含量较低，基本不发育铀矿化。3.1.1 白云质磷质岩该 类 样 品 所 处 露 头 部 位 测 得 相 对 最 高 的 伽马照射量率为 150 nC/（kgh）。样品表层存在约0.5 cm 厚的黄色层，内部呈浅黄色、灰色。样品硬度较大，为致密块状。扫描电镜下观察发现样品中含大量长度小于 1 m的短柱状微晶磷灰石。SN09 样品 w（U）值为 64610-6（表 2），镜下鉴定磷灰石占比约 70%，偶见粉砂级石英、长石碎屑颗粒，占比约 5%左右，另外有 5%左右的方沸石，白云石占比约 15%，粒径一般在 50 m 以下，为粉晶。磷灰石、白云石及碎屑分布不均匀，白云石常呈条带状或者团块状分布（图 3a、b）。主量元素分析结果显示（表 2），SN02 样品 w（P2O5）值为 14.51%，SN09图 2 赛尔亥那地区铀矿化露头及铀矿石特征Fig.2 Characteristics of uranium mineralization outcrop and ore in Saierhaina areaa铀矿化露头展布；b铀矿石露头；c灰色含铀白云质磷质岩；d浅黄色含铀白云质磷质岩。145铀 矿 地 质第 40 卷样品 w（P2O5）值为 19.24%。鉴于样品中未见其他磷含量较高的矿物，认为磷主要来自磷灰石。按照中华人民共和国国家标准 GB/T 17412.21998岩石命名方案沉积岩岩石命名方案，磷酸盐矿物含量40%，其他矿物矿物含量60%，命名为质磷质岩，故 SN09样品定为白云质磷质岩。3.1.2 磷质粉砂岩及含磷粉砂岩该类样品多产在白云质磷质岩样品的上部，呈灰色或浅黄色，相对于磷质岩其碎屑矿物含量增加，磷灰石含量减少。磷质粉砂岩和含磷粉砂岩样品多数发育铀矿化，磷灰石含量为 12%36%，碎屑矿物主要为石英、斜长石、钾长石。SN08 样 品 呈 浅 黄 色，w（U）值 为 11110-6，w（P2O5）值为 9.15%，磷灰石含量约 36%，石英含量为 16%，斜长石含量为 11%，方沸石含量为 16%，白云石含量为 8%，黏土含量为 11%，石英及长石多为粉砂级碎屑，故该样品定为磷质粉砂岩。SNS15 样品 呈 灰 色，w（U）值 为 38.810-6，w（P2O5）值 为5.74%，磷灰石含量约 23%，石英含量为 26%，斜长石含量为 17%，钾长石含量约 4%，为磷质粉砂岩。SN03样品外表有约 0.5 cm 厚的黄色层，内部呈浅灰色，w（U）值为 4.9810-6，碎屑颗粒主要为石英，胶结 物 主 要 为 粉 晶 含 铁 白 云 石 及 少 量 铁 氧 化 物（图 3c）。3.1.3 砂岩及砾岩赛尔亥那地区砂岩及砾岩样品一般呈黄色、褐黄色、紫红色，填隙物中发育大量的赤铁矿、针铁矿及少量黏土矿物。砂岩及砾岩样品中均极少见到磷灰石，且w（U）值为较低，为1.1410-66.0210-6。碎屑颗粒主要为石英片岩，其中可见石英颗粒及长石颗粒被拉长呈定向排列，并被云母隔开，或是石英与长石颗粒之间接触部位的缝合线构造。砂岩中长石含量相对较少，主要为斜长石，来源于变质岩。长石多发育绢云母化，也见到长石被赤铁矿直接或间接交代后仍保留长石格架。碎屑物磨圆较差，以次棱角状为主，棱角状为次。砂岩多为孔隙式胶结，成分及结构成熟度低，表明碎屑为近源搬运。3.1.4 白云质泥岩矿化露头下部为蓝灰色白云质泥岩，质地较轻，滴酸起泡，其中常见铁氧化物结核。X射线衍射分析结果显示 SN01样品白云石含量为 37.7%，黏土含 量 为 32.2%，方 沸 石 含 量 为 12%，石 英 含 量 为10.2%，斜长石含量为 7.9%。该类样品铀含量较低，SN01样品 w（U）值为 4.2810-6。3.2 自生矿物特征赛尔亥那地区岩石样品中常见的自生矿物有白云石、赤铁矿、褐铁矿、磷灰石、黄铁矿、石膏、方沸石、菱铁-菱镁矿等。3.2.1 磷灰石通过偏光显微镜、扫描电镜、电子探针、X 射线衍射、LA-ICP-MS 均确认 SN09、SN02、SN08 样品中含较多磷灰石。偏光显微镜下磷灰石呈隐晶质，正交偏光下全消光（图 3a），为胶磷矿。扫描电镜下见磷灰石为超显微短柱状晶体（粒径0.5 m），以集合体形式分布（图 3d、e）。采用电子探针对磷灰石集中的区域进行分析（表 3），结果显示 w（CaO）值为43.59%49.57%，平 均 值 为 45.75%；w（P2O5）值 为25.99%32.96%，平 均 值 为 29.27%；w（F）值 为2.33%3.73%，平 均 值 为 2.94%；w（MgO）值 为1.77%5.6%，平均值为 3.6%；w（UO2）值为 0.07%0.21%，平均值为 0.15%；w（Cl）值为 0.03%0.05%，平均值为 0.038%；w（ThO2）值为 0.22%0.33%，平均值为 0.27%。