西藏高原扎布耶鹽湖鹵水鈾富集規(guī)律研究

郝偉林，王志明，韓 軍，林效賓

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029)

西藏高原扎布耶鹽湖鹵水鈾富集規(guī)律研究

郝偉林，王志明，韓 軍，林效賓

(核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029)

通過野外調(diào)研和數(shù)據(jù)分析，認為扎布耶鹽湖周邊蝕源區(qū)火山巖具有鈾元素高度富集的特征，經(jīng)風化、遷移最終匯集到鹽湖中；扎布耶鹽湖周邊河水、咸水湖和泉水相對鈾含量均較高；扎布耶南湖鹵水鈾含量為海水鈾含量的410倍；在鹽類結晶過程中，鈾酰離子很難進入鹽類晶體中，鈾主要以吸附形式沉淀在湖底淤泥中。同時，總結了扎布耶鹽湖鈾元素富集模式為區(qū)域富鈾巖體及深部流體鈾源持續(xù)補給、現(xiàn)代多級咸水湖淋濾蒸發(fā)富集和地質(zhì)歷史過程中大湖濃縮作用，該模式可以作為尋找西藏高原富鈾湖泊的重要依據(jù)。

扎布耶鹽湖；鹵水；鈾；富集模式

扎布耶鹽湖位于西藏高原腹地，西藏自治區(qū)日喀則地區(qū)仲巴縣，東經(jīng)84°04′，北緯31°21′，湖面海拔高4221 m。北湖表鹵面積98 km2，水深最深達3m，一般為1.4 m左右；南湖為半干鹽湖或泥沼地，面積52km2，礦化度為200～400g/L，水化學類型為碳酸鹽型。該地區(qū)年降水量112mm，年蒸發(fā)量為2425 mm，年平均氣溫為1℃，年日照時間達3118 h。該鹽湖是一個富含Li、B、K、Rb和Cs的特種鹽湖，湖的鹵水總儲量達1.7億m3，是重要的液態(tài)礦產(chǎn)資源產(chǎn)地，具有巨大的資源開發(fā)價值[1]。

1 地質(zhì)背景

1.1 地層發(fā)育特征

扎布耶地區(qū)屬于岡底斯-念青唐古拉區(qū)的措勤-申扎分區(qū)，區(qū)內(nèi)出露的地層自老至新依次為石炭系、二疊系、白堊系、古近系、新近系和第四系(圖1)。

石炭系分布于扎布耶鹽湖北西部，其下部為一套碎屑巖，上部為碳酸鹽巖；二疊系位于扎布耶鹽湖北部，缺失全部下二疊統(tǒng)，底部以碎屑巖為主，上部以碳酸鹽巖為主；白堊系廣泛出露于扎布耶鹽湖南部及西南部，為一套火山-沉積巖；古近系分布在扎布耶鹽湖西南部、南部，為一套陸相碎屑巖-火山巖；新近系分布在扎布耶鹽湖東部，為一套火山碎屑巖。第四系分布于扎布耶湖盆及邊坡上，主要為殘坡積物、河流沉積、湖泊沉積及泉華，此外尚有少量冰磧、冰緣堆積、風積物等。

扎布耶地區(qū)的侵入巖主要為岡底斯板塊與歐亞板塊碰撞所形成中酸性侵入巖，基性巖僅見有輝綠巖脈，中酸性侵入巖主要有折古巖體、扎布耶巖體、壓布拉花崗巖體和江馬石英閃長巖體。構造形跡主要有北西-北西西向褶皺和斷裂，北東向和近東西向斷裂。扎布耶鹽湖中部發(fā)育近東西向斷裂——查布野島斷裂(圖1)。

圖1 扎布耶鹽湖地質(zhì)簡圖(據(jù)成都理工大學修改，2003，2006)Fig.1 Sketch geological map of Zabuye salt lake

1.2 放射性異常特征

扎布耶地區(qū)分布燕山期、喜山期火山巖，以中酸性或酸性為主，火山機構、斷裂構造發(fā)育，是扎布耶鹽湖鹵水鈾元素的最主要物質(zhì)來源。分布于扎布耶鹽湖東岸的新近系布嘎寺組(N1b)鉀質(zhì)-超鉀質(zhì)火山巖面積達400km2，與下伏巖體呈不整合超覆關系，上部和周圍常被第四系松散堆積物掩蓋。該火山巖具有大離子親石元素(包括鈾)高度富集的特征，平均鈾含量為17.8×10-6，有兩個似斑狀霓輝正長巖鈾含量異常，均值為67.5×10-6 [2]，中部和東南部平均鈾含量為16.1×10-6[3]。在扎布耶鹽湖西部100km處的第四系賽利普組(Qs)黑云母粗安巖鈾含量均值為36.6×10-6[4]。

