鈾礦水文地球化學(xué)找礦方法在找礦中的應(yīng)用

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(中陜核工業(yè)集團(tuán)二二四大隊(duì)有限公司， 陜西 西安 710024)

陜西商-丹地區(qū)，是我國鈾礦的重要資源地，隨著陜西商丹國家鈾礦整裝勘查區(qū)的設(shè)立，該地區(qū)新一輪鈾礦找礦工作又有了新的進(jìn)展，近幾年來先后落實(shí)了光石溝、小花岔、紙房溝等幾個(gè)大、中型鈾礦床，鈾礦水文地球化學(xué)找礦方法在找礦的各個(gè)階段發(fā)揮了非常重要作用 ，加強(qiáng)鈾礦水化學(xué)找礦規(guī)律研究有利于鈾礦找礦工作新的突破。

1 研究區(qū)背景

1.1 自然地理?xiàng)l件

陜西商-丹鈾礦整裝勘查區(qū)(以下簡稱商丹鈾礦整裝勘查區(qū))位于秦嶺東段腹地，屬中低山區(qū)，地勢(shì)北高南低，最高海拔2 057 m，最低海拔620 m，一般海拔800～1 800 m。相對(duì)高差大，溝深坡陡，地形復(fù)雜，河谷多呈“V”字型，第四系殘坡積物覆蓋面積較大。屬?zèng)鰜啛釒О霛駶櫳降貧夂颍募痉置?，雨量充沛，年均降水?35 mm。水系屬長江流域漢江水系丹江支流，主要河流有匯峪河、老君河、資峪河、武關(guān)河、清油河和商南縣河等，自北向南匯入丹江。

1.2 鈾礦整裝勘查區(qū)概況

商丹鈾礦整裝勘查區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊(Ⅰ)-北秦嶺新元古代-早古生代造山帶-北秦嶺活動(dòng)陸緣-北秦嶺復(fù)合島弧雜巖帶，南部與商丹地殼對(duì)接帶(Ⅱ)之商丹晉寧、加里東期復(fù)合板塊構(gòu)造結(jié)合帶的結(jié)合部位，南北縱跨2個(gè)構(gòu)造單元。鈾成礦區(qū)帶位于秦祁昆成礦域-秦嶺-大別鈾成礦省-北秦嶺鈾成礦帶東段。國內(nèi)鈾礦地質(zhì)界習(xí)慣稱為丹鳳三角地區(qū)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個(gè)鈾礦床，其中偉晶巖型礦床4處，構(gòu)造熱液型礦床2處，是我國花崗偉晶巖型鈾礦的重要資源地[1]。

1.3 地質(zhì)概況

商丹鈾礦整裝勘查區(qū)內(nèi)出露的地層有下元古界秦嶺群、下古生界丹鳳群、古近系。鈾礦化主要產(chǎn)在秦嶺群和丹鳳群中。

秦嶺群在區(qū)內(nèi)出露第二、三巖性段，巖性主要為黑云斜長片麻巖、石榴黑云斜長片麻巖、大理巖、石英片巖、混合巖夾角閃巖，巖石的花崗巖化、混合巖化作用強(qiáng)烈，其第三巖性段為鈾源層。丹鳳群在區(qū)內(nèi)出露二個(gè)巖性段，巖性以斜長角閃片巖、黑云斜長變粒巖、石英巖、石英片巖夾二云石英片巖、流紋巖、大理巖、斜長角閃巖及糜棱巖等為主，其第二巖性段的石英片巖和構(gòu)造雜巖為富鈾層位。

區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造有商丹斷裂、金陵寺-大廟溝斷裂、分水嶺斷裂、大坪-桃坪斷裂和蔡川斷裂。其中商丹斷裂、分水嶺斷裂是商丹蛇綠構(gòu)造混雜巖帶的南北邊界斷裂，為Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元的分界線；蔡川斷裂為Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元的分界線；留仙坪-黃柏岔斷裂、欒莊—倒管油斷裂、金陵寺-大廟溝斷裂為巖石地層單元的分界線。

