松辽盆地南部保康地区钻孔铀矿化地球化学特征及意义.pdf

第 40 卷 第 3 期2024年 5月Uranium Geology铀矿地质Vol.40 No.3May2024松辽盆地南部保康地区钻孔铀矿化地球化学特征及意义董守政，李子颖，蔡煜琦，刘军港，张云龙，贾立城（核工业北京地质研究院，北京 100029）摘要 松辽盆地是我国中-新生代陆相沉积盆地之一。文章以松辽盆地保康地区姚家组下段为主要研究目标层，采用地球化学和光谱学，针对赋矿砂岩中主量元素、微量元素、硫同位素和有机质特征进行分析研究，探讨了保康地区铀矿化特征和成矿前景。分析结果显示：保康地区矿化段具有脱 Si，富 Fe、Mn的特征，并且更加富集 S和 TOC；与铀相伴生的微量元素有 Co、Ni、Mo、Cd、Re、Tl、Zr等，其中 Mo、Cd、Re富集相对更加强烈，并且与铀具有显著的相关性；保康地区姚家组下段矿化样品 34S值为17.7 2.7，低于非矿化样品，说明黄铁矿中硫的主要来源为有机物热解（TDS）；光谱学特征显示，样品中的有机质成熟度相对较高，与腐殖酸有一定相似性，推测是由深部烃源岩层演化而来的。综合分析铀矿石地球化学特征和有机质特征，认为保康地区铀矿化特征符合渗出砂岩型铀成矿作用的特点。关键词 砂岩型铀矿；地球化学；激光拉曼光谱；红外光谱；保康地区 文章编号 1000-0658(2024)03-0377-17 中图分类号 P619.14 文献标志码 A松辽盆地是我国中-新生代陆相沉积盆地之一，具有油气、煤、铀等多种能源同盆共存的特点，也是目前进行砂岩型铀矿勘探工作的重要盆地，并且已经在其中发现了钱家店、海力锦、白兴吐、宝龙山等大中型砂岩型铀矿床（图 1）。盆地南部目前控制的矿区面积百余平方千米，沿钱家店铀矿床外围展布，大部分研究工作主要聚焦该矿区内1。前人对松辽盆地南部矿区铀矿床的含矿建造特征2-3、矿床地球化学4-5、成矿条件6-7及成矿模式8-10等方面开展了大量的工作，对于铀矿床成矿模式有以下认识：钱家店铀矿床为三源成矿模式，海力锦铀矿床是“非典型”层间氧化带型铀矿床，白兴吐铀矿床具有渗入型与渗出型“双开放成矿系统”的成因特点，宝龙山铀矿床属于后生渗入氧化为主、有机流体渗出改造为辅的复合成因型铀矿床，这些研究成果均认为松辽盆地南部的铀矿床形成机制与传统的层间氧化带型铀矿床有明显的区别，并且与深部有机流体具有密不可分的关系。保康地区位于松辽盆地南部矿区的东侧，经过对前人资料的综合梳理，核工业二四三大队认为该地区具有与钱家店凹陷相似的铀成矿环境，成矿条件及找矿前景较好11。然而，目前对该地区的研究主要集中在构造特征和沉积相特征等方面，地球化学和有机质特征研究相对较为薄弱。因此，本文选取保康地区作为研究区，通过赋矿砂岩主微量元素、硫同位素以及有机质的光谱学特征研究，对其地球化学特征进行总结与分析，分析姚家组下段铀矿化特征及其与深部有机流体的关系，探讨铀成矿机理，建立矿化砂岩的地球化学标志，助推矿区外围找矿成果扩大。DOI：10.3969/j.issn.1000-0658.2024.40.034董守政基金项目 国家自然科学重点基金“砂岩型铀矿铀及伴生元素与有机质迁移富集机理”（编号：U2167210）和中核集团集中研发项目“第四代铀矿勘查关键技术研究与示范”（编号：中核科发 2021-143号）联合资助。收稿日期 2024-03-27 改回日期 2024-04-03第一作者 董守政（1998），男，河南濮阳人，硕士研究生，矿产普查与勘探专业。E-mail：通信作者 李子颖（1964）男，博士，高级工程师（研究员级），长期从事铀矿地质科研与找矿工作。E-mail：铀 矿 地 质第 40 卷1 地质概况松辽盆地地处中亚造山带东段，是一个中-新生代大型陆相板内伸展断坳复合型的克拉通盆地。盆地整体表现为东西成带、南北分块的构造格局。根据盖层发育和构造演化等方面的特征，松辽盆地南部可以划分出开鲁坳陷、西南隆起区、西部斜坡区、东南隆起区和中央坳陷区 5个二级构造单元，又可划分出 2 个背斜带、8 个隆起带、4 个阶地和 19 个凹陷，共 33个三级构造单元3（图 1）。图 1 松辽盆地南部构造单元划分图（据文献 11 修改）Fig.1 Structural units division map of the southern Songliao Basin（modified after reference 11）1盆地边界；2一级构造单元边界；3二级构造单元边界；4架玛吐凸起；5铀矿床；6研究区。