放射性水化學(xué)特征在鈾礦勘查預(yù)測中的應(yīng)用

房紅衛(wèi)

摘要：近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提升，地質(zhì)勘查手段也日新月異。而在鈾礦地質(zhì)勘查工作中，對找礦區(qū)內(nèi)放射性水化學(xué)特征的研究為尋找鈾礦資源常用手段之一。本文以池州市獅子龍地區(qū)鈾礦勘查為例，對研究區(qū)內(nèi)進(jìn)行了系統(tǒng)的放射性水化學(xué)特征研究，為今后工作提供了預(yù)測靶區(qū)與方向。

關(guān)鍵詞：放射性水化學(xué)；鈾礦勘查；獅子龍地區(qū)

1.研究區(qū)背景

研究區(qū)構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊北緣，按造山帶的觀點(diǎn)屬揚(yáng)子陸塊（Ⅰ）下?lián)P子前陸帶（Ⅱ）與江南隆起帶（Ⅱ）之間的過渡區(qū)、可分為江南前陸反向褶沖帶（Ⅲ）和江南過渡帶（Ⅲ）兩個三級構(gòu)造單元。

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育由南華紀(jì)-早三疊世地層所構(gòu)成的蓋層。受早三疊世末（T1）印支運(yùn)動的影響，NE向褶皺構(gòu)造及伴生斷層發(fā)育。在燕山期（J3-K2）受到濱太平洋構(gòu)造域應(yīng)力場的影響和改造作用下，在NE向褶皺構(gòu)造的基礎(chǔ)上，蓋層疊加了NNE向褶皺及以NNE向為主的新斷裂系統(tǒng)，并伴隨大量的巖漿活動，形成區(qū)內(nèi)復(fù)雜的斷褶構(gòu)造-巖漿巖體系。在鈾成礦區(qū)劃上隸屬于安徽省沿江鈾成礦遠(yuǎn)景帶（Ⅱ）繁昌—花園鞏鈾成礦遠(yuǎn)景亞帶（Ⅱ2）的南西段花園鞏鈾釷成礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)（Ⅱ2-6）。

區(qū)內(nèi)河流主要屬長江水系，河谷深邃，量小流急，隨降雨漲落，季節(jié)變化明顯；區(qū)內(nèi)坡積、沖積物覆蓋較厚，次級水系較發(fā)育，主要受大氣降水補(bǔ)給，在山區(qū)同時受地下水的補(bǔ)給；地下水主要蘊(yùn)藏于基巖風(fēng)化裂隙和局部構(gòu)造裂隙中，水質(zhì)清純，水量較小，以泉和徑流的形式向河谷平原區(qū)和長江排泄；山間水流隨降雨漲落，季節(jié)性變化明顯，在雨季時由于盆地四周山區(qū)水流的迅速匯集，暴雨過后往往造成河水流量劇增，形成山洪，產(chǎn)生危害。

2.研究區(qū)水文地質(zhì)特征

2.1含水巖組的劃分及富水性

研究區(qū)地層隸屬揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子分區(qū)貴池小區(qū)。主要出露地層有志留系高家邊組（S1g）、墳頭組（S2f）、茅山組（S3m），少量的泥盆系五通組（D3w），根據(jù)地下水的賦存情況、埋藏條件及運(yùn)動規(guī)律將研究區(qū)分為松散巖類孔隙含水巖組、碳酸鹽類巖溶裂隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組等。

（1）松散巖類孔隙含水巖組

為第四系全新統(tǒng)沖坡積層，廣泛分布工作區(qū)溝澗間低地，厚度一般在3m～20m，低洼處厚達(dá)30m，礫石含量達(dá)到10%，礫石常具強(qiáng)烈褐鐵礦化，富水性一般，常有居民在此層掘井取水作生活用水，單井日取水量小于10t，在沖坡層中泉水流量亦小于0.02L/s，且多隨季節(jié)變化，雨季變大，旱季常枯干，因此，此層為弱富水層。