F 含量相对较高，Cl含量较低，为氟磷灰石。碳氟磷灰石是氟磷灰石的取代形式，区别在于后者晶格中存在CO2+3，样品的全岩 X 射线衍射结果以及对磷灰石聚集体区域开展激光拉曼实验均显示磷灰石中可能存在碳酸根。另外，磷灰石的w（CaO）/w（P2O5）可用来判别氟磷灰石与碳氟磷灰石5，纯的氟磷灰石的 w（CaO）/w（P2O5）理论值为1.318，而碳氟磷灰石的 w（CaO）/w（P2O5）理论值为1.621。电子探针数据显示，赛尔亥那地区铀矿化岩石中磷灰石的 w（CaO）/w（P2O5）值为 1.491.68，平均值为 1.57（n5），与碳氟磷灰石的比值（1.621）接近，而与氟磷灰石的 w（CaO）/w（P2O5）值（1.318）相差较大，指示赛尔亥那地区的磷酸盐矿物可能为碳氟磷灰石。3.2.2 白云石赛尔亥那地区岩石中均常见白云石，对含铀磷质岩和含磷粉砂岩中白云石电子探针分析结果表明（表3），白云石w（CaO）值为28.1%29.79%，w（CO2）值为 44.89%47.25%，w（FeO）值 为 0.81%11.59%。部分测点 Fe 含量较高是白云石，且因 Fe 含量的变化发育环带结构，中心和边部为白云石，中间环带 146李伟涛，等：银额盆地赛尔亥那地区铀矿化特征及成因研究第 1期表 2 赛尔亥那地区样品全岩主量元素/%及 w（U）/10-6结果Table 2 Whole rock major elements(%)and w(U)/10-6 of samples in Saierhaina area样品号SN09SN08SN02SN06SNS16SNS15SN10SN14SN04YSN17SN03SN13SN01SN04SNS02SN07YSNS01SNS10SN18SNS22SN05YSNS03SN05SNS08SNS09SNS06SNS04SNS05灰色白云质磷质岩浅黄色磷质粉砂岩灰色白云质磷质岩浅黄色含磷粉砂岩灰色磷质粉砂岩灰色磷质粉砂岩灰色含磷粉砂岩黄色含砾粗砂岩灰色泥灰岩蓝灰色泥灰岩灰色粉砂岩黄褐色中砂岩蓝灰色泥质白云岩蓝灰色泥灰岩褐黄色泥质粉砂岩黄褐色铁帽灰色泥灰岩浅黄色粉砂岩浅黄色粉砂岩浅黄色粗砂岩灰色粉砂岩浅黄色砂砾岩浅褐黄色粉砂岩浅灰色粉砂岩浅灰色粉砂岩浅灰色粉砂岩浅黄色砂砾岩褐色粉砂岩SiO216.3935.3525.3236.8229.1653.6942.3358.2629.7939.7129.1160.7841.2124.553.024.2911.5370.6413.7857.9164.3868.8468.3359.3161.8268.7045.3520.55Al2O34.359.056.037.456.8311.3211.4010.988.4512.128.2811.5513.197.131.091.223.259.433.688.4210.1912.019.9810.128.1911.785.545.64Fe2O31.948.262.564.054.911.483.455.143.544.353.6616.543.595.167.6774.381.772.413.121.272.564.537.225.073.961.431.461.95MgO4.262.824.377.246.961.932.974.1511.729.0211.390.5488.0312.4016.210.66916.034.629.145.545.471.770.5932.763.832.391.133.22CaO31.9817.3026.7416.6120.511.4713.435.7712.019.2011.800.778.4013.4729.010.14126.351.4131.508.752.872.040.8836.446.883.1724.267.28Na2O2.743.763.733.162.884.335.092.982.283.012.253.073.241.860.3850.2861.042.961.422.783.662.793.963.402.344.101.2429.09K2O0.5291.260.8521.180.9531.721.632.671.952.701.852.813.011.620.1160.2180.4332.230.5742.222.582.682.942.002.012.481.251.55MnO0.0790.1210.1030.1420.2050.0500.1760.1340.1270.1270.1240.0550.1410.1290.2470.0140.0760.0220.2490.1850.0