II1开鲁坳陷；II2西南隆起区；II3西部斜坡区；II4中央坳陷区；II5东南隆起区；III1陆家堡凹陷；III2舍伯吐凸起；III3哲中凹陷；III4乌兰花凸起；III5钱家店凹陷；III6甘旗卡凹陷；III7白音花凹陷；III8三棵树鼻状凸起；III9瞻榆凹陷；III10架玛吐凸起；III11大林凹陷；III12安乐凹陷；III13宝格吐凹陷；III14乌日吐凹陷；III15大六家子凹陷；III16呼勒斯咯尔凹陷；III17张强凹陷；III18金宝图凹陷；III19西部断陷带；III20兴隆山隆起带；III21中部缓坡带；III22东部陡坡带；III23长岭凹陷；III24双坨子阶地；III25扶余隆起；III26登娄库背斜带；III27宾县王府凹陷；III28青山口隆起带；III29钓鱼台隆起区；III30德惠凹陷；III31九台阶地；III32杨大城子；III33梨树凹陷。1.1 构造特征保康地区位于松辽盆地西南隆起区内，西邻架玛吐凸起，东邻东南隆起区和中央坳陷区，主要包括安乐凹陷及其与架玛吐凸起的过渡部位等三级构造单元（图 2）。区内断裂构造发育，以近南北、东西及北东向断裂为主（图 2），这些断裂沟通了深部还原流体与中-新生代地层的联系12，是下伏层位的油气、煤层气及富铀热液等流体向上运移的重要通道，为深部成矿流体上升提供了有利条件。嫩江期末，在太平洋板块俯冲作用影响下，发生了嫩江构造运动，区域构造背景由拉伸转为挤压，控盆断裂转为挤压性质。这一力学性质的转变致使早期为正断层的架玛吐凸起北部断裂（F1）的上盘由于逆冲牵引作用褶皱隆升，即为反转构造，长期处于隆升剥蚀状态，在其核部的姚家组被剥露地表形成构造剥蚀天窗13（图 3）。这种强烈的构造反转隆升及断裂活动也使得松辽盆地南部深部有机流体沿贯通断裂向上迁移进入地层14，使姚家组原生红色氧化砂岩、粉砂质泥岩发生还原作用褪色为灰色、灰绿色，并在大范围区域上发育碳酸盐化、黄铁矿化等蚀变15。1.2 地层特征目前保康地区钻孔已揭露的地层由老到新主要为上白垩统青山口组（K2qn）、姚家组（K2y）、嫩江 378董守政，等：松辽盆地南部保康地区钻孔铀矿化地球化学特征及意义第 3期图 2 保康地区坳陷层断裂解译示意图（据文献 11 修改）Fig.2 Schematic diagram of fault interpretation in Baokang area（modified after reference 11）1海西期花岗岩；2二级构造单元分区线；3三级构造单元分区线；4推测隐伏深大断裂位置及编号；5推测反转断裂位置及编号；6推测正断层位置及编号；7推测逆断层位置及编号；8走滑断层位置及编号；9地名；10研究区。图 3 保康地区前新近系地质图（据文献 11 修改）Fig.3 Geological map of the Pre-Neogene series in Baokang area（modified after reference 11）1上白垩统四方台组；2上白垩统嫩江组；3上白垩统姚家组；4海西期花岗岩；5地层整合、不整合地质界线；6推测剥蚀界线；7三级构造单元界线；8F1断层。379铀 矿 地 质第 40 卷组（K2n）、四 方 台 组（K2s）、明 水 组（K2m）、泰 康 组（N2t）和第四系（Q）（表 1），其中姚家组是一套在干旱-半干旱条件下形成的以红色为主的陆源碎屑岩沉积。表 1 保康地区地层结构表Table 1 Stratigraphic structure in Baokang area地层系第四系新近系白垩系统上白垩统组泰康组明水组四方台组嫩江组姚家组青山口组代号QN2tK2mK2sK2nK2yK2qn厚度/m10014008560190130210100180210380045岩性特征黄土或黑色腐殖土，松散砂砾层浅黄色、灰色细砂岩夹泥岩下段岩性主要为灰色、灰绿色、褐色泥岩夹灰色粉砂岩，上段岩性主要为褐色、浅红色泥岩夹粉砂岩棕红色泥岩、粉砂岩夹薄层砂岩灰黑、深灰色泥岩、粉砂岩灰、砖红、褐黄色中砂岩、细砂岩、砂砾岩夹紫红色、灰绿色泥岩、泥质粉砂岩以灰色砂岩为主，局部夹灰黑色、紫红色泥岩古气候干温湿温湿温湿干温湿湿温干热-半干热温湿沉积相冲洪积相滨湖相浅滨湖相三角洲-滨浅湖相浅湖-深湖相冲积扇-辫状河相湖相姚家组下段为保康地区的找矿目的层，是一套下部冲积扇相和上部辫状河相的沉积结构，辫状河相砂体的厚度大，连续性好，分布稳定，夹有透镜状泥岩。