松遼盆地南部寶龍山地區(qū)鈾成礦水文地質(zhì)條件分析

佟術(shù)敏，蔡建芳，楊文達(dá)，寧 君，丁翠玲

(核工業(yè)243大隊，內(nèi)蒙古 赤峰 024006)

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松遼盆地南部寶龍山地區(qū)鈾成礦水文地質(zhì)條件分析

佟術(shù)敏，蔡建芳，楊文達(dá)，寧 君，丁翠玲

(核工業(yè)243大隊，內(nèi)蒙古 赤峰 024006)

寶龍山鈾礦床水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，文章概括了該區(qū)含水層及隔水層的基本情況，著重分析了含礦含水層及其隔水頂板的特征，簡述了其與鈾成礦的關(guān)系。依據(jù)該區(qū)的水文地球化學(xué)特征，尤其是礦化度、水化學(xué)類型及鈾含量分布規(guī)律，說明了區(qū)內(nèi)地下水整體流向由西南向東北方向；西遼河及架瑪吐、興隆-協(xié)代花崗巖古隆起為地下水局部補(bǔ)給區(qū)，F(xiàn)3斷裂、寶龍山剝蝕天窗及新開河為局部排泄區(qū)。

寶龍山；局部補(bǔ)給區(qū)；局部排泄區(qū)；地下水類型；礦化度

寶龍山地區(qū)位于松遼盆地西南部，隸屬于松遼平原遼河水文地質(zhì)單元，地表水系主要為西遼河、新開河及其支流。新開河在其北部由西北向東南流過。區(qū)內(nèi)地下水整體流向由西南向東北方向，西遼河及架瑪吐、興隆-協(xié)代花崗巖古隆起為局部補(bǔ)給區(qū)，F(xiàn)3斷裂、寶龍山剝蝕天窗及新開河為局部排泄區(qū)，潛水位標(biāo)高自東北向西南逐漸增高，水流方向與承壓水方向基本一致(圖1)。該區(qū)含水層由第四系和白堊系含水層組成，白堊系含水層又分為姚家組上段含水層和姚家組下段含水層。

1 姚家組含水層分布及地下水賦存特征

姚家組除架瑪吐、興隆-協(xié)代花崗巖古隆起缺失外，寶龍山地區(qū)其它地段均有分布。姚家組是主要找礦目的層，厚130～210 m，頂板埋深104～330.4 m，根據(jù)巖性、沉積特征、地層結(jié)構(gòu)、水力聯(lián)系可將姚家組劃分為上、下兩段含水層。

1.1 姚家組上段含水層分布特征

姚家組上段含水層巖性以淺灰色、灰色細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖為主，次為灰色中細(xì)粒砂巖、細(xì)中粒砂巖、灰色中砂巖和少量的細(xì)粉砂巖、粉砂巖，夾薄層灰色和紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，底部常見薄層泥礫巖，夾薄層狀紫紅色和灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖透鏡體[1]。根據(jù)鉆孔揭露及測井曲線顯示，該組地層在工作區(qū)內(nèi)埋深一般在151.18～220.49 m，厚66.7～72.4 m，平均厚68.62 m，其間夾有透鏡狀隔水層3～5層，巖性為灰色和紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖。

圖1 寶龍山地區(qū)前第四紀(jì)水文地質(zhì)圖Fig.1 Hydrogeology map of pre-quaternary in Baolongshan area

1.2 姚家組下段含水層分布特征

姚家組下段含水層巖性主要為淺黃、褐黃-褐紅色砂巖，灰色細(xì)砂巖、中砂巖和粗砂巖，含水層頂板埋深140～330.4 m，底板埋深270～430 m，厚115～191 m，含水層砂巖單層厚10～64.5 m，砂屑成分主要為石英、長石，透水性較好。含水層中見有不連續(xù)的薄層泥巖透鏡體，顏色呈灰色或紫紅色、灰紫色；含硫化物(黃鐵礦等)以及植物莖桿或炭屑，炭屑呈分散狀或呈薄層狀分布。姚家組下段含水層由多個下粗上細(xì)的韻律構(gòu)成，底部常發(fā)育一薄層砂礫巖，成分主要為泥礫，下部見有基底灰?guī)r、花崗巖礫石。姚家組下段含水層頂部為紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，在寶龍山地區(qū)分布較穩(wěn)定，為姚家組上段與下段的隔水層，厚8～15 m。

