丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦區(qū)放射性水文地球化學(xué)特征及找礦效果

馮張生

（陜西省核工業(yè)地質(zhì)局224大隊，陜西 西安，710024）

丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦區(qū)放射性水文地球化學(xué)特征及找礦效果

馮張生

（陜西省核工業(yè)地質(zhì)局224大隊，陜西 西安，710024）

放射性水文地球化學(xué)找礦以其快速、簡便、經(jīng)濟(jì)和高效的優(yōu)點在丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦勘查的各個階段發(fā)揮了重要作用，淺層地下水放射性異常暈與含礦黑云母花崗偉晶巖分布范圍一致，可用于圈定鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)、普查區(qū)和詳查區(qū)。近礦中深層地下水具有高U-Rn放射性水文地球化學(xué)特征，通過工程放射性水文地球化學(xué)找礦，可預(yù)測盲礦體大致位置，指導(dǎo)揭露工程布置。

放射性水文地球化學(xué)；找礦效果；花崗偉晶巖

1 地質(zhì)特征

1.1 丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖鈾礦區(qū)概況

丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖鈾礦區(qū)是指北秦嶺加里東褶皺帶東段分水嶺斷裂和蔡川斷裂夾持區(qū)中的陳家莊—光石溝花崗偉晶巖型鈾礦集中區(qū)，通過核工業(yè)地質(zhì)單位從20世紀(jì)60年代至今的鈾礦找礦工作，已找到花崗偉晶巖型鈾礦床3個、鈾礦點5個（圖1）。

圖1 丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦區(qū)地質(zhì)略圖Fig.1 Geological schematic map of grano-pegmatite type uranium mine in Danfeng area

1.2 地質(zhì)概況

該區(qū)出露地層是古元古界秦嶺群，巖性以黑云斜長片麻巖為主，其中秦嶺群第3巖性段屬于富鈾層。

褶皺構(gòu)造主要是留仙坪—巒莊復(fù)背斜，次級褶皺構(gòu)造核部控制了巖漿巖的產(chǎn)出，次級褶皺構(gòu)造兩翼控制了巖脈產(chǎn)出。斷裂構(gòu)造主要是WN—ES向展布的巒莊斷裂，屬于礦后斷裂，與礦化關(guān)系不大（圖1）。

巖漿巖是加里東期重融花崗巖體及其內(nèi)、外接觸帶分布的花崗偉晶巖脈，花崗偉晶巖脈具有分帶性，以各自的母巖為中心，依次為黑云母花崗偉晶巖、二云母花崗偉晶巖和白云母花崗偉晶巖，黑云母花崗偉晶巖是該區(qū)鈾礦化主巖。

1.3 鈾礦化概況

該區(qū)內(nèi)鈾礦化類型是花崗偉晶巖型鈾礦，鈾礦化主要賦存于黑云母花崗偉晶巖脈中，礦體嚴(yán)格受黑云母花崗偉晶巖脈控制，產(chǎn)狀與巖脈基本一致，圍巖為黑云母花崗偉晶巖及秦嶺群片麻巖，礦體埋深大于20 m。

鈾礦物主要是晶質(zhì)鈾礦，化學(xué)式為27.6 （U·Th）O25.5 UO3·2.3 PbO，分子式為［（U4＋·Th）0.852·U6＋0.148］O2.148。 屬 于 UO2質(zhì)量 分?jǐn)?shù)高， UO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)低， w（UO2）/w（UO3）比值大，含氧系數(shù)低，Th與稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)中等偏低的晶質(zhì)鈾礦。

主要含鈾礦物是鋯石、獨居石和磷灰石，表生帶偶見硅鈣鈾礦、鈾黑等次生鈾礦及含鈾赤鐵礦。

2 放射性水文地球化學(xué)特征

2.1 自然地理條件

丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦區(qū)位于秦嶺南坡，氣候?qū)儆诒眮啛釒О霛駶櫳降貧夂?，地貌類型屬于中低—中山區(qū)，地形切割強(qiáng)烈，植被覆蓋面積80%以上。大氣降水豐沛，淺層地下水交替強(qiáng)烈，徑流途徑短，水中富含CO2。