姚家组下段顶部发育常见 310 m 厚的紫红色的洪泛泥岩沉积，与姚家组上段分界，是良好的隔水层；冲积扇相沉积以紫红色的泥岩、粉砂岩、砂质砾岩沉积为主，厚度为 30100 m，底部多发育青山口组泥岩、粉砂岩，有利于成矿流体在地层中的迁移。姚家组下段主要受 F1断裂、架玛吐凸起和安乐凹陷控制16，砂体表现为南厚北薄、东厚西薄的分布状态（图 4）。F1断裂以南砂体厚度较大，一般为 70160 m，最厚达 207 m，含砂率一般为 60%80%，局部地段含砂率可达 83%，靠近架玛吐凸起的位置含砂率较低，一般为 30%50%。图 4 保康地区姚家组下段砂地比等值线图（据文献 11 修改）Fig.4 Contour map of sandstone percentage for the lower member of Yaojia Formation in Baokang area（modified after reference 11）1姚家组下段砂地比等值线；2海西期花岗岩；3剥蚀界线；4断层；5地名。380董守政，等：松辽盆地南部保康地区钻孔铀矿化地球化学特征及意义第 3期2 样品采集与分析本次研究中所用样品共计 16 件，取自保康地区钻孔 BK2，样品主要为矿化段及其附近样品，岩性为灰色、灰绿色砂岩。对样品进行了光学显微镜与扫描电镜鉴定、地球化学分析以及激光拉曼和 红 外 光 谱 分 析。其 中，扫 描 电 镜 使 用 仪 器 为TESCAN VEGA3 型扫描电子显微镜（配有 EDAX 能谱仪），工作条件：电压为 20 kV，束流为 15 A。主量元素分析使用 AB104L，Axios-mAX 波长色散 X射 线 荧 光 光 谱 仪。微 量 元 素 测 定 使 用 Finnigan MAT 公司生产的 ELEMENT XR 等离子体质谱仪。激光拉曼分析使用仪器为法国 HORIBA 公司生产的 Lab RAM Evolution 型激光拉曼光谱仪，扫描范围为 1004 000 cm-1，激光器波长为 532 nm。红外光谱分析使用 Bruker 公司生产的 LUMOS 显微傅里叶红外光谱仪，模式为 ATR，扫描范围为 6404000 cm-1。S 同位素分析测试采用 Flash2000 型元素 分 析 仪 和 Delta v plus 型 稳 定 同 位 素 气 体 质 谱仪；测量结果以 CDT 为标准，记为 34SV-CDT，分析精度 优 于 0.2；硫 化 物 参 考 标 准 为 IAEA-SO-5，IAEA-SO-6 和 NBS-127，其 34S 分 别 是 0.450.16、-34.20.18 和 20.300.19。上述测试均在核工业北京地质研究院分析测试中心完成。3 矿化特征3.1 铀矿化砂体特征保康地区铀矿化地层为姚家组下段（K2y1），岩性主要为褐色、黄色中-细砂岩夹褐色泥岩、灰色中-细砂岩。矿化位置靠近姚家组下段与青山口组上段分界位置，埋深 810.65811.75 m，品位最高可达 0.093%。垂向上岩性分带特点为红泥-黄砂-矿化段-黄砂-红泥（图 5），铀矿化发育在灰色砂体中，这种“两红（黄）夹一灰”的现象指示了保康地区的矿 化 段 存 在 深 部 富 铀 流 体 渗 出 导 致 矿 化 的 可能性17-18。图 5 BK2钻孔矿段柱状图Fig.5 Columnar diagram of the ore section in drill hole BK2保康地区铀矿化岩石主要岩性为灰色、灰绿色中-细砂岩（图 6a），在矿化段附近可见到灰色砂岩中有原生红色氧化残余（图 6b、c），说明该地区姚家组下段经历过还原流体的改造。3.2 铀矿化砂岩特征通过光学显微镜与扫描电镜的观察与统计，铀矿化砂岩中碎屑颗粒占比 80%左右，填隙物占比20%左右，以孔隙式胶结为主，接触式胶结为辅，碎屑颗粒磨圆分选较差，颗粒主要为棱角次棱角状（图 7a）。碎屑颗粒以石英、岩屑和长石为主，其中石英占碎屑颗粒的 60%80%，以单晶石英为主，部分石英发育溶蚀现象，呈港湾状，少量石英被方解石交代（图 7b），可见石英次生加大现象，偶见次生加大石英被溶蚀（图 7c）；长石占碎屑颗粒约 10%，以钾长石为主，可见微斜长石（图 7d）等；岩屑主要为花岗岩岩屑、变质岩岩屑等；其他碎屑颗粒可见 381铀 矿 地 质第 40 卷金红石（图 7e）、黑云母（图 7f）、锆石、磷灰石等。