550.0540.0040.0820.0710.0390.0300.022TiO20.1930.4500.2800.4190.3420.5780.5260.3100.3590.5100.3610.3160.5440.3130.0680.0540.1660.3840.1840.2520.2360.4830.2080.4850.3700.5180.1950.242P2O519.249.1514.513.765.475.746.250.0870.0500.1220.0630.1190.0740.0690.0180.0930.0630.0490.0830.0580.0580.0670.0600.0620.0320.0460.0560.046烧失量14.2710.5015.0919.1120.487.0012.239.4729.6919.1131.033.3618.5533.2542.1218.6239.265.7335.212.567.914.715.6210.2110.465.1919.4224.03FeO1.370.771.561.092.830.931.260.572.941.182.400.701.013.602.501.971.430.981.190.770.970.690.663.113.010.570.620.67U64611193.752.242,038.821.16.025.915.284.984.584.283.713.653.272.962.752.362.281.831.751.581.461.221.171.141.05 147铀 矿 地 质第 40 卷处为含铁白云石。泥质白云岩中的白云石为泥晶，磷质岩及砂岩中的白云石多为粉晶。常见白云石被氧化溶蚀，其中出现环带状的褐铁矿（图 3f）。氧化溶蚀现象常沿着裂隙分布，附近的白云石一般粒度相对更大。可见白云石晶体的裂缝中赋存磷灰石，表明磷灰石形成晚于白云石。3.2.3 方沸石方 沸 石 呈 半 自 型 或 者 自 形 四 角 三 八 面 体 晶体，横截面为多边形，以集合体形式，呈条带或团块状分布（图 3g）。单偏光下为无色透明，正交镜下全 消 光。电 子 探 针 分 析 其 成 分 w（Na2O）值 为8.81%，w（Al2O3）值为 21.23%，w（SiO2）值为 57.11%，并含水。3.2.4 铁氧化物赤铁矿及针铁矿普遍发育，多呈浸染状，赋存在孔隙、碎屑及自生矿的解理裂隙、溶蚀孔洞中，如片岩岩屑中微颗粒之间以及白云石沿解理溶蚀孔洞中的针铁矿，也见保留长石格架假形的赤铁矿（图 3h）。图 3 赛尔亥那地区矿物学特征Fig.3 Mineralogical characteristics of rocks in Saierhaina areaa正交偏光下磷灰石及白云石；b扫描电镜下磷灰石；c正交偏光下粉砂岩；d扫描电镜（二次电子）下磷灰石微晶形态；e扫描电镜下磷灰石微晶；f正交偏光下白云石溶蚀洞中见褐铁矿；g扫描电镜下方沸石；h扫描电镜下赤铁矿及变质岩岩屑；i正交偏光下菱铁矿-菱镁矿连续固溶体。Ap磷灰石；Dol白云石；Lm褐铁矿；Anl方沸石；Hm赤铁矿；MMS变质岩岩屑；Sd-Mgs菱铁矿-菱镁矿。3.2.5 菱镁-菱铁矿在SN04泥质白云岩样品中，可见较多的菱铁-菱镁矿，呈柱状，长度一般在250 m左右，以类似碎屑物形式分布。单偏光下呈白色或无色透明，表面具羽状纹理，正交偏光下呈现灰色及白色混杂星点状（图3i）。扫描电镜下可见菱铁矿和菱镁矿呈不同条带分布，电 148李伟涛，等：银额盆地赛尔亥那地区铀矿化特征及成因研究第 1期子探针分析亮色部分与暗色部分均为菱铁-菱镁连续固溶系列。其中菱镁-菱铁矿 w（FeO）值为 30.48%，w（MgO）值 为 20.99%；菱 铁-菱 镁 矿 w（FeO）值 为14.95%，w（MgO）值为 35.66%（表 3）。3.3 铀的赋存状态本次研究未在任何样品中发现铀矿物。对 SN09样品中磷灰石集合体的区域进行电子探针分析，结果显示w（UO2）值为0.06%0.21%，平均值为0.13%，w（ThO2）值为 0.22%0.33%，平均值为 0.27%。