1.3 姚家組下段含礦含水層厚度分布特征

姚家組下段鈾礦化部位含水層位于寶龍山天窗東翼，處于F2、F3構(gòu)造夾持部位，平均厚度8～40 m(圖2)。鈾礦化富集部位含礦含水層厚度一般18～26 m，沿氧化帶前鋒線展布，位于砂體非均質(zhì)性較強(qiáng)的部位或附近。砂體炭屑及有機(jī)質(zhì)含量低，吸附鈾的能力弱，泥含量高，滲透性差等均不利于鈾的富集沉淀。

圖2 寶龍山地區(qū)姚家組下段含礦含水層等厚線圖Fig.2 Contour of thickness of ore-bearing aquifer in the low member of Yaojia fromation in Baolongshan area

2 隔水層結(jié)構(gòu)及其分布特征

寶龍山地區(qū)通過鉆探揭露，隔水層主要有：嫩江組泥巖、粉砂質(zhì)泥巖層；姚家組上、下段間的紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖層；下白堊統(tǒng)義縣組紫紅色泥巖、含礫含砂泥巖層。

上白堊統(tǒng)嫩江組隔水層層頂埋深103～211 m，厚度7.8～123.7 m。嫩江組泥巖和粉砂質(zhì)泥巖層為區(qū)域上穩(wěn)定的隔水層，除架瑪吐-協(xié)代花崗巖隆起、寶龍山構(gòu)造剝蝕天窗缺失外，其它地區(qū)均可鉆遇。巖性為灰色、灰黑色、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，水平層理和波狀層理發(fā)育，泥巖中含細(xì)晶分散狀黃鐵礦和黃鐵礦結(jié)核，介形蟲、葉肢介等動物化石豐富。寶龍山地區(qū)該組厚度變化較大，由于構(gòu)造錯動及輝綠巖脈的侵入，局部完整性差。

姚家組下段上部為泛濫平原相沉積，層頂埋深152.4～243 m，層厚8～15 m，以紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，在寶龍山剝蝕天窗和花崗巖隆起區(qū)缺失。其他地段分布穩(wěn)定，隔水性能較好，為礦區(qū)內(nèi)較穩(wěn)定的隔水層。

工作區(qū)內(nèi)含礦含水層隔水頂板位于上白堊統(tǒng)姚家組下段310.5～330.5 m處，厚度較薄，一般在0.6～4 m，但連續(xù)性及隔水性較好，為局部隔水層。主要巖性為灰色及深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。白興吐東北部厚度一般大于2.8 m，呈北西向展布。鈾礦化富集部位隔水層厚度一般在1.2～2 m，有的甚至無明顯的泥巖隔水層，而在頂板隔水層厚度大的部位往往鈾礦化品位偏低。局部地段成礦期受到目的層上部氧化環(huán)境的影響較為明顯。

姚家組下段含礦含水層隔水底板的厚度在0.6～4.5 m，埋深一般在330～370 m，連續(xù)性較差，為局部隔水層。主要巖性為灰色及紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。白興吐東北部厚度一般大于2.4 m，近南北向展布。鈾礦化異常受隔水層底板變化的影響不明顯。

3 水文地球化學(xué)特征

通過1∶25萬鈾礦水化學(xué)調(diào)查，對寶龍山地區(qū)采集的127個放射性水樣的分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，該區(qū)第四系地下水水化學(xué)類型較簡單，整體上地下水處于弱氧化-弱還原的水文地球化學(xué)環(huán)境(表1)[2]。

