淺析地下水成礦作用與砂巖型鈾成礦的關(guān)系

張喜海 包乃柱 禹寶利

摘 要：根據(jù)砂巖型鈾礦成礦理論，鈾礦床的形成與地下水成礦作用密不可分，砂巖型鈾礦床中鈾元素主要是通過地下水對其溶解、遷移、富集沉淀而來的，所以地下水的作用方式、運動狀態(tài)、作用類型對鈾礦化的形成具有重要意義。

關(guān)鍵詞：地下水成礦作用 砂巖型鈾成礦 鈾礦化 作用

中圖分類號：TD9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0249-04

1 沉積水成礦作用

在古氣候為干旱-半干旱的炎熱氣候條件下，地表水?dāng)y帶鈾源區(qū)的碎屑物質(zhì)，將其搬運到適當(dāng)?shù)牡貐^(qū)沉淀下來，形成較高背景值鈾含量分布區(qū)；由于氣候干旱，蒸發(fā)濃縮作用加強和地下水溶濾蝕源區(qū)富鈾層位中的鈾元素，使地表水和地下水中鈾含量也較高，沉積物在壓力、溫度作用下，與同時轉(zhuǎn)入沉積物中含鈾含氧地下水和地表水相互作用，地下水通過氧化還原作用，可以沉積或在溶解重新分配巖層中的鈾，其礦化特征多是大面積異常、增高、低品位礦化，受層位或巖相控制，剖面上呈透鏡狀、似層狀等，分布范圍廣（圖1）。例如：內(nèi)蒙古某地段姚家組下段沉積時以辨狀河相為，河流總體流向為北東向，砂體發(fā)育，總體走向為北東向，鈾增高區(qū)和異常區(qū)的展布方向與砂體走向基本一致（圖2），地下水以側(cè)向作用為主，將花崗巖體和侏羅紀(jì)沉積含火山巖碎屑地層中的鈾活化，帶入姚家組地層中富集。

2 壓榨水交替成礦

隨著沉積物的加厚，沉積物固結(jié)成巖作用繼續(xù)，下伏巖層在上覆沉積物的壓力作用下，產(chǎn)生的水交替，由于泥巖、粉砂巖、含泥砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂巖壓縮性不同，壓力的差別，鈾隨地下水從滲透性小的沉積物向滲透性大的砂巖中運動（縱向移動），這樣不同巖層中的水發(fā)生交替作用，鈾可能進入地下徑流中，在靜壓力作用下，含鈾溶液縱向通過砂巖向有利地段運移沉淀，在適當(dāng)?shù)臈l件下有疊加成礦（圖3）。

另一種壓榨水交替成礦作用，沉積物在沉積過程中或沉積以后都可能產(chǎn)生構(gòu)造運動，巖層在動力地質(zhì)作用下，產(chǎn)生水的交替作用，使巖層中的鈾轉(zhuǎn)入溶液，遷移和在沉淀或使巖層中的鈾重新分配。

例如：內(nèi)蒙古地區(qū)某地段姚家組沉積結(jié)束后，由于嫩江運動，地殼下降發(fā)生大規(guī)模海侵作用，其上部沉積了較厚的嫩江泥巖，導(dǎo)致水動力條件發(fā)生變化，由開啟的變?yōu)榉忾]的環(huán)境，地下水徑流停止，不同巖層之間發(fā)生水交替，鈾元素部分遷移富集；同時地層由于缺氧，沉積的植物碎屑也可分解部分還原物質(zhì)（H2S），成為鈾的還原沉淀劑。在已施工部分鉆孔中砂巖中的鈾礦化一般其上部或中部可見一層數(shù)厘米至幾米后的灰色泥巖或泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖，其中鈾含量較高，通過壓力和滲透作用轉(zhuǎn)入灰色砂巖中，在砂巖中富集。

3 滲透水交替階段與鈾的后生富集

沉積盆地經(jīng)構(gòu)造運動，巖層褶皺上升，遭受到剝蝕和侵蝕，大氣降水或地表水沿透水層或裂隙進行滲透交替，由于侵蝕作用不斷向深處發(fā)展，地下水動力條件發(fā)生變動，水動力加強，使原來的古地下水為滲透成因的現(xiàn)代地下水所交替（圖4）。滲透水可以溶解盆地周圍及其所穿過巖層的鈾，也可以從盆地基底具有增高含量巖石中溶濾、溶解和搬運鈾，它可以因壓力，透水性不同形成滲透交替，在此過程中鈾可在有利地段沉淀，或使原礦化疊加富集成為達到工業(yè)品位的礦床。在國內(nèi)外盆地型鈾礦床，此種成因類型較多。礦化形態(tài)可見卷狀、反卷狀、板狀、透鏡狀。受水動力條件、巖性、地層結(jié)構(gòu)、氧化帶、灰色砂體及還原劑、滲透性等控制，具體問題具體分析。