采用LA-ICP-MS微区原位激光剥蚀对磷灰石集合体区进行主微量元素分析，结果显示w（U）值为423.3810-6549.3310-6，平 均 值 为 478.7110-6，w（Th）值 为表 3 赛尔亥那地区铀矿石中磷灰石及白云石电子探针分析结果 w（B）/%Table 3 EPMA analytical result of apatite and dolomite of uranium ore in Saierhaina area w(B)/%矿物磷灰石白云石方沸石菱镁-菱铁矿菱铁-菱镁矿测点12489567A1A2A3A4111F2.332.513.733.302.86/SiO20.651.680.301.911.81/0.6157.110.020.05TiO20.460.170.100.030.300.020.070.030.07/0.03/0.060.02P2O525.9927.6432.9631.2928.45/0.070.070.100.050.570.68/0.04Y2O30.050.090.170.110.14/Al2O30.530.710.341.141.100.02/0.02/0.100.4221.230.020.02FeO1.711.490.861.101.4411.595.792.180.8111.296.511.700.1030.4814.95CaO43.643.5949.7546.6445.1528.8428.1028.8629.7929.5429.7029.710.090.430.06Na2O0.910.910.901.601.080.110.02/0.140.020.090.078.810.050.03SrO0.370.330.380.360.310.080.050.050.090.140.050.150.160.03/MnO0.100.09/0.060.070.390.300.290.500.380.190.17/1.000.29Cl0.030.040.050.040.03/MgO5.664.482.331.773.7513.6418.5920.9520.6013.1816.0518.390.0220.9935.66BaO/0.050.050.09/0.04/0.080.03/K2O0.170.170.150.190.31/0.04/0.080.120.03/0.02UO20.21/0.180.070.13/0.06/ThO20.330.300.290.230.22/CO2/45.0746.3447.2547.1044.8946.1647.21/44.048.53总量82.1883.1590.9788.5086.0499.7999.3999.7099.2699.5599.6399.2687.5599.1099.65注：/表示低于检测限或未测该元素。表 4 赛尔亥那地区磷灰石聚集区 LA-ICP-MS主量、微量、稀土元素结果Table 4 The LA-ICP-MS analytic result of major，trace and rare earth elements of apatite in Saierhaina areaCaOP2O5SiO2MgOAl2O3FeONa2OK2OTiO2MnOSrThY42.1525.418.476.224.902.361.940.700.410.132 799.85865.46589.1042.8826.418.746.194.001.941.500.740.200.113 005.98920.69629.7145.9729.505.515.482.462.131.350.500.170.103 145.581 082.04714.6144.3326.406.667.023.462.091.350.720.290.122 989.65917.16618.2737.5023.5213.286.436.482.182.380.770.250.102 421.27809.21549.7043.7325.547.437.173.672.071.370.660.220.122 811.26876.15602.0442.9125.058.117.743.312.071.270.740.280.122 625.86860.68579.0142.9025.809.076.244.701.961.800.680.340.102 977.23923.09624.6840.8822.9610.817.035.292.562.410.460.200.122 631.34861.62556.16点号SN09-1SN09-2SN09-3SN09-4SN09-5SN09-6SN09-7SN09-9SN09-10 149铀 矿 地 质第 40 