岩石结构成熟度较低，孔隙度较大，搬运距离近，呈近源特征。保康地区姚家组下段铀矿化砂岩中后生蚀变主要有黏土矿化和碳酸盐化。其中黏土矿化常见绿泥石化和高岭石化。灰绿色铀矿化样品镜下可见到大量绿泥石化现象，绿泥石主要覆盖在长石（图 8a）以及黑云母表面（图 8b），这是岩石呈灰绿色的主要原因19，灰色铀矿化样品中同样可以见到少量绿泥石化；高岭石化主要发育在长石表面以及填充在碎屑颗粒之间，镜下可观察到部分长石发育高岭石化现象。样品中的碳酸盐化主要为亮晶方解石和泥晶方解石（图 8c），方解石产状为充填型，多呈不规则状大范围充填孔隙，发育在石英加大边之后。铀矿化样品中还可见大量黄铁矿，以半自形-他形为主。镜下观察到的黄铁矿围绕金红石分布，和有机质共生（图 8d、e、f）；被黄铁矿交代的金红石内部发育少量黏土矿物和锐钛矿，这说明铀成矿过程经历了还原改造作用20。图 6 保康地区姚家组下段手标本照片Fig.6 Hand specimen photograph of the lower member of Yaojia Formation in Baokang areaa矿化样品，灰绿色细砂岩；b灰色粉砂岩中的原生红色氧化残余；c杂色粉砂岩，褪色蚀变。图 7 保康地区铀矿化样品镜下特征Fig.7 Microscopic characteristics of uranium mineralized samples in Baokang areaa碎屑颗粒主要呈棱角-次棱角状，磨圆与分选均较差（单偏光）；b方解石交代石英（正交偏光）；c次生加大石英发生溶蚀（正交偏光）；d微斜长石等碎屑颗粒被亮晶方解石胶结（正交偏光）；e金红石边缘被交代（反射光）；f长石、黑云母等颗粒被绿泥石薄膜覆盖（单偏光）。Bi黑云母；Cal方解石；Mc微斜长石；Q石英；Rt金红石。382董守政，等：松辽盆地南部保康地区钻孔铀矿化地球化学特征及意义第 3期图 8 保康地区铀矿化样品蚀变特征Fig.8 Alteration characteristics of uranium mineralized samples in Baokang areaa长石颗粒表面被绿泥石覆盖（单偏光）；b黑云母表面发育绿泥石化（单偏光）；c碎屑颗粒之间发育亮晶方解石（正交偏光）；d黄铁矿围绕金红石发育（反射光）；e扫描电镜下金红石外围发育黄铁矿，内部发育少量锐钛矿和黏土矿物（背散射）；f黄铁矿围绕有机质发育（反射光）。Bi黑云母；Cal方解石；Chl绿泥石；Py黄铁矿；Q石英；Rt金红石。4 地球化学特征4.1 主量元素保康地区姚家组下段不同类型砂岩中主量元素差距不大，仅 MgO、CaO等在不同类型样品中有一定差异（表 2）。SiO2、Al2O3是研究区姚家组下段岩石最主要的成分，在矿化砂岩中，其质量分数均略微低于无矿化砂岩（图 9a）。在酸性环境下，长石蚀变会释放出 Si，导致 Al2O3的减少以及石英发育次生加大；w（SiO2）值从无矿化样品到矿化样品的降低，反映了环境由酸性过渡为弱碱性，导致少量石英溶蚀。镜下观察到的次生加大石英被溶蚀（图 7c）也证明了矿化段经历了酸性环境到碱性环境这一过程。CaO在砂岩中主要以方解石胶结物的形式存在，矿化砂岩CaO含量高于无矿化砂岩，这一特征与镜下观察到的矿化砂岩中发育大量方解石胶结物一致，说明铀矿化阶段处于有利于方解石沉淀的碱性环境。K2O 在矿化砂岩中亏损，而 MnO 在矿化砂岩中富集，结合 SiO2、Al2O3、TFe2O3的迁移规律，这种脱Si，富 Fe、Mn 特征类似于钱家店姚家组下段后期矿化砂岩的叠加改造21，暗示了保康地区姚家组下段存在经历了与钱家店矿床类似流体的改造的可能。一些较活泼的元素对环境的敏感度很高，在不同的地球化学环境中这些元素的含量、价态等有较为明显的差异，这种差异可以反过来指示地球环境的变化，因此利用这些元素的分布特征，可以研究不同类型样品所处的地质环境。本文选取 TFe2O3、TOC、S全作为化学参数进行分析（表 2）。不同类型的砂岩 TFe2O3含量变化较大，矿化砂岩明显高于无矿化砂岩（图 9b）。在矿化砂岩中，Fe2+主要以黄铁矿和绿泥石的形式存在，夏菲等22 383铀 矿 地 质第 40 卷研究认为灰绿色砂岩中的绿泥石成因与深部碱性铁镁质还原性流体有关，还原性流体中携带的 Fe可能是矿化砂岩中 Fe的重要来源。