表1 寶龍山地區(qū)1∶25萬放射性水樣分析結(jié)果

3.1 地下水化學(xué)類型及礦化度特征與鈾成礦的關(guān)系

地下水化學(xué)成分中，陰離子以重碳酸根為主，氯離子較少，主要分布在寶龍山附近及架瑪吐、高林屯東部；陽離子多為鈣、鎂離子，其次為鈉離子。水化學(xué)類型大多屬于重碳酸鹽類，以HCO3-Ca·Mg型水為主，其次為HCO3-Na·Ca及HCO3-Ca·Mg·Na型水，鈣鎂鈉型水主要沿新開河、F3及F4斷裂分布，鈣型水主要分布在協(xié)代花崗巖古隆起附近(圖3)。礦化度一般小于0.6 g·L-1，局部大于1.0 g·L-1，其高值點主要集中在F3斷裂、寶龍山天窗周邊及新開河附近，其它地區(qū)普遍偏低。鈾成礦有利地區(qū)礦化度一般為0.5～0.8 g·L-1，水化學(xué)類型主要以HCO3-Na·Ca、HCO3-Ca·Mg及HCO3-Ca·Mg·Na型水為主，表現(xiàn)為徑流區(qū)成礦。地下水化學(xué)類型及礦化度的分布特征說明了架瑪吐、興隆-協(xié)代花崗巖古隆起為局部補(bǔ)給區(qū)，F(xiàn)3斷裂、寶龍山剝蝕天窗及新開河為局部排泄區(qū)。pH值一般7.1～8.0，局部大于8.0，呈弱堿性。

圖3 寶龍山地區(qū)地下水化學(xué)類型分區(qū)圖Fig.3 Hydrochemical types of groundwater in Baolongshan area

3.2 放射性水化學(xué)特征

經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理，確定水中鈾自然底數(shù)為2.92 μg·L-1，均方差為1.65，以自然底數(shù)分別加上1倍均方差、2倍均方差、3倍均方差確定水中鈾的偏高值為4.57 μg·L-1、增高值為6.22 μg·L-1、異常值為7.87 μg·L-1。發(fā)現(xiàn)水中鈾偏高點10個、水中鈾增高點1個、水中鈾異常點12個。鈾含量一般在(1.0～6.0)×10-6g·L-1，最大值在架瑪吐，為148×10-6g·L-1，局部低于1.0×10-6g·L-1；異常暈中水中鈾異常點較多，鈾含量較高，一般大于10 μg·L-1。異常暈整體趨勢呈東北向及東西向展布(圖4)。水中鈾含量的高低與本區(qū)地下水的補(bǔ)-徑-排條件、巖性構(gòu)造等條件有關(guān)。鈾含量增高值主要集中在寶龍山天窗周圍及新開河附近，另外沿F3及F4斷裂北部也有分布，受構(gòu)造控制較為明顯，構(gòu)造較為發(fā)育，位于區(qū)域排泄帶附近，潛水長期接受承壓水的排泄補(bǔ)給，加之蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，水中鈾含量逐步富集；其他異常暈較為孤立。

圖4 寶龍山地區(qū)放射性水化學(xué)圖Fig.4 Radioactive and chemical feature of groundwater in Baolongshan area

根據(jù)水中鈾含量的分布和已有鉆孔的控制，可以初步得到鈾礦體的展布方向和大致范圍，礦體的展布基本沿構(gòu)造和排泄區(qū)新開河方向。礦體的大致位置要根據(jù)地下水的補(bǔ)徑排條件及流速等水文地質(zhì)參數(shù)來確定，本文不作詳細(xì)的論述。