卷UBaCeNdDyYbZrLaErGdSmVPrCrBPbRbScZnHoNiGaLuCuTbEuTmNbLiCoSnWHfSbMoREELREEHREELREE/HREELaN/YbNEuCe(LREE/HREE)N469.92409.58175.91146.2271.1165.4362.7653.8552.5241.9237.8236.9925.7224.0421.2021.1520.5419.7419.0516.9410.4310.129.899.689.288.868.663.052.642.441.190.540.480.21/766.69475.59291.091.630.120.981.010.21492.73412.75173.28150.7977.5771.4763.3356.6056.0341.9738.6232.4027.1930.1321.0614.0022.7721.7921.5917.953.979.6410.697.959.709.379.171.935.702.301.001.300.440.08/680.55419.09261.451.600.080.910.970.21549.33448.52210.11181.5585.3977.8969.7667.8763.5550.5546.5533.5432.9817.2351.2123.3715.0722.6229.6520.4310.8911.9811.299.0110.9210.9610.111.447.502.610.020.070.430.080.13880.14550.01330.121.670.080.990.970.22494.98415.23184.01154.3775.9868.4762.1556.9954.4944.0039.6136.6627.8533.2924.6217.4422.3920.3822.9317.576.9110.3510.6510.609.748.899.461.954.302.150.450.280.510.280.24762.09471.73290.361.620.110.941.010.21427.40416.07165.79137.7567.2059.5358.7651.8148.5939.2333.0634.6924.9417.6621.3016.9023.2220.0119.0615.735.0010.398.787.528.797.887.992.041.741.890.680.480.620.380.12677.07421.22255.851.650.080.961.000.21479.00416.22177.18148.1673.1868.6157.9353.9253.6044.4536.4433.5826.4525.7720.1916.2421.2620.0122.4717.536.1010.3510.258.619.329.188.771.492.752.220.360.420.330.340.11737.04451.33285.711.580.111.001.020.20489.43466.32173.45145.6071.7763.5659.0154.2752.4041.0936.8431.3326.4922.0217.8313.4119.8619.5920.9416.908.569.279.687.979.298.798.582.015.692.560.430.450.580.11/718.71445.44273.271.630.080.991.000.21482.24453.07186.98153.8277.0766.4269.9358.4854.3145.7139.2434.5327.5812.0215.8418.2821.4820.0842.5918.2414.9211.9510.126.3010.229.499.012.534.343.050.661.260.410.440.15766.69475.59291.091.630.120.981.010.21423.38373.26159.89137.1968.6560.1862.7652.1150.1741.0536.9732.2724.8739.6434.2214.9312.7419.8211.0515.860.8310.428.597.808.878.078.081.383.311.550.310.240.510.130.21680.55419.09261.451.600.080.910.970.21点号SN09-1SN09-2SN09-3SN09-4SN09-5SN09-6SN09-7SN09-9SN09-10注：主量元素单位为%；微量元素及稀土元素单位为 10-6；/表示低于检测限。表 4（续）150李伟涛，等：银额盆地赛尔亥那地区铀矿化特征及成因研究第 1期809.2110-61 082.0410-6，平均值为 901.7910-6（表4）。扫描电镜在数万倍下观察发现磷灰石呈短柱状晶体，其表面未见超显微状（粒径1 m）铀矿物。