S主要以黄铁矿的形式存在，铀在还原条件下沉淀时常伴随黄铁矿的生成。矿化砂岩中 S 的含量高于无矿化砂岩，这与镜下观察到矿化砂岩中发育大量黄铁矿相符。TOC与 S全特征相似，矿化样品高于非矿化样品。S全和TOC 与 U 的相关系数分别为 0.89 和 0.86（图 10），相关程度高，指示黄铁矿和有机质与铀矿化关系密切。图 9 保康地区姚家组下段全岩分析直方图Fig.9 Chemical analysis histogram of bulk rock in the lower member of the Yaojia Formation in Baokang area 图 10 保康地区姚家组下段 S全（a）、TOC（b）与 U关系图Fig.10 Relationship diagram of S-total（a）and TOC（b）with U in the lower member of Yaojia Formation in Baokang area表 2 保康地区姚家组下段主量元素分析结果Table 2 Major elemental analysis results of the lower member of Yaojia Formation,Baokang area岩石类型铀矿化样品无矿化样品样品编号BK2-13BK2-14BK2-15BK2-17BK2-18平均值BK2-21BK2-22BK2-23BK2-24BK2-25BK2-26BK2-27BK2-28BK2-29BK2-30BK2-31平均值岩性灰色细砂岩灰色钙质细砂岩灰色细砂岩灰色中细砂岩灰色中砂岩灰色中粗砂岩灰色粗砂岩灰色细砂岩灰色钙质中砂岩灰色中砂岩灰色中砂岩灰色中砂岩灰色中砂岩灰色细砂岩灰色粗砂岩灰色细砂岩SiO2w(B)/%78.5967.3475.9478.3877.9175.6377.9076.8675.9172.7076.5477.7879.6878.0177.0280.1674.1476.97Al2O39.757.679.099.689.789.1911.1111.6312.387.8811.2211.1310.0010.7211.549.0812.6610.85TFe2O31.700.9361.071.911.621.451.221.161.430.5981.081.171.071.551.541.171.891.26MgO0.4280.3050.3120.3910.3960.3700.5320.5880.7310.3020.4840.5020.3990.5520.5340.3270.7810.520CaO1.4410.134.121.241.403.670.4550.5550.4966.930.4960.4730.4640.4420.5581.370.8841.19Na2O2.561.882.222.372.602.332.742.822.771.903.012.732.452.582.772.182.992.63K2O3.212.563.103.093.313.053.523.543.452.693.733.463.293.493.473.143.533.39MnO0.0490.4260.1600.0420.0450.1400.0100.0100.0140.2970.0100.0100.0070.0090.0110.0470.0150.040TiO20.4280.2350.2170.2870.3080.3000.3820.4270.5200.2150.3910.3940.2880.2780.3770.2090.5280.360 P2O50.0720.0560.0590.0700.0660.0600.0600.0710.0670.0540.0670.0660.0660.0660.0710.0590.1090.070 FeO0.690.440.500.730.510.570.400.510.540.520.500.360.410.600.500.920.890.56S全0.2880.0450.1250.5180.3350.2600.0040.0100.0080.0090.0140.0100.0110.0120.0100.0080.0080.010TOC0.1020.0670.0730.2260.0950.1100.0600.0760.0610.0680.0680.0590.0690.0880.0740.0760.0870.070 384董守政，等：松辽盆地南部保康地区钻孔铀矿化地球化学特征及意义第 3期4.2 微量元素保康地区姚家组下段砂岩微量元素如表 3 所示。