4 姚家組承壓水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件

寶龍山地區(qū)姚家組地下水直接來源于地下潛水的側(cè)向徑流和上覆富水層的垂向補(bǔ)給。該區(qū)姚家組地下水整體由西南流向東北，地下水流向與第四系潛水流向基本一致。含鈾含氧水由盆地邊緣補(bǔ)給，從構(gòu)造剝蝕天窗-西拉木倫河?xùn)|沿斷裂(F4)排泄，其中F2、F3斷裂也起到局部排泄的作用。另外，由于姚家組在東部協(xié)代花崗巖古隆起一帶抬升，接受第四系潛水的補(bǔ)給(圖5)，因此東部協(xié)代花崗巖古隆起帶為姚家組的次要補(bǔ)給區(qū)，其徑流方向為東南向西北，于構(gòu)造剝蝕天窗-西拉木倫河?xùn)|沿斷裂(F4)一帶排泄。

寶龍山地區(qū)姚家組實測及解譯斷裂主要有F1、F2、F3、F4等，斷裂構(gòu)造對白堊系姚家組含水層地下水水動力條件影響比較復(fù)雜。地下水徑流至輝綠巖揭穿的部位，由于輝綠巖脈的存在不僅破壞了隔水層的完整性，使上下含水層發(fā)生水力聯(lián)系，且由于輝綠巖的隔水性，使地下水流方向局部發(fā)生改變。

圖5 寶龍山地區(qū)29線水文地質(zhì)剖面圖Fig.5 Hydrogeological section of line 29 in Baolongshan area

5 結(jié)論

(1)依據(jù)鈾成礦的水文地質(zhì)條件，寶龍山地區(qū)鈾礦體的展布基本沿構(gòu)造和排泄區(qū)新開河方向，地下水整體流向由西南向東北方向，西遼河及架瑪吐、興隆-協(xié)代花崗巖古隆起為局部補(bǔ)給區(qū)，F(xiàn)3斷裂、寶龍山剝蝕天窗及新開河為局部排泄區(qū)。

(2)姚家組下段礦化主要位于F2、F3構(gòu)造夾持處。鈾礦化富集的部位，含礦含水層厚度適中，且沿氧化帶前鋒線展布，即砂體非均質(zhì)性較強(qiáng)的部位或附近。另外，砂體炭屑及有機(jī)質(zhì)含量低的部位未見明顯的鈾礦化。

(3)鈾礦化富集部位的頂板隔水層厚度一般在1.2～2 m，有的甚至無明顯的泥巖隔水層。局部地段成礦期受到目的層上部氧化環(huán)境的影響較為明顯。

[1] 蔡建芳，王殿學(xué)，佟術(shù)每，等.內(nèi)蒙古通遼市寶龍山地區(qū)地浸砂巖型鈾礦普查項目成果報告[R].赤峰：核工業(yè)243大隊，2013：142-146.

[2] 楊文達(dá).內(nèi)蒙古通遼市寶龍山地區(qū)鈾礦水化學(xué)調(diào)查成果報告[R]，赤峰：核工業(yè)243大隊，2014：6-10.

(，Continuedonpage535)(，Continuedfrompage523)

Hydrogeological Condition Analysis of Uranium Metalization in Baolongshan Area of South Songliao Basin

TONG Shu-min，CAI Jian-fang，YANG Wen-da，NING Jun，DING Cui-ling

(GeologicalPartyNo.243，CNNC，Chifeng，InnerMongolia024006，China)

Hydrogeological condition of Baolongshan uranium deposit is quite complex，by sumarrizing the condition of aquifer and inpermiable layer with the focus on their roof feature, this article describes its relationship with uranium mineralization.Based on the study result of hydrogeochemical characteristics of this area such as of salinity，hydochemical type and the distribution of uranium content，the groundwater was found flows from southwest to north east，and the uplift granite in Westliaohe and Jiamatu，Xinglong-xiedai are regarded as local recharge area，while F3fracture，Baolongshan fenster and Xinkaiuhe are regarded as local discharge area.

Baolongshan；local recharge and discharge area；groundwater type；TSD

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.05.006

2014-05-29 [改回日期]2015-02-13

佟術(shù)敏(1985—)，男，助理工程師，主要從事鈾礦水化學(xué)找礦工作。E-mail：413522@163.com

1000-0658(2015)05-0517-08

P641.4+3

A