2.2 水文地質(zhì)分區(qū)及放射性水文地質(zhì)分區(qū)

丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)屬于陜南山地水文地質(zhì)區(qū)低山-中山基巖裂隙水亞區(qū)（Ⅲ1-Ⅲ2），在區(qū)域水文地質(zhì)單元中為補(bǔ)給區(qū)及徑流區(qū)［1-2］。

丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦區(qū)屬于亞熱帶濕潤氣候，地下水補(bǔ)源主要為大氣降水，是放射性元素遷移和沖淡作用明顯的低質(zhì)量濃度（n×10-7g·L-1）放射性水文地質(zhì)區(qū)（Ⅱ）。

2.3 各地質(zhì)體中鈾、釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)

各地質(zhì)體鈾、釷地球化學(xué)特征差異較大，以光石溝鈾礦區(qū)為例，含礦主巖含鈾黑云母花崗偉晶巖鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，是其他地質(zhì)體的6.7～14.7倍，具有鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、釷鈾比值低的特點（表1）。

表1 光石溝地區(qū)各地質(zhì)體鈾、釷豐度Table 1 Uranium and thorium contents of all geological bodies in Guangshigou area

2.4 巖層富水性及地下水類型

第四系溝沿谷分布，范圍很小，泉水流量為0.01～0.039 L·s-1，屬于富水層，地下水類型為潛水。

礦區(qū)大面積分布的秦嶺群片麻巖類變質(zhì)巖及加里東期花崗巖體，巖石結(jié)構(gòu)致密，堅硬完整，裂隙不發(fā)育，泉水流量大多小于0.001 L·s-1， 屬于隔水層。

花崗偉晶巖脈接觸帶部位微裂隙發(fā)育較弱，淺部鉆孔單位涌水量為0.015～0.054 L·（s·m）-1， 300 m 以下鉆孔單位涌水量為 0.000 5 L·（s·m）-1， 弱富水， 是礦區(qū)內(nèi)主要富水層，地下水類型以潛水為主，局部地段為承壓水。

構(gòu)造破碎帶大部分地段單位涌水量小于0.001 L·（s·m）-1，屬于隔水層， 局部斷層角礫膠結(jié)較差地段泉水流量大于0.01 L·s-1，弱富水，地下水類型為潛水。

2.5 水文地球化學(xué)分帶及特征

礦區(qū)0～10 m為氧化帶，10～20 m為氧化還原帶，20 m以下屬于還原帶。依據(jù)礦區(qū)放射性水文地球化學(xué)環(huán)境分帶表（表2），氧化帶類型屬于中性氧化環(huán)境，氧化還原帶類型屬于由中性氧化環(huán)境發(fā)展而來的，還原環(huán)境類型為正常還原環(huán)境［3］。各分帶放射性水文地球化學(xué)帶特征見表2。

表2 礦區(qū)放射性水文地球化學(xué)環(huán)境分帶表Table 2 Zoning of radioactive hydrochemistry in the ore district

2.6 鈾在地下水中的遷移特征

晶質(zhì)鈾礦轉(zhuǎn)入地下水中的反應(yīng)式如下：

鈾在地下水中以［UO2（CO3）3］2-絡(luò)合物形式存在及遷移， ［UO2（CO3）3］2-絡(luò)合物部分在淺層地下水向深部徑流形成了中深部放射性地下水，部分流出地表形成放射性泉水，最終流入地表水中被稀釋。