在 铀 矿 化 样 品 中，w（U）值 介 于 14710-693010-6，平均值为 36910-6；无矿砂岩 w（U）值为2.9610-67.0010-6，平均值为 5.3710-6。U 的富集会引起其他微量元素的富集或亏损，因此查明 U 的伴生元素及其与 U 的关系，对于建立铀矿化的地球化学标志有重要意义。保康地区姚家组下段砂岩与铀伴生的微量元素主要有 Co、Ni、Mo、Cd、Re、Tl、Zr等元素，与哈达图渗出砂岩型铀矿有一定相似性17。为更加明显地反映不同铀含量样品中微量元素与铀的关系，对各微量元素分别取对数后进行分析。Co、Ni 具有相似的迁移规律：无矿化砂岩中这两种元素含量较低，富集系数为 0.28和 0.15（富集系数w（B）样品/w（B）中国沉积岩，w（B）中国沉积岩数据引自文献 23），相对亏损，但在矿化砂岩中，富集系数均上升为 0.39。Co、Ni与 U正相关关系较好（图 11a、b），前者相关系数为0.643 1，后者相关系数为0.376 4；Zr 为高场强元素，在沉积岩中常富集在锆石当中，在表生条件下难以迁移，但在姚家组下段砂岩中 Zr具有一定程度富集，富集系数为 1.94，并且与铀有一定程度的相关性（图 11c）。高场强元素 Zr与深源基性元素 Co、Ni的地球化学特征说明保康地区在铀富集过程中，经历了深部富铀流体的改造。Mo与 U 具有相似的地球化学特性，在氧化环境下，Mo 与 U 呈六价迁移，在还原环境下，呈四价沉淀24。保康地区 Mo 富集较为强烈，富集系数为7.73，与 U 具有明显的正相关关系（图 11d），相关系数为 0.930 6。Cd 在 矿 化 砂 岩 中 质 量 分 数 为 0.15510-60.66210-6，平 均 值 为 0.410-6，富 集 系 数 为7.56；在 无 矿 化 砂 岩 中 质 量 分 数 为 0.03810-60.08510-6，平 均 值 为 0.0510-6，与 U 有 明 显 相关性（图 11e），相关系数为 0.917 8。Re 在矿化砂岩 中 富 集 较 为 强 烈，w（Re）值 为 0.27110-60.86510-6，平 均 值 为 0.47410-6，富 集 系 数 为948.4（富集系数 Kw（B）样品/w（B）陆壳，w（B）陆壳数 据 引 自 文 献25），并 且 与 铀 相 关 性 明 显（图11f），相关系数为 0.926 3。Tl 与 Cd、Re 均为稀散元素，化学性质相似25，在保康地区姚家组同样与铀有较明显的正相关关系，相关系数为 0.626 8（图 11g）。Co、Ni、V 是指示氧化-还原条件的重要元素，Ni/Co 和 V/（V+Ni）是判断地球化学环境的可靠指标。Ni/Co7 对应还原（贫氧）环境，Ni/Co5 对应表 3 保康地区姚家组下段微量元素数据分析结果Table 3 Analysis results of trace elements of the lower member of Yaojia Formation in Baokang area样品类型铀矿化样品无矿化样品样品号BK2-13BK2-14BK2-15BK2-17BK2-18平均值BK2-21BK2-22BK2-23BK2-24BK2-25BK2-26BK2-27BK2-28BK2-29BK2-30BK2-31平均值Vw(B)/10-631.50 14.10 17.30 29.60 36.30 25.76 32.50 33.40 49.90 20.80 29.10 31.30 21.20 24.50 28.00 18.60 40.90 30.02 Co9.165.326.1425.818.112.90 4.634.926.164.834.865.124.954.825.204.056.305.08 Ni8.069.377.5312.910.39.63 6.697.729.818.456.986.415.366.086.254.529.057.03 Mo7.171.833.295.334.034.33 0.3560.3990.4470.3180.4800.3730.3510.3210.4320.3020.4370.380Cd0.5500.2130.1550.6620.4240.4000.0380.0550.0850.0540.0490.0430.0460.0510.0480.0690.0570.050 