3.4 地球化学特征3.4.1 全岩主、微量元素特征样 品 w（P2O5）值 为 0.018%19.24%，28 个 样品中有 21 个样品 w（P2O5）小于 0.12%，7 个样品大于 3.76%，均为磷质岩或粉砂岩（表 2）。w（U）值为 1.0510-664610-6，19 个样品小于 510-6。w（U）值 较 高 的 样 品 均 为 磷 质 岩 及 含 磷 粉 砂 岩，而中砂岩、粗砂岩及砂砾岩 w（U）值均较低。w（U）值小于 510-6的样品中，P2O5与 U 呈正相关（图 4a），CaO 与 U、P2O5无相关性，MgO 与 U 呈较弱的正相关；w（U）值大于 510-6的样品中，P2O5与 U 呈较好的线性正相关（图 4b），CaO 与 U、P2O5呈现较好的 线 性 正 相 关（图 4c、d），MgO 与 U 无 明 显 相 关性；此外，Si、Fe、Al、Na、K、Ti 与 U 无明显相关性，Sr 含量较高，与 U、P2O5均呈线性正相关。图 4 赛尔亥那地区样品全岩主量元素与铀相关性图Fig.4 Correlation diagram between major elements and U of whole rock samples in Saierhaina areaaU含量小于 510-6样品的 P2O5与 U相关性图；bU含量大于 510-6样品的 P2O5与 U相关性图；cCaO与 P2O5的相关性图；dCaO与 U的相关性图。3.4.2 磷灰石微区原位元素特征铀矿石样品 SN09 磷灰石含量最高，对其中磷灰石微晶聚集区域开展 LA-ICP-MS 微区原位元素分析。由于激光剥蚀束斑（44 m）大于磷灰石微晶粒度，剥蚀区域可能会包含少量白云石、黏土等杂质。分析结果显示 U 与 P2O5、CaO 呈显著正相关关 系，与 SiO2、Al2O3、Na2O 负 相 关 明 显，与 MgO、FeO 呈较差的负相关，与 K2O、TiO2、MnO2相关性较差（图 5）。P、Ca 主要赋存在磷灰石中，Mg 主要赋存在白云石中，Si、Al 等元素主要赋存在黏土矿物中。这表明，U 赋存在磷灰石中而非白云石及黏土矿物中。磷灰石聚集区中微量元素含量较多的为Sr、Th、Y、U、Ba、Ce、Nd。其中w（Sr）值最高，为2 421.2710-63 145.5810-6，平均值为2 823.1110-6，w（Th）值为809.2110-61 082.0410-6，平均值为901.7910-6，w（U）值 为 42310-6549.3310-6，平 均 值 为478.7110-6，w（Ba）值为373.2610-6466.3210-6，平均值为 423.4510-6。磷灰石聚集区的稀土元素总量为677.0710-6 151铀 矿 地 质第 40 卷880.1410-6，平均值为744.0910-6（n9）。铀含量与各稀土元素及总稀土含量均呈较好的线性正相关。磷灰石聚集区w（Y）值较高，为549.710-6714.6110-6，平均值为607.0310-6。LaN/YbN值为0.080.12，平均值为0.1，稀土配分曲线呈现左倾样式（图6）。Eu值为0.911.02，平均值为 0.97，Ce值为 0.961.03，平均值为1.0。LREE/HREE平均值为1.62，较低，表明轻重稀土分异不明显。图 5 赛尔亥那地区磷灰石聚集区 LA-ICP-MS主量元素与铀相关性Fig.5 Correlation between major elements and U of apatite by LA-ICP-MS in Saierhaina area4 讨论4.1 铀的赋存状态探讨偏光显微镜鉴定、扫描电镜、X 射线衍射分析结果均显示，赛尔亥那地区铀矿石中主要是微晶磷灰石，其次为白云石，含少量黏土矿物。扫描电镜未观察到铀矿物，电子探针和 LA-ICP-MS 分析显示，铀赋存在磷灰石中。虽然前人通过开展磷灰石吸附铀模拟试验证明大量的铀（9410-3）可以非晶态化学吸附在磷灰石晶体表面6，但一些砂岩铀矿石及含铀磷块岩的逐级提取等实验结果表明，离子吸附态铀占比很低（0.01%3.2%），并且离子吸附态铀是吸附在黏土矿物表面，铀主要以类质同象形式赋存在磷灰石中或以独立矿物存在7-10。本次研究的赛尔亥那地区的含铀磷灰石在扫描电镜放大数万倍下观察磷灰石微晶，其表面未见铀矿物，能谱分析也未检测到 U。并且 LA-ICP-MS微区元素分析结果显示，U与 P2O5、CaO均呈非常好的线性正相关关系，152李伟涛，等：银额盆地赛尔亥那地区铀矿化特征及成因研究第 1期这更可能指示铀在磷灰石晶体中的分布较均匀，而不是吸附在磷灰石表面。结合前人的一些逐级提取试验研究结果，认为赛尔亥那地区的含铀磷质岩中铀是以类质同象形式赋存在微晶磷灰石中的。4.2 含铀磷灰石成因及