受加里東期俯沖-碰撞造山作用，區(qū)內(nèi)中酸性-酸性巖漿侵入活動(dòng)最為劇烈，演化時(shí)限跨度較大，分水嶺斷裂以北出露10個(gè)花崗巖體和數(shù)以千計(jì)的偉晶巖脈群。

這些花崗巖巖體多沿于秦嶺群地背斜軸部或片麻巖穹窿侵位，為黑云母花崗偉晶巖脈提供了鈾源，特別是加里東期晚階段的黑云母正長花崗巖(γ32)與鈾礦化關(guān)系更為密切。

1.4 鈾礦化概況

商丹鈾礦整裝勘查區(qū)鈾礦化類型有兩種花崗偉晶巖型和構(gòu)造熱液型，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和中粗粒鉀質(zhì)花崗巖中，鈾礦物主要是晶質(zhì)鈾礦。

構(gòu)造熱液型鈾礦，鈾礦化主要賦存于花崗碎裂巖、硅化角礫化大理巖中，鈾礦物主要是瀝青油礦。

2 鈾礦水文地球化學(xué)特征

2.1 地下水類型及水化學(xué)特征

商丹鈾礦裝勘查區(qū)內(nèi)地下水有五種類型：

1)第四系孔隙潛水，分布在河谷兩側(cè)及山坡底部，井、泉涌水量小，一般1.0～10.0 L/s,季節(jié)變化影響大。

2)古—新近系裂隙孔隙水，分布在商丹斷陷盆地，裂隙孔隙不甚發(fā)育，賦水空間小，富水性弱，泉水流量一般<0.1 L/s。

3)裂隙水，風(fēng)化裂隙潛水，分布在變質(zhì)巖、花崗巖等巖層中，一般厚3～20 m，泉水流量一般<0.1 L/s，受季節(jié)變化影響比較大?；鶐r裂隙水，主要在秦嶺群和丹鳳群中，裂隙雖發(fā)育，但多被碎屑及其他物質(zhì)充填，富水性弱，泉水流量0.1～1.0 L/s；分布在花崗巖體中的裂隙水，其富水性更弱，泉水流量一般<0.1 L/s。

4)構(gòu)造裂隙脈狀承壓水，分布不廣，多發(fā)育在構(gòu)造破碎帶呈星帶狀，富水性不均勻，鉆孔單位涌水量0.33～3.27 L/s·m，在構(gòu)造的分枝、膨脹部位富水性最好。

5)巖溶水，分布在測(cè)區(qū)北部秦嶺群第二巖段(Pt1qn2)的大理巖、白云質(zhì)灰?guī)r中。區(qū)內(nèi)溶洞及巖溶管道較發(fā)育，富水中等且不均，泉水流量1.0～10.0 L/s。

地下水主要受大氣降水補(bǔ)給，循環(huán)交替條件良好，以溶濾作用為主，水化學(xué)類型簡單，重碳酸鹽水為主，個(gè)別地段有重碳酸鹽硫酸鹽水。pH值6.6～8.1，礦化度0.1～0.4 g/L。

2.2 鈾礦水化學(xué)特征

區(qū)內(nèi)地下水中鈾含量變化范圍1×10-7～2×10-2g/L，一般為4×10-6～2×10-5g/L；氡濃度變化范圍(0～1 200) ×3.7 Bq/L，一般小于20×3.7 Bq/L。地下水中放射性元素的遷移、富集受巖性、構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及水化學(xué)成分等因素制約。

地下水中鈾以[UO2(CO3)3]2-絡(luò)離子形式存在及遷移，地下水徑流過程中一部分向深部補(bǔ)給變成了深層放射性水，一部分在地形低洼處流出地表形成放射性泉水，放射性水異常分為鈾水異常、氡水異常和鈾氡水異常。

鈾水異常：是地下水在徑流過程中溶解了含水層中各類巖石中的含鈾礦物中的鈾元素、特別是含鈾地質(zhì)體中的鈾元素形成的，它具有多源性和累積性的特征，但從鈾礦找礦角度看，只有當(dāng)?shù)叵滤鹘?jīng)鈾礦化體時(shí)形成的鈾水異常才具有找礦意義。

