陕西华阳川铀多金属矿床铀赋存状态研究

1 区域地质背景
矿床位于陕西华阴市华县境内，大地构造位 置隶属于华北陆块南缘小秦岭陆内造山带（图 1），地质和地球物理资料表明，小秦岭陆内造山 带是华北陆块南缘一个狭长的古隆起区，其南北
收稿日期：2014-01-25 基金项目：中国核工业集团地矿事业部铀矿地质调查项目（项目 编号：地 D1205）
分别为宝鸡―固始―栾川断裂和丹凤―商南断 裂所限制，前者为秦岭褶皱带与华北陆块的边界 断裂，而后者为北秦岭与中秦岭的边界断裂[3]。
3 矿石特征
华阳川矿床的主要有用组分为铀、铌、铅、 轻稀土元素，虽然品位较低，随着选冶技术的发
展，矿石综合利用的潜力巨大。按照自然类型， 矿石多为铀铌铅混合矿石，从综合利用角度可分 为以铅为主，以铀为主，铅铌铀混合 3 种矿石类 型。按照工业类型，铀矿石工业类型为含多种金 属硫化物和多种特征性矿物的复合铀矿石。按照 氧化程度，矿床氧化带深度一般 50～60 m，地形 高处氧化带较深、近山顶处达 80 m，沟谷地带氧 化带较浅、10～25 m，氧化带界限与地下水潜水 面大致吻合，氧化带中的矿物氧化程度由上向下 逐渐减弱。在氧化带中铌钛铀矿仅表面形成一层 黄色氧化膜、氧化程度较低、以原生矿为主。
0.12 mm 粒级范围，占总量的 55.43%。
关键词：铀矿床；多金属矿床；赋存状态；铌钛铀矿；华阳川；陕西
中图分类号：P579；P619.14
文献标识码：A
作 者 简 介 ： 惠 小 朝 ， 男 ， 1982 年 生 ， 博 士 研 究 生 ， 主 要 从 事 铀 矿 地 质 和 地 球 化 学 研 究 . E-mail ：
惠小朝，等. 陕西华阳川铀多金属矿床铀赋存状态研究
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表 1 华阳川矿区地层表 Table 1. Stratum list for Huayangchuan ore district
图 3 华阳川矿区地质图（据陕 6 西省核工业 224 大队，2012） Fig. 3. Geological sketch map of Huayangchuan ore district.
经镜下鉴定，铌钛铀矿为等轴晶系，多呈八 面体或连晶，薄片下呈浅黄褐色至棕褐色（图 5）， 正高突起，均质体，但有时可见光性异常，局部 呈现微弱的非均质性。在矿物表面常有一层浅黄 色次生氧化膜，组成皮壳。
铌钛铀矿的粒度变化范围较大，一般在岩浆 和热液活动早期结晶的铌钛铀矿颗粒大、自形程 度高，晚期交代部位产出的铌钛铀矿颗粒小，自 形程度差。在显微镜下利用面积法对矿石中铌钛 铀矿的粒度进行了系统测定[9,10]（以铌钛铀矿短 径计算），并做了统计分析对比。从表 2 可知， 面积法的统计结果显示铌钛铀矿的粒度在各个 粒级均有分布，集中在 0.04～0.12 mm，占总量 的 55.43%，其次为 0.12～0.22 mm 粒级范围占 35.07%，而 0.44～0.22 mm 和＜0.04 mm 粒级范
第 34 卷 第 4 期 2014 年 12 月
矿物学报 ACTA MIERALOGICA SINICA
文章编号：1000-4734(2014)04-0573-08
Vol. 34, No.4 Dec., 2014
陕西华阳川铀多金属矿床铀赋存状态研究
惠小朝 1,2，李子颖 1,2，冯张生 3，程德进 3
石、磁铁矿、菱锶矿、含锶重晶石、钡天青石、锆石、黄铁矿等可综合利用矿物。脉石矿物主要有斜长石、
石英、钠长石、角闪石、黑云母、方解石等。铀矿物主要为铌钛铀矿，铀 88.93%赋存于铌钛铀矿中，5.7Leabharlann Baidu%
赋存于晶质铀矿中，其余以类质同象或吸附的形式赋存于长白矿、独居石、褐帘石、磷灰石、榍石矿物中。
铌钛铀矿主要呈自形—半自形粒状结构，细粒铌钛铀矿为他形粒状结构。铌钛铀矿的粒度主要集中在 0.04～
矿区断裂发育，形成了 NW―SE 向裂隙密集 带，裂隙多被不同类型的脉岩、矿脉充填，褶皱 主要是由片麻理构成的层间褶皱。矿区岩浆岩种 类较多，以脉岩为主，呈脉状形式沿构造断裂贯 入在太华群地层中。其次是呈规模较小的小岩体 出现，所见小岩体主要有斑状花岗岩、伟晶质花 岗岩、中粗粒花岗岩等（图 3）。
矿体主要产在太华群变质岩中，铀矿体产状 与北西向脉岩密集带产状基本一致，倾向北东， 倾角 35°～50°。铀矿体形态呈不规则大透镜状、 似板状、扁豆状，在空间上总体呈大网脉状。铀 矿体在 1300 m 标高以上矿体集中、形态完整、 厚度较大,主要矿体厚度 2～94 m，厚度变化系数 41%～77%，厚度较稳定。
图 2 陕西小秦岭地区燕山期中酸性岩体及构造分布图（据张正伟改编，2007） Fig. 2. Distribution Diagram for Neutral-acid Intrusions and constitute of Xiao Qinling Area, Shanxi Province.