拉薩地塊后碰撞巖漿作用受控于一個特有的青藏高原的上地幔(或上地幔+地殼)源區(qū)，表現(xiàn)出一致的包括鈾元素在內(nèi)的微量元素異常特征，并且較北羌塘[5]和藏南地區(qū)中部[6]的巖體U、Th含量高。蝕源區(qū)富鈾巖體為扎布耶鹽湖鹵水鈾元素的富集提供了良好的物質(zhì)基礎。

1.3 扎布耶鹽湖水文地質(zhì)概況[1]

扎布耶鹽湖處于隆格爾鹽湖群中最低的次湖盆中，屬于典型的構造湖，補給源有季節(jié)性河流、地下徑流和泉水，蒸發(fā)是唯一的排泄途徑。主要河流有羅具藏布、腳布曲(桑目舊曲)，浪門嘎曲等，河流雨季為表流河，旱季為暗流河；湖周泉水較多，尤其以湖中部的查布野泉和湖北端的秋里南木泉群涌水量最大，流量變化受季節(jié)影響小，其他泉水受季節(jié)影響較大(圖1)。

2 扎布耶鹽湖鈾元素分布特征

2.1 樣品獲取及測試

樣品采集時間為2010年10月份，采集水樣所用的容器為PVC塑料瓶，取樣前用所取水樣清洗3次；固體樣品采用牛皮紙袋包裝，含水淤泥和鹽類現(xiàn)場用取樣袋密封。水樣和固體樣品的測定均由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究所完成，鹵水預處理后采用ICP-MS法測定[7]，固體微量元素采用ICP-MS法測定。分析測試數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 扎布耶鹽湖地區(qū)水樣取樣位置及鈾含量分析數(shù)據(jù)表Table 1 Position and uranium content of water samples around Zabuye salt lake area

表2 扎布耶鹽湖地區(qū)沉積物取樣位置及微量元素分析數(shù)據(jù)表(×10-6)Table 2 Sampling position and analysis result of trace elements in sediments around Zabuye salt lake area

2.2 鹵水中鈾含量變化情況

根據(jù)分析測試結果(表1)，遠離扎布耶鹽湖的4個河水平均鈾含量為1.1 μg/L，高于西藏中西部內(nèi)流河水的鈾平均含量0.51 μg/L[8]，近鹽湖區(qū)由塔若錯補給過來的河水(樣品ZBY10-1)鈾含量為6.02μg/L，鈾含量明顯增加，反映了塔若錯湖水對扎布耶鹽湖鹵水中的鈾含量具有較大貢獻；深部斷裂帶穿過扎布耶中部泉華島，出露泉水中數(shù)量多、流量大，最大單泉流量為44880m3/d，該泉水鈾含量為18.46 μg/L，泉華中鈾含量為39.9 μg/g，泉水可以持續(xù)不斷地把大量鈾元素帶入湖水中；扎布耶湖水的鈾含量為1351.02μg/L，為海水鈾含量的410倍。

扎布耶鹽田生產(chǎn)過程中，進入鹽田的晶間鹵水礦化度為454.65 g/L，曬鹽后老鹵水礦化度降低為260.16 g/L，在礦化度明顯降低的同時，鹵水鈾元素仍然保持較高含量，平均鈾含量為596.75 μg/L。

2.3 沉積物中鈾含量變化情況

3 扎布耶鹽湖鈾富集模式

通過研究，總結出扎布耶鹽湖鹵水鈾元素富集模式為區(qū)域富鈾巖體及深部流體鈾源持續(xù)補給、現(xiàn)代多級咸水湖淋濾蒸發(fā)富集和地質(zhì)歷史過程中大湖濃縮作用的富集模式(圖2)。該模式為西藏高原內(nèi)陸湖泊典型的鈾富集模式，并且為尋找西藏高原富鈾湖泊提供了重要判據(jù)。