氡水異常：是地下水徑流過程中富集了巖石中鈾礦物衰變的氡及氡子體形成的，但是氡及氡子體有擴(kuò)散性特征，在向地下水中富集的同時(shí)，還具有向含水層以外的空間擴(kuò)散的特點(diǎn)，在地表表現(xiàn)為放射性水異常暈往往與活性炭異常非常吻合。當(dāng)含水層中有鈾礦(化)體存在時(shí)才能形成較高濃度的氡水異常，因此，高濃度的氡水異常才是鈾礦找礦的近礦標(biāo)志。

小花岔鈾礦床地表水化學(xué)找礦[2]，地表水異常暈面積2.0 km2，水中鈾含量5×10-6～7×10-5g/L，最高6×10-4g/L；水中氡濃度145～646 Bq/L，最高1 182 Bq/L，異常系數(shù)KU 1210，KRn 31。同位素特征235U/238U 1.15～1.28、230Th/232Th 1.63～2.68、226Ra/228Ra 1.12～4.26。水化異常暈與花崗偉晶巖脈的分布范圍基本一致，且與地表活性炭異常暈吻合。

經(jīng)工程揭露地表及淺部共發(fā)現(xiàn)礦體5個(gè)，礦化體2個(gè)，礦化向深部有變好的趨勢(shì)，后經(jīng)整裝勘查小花岔鈾礦床由小型礦床提升為大型礦床。

鈾-氡水異常：只有當(dāng)?shù)叵滤鹘?jīng)含鈾地質(zhì)體時(shí)才能形成鈾-氡水異常，多年找礦經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，鈾-氡水異常與鈾礦(點(diǎn))床關(guān)系密切，鈾-氡水異常通常距離鈾礦體有一定的位移，一般水平位移50～100 m、垂向位移30～70 m。

光石溝鈾礦床坑道水化學(xué)找礦[3]，在二號(hào)坑道發(fā)現(xiàn)了高鈾-氡水異常，水中鈾含量4.6×10-4g/L、氡含量10 509 Bq/L。水異常處并未見礦，高鈾-氡水異常是近礦標(biāo)志，經(jīng)定源定位分析認(rèn)為該點(diǎn)上游一定有鈾礦體存在，在該出水點(diǎn)上游100 m處布設(shè)ZK705孔，揭露后見到品位0.108%、視厚度為15 m富礦段。

2011鈾礦床鉆孔水化學(xué)找礦[4]，ZK35鉆孔本身為見礦在抽水試驗(yàn)時(shí),水中氡濃度最高達(dá)32 848 Bq/L,水暈呈正補(bǔ)給型，說明在其上游補(bǔ)給區(qū)有鈾礦化體存在。在此孔北側(cè)130 m處布設(shè)ZK41孔，經(jīng)過揭露見到厚為7.9 m ，品位0.141%的富礦段。

通過資料整理總結(jié)了與鈾礦化有關(guān)的鈾礦水異常特征(見表1)。

表1 鈾礦水異常特征表

區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)放射性水異常暈26個(gè)，其中鈾水異常暈15個(gè)、氡水異常暈4個(gè)、鈾-氡水異常暈7個(gè)，水異常自西向東有三片集中分布區(qū)，西部集中在夜村-條子溝一帶，中部在丹鳳-陳家莊-黃龍廟一帶，東部在小花岔-光石溝一帶，鈾-氡水異常分布與礦床、礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)高度吻合，水異常暈基本反映了礦床(點(diǎn))的規(guī)模和范圍(見圖1)。

圖1 放射性水化異常圖

3 結(jié)語

(1)商丹地區(qū)鈾-氡水異常暈與鈾礦(點(diǎn))床關(guān)系密切，基本反映了礦床(點(diǎn))的規(guī)模和范圍，在鈾礦區(qū)調(diào)掃面階段，可利用鈾礦水化學(xué)找礦成果圈定鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)、普查區(qū)。

(2)深層高鈾-氡水異常是近礦標(biāo)志，在普詳查階段，利用水化異?？赏ㄟ^坑道及鉆孔等鈾礦水化找礦手段，采用定源定位分析方法預(yù)測(cè)盲礦體大致位置，指導(dǎo)找礦工程的布設(shè)。