2.7 鈾的水遷移強(qiáng)度

由于鈾礦體一般賦存于地表20 m以下，礦區(qū)地表20 m以下含水層水文地球化學(xué)分帶是還原帶；晶質(zhì)鈾礦只有在Eh≥326 mV、pH值為 6.5～7.8、 HCO3—Ca（Mg）型水中才能溶解、遷移。該地區(qū)Eh≥326 mV地下水只有氧化帶，但是氧化帶發(fā)育深度小于20 m，因此，該地區(qū)地下水對晶質(zhì)鈾礦溶解度很低，鈾的水遷移強(qiáng)度較?。?］。

3 放射性水文地球化學(xué)找礦效果

3.1 淺層放射性水異常

3.1.1 淺層水異常特征

放射性水異常明顯受巖性控制：變質(zhì)巖類及花崗巖地下水U、Rn含量在本底范圍，二云母花崗偉晶巖分布區(qū)地下水中U、Rn質(zhì)量分?jǐn)?shù)以偏高、增高值為主，放射性水異常暈主要沿含鈾黑云母花崗偉晶巖脈展布，水異常類型主要包括U、Rn和U-Rn水異常，其他特征見表3。放射性水異常與活性炭及γ等物探異常吻合性較好（圖2）。

表3 淺層礦致水化異常特征表Table 3 Hydrochemical anomalies features caused by the shallow strata

3.1.2 淺層水異常成因

圖2 商南縣小花岔鈾礦點綜合成礦略圖Fig.2 Comprehensive metallogenic sketch of Xiaohuacha uranium occurrence in Shangnan County

U 水異常是 HCO3—Ca（Mg、Na）型水沿巖石裂隙運移過程中沿途溶解片麻巖類、花崗巖和花崗偉晶巖中的次生鈾礦物，原生晶質(zhì)鈾礦物與含鈾礦物中的鈾元素形成的，具有累積性、多源性，從找礦角度分析，僅有鈾礦化體中的晶質(zhì)鈾礦形成的U水異常才具有找礦指示意義。Rn水異常是地下水沿裂隙運移過程（沿途富集巖石）中鈾礦物衰變形成的氡子體逐步累積形成的，但是氡子體具有擴(kuò)散性，在向地下水中富集的同時，還具有向地下水以外的空間擴(kuò)散的特點，在該區(qū)僅有含鈾黑云母花崗巖脈中存在鈾礦（化）體時才能形成高濃度的Rn水異常，因此，高濃度的Rn水異常是近礦標(biāo)志。U-Rn水異常只有具備形成U水異常、Rn水異常共同條件時才能形成，因此，U-Rn水異常是近礦標(biāo)志。多年經(jīng)驗是：U-Rn水異常距離鈾礦體的距離一般是水平距離為30～70 m、垂深為50～100 m；氡水異常找礦效果較鈾水異常明顯，尤其是高濃度的氡水異常。

3.1.3 找礦效果

以小花岔鈾礦點為例［5］，放射性水化異常暈與黑云母花崗偉晶巖展布方向一致、分布范圍吻合，與活性炭異常暈吻合，水異常類型為U-Rn水異常、Rn水異常和 U水異常（表4），地表及淺部稀疏揭露后，共發(fā)現(xiàn)礦體4個、礦化體1個、異常體4個，礦化向深部變好，證實小花岔地區(qū)具有很好的找礦前景，找礦效果很好。

表4 小花岔鈾礦點異常暈特征Table 4 Anomalies halo features of Xiaohuacha uranium occurrence

3.2 中深層放射性水異常

3.2.1 中深層放射性水異常特征

據(jù)揭露工程放射性水化找礦成果，中深層地下U、Rn質(zhì)量分?jǐn)?shù)較淺層地下水有增高（表 5）， 異常類型為 U-Rn 異常［6］。

表5 中深層礦致水化異常特征表Table 5 Hydrochemical anomalies features caused by the middle and deep strata