第4期
（1. 核工业北京地质研究院，北京 100029；2. 中核集团 铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029； 3. 陕西省核工业 224 大队，陕西 西安 710024）
摘 要：华阳川矿床位于秦岭造山带与华北陆块交接部位的小秦岭。岩矿石光薄片鉴定和电子探针分析表明，
华阳川矿床矿石矿物主要有铌钛铀矿、方铅矿、黄铁矿、磁铁矿、晶质铀矿、长白矿，其次为独居石、褐帘
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粒级/mm
0.44～0.22 0.22～0.12 0.12～0.04
＜0.04 合计
比粒径（d） 8 4 2 1
表 2 铌钛铀矿粒级统计及其对比表 Table 2. Analyses of batafite grain sizes
颗粒数（n） 10 155 245 32 442
发育火成的碳酸岩，呈脉状产出，与大量石英密 切共生[7]。
2 矿区地质背景
华阳川矿床地层较简单（表 1），出露地层由 老到新有：下太华群三关庙组的第五、第六层 （Arth2s5-Arth2s6）和上太华群的秦仓沟组第一至 第五层（Arth2q1-Arth2q5）及第四系，在出露地层 中有大量脉岩分布。
前人将该矿床的矿化类型划分为硫化物型 或石英碳酸盐脉型或伟晶花岗岩岩型[8]，通过观 察镜下矿物的赋存特征，我们认为这种划分方式 是不恰当的。铀多金属矿化在不同的围岩中，主 要产在伟晶岩脉、碳酸岩脉、花岗斑岩，片麻岩 的构造破碎带中，围岩类型对矿化限定不明显， 因此，矿化应是多期多阶段、复成因形成的产物。
该地区岩浆岩广泛发育，岩浆作用贯穿本区 整个地质演化历史，具有长期性、多次性，主要 有太古宙晚期的双峰式火山喷发和中元古代早 期的溢流与喷发，以及燕山期大规模酸性岩浆活 动，其中以燕山期岩浆活动最为强烈。太古宙岩 浆活动表现为侵入太华群中的超基性岩、基性 岩。中元古代的岩浆活动造成熊耳群在区内广泛 分布。燕山期，秦岭进入陆内造山作用演化阶段， 并以陆内俯冲的逆冲推覆隆升和伸展为特征[6]， 伴随这些构造作用，该地区发生了大规模花岗岩 浆活动，花岗岩体主要以小斑岩体产出，仅部分 地区有大岩基形成，代表性岩体有老牛山岩体、 华山岩体、文峪岩体、娘娘山岩体、合峪岩体、 花山岩体和五丈山岩体等（图 2），岩性以黑云二 长花岗岩和黑云母花岗岩为主。华阳川地区同时
1-第四系坡积物；2-燕山期中酸性岩体及编号；3-深大断裂带；4-推测断裂带；5-一般断裂；6-第四系地质界线； 7-构造单元：Ⅰ为华北陆块；Ⅰ21 为金堆城台凹；Ⅰ21-1 为金堆城台凹北部；Ⅰ21-2 为金堆城台凹南部；Ⅱ为秦岭褶皱 带；Ⅱ11 为纸房－永丰褶皱束；Ⅱ21 为太白－商县褶皱束；8-断裂编号：①崇凝镇-火龙关-小河-尖山断裂；②洛源 -石门-潘河-马超营大断裂；③上楼村-灵口街-苗子断裂；④铁炉子-三要-黑沟-栾川断裂；⑤商县-葫芦七-皇台断 裂；⑥蓝田-张家坪-洛源断裂；⑦朱阳断裂；⑧港子街—华阳川—垣头断裂；9-华阳川韧性剪切带及编号
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锆石的 Hf 同位素模式年龄（2.96～3.24 Ga）表明 原岩是由中太古代地壳演化而来[4]。
区域断裂构造发育，主体呈近 EW 向展布， 有多期次的近 EW 向韧性剪切带；其次有 NWW 向、NW 向、NE 向的断裂构造带。其中近 EW 向 断裂由于受到多次不同方向构造应力的作用，往 往具有多种性质的叠加表现。如在燕山运动以前 为压性特征，燕山运动早期受到 NE 向挤压作用 而显扭性，并控制一系列中酸性小岩体的展布[5]。