Re0.8650.2710.3740.4660.3950.470 0.0020.002 0.002 0.0020.0050.0020.0020.0020.0020.0040.0050.0024Tl1.470.6990.9911.211.571.19 0.7460.7920.7600.5390.8110.7550.7270.7200.7050.6220.6960.720 U222173147930374369 4.715.235.365.627.005.275.145.136.865.812.965.37 Zr181215142553173252 168188220118194190159155187137188173 Hf5.265.963.9812.44.346.39 5.356.446.933.715.976.104.945.145.604.165.695.46 Ni/Co0.88 1.76 1.23 0.50 0.57 0.75 1.44 1.57 1.59 1.75 1.44 1.25 1.08 1.26 1.20 1.12 1.44 1.38 V/(V+Ni)0.80 0.60 0.70 0.70 0.78 0.73 0.83 0.81 0.84 0.71 0.81 0.83 0.80 0.80 0.82 0.80 0.82 0.81 385铀 矿 地 质第 40 卷氧化环境；V/（V+Ni）介于 0.540.89 时反映了厌氧环境，介于 0.460.6 时反映了贫氧环境26。样品Ni/Co 值介于 0.501.76，V/（V+Ni）为 0.600.84（表3），反映了保康地区姚家组下段矿化段及其附近地层经历了氧化阶段，并在后期演化过程中被还原改造。4.3 稀土元素保康地区矿化样品的的轻稀土（LREE）平均含量为 124.5610-6，重稀土（HREE）平均含量为21.8610-6，总 稀 土（REE）平 均 含 量 为 146.4210-6；无矿化样品轻稀土平均含量为 136.4210-6，重稀土平均含量为 14.6910-6，总稀土平均含量为151.1110-6（表 4）；整体上，研究区沉积物的稀土元素总量平均值接近全球平均大陆上地壳（UCC，146.4010-6 27），略 低 于 北 美 页 岩 的 平 均 值（NASC，173.2110-6 28）。稀土元素地球化学特征在成矿、成岩研究中不仅可反映矿质和流体来源，还可以示踪流体活动踪迹和成岩、成矿作用29。一般认为，由于稀土元素在表生环境下迁移时难以发生显著的分馏作用，因而可以用其配分模式来进行物源示踪30。稀土元素 Eu是判断沉积物源岩的一个重要而有效的参数，图 11 保康地区 U与微量元素关系图Fig.11 Relationship diagram between uranium and some trace elements in the lower member of Yaojia Formation in Baokang area 386董守政，等：松辽盆地南部保康地区钻孔铀矿化地球化学特征及意义第 3期稀土元素在地质体中主要以3 价的形式成组出现，但 Eu存在变价 Eu2+，Eu2+与 Ca2+具有相似的化学性质，因此 Eu2+经常取代 Ca2+的位置，以类质同象的形式脱离稀土元素整体，使得 Eu形成负异常。早期岩浆结晶形成的斜长石中含有大量 Ca2+，导致大量Eu2+以类质同象的形式进入斜长石，表现为 Eu的正异常，而与之对应的残余流体则表现出 Eu 的负异常。遵循鲍温反应序列，早期岩浆分异形成的玄武岩等基性、超基性岩常常显示为 Eu 正异常，而晚期形成的花岗岩等中酸性长英质岩石往往呈现 Eu 负异常。以 O、Si、Al为主要组成元素的上地壳平均化学组成与花岗岩相似，具备轻稀土元素富集、重稀土元素含量稳定和 Eu 负异常的特征。从保康地区姚家组下段的稀土元素配分曲线图中可以看出（图12），配分曲线具有明显的右倾特征：轻稀土元素配分曲线为陡坡状，以 Eu 为分界线，重稀土元素配分曲线较为平坦，具有明显的 Eu负异常。表明研究区沉积物物质来源较为一致，并且具有大陆上地壳源区的特征。矿化样品 BK2-14 和 BK2-17 重稀土元素含量明显高于其他样品，这可能与 U的富集有关。