（2）碎屑巖類裂隙含水巖組

工作區(qū)碎屑巖類巖層主要為志留系高家邊組（S1g）、墳頭組（S2f）、茅山組（S3m），少量的泥盆系五通組（D3w），碎屑巖層累計厚度大于800m，節(jié)理裂隙均不發(fā)育，各巖層中泉點(diǎn)水量均在0.014L/s左右，富水性弱。

（3）巖漿巖類裂隙含水巖組

主要出露燕山晚期第三次同興郭巖體及中部、西南部的晚期的花崗斑巖脈。同興郭巖體位于研究區(qū)北西，地表風(fēng)化強(qiáng)烈，均呈現(xiàn)出碎砂狀，深部原巖則較致密堅硬，孔隙度不大；研究區(qū)北西、北東部出露的噴出巖致密，極少見節(jié)理裂隙，為本區(qū)良好隔水巖組。

2.2研究區(qū)巖漿活動及構(gòu)造對水文地質(zhì)的影響

研究區(qū)位于高坦斷裂和周王斷裂交匯的南東區(qū)段，斷裂構(gòu)造發(fā)育。NE向的高坦斷裂位于研究區(qū)的北西側(cè)，燕山晚期高坦巖體沿斷裂分布；該斷裂與褶皺緊密相隨，形成于印支期，燕山期又強(qiáng)烈多次活動。EW向周王斷裂位于研究區(qū)的北部，為區(qū)域深大斷裂，斷裂的北側(cè)為白堊系組成沿江丘陵，南側(cè)為古生界組成皖南山區(qū)；斷裂具有多次活動特點(diǎn)；NEE、NE、NNE、NW向斷裂均較發(fā)育。此外，研究區(qū)一帶還發(fā)育一組NNE向斷裂，不僅控制晚期巖體的侵入，還切割早期巖體，沿該組斷裂分布一系列的脈巖，主要有鉀長花崗斑巖脈、細(xì)晶巖脈、花崗巖脈和花崗斑巖脈等?，F(xiàn)將上述各地質(zhì)作用對研究區(qū)水文地質(zhì)條件的影響分析如下：

（1）褶皺構(gòu)造的影響

研究區(qū)內(nèi)出露六峰山-虎形山向斜南東翼近核部的一部分，軸向北東東向，翼部地層主要為志留系高家邊組、墳頭組、茅山組和泥盆系五通組，距核部較遠(yuǎn)，所受作用力較小，巖層相對完整，滲透能力相對較差。該褶皺局部被北西和北東向斷裂構(gòu)造錯斷，造成地層破碎，層間構(gòu)造發(fā)育，砂質(zhì)圍巖含水性增強(qiáng)，為一相對強(qiáng)含水層，加之其內(nèi)部有花崗巖弱含水層阻隔，可形成深部承壓水。

（2）斷裂構(gòu)造的影響

研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有東角沖-楓莊斷裂和安子山-白沙湖斷裂。東角沖-楓莊斷裂區(qū)內(nèi)分布于鐵門口、獅子龍一帶，斷裂沿線發(fā)育寬度不等的破碎帶，有角礫巖、硅化糜棱巖，后期又多被破碎成透鏡體，其經(jīng)歷了平移、拉張、再擠壓三個發(fā)展階段，含水性好。安子山-白沙湖斷裂在研究區(qū)的北東側(cè)通過，推測為隱伏巖體引起的構(gòu)造巖漿巖活動帶，對巖體的侵位有一定的制約作用，據(jù)區(qū)域資料分析，其形成于印支期，燕山期多次活動，為基底斷裂，受其影響，其次級或更次級構(gòu)造及裂隙構(gòu)造發(fā)育，并充填各種中酸性巖脈，通過泥質(zhì)地層時多為泥質(zhì)充填膠結(jié)，含水性不強(qiáng)；其他走向斷層規(guī)模相對較小，其內(nèi)部含水性與所穿過地層巖性有關(guān)。

（3）巖漿活動的影響

本區(qū)火山侵入活動較強(qiáng)烈，表現(xiàn)為西南、西北部火山噴發(fā)及中部的大范圍巖漿侵入。受其影響區(qū)內(nèi)地層中角巖化、大理巖化、硅化現(xiàn)象明顯，高嶺土化、綠泥石化、絹云母化等蝕變普遍發(fā)育，致使巖石物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，并伴生有諸多原生裂隙。沿著巖漿巖體接觸帶部位地下水活動較強(qiáng)烈，形成接觸帶型富水帶。