4 铀的赋存状态
4.1 铀矿物学特征
通过显微镜观察和电子探针研究，华阳川矿床 铀的赋存形式以独立的铀矿物为主，另外有少量以 类质同象形式存在于长白矿、独居石、褐帘石、磷 灰石、天青石、榍石中。主要铀矿物特征如下：
4.1.1 铌钛铀矿
在华阳川矿床中，铌钛铀矿是最主要的铀赋
存形式，该矿物以发现地命名为 Betafite，又称富 铀烧绿石、贝塔石，属于复杂的氧化物，世界著 名的产地有马达加斯加民主共和国和挪威王国 等地，在我国是一种少见的铀矿物。
图 4 构造破碎带中铀矿化呈脉状、团块状分布 Fig. 4. Uranium mineralization in fracture zone presenting nervation and nodular structure.
图 5 铌钛铀矿在正交偏光镜下的形态特征(光薄片) Fig. 5. Characteristics of batafite under crossed nicols.
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经过大量光薄片和电子探针分析，查明矿石矿 物为铌钛铀矿、晶质铀矿、方铅矿、长白矿、铀钍 石，其次为独居石、褐帘石、磷灰石、榍石、磁铁 矿、菱锶矿、重晶石-天青石族矿物、锆石、黄铁 矿等可综合利用矿物。脉石矿物主要有微斜长石、 石英、钠长石、角闪石、黑云母、方解石等。
铌钛铀矿矿石结构有自形-半自形粒状结构、 他形粒状结构。矿石构造主要有浸染状、细脉状、 网脉状、不规则团块状等（图 4）。
图 1 研究区大地构造位置图 Fig. 1. Sketch map showing the tectonic position
of the study area.
区内出露地层由老到新有：太古界太华群三 关庙组（Arth1s）、秦仓沟组（Arth2q），中元古界 中-上熊耳群（Pt2xn）、高山河组（Pt2g）、龙家园 组（Pt2l）、巡检司组（Pt2x）和杜关组（Pt2d）。 其中太华群黑云斜长片麻岩其原岩为中酸性钙 碱 性 花 岗 质 岩 石 ， 稀 土 含 量 较 低 （ ΣREE 83.13×10-6），但富集 Pb 和 LILE 元素（如 Rb、 Ba）。锆石的 176Hf /177Hf 比值变化于 0.281258～ 0.281404，具明显负的 εHf(t)值（-6.86～-11.23）。
huixiaochao@163.com
对元素赋存状态的精确认识有利于我们完 善找矿方法、改进选矿工艺及加深对矿石形成过 程的了解，具有重要的科学及经济意义[1,2]。华阳 川铀多金属矿床位于陕西省华阴市罗夫镇华阳 管区川街村―翁岔村，呈 NW―SE 向分布。该矿 为 20 世纪 70 年代在小秦岭成矿带发现的一个具 有超大型前景的铀多金属矿产，具有大矿量、多 矿种、易开采、潜力大等特点。但由于单矿种品 位较低，至今未能开采，研究程度极低，随着我 国对铀资源量需求的增大，矿石选冶技术的发 展，该矿床的开发利用被提上日程。在铀的赋存 状态及元素沉淀机制等方面研究相对不足。本文 在系统野外地质调查的基础上，运用电子显微探 针微区成分分析技术解释铀矿物的赋存状态，以 期为提高铀的选冶回收提供支持。
面积法 比面积（nd2） 640 2480 980 32 4132
占比/% 15.49 60.02 23.72 0.77 100
颗粒法
颗粒数（n）
占比/%
10
2.26
155
35.07
245
55.43
32
7.24
442
100
围的含量较少。总体来看，铌钛铀矿的粒级主要 在 0.04～0.22 mm 范围内，占到了 90.5%。