Question

早古生代黑色岩系铀的预富集事件

Answer 1

黑色岩系呈灰黑色，是一套还原环境下形成的碳酸盐岩、硅质岩、泥质岩、细碎屑岩和相应的浅变质岩石（黑色页岩等）组合，含有Cu、Au、U、Mo、Ni、V、Fe、Mn、Se、P GE等多金属元素，大多数元素都具有氧化还原变价性质。岩石中有机碳含量较高（一般大于0.5%）且常见金属硫化物（铁硫化物为主）。根据黑色岩系的这一特定含义，结合国内外学者对黑色岩系铀矿的研究，本文认为，黑色岩系铀矿包含国外文献提到的黑色页岩铀矿和磷块岩铀矿，也包括国内提到的碳硅泥岩型铀矿、磷块岩型铀矿（非传统铀矿）等矿床类型。

西南地区早古生代有两套典型的黑色岩系。一套是晚震旦-早寒武纪时期在滇东、黔西南、黔中、川西地区广泛分布的黑色岩系地层，另一套是志留纪时期在西秦岭的川西北地区广泛分布的黑色岩系地层。

晚震旦-早寒武纪黑色岩系的广泛分布，是在罗迪尼亚超大陆的裂解作用的大陆动力构造作用背景条件下发生的。晚震旦-早寒武纪时期，由于罗迪尼亚超大陆的裂解作用，在滇东、黔西南、黔中、川西等地区形成了相对封闭的缺氧环境海相沉积。例如，贵州早寒武世的黑色岩系沉积的古地理环境为浅水陆架和深水陆棚，其分界线大致在平塘—都匀—余庆—石阡一线，其岩性主要为黑色页岩、硅质岩、磷块岩及泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩等。硅质岩及磷块岩一般位于底部。在浅水陆架区（台地区）称牛蹄塘组，与下伏震旦系灯影组（厚层白云岩）假整合接触；在深水陆棚区（斜坡-盆地区）称渣拉沟组，与下伏震旦系留茶坡组（薄层硅质岩）整合接触。厚度变化大，一般数米至百余米。为一套海平面迅速上升造成的沉积速率低的海侵体系域沉积。黑色岩系中产钼、钒等矿床。富集Mo、V、Ba、Ag、Au、U、P、PGE等元素，地层特征、元素地球化学特征及特征元素比值所反映的是早寒武世黑色岩系形成于缺氧的还原环境，有热水沉积的加入。这一时期的缺氧事件波及面广，造成了早寒武世早期一套层位稳定的黑色岩系，它不仅与中国南方其他地区该时期的黑色岩系特征相近，而且可与印度、巴基斯坦、法国、英格兰、阿曼、苏联及蒙古国、澳大利亚、加拿大等地该时期的黑色岩系相对比，应属早寒武世全球性缺氧事件的一个部分（肖加飞等，2006）。

贵州下寒武统牛蹄塘组黑色岩系富含多种有用元素。该黑色岩系的岩性演化序列按由下而上的顺序为：下伏震旦系灯影组白云岩→牛蹄塘组→下硅质岩→磷块岩→金属富集层→上硅质岩→薄层状黑色页岩→厚层状黑色页岩。经研究，牛蹄塘组黑色岩系具有热水-正常海水混合沉积特征，其中，下硅质岩属热水沉积岩（李胜荣等，1995）。在贵州遵义松林地区黄家湾、金沙出露的下寒武统牛蹄塘组非常典型，牛蹄塘组与下伏震旦系灯影组块状白云岩呈假整合接触。主要有铁锰氧化物黏土岩、褐灰色含铀磷块岩夹透镜状白云岩层、碳质粉砂质水云母黏土岩夹透镜状磷块岩层、镍钼硫化物矿层、含钼钒石煤层、碳质水云母黏土岩及粉砂质黏土岩。牛蹄塘组胶磷矿中含铀（U含量可高达0.02%～0.03%），黏土岩中Mo、Ni、V、Y 等元素可达工业综合利用指标（毛景文等，2001）。有人认为Zn、Mo、Ba、U、Cd、Se、Tl等元素可能主要与海底热水喷流作用有关（李胜荣等，2000）。其实，贵州遵义松林、金沙地区的黑色岩系中富集U、P、Mo、V、PGE元素，刚好与海底热水喷流中心的地质环境吻合。

西秦岭南段甘川交界处的白龙江上游地区，广泛分布一套志留系地层，为一套巨厚的浅海-海湾相的细碎屑岩-碳酸盐岩黑色岩系。下志留统主要由变粉砂岩、碳质板岩、硅质岩、硅质板岩和凝灰质板岩组成，厚150～1870m。中、上志留统主要为砂质板岩、碳质板岩、砂岩和凝灰质砂岩间夹硅灰岩透镜体，厚1940～4191m。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）×10^-6。在川西北降扎地区，上志留统以砂质板岩、碳质板岩、绢云母千枚岩为主，夹硅质岩、硅质板岩及灰岩透镜体。铀聚集在富含碳质的板岩、硅板岩、硅质岩、硅灰岩、硅质灰岩中。铀的丰度为（7～15）×10^-6，局部可达（30～300）×10^-6。产有多个中小型铀矿床。在平武-松潘地区，上志留统由深灰色、黑色碳硅质板岩、泥板岩、含碳绢云母石英千枚岩组成，间夹变质粉砂岩-细砂岩、硅质岩和薄层灰岩，铀的丰度为（7.2～8.5）×10^-6，局部可达32×10^-6。在碳硅质板岩中有大量放射性异常点，目前只发现有两个成矿年龄落在早古生代时期，一个是在降扎510铀矿床下志留统碳质板岩和硅灰岩中发现有450Ma年龄的沥青铀矿，另一个是在崇尔511铀矿床中发现有410Ma年龄的沥青铀矿（中国核工业地质局等，2004）。大量的成矿年龄值都集中在中生代和新生代，尤其以新生代为主。另外，若尔盖地区铀矿床伴生元素主要有Ni、Zn、Mo、V、Se、Au、Cu、Co、As、P、S、Ga、Cd等，这是一套黑色岩系地层常见的元素组合。综合上述特征，可以认为，西秦岭的川西北地区的志留纪黑色岩系，是该地区早古生代形成的一个铀的预富集层。

西南地区早古生代黑色岩系地层中发现的铀矿组合类型比较丰富。勘查和研究工作发现，铀在黑色岩系中较为富集，和其他一些金属组合形成矿点和矿床。目前发现的主要组合类型有U-P、U-Hg、U-Mo、U-V、U-PGE等。例如，U-P型矿床（点）主要出现在四川的清平磷矿、贵州的瓮安磷矿、福泉磷矿、织金磷矿、金沙703铀矿、金沙松林矿区等以及云南的昆阳磷矿等。U-Hg矿床（点）的典型实例是贵州白马洞铀矿。U-Mo型矿床（点）主要在贵州的白马洞铀矿和金沙703铀矿区。U-V型矿床（点）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。U-PGE型矿点主要出现在贵州遵义松林地区（毛景文等，2001）和云南德泽的Ni-Mo-V-PGE矿区（夏庆霖等，2008）。

尽管黑色岩系铀矿既有成岩阶段形成的“铀源层”和“储铀层”，也有后期改造（淋积作用或热液作用）形成的铀矿床，还有后期叠加成矿（深源流体）形成的富矿和大型矿床，本书为叙述方便起见，将黑色岩系地层中的成岩阶段形成的“铀源层”和“储铀层”单列出来讨论，定义为早古生代黑色岩系铀的预富集事件。