例如：內(nèi)蒙古地區(qū)某地段位于松遼盆地西南部某坳陷與西南隆起區(qū)的過渡部位，某反轉(zhuǎn)背斜帶南端，發(fā)育有構(gòu)造剝蝕天窗（圖5），構(gòu)造剝蝕天窗形成于晚白堊世嫩江末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，構(gòu)造剝蝕天窗為地下水局部補給區(qū)，成礦期含氧地下水對灰色層進行氧化形成含氧含鈾地下水，通過構(gòu)造排泄。在灰色砂體中有利地段沉積富集成鈾礦化。構(gòu)造天窗的形成改變了由蝕源區(qū)補給—徑流—排泄的區(qū)域水動力條件，轉(zhuǎn)化為局部的由天窗補給—辮狀河區(qū)徑流—斷裂構(gòu)造排泄的局部水動力條件。這種局部水動力條件有利于含氧含鈾水沿姚家組透水層發(fā)生滲入氧化作用，并在灰色層形成工業(yè)鈾礦化。反轉(zhuǎn)運動不僅形成構(gòu)造天窗，而且發(fā)育了一定數(shù)量和規(guī)模的貫通斷裂，這種貫通斷裂（如F2和F3斷裂）溝通了深部還原流體與姚家組的聯(lián)系，有利于深部還原性流體上升進入含礦層砂體，為后生砂巖型鈾成礦的進行提供了還原劑。雙重作用形成板狀、透鏡狀鈾礦化。

4 增溫水改造疊加成礦作用

增溫水該文所指的是：指水溫高于分布區(qū)年平均氣溫的地下熱水。一般認為增溫水的來源：淺部冷水沿構(gòu)造裂隙經(jīng)循環(huán)，受地溫及構(gòu)造運動的摩擦熱圍巖中放射性物質(zhì)的蛻變熱，巖漿侵入和火山活動的余熱的影響而使地下水水溫升高形成增溫水。其他有巖漿分異晚期階段的殘余溶液等。鈾在增溫?zé)崴芤褐?，多以絡(luò)合物的形式遷移，具有較高的溶解度和穩(wěn)定性，當(dāng)其物理化學(xué)條件改變時，也易發(fā)生沉淀?？梢詫σ研纬傻牡V化或、礦體改造，結(jié)果品位增高，礦體變富（圖6）。某地段輝綠巖脈比較發(fā)育（圖7），由于侵入時帶來大量熱量和還原性物質(zhì)，地下水增溫，活動性增強，對已形成鈾礦化進行改造，形成疊加型鈾礦化。比如：ZKBL33-6孔中鈾礦化。

5 結(jié)語

地下水成礦作用基本是上述四種類型，實際鈾礦床形成過程一般以一種或兩種類型為為主，其他為輔，多數(shù)礦床具有疊加成礦作用特征。一般來講我們現(xiàn)在看到的礦床的某些具體現(xiàn)象應(yīng)是各種作用的結(jié)果，或者以近期成礦作用為表象，夾雜其他成礦作用的殘象。如果簡單去分析，會得出不正確的結(jié)論。內(nèi)蒙古某地段姚家組鈾礦化的形成與四種地下水成礦作用關(guān)系均有關(guān)系，主要以滲透水交替、增溫水改造疊加成礦為主體，其他為輔。希望文章對松遼盆地今后進一步部署找礦工作和分析礦床成因有一定的參考意義。

參考文獻

[1] 陳賢春，李啟榮.柴達木盆地西北部鈾成礦水文地球化學(xué)條件分析[J].鈾礦地質(zhì)，2001（6）：348-353.

[2] 李勝詳，蔡煜琦，陳肇博，等.松遼盆地地質(zhì)演化與砂巖型鈾礦找礦方向研究[J].中國地質(zhì)學(xué)會.2006.

[3] 馬克西莫娃ΜΦ著.層間滲入成礦作用[M].夏同慶，譯.核工業(yè)203研究所科技情報室，1996.

[4] 羅毅，馬漢峰，夏毓亮，等.松遼盆地錢家店鈾礦床成礦作用特征及成礦模式[J].鈾礦地質(zhì)，2007，7（4）：193-200.

[5] 開魯盆地錢家店凹陷石油伴生鈾礦礦化特征研究及評價[Z].遼河石油勘探局通遼鈾礦，2005.

[6] 趙忠華，李國寬.深源成礦論在松遼盆地南部可地浸砂巖鈾礦找礦選區(qū)中的應(yīng)用[J].鈾礦地質(zhì)，2001，11（6）：328-331.