3.2.2 中深層水異常成因

淺層放射性水向深部徑流過程中溶解晶質(zhì)鈾礦，其中深部水交替作用緩慢，進(jìn)而逐步累積形成了深層放射性地下水。

3.2.3 中深層放射性水化異常找礦效果

光石溝鈾礦床KD2坑道CM-14號穿脈內(nèi)發(fā)現(xiàn)下降泉水中鈾質(zhì)量濃度為4.5×10-4g·L-1、Rn活度濃度為104 09 Bq·L-1，屬高U-Rn水異常，但是該穿脈未見礦，經(jīng)過定源定位分析，認(rèn)為這種高U-Rn水異常是泉點上游富礦體形成，經(jīng)ZK701孔鉆探揭露，在該泉上游100 m處見到品位為0.11%、厚度為5.11 m的富礦段，充分證實了深層放射性水化異常良好的找礦效果。

4 結(jié) 論

（1）丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦區(qū)放射性水文地球化學(xué)特征明顯受巖性控制：變質(zhì)巖類及花崗巖地下水U、Rn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)本底范圍，放射性水異常暈沿含鈾黑云母花崗偉晶巖脈展布，放射性水異常與活性炭等物探異常吻合性較好，這是該區(qū)開展放射性水化找礦取得較好效果的基礎(chǔ)。

（2）丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦區(qū)屬于中低-中山區(qū)，山高林密，交通不便，開展放射性水化找礦，具有快速、簡便、經(jīng)濟(jì)和高效等優(yōu)點。

（3）鈾礦區(qū)調(diào)-普查階段，可利用淺層地下水放射性水文地球化學(xué)異常圈定鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)、普查區(qū)和詳查區(qū)。普查-勘探階段，利用中深層地下水放射性水文地球化學(xué)特征，通過坑道及鉆孔等放射性水化找礦技術(shù)手段，采用定源定位分析方法預(yù)測盲礦體位置，為揭露工程布置提供依據(jù)。

［1］高萬林.放射性水文地球化學(xué)找礦［M］.北京：原子能出版社，1980.

［2］葉政祥.鈾成礦作用水文地球化學(xué)研究［R］.北京：中國核工業(yè)地質(zhì)局，1982.

［3］藺 壁.放射性水異常揭露評價實例匯編［M］.北京：原子能出版社，1983.

［4］羅忠旭，沙亞洲，張展適，等.丹鳳地區(qū)花崗偉晶巖型鈾礦富集規(guī)律及成礦遠(yuǎn)景預(yù)測研究報告［R］.北京：中國核工業(yè)地質(zhì)局，2008.

［5］陳曉國，許尋會，楊安林，等.陜西省商南縣小花岔地區(qū)鈾礦普查報告［R］.西安：陜西省核工業(yè)地質(zhì)局224大隊，1992.

［6］張景平，張貴金，向 東，等.陜西省商南縣光石溝鈾礦床普查報告［R］.西安：陜西省核工業(yè)地質(zhì)局224大隊，1992.

Hydrogeochemical radioactive features and prospecting in granopegmatite type uranium ore district in Danfeng area

FENG Zhang-sheng
（Geological Party No.224， Shaanxi Nuclear Geology Bureau， Xi’an，Shaanxi 710024， China）

Hydrochemical radioactive prospecting plays an important role in the all stages of granopegmatite type uranium deposit exploration in Danfeng area dut to its fast， simple， economic and high effective advantage.Radioactive anomalous halo in the shallow underground water has identical distribution scopes with the ore-bearing biotite granite-pegmatite，which can be used to delineate uranium ore-forming prospective area，reconnaissance area and detailed prospecting area.Deep underground water close to the ore is characterized by hydrogeochemical radioactive features with high uranium and radon content.Through prospecting engineering of radioactive hydrogeochemical，the situation of blind ore bodies can be used to guide the layout.

radioactive hydrochemistry； prospecting； granopegmatite

P619.14；P598；P592

A

1672-0636（2011）02-0079-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.02.003

2010-04-13

馮張生（1972—），男，甘肅西和人，工程師，長期從事花崗偉晶巖型鈾礦勘查工作。E-mail:gafzs@qq.com