3.1 豐富的物質(zhì)來源

扎布耶鹽湖周邊以中酸性或酸性火山巖為主，巖體鈾含量較高，火山機構、斷裂構造等鈾成礦有利條件發(fā)育，在這樣鈾含量較高區(qū)域的背景下，鈾元素經(jīng)風化活化、河流或地下水遷移、蒸發(fā)濃縮，最終匯集到扎布耶鹽湖鹵水中。扎布耶南北湖之間為一隱伏構造帶，泉水鈾含量和鈣華中鈾含量均為明顯異常，泉水攜帶的深部鈾元素一部分匯聚到湖水中，一部分沉淀在鈣華中。湖泊周邊的富鈾巖體和深部泉水為湖水鈾元素的最主要來源。

圖2 扎布耶鹽湖鈾富集模式圖Fig.2 Enrichment model of uranium in Zabuye salt lake

3.2 現(xiàn)代地下水持續(xù)補給

現(xiàn)代扎布耶鹽湖主要補給源有季節(jié)性河流、泉水，其中腳布曲源于南部的塔若錯。各種水源均為碳酸鹽型水[1]，有利于鈾元素的遷移。扎布耶鹽湖處于隆格爾鹽湖群最低的次湖盆中，東南部主要來至塔若錯的補給，塔若錯接受南部冰川溶水，高出扎布耶鹽湖湖面145 m，通過湖鏈和地下補給扎布耶鹽湖，在補給過程中由于蒸發(fā)濃縮作用鈾含量逐漸增高。地下運移過程中還淋洗河床和湖岸沼澤帶淤泥中的鈾元素，并帶入湖水中。

3.3 大湖蒸發(fā)濃縮

全新世以來，扎布耶大湖逐漸萎縮，面積減少，水位降低，在岸邊發(fā)育九級沙堤。形成第五級沙堤(9.0ka BP)之前扎布耶與塔若錯為統(tǒng)一封閉流域，水域面積773km2，礦化度5 g/L左右；形成I級階地以來，水域面積大幅度減少，湖水進一步咸化至鹽湖階段[10]。第九級沙堤以來，湖水礦化度增加近千倍，水中鈾元素也持續(xù)富集。

4 結論

扎布耶鹽湖所在的班怒構造帶以中酸性或酸性火山巖為主，其火山機構、斷裂構造等鈾成礦有利條件發(fā)育，扎布耶周邊富鈾巖體為鹵水鈾元素富集提供了良好的物質(zhì)基礎。

扎布耶鹽湖周邊河水、咸水湖和泉水相對鈾含量均較高，最終匯集到鹽湖中，由于蒸發(fā)濃縮作用而富集，扎布耶南湖鹵水鈾含量為海水鈾含量的410倍。在鹽類結晶過程中，鈾酰離子很難進入鹽類晶體中，鈾主要以吸附形式沉淀在湖底淤泥中。

扎布耶鹽湖鈾元素富集模式為區(qū)域富鈾巖體及深部流體鈾源的持續(xù)補給、現(xiàn)代多級咸水湖的淋濾蒸發(fā)富集和地質(zhì)歷史過程中的大湖濃縮作用，該模式為尋找西藏高原富鈾湖泊提供了重要依據(jù)，湖水鈾異常現(xiàn)象也可以對區(qū)域鈾礦找礦工作提供有益幫助。

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StudyontheModelofUraniumEnrichmentinBrineofZabuyeSaltLake，TibetanPlateau

HAO Wei-lin，WANG Zhi-ming，HAN Jun，LIN Xiao-bin

(CNNCKeyLaboratoryofUraniumResourceExplorationandEvaluationTechnology,BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,Beijing100029,China)

Field investigation and data analysis shew that uranium was of high content in volcanic rocks of provenance area around Zabuye salt lake and entiched in salt lake by weathering and migration.The content of uranium in river water, saline lake, spring is relatively high,the content of uranium in Zabuye South lake is 410times of sea water. In the process of the salts crystallization, uranyl ion can hardly enter salt crystal lattice, uranium was absorbed and precipitated to the bottom with the mud. This paper summarizes the enrichment mode of uranium in Zabuye salt later, that is the continuous uranium supply form uranium-rich rocks in the source area and deep fluid，shrinking and water evaporation of ancient lake and the enrichment by leaching and evaporation of multiple level modern saline lake. This mode is an important evidence for founding uranium-rich lake in Tibetan plateau.

Zabuye salt lake；brine；uranium； enrichment mode

2013-01-04 [改回日期]2014-03-13

郝偉林(1979—)，男，高級工程師，碩士，主要從事鈾礦水文地質(zhì)和非常規(guī)鹽湖型鈾資源研究。E-mail：haoweilin602@163.com

1000-0658(2014)04-0236-06

TS311；P619.14

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