3.地下水動態(tài)變化特征

根據(jù)收集的相關(guān)資料，研究區(qū)地下水變化可初步劃分為枯水期、平水期及豐水期三個階段，其中枯水期為十一月至次年三月中旬，平水期為四月中旬至六月，豐水期為七月至十一月中旬，七月份為峰值期。研究區(qū)第四系砂、卵石層孔隙水明顯受大氣降水的動態(tài)變化控制，與上述動態(tài)變化周期基本一致，同步性較好；而巖體附近的蝕變帶富水巖組及各類碳酸鹽巖裂隙巖溶強(qiáng)富水巖組則受大氣降水影響較弱，水位隨雨、旱季有些許上升或下降，但全年分不出明顯的枯水、平水及豐水期三個階段，動態(tài)變化較小。

3.1地下水化學(xué)成分

研究區(qū)內(nèi)共取水質(zhì)分析樣20個，占總水源點(diǎn)的8.3%。調(diào)查水點(diǎn)主要以坡積下降泉和民用水井等地下水為主，其水化學(xué)成分及物理性質(zhì)可基本反映該地區(qū)地下水水化學(xué)的特征。水樣采取后交由核工業(yè)蕪湖分析測試中心分析測試，分析項目有水中6種主要陰陽離子含量、水的礦化度及pH值等。

根據(jù)舒卡列夫法的分類原則，本次對研究區(qū)各個水樣點(diǎn)水質(zhì)類型進(jìn)行了劃分。由水質(zhì)類型的統(tǒng)計分析結(jié)果可見，研究區(qū)水質(zhì)類型主要為HCO3-Ca·Mg，次為HCO3-Ca及HCO3·SO4-Ca·Mg，有少量SO4·Cl-Ca·Mg質(zhì)水等。研究區(qū)主要分布HCO3型水，少量含SO4型主要分布于研究區(qū)北部，與NNE向斷裂分布位置較為一致。

泉水礦化度值最高為0.154g/L，最低0.020g/L，以低礦化水為主，在遠(yuǎn)景片內(nèi)多出現(xiàn)大于0.1g/L的相對高礦化度水分布區(qū)。

泉水pH值一般在6～8之間，pH<4.0和pH>8.5的酸性和堿性水未出露。

3.2地下水物理性質(zhì)

地下水一般無色無味，水質(zhì)透明、無明顯沉淀物，但有少量的水樣受雨后或人工取樣的影響，為土黃色膠狀混濁水液，呈半透明狀；另有少量水樣由于地下水在徑流過程中溶蝕了地層中的鐵錳質(zhì)成分而在泉口形成鐵銹色漂浮物，也有部分地下水因流經(jīng)植物腐爛質(zhì)成分較多地段而在出水口形成泉華沉淀。

地下水溫度一般隨季節(jié)的變化而變化，水溫較氣溫稍低幾度，只有井水和裂隙水的水溫相對較為穩(wěn)定。

4.放射性水文化學(xué)特征

4.1放射性水異常參數(shù)值的確定

根據(jù)水中鈾、氡含量分別服從對數(shù)正態(tài)和算術(shù)正態(tài)分布的理論，本次鈾、氡參數(shù)值統(tǒng)計采用數(shù)理統(tǒng)計方法中的計算法進(jìn)行，在統(tǒng)計樣本時舍去明顯高、低含量樣品值。

水中鈾含量參數(shù)值統(tǒng)計采用對數(shù)正態(tài)分布計算法進(jìn)行，首先將鈾含量值取對數(shù)算出其對數(shù)平均值X和標(biāo)準(zhǔn)偏差δ，再反算出水中鈾含量算術(shù)平均值X和標(biāo)準(zhǔn)偏差δ，以鈾含量算術(shù)平均值作為研究區(qū)水中鈾含量背景值，其他參數(shù)值按下式計算：