表 4 保康地区姚家组下段稀土元素数据分析结果Table 4 Analysis results rare earth elements in the lower member of Yaojia Formation in Baokang area样品原号BK2-13BK2-14BK2-15BK2-17BK2-18BK2-21BK2-22BK2-23BK2-24BK2-25BK2-26BK2-27BK2-28BK2-29BK2-30BK2-31Law(B)/10-633.526.528.626.229.832.633.433.428.733.034.032.833.830.532.338.4Ce67.053.956.455.256.861.362.963.456.561.464.262.466.356.562.673.5Pr7.116.186.376.876.257.197.537.406.307.407.437.497.586.677.289.10Nd26.123.124.329.023.226.827.127.123.427.028.027.728.725.127.533.4Sm4.574.744.398.243.984.854.774.764.324.914.965.094.914.574.946.37Eu0.7520.8430.7471.500.6560.8000.8210.7600.7290.8130.7860.8980.7890.7510.8531.10Gd3.844.473.677.903.183.914.033.793.624.024.154.414.233.884.185.10Tb0.6530.9070.6572.000.4920.6670.7060.6480.6260.6950.6890.7260.6780.6420.7050.884Dy3.266.033.6013.52.833.583.683.723.323.793.843.923.813.583.844.86Ho0.6191.390.7313.370.5350.7460.7830.7610.7000.7670.7780.7590.7910.7170.7160.916Er1.904.262.109.861.572.252.392.402.002.272.282.302.292.242.012.60Tm0.30 0.72 0.33 1.56 0.27 0.35 0.38 0.41 0.32 0.37 0.34 0.39 0.38 0.36 0.34 0.42 Yb1.90 4.37 1.99 10.01.60 2.26 2.40 2.60 1.88 2.23 2.32 2.30 2.26 2.33 2.05 2.58 Lu0.27 0.65 0.30 1.49 0.22 0.34 0.38 0.39 0.32 0.34 0.35 0.36 0.36 0.35 0.32 0.41 Y17.5 42.9 20.3 103 15.7 20.4 21.7 21.2 18.7 21.3 20.8 21.5 21.5 21.4 20.4 26.6 LREE139.032115.263120.807127.01120.686133.540136.521136.820119.949134.523139.376136.378142.079124.091135.473161.870HREE12.73922.79913.38549.6810.70014.10514.74614.72212.79114.48014.75415.16314.79114.09514.16217.763在 Hf-La/Th图解中（图 13），样品点绝大多数落在长英质物源区及其边缘，呈现少量古老沉积物质加入的分布趋势。利用REE-La/Yb 图解可以判别沉积物来源及物源区特征，样品主要位于沉积岩、碱性玄武岩和花岗岩的交汇区域，并且主要分布在花岗岩-沉积岩区域（图 14），表明此区新生代沉积物源岩主要为花岗岩和沉积岩。4.4 硫同位素保康地区姚家组下段矿化段岩石中可观察到大量硫化物，主要为黄铁矿，说明硫化物与矿化有着密不可分的关系，因此分析硫同位素是十分必要。有机物热解（TDS）是黄铁矿中硫的主要来源之一：当温度高于 50 时，硫酸盐还原菌（SRB）等细菌活动性剧烈降低，含硫有机物（如石油）可受热分解形成 H2S，由于含 32S的键比含 34S的键更容易断