背景值：X=0.029μg/L標(biāo)準(zhǔn)離差：δ=1.91μg/L

偏高場下限：Cu偏=X·δ=0.055μg/L

增高場下限：Cu增=X·δ2=0.11μg/L

異常下限：Cu異=X·δ3=0.20μg/L

本次所取的樣品水中氡含量測試結(jié)果較低，0～8.3Bq/L之間，主要因研究區(qū)所在地勢較高，未能取到較為深部來源的地下水。

依據(jù)統(tǒng)計得出的地下水中鈾異常下限值，對研究區(qū)水樣點(diǎn)進(jìn)行分析統(tǒng)計，共發(fā)現(xiàn)6個水中鈾異常點(diǎn)。

4.2放射性水異常分布特征

研究區(qū)放射性水文地球化學(xué)異常只有一類，為單鈾型水異常，區(qū)內(nèi)放射性水文地球化學(xué)背景值整體偏低，其中鈾含量背景值為0.029μg/L與同氣候類型花崗巖分布區(qū)水中鈾、氡背景值相差較大，致使研究區(qū)水文地球化學(xué)異常下限偏低（鈾0.20μg/L），異常分布較為集中，但是規(guī)模、幅值均不大。本次共圈定水中鈾異常暈一處，位于研究區(qū)西南端，呈NE向展布與區(qū)內(nèi)NE向斷裂走向較為一致，關(guān)系密切。

4.3放射性水化學(xué)成礦遠(yuǎn)景預(yù)測與評價

（1）成礦遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)的分類依據(jù)

成礦遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)的分類主要依據(jù)如下：①水異常的類型、強(qiáng)度、分布規(guī)律、出露條件；②巖性、地質(zhì)構(gòu)造、礦化、蝕變等；③地下水類型、水文地質(zhì)條件及水化學(xué)條件。

（2）成礦遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)的分類標(biāo)準(zhǔn)

Ⅰ級成礦遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)：異常強(qiáng)度高，異常系數(shù)大，由幾個暈組成，再現(xiàn)性好，地質(zhì)條件有利，地層成礦條件有利，有明顯的鈾礦化和已知礦點(diǎn)，伽瑪強(qiáng)度高。

Ⅱ級成礦遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)：水異常規(guī)模較大，強(qiáng)度中等，穩(wěn)定性、再現(xiàn)性較好，由幾個暈組成，地質(zhì)構(gòu)造條件較有利，并且有礦化，伽瑪異常點(diǎn)帶與暈重合。

Ⅲ級成礦遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)：水異常暈規(guī)模較小，基本為單元素異常，強(qiáng)度不高，有一定的成礦條件，但控制因素與礦化不明顯。

（3）成礦遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)的分類結(jié)果

依據(jù)研究區(qū)內(nèi)放射性水異常區(qū)的異常類型、規(guī)模大小及異常系數(shù)k值大小等特征，結(jié)合水異常點(diǎn)（暈）產(chǎn)出的地質(zhì)、水文地球化學(xué)條件及其他物化探成果，并在對該區(qū)已知礦化點(diǎn)的放射性水化學(xué)特征進(jìn)行對比分析后，在研究區(qū)放射性水化學(xué)異常出現(xiàn)較多的地區(qū)圈定出1片Ⅱ級遠(yuǎn)景區(qū)，遠(yuǎn)景區(qū)水文地球化學(xué)標(biāo)志、成礦遠(yuǎn)景標(biāo)志及成礦遠(yuǎn)景評述詳見表1。

5.結(jié)論

通過放射性水化學(xué)測量工作，發(fā)現(xiàn)水異常點(diǎn)6個，異常類型均為鈾型水異常，圈定1處放射性水化學(xué)遠(yuǎn)景段，位于馬山-犁坑一帶。放射性水化學(xué)偏高場、增高場與深部鈾礦化有一定的對應(yīng)關(guān)系，并與研究區(qū)巖脈、砂巖殘體破碎蝕變帶關(guān)系密切。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢會，馬致遠(yuǎn).水文地球化學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社， 2005： 25-113.

[2]李學(xué)禮，孫占學(xué)，等.古水熱系統(tǒng)與鈾成礦關(guān)系[M].北京：地質(zhì)出版社， 2000： 7-124.