探析松遼盆地瞻榆地區(qū)水文地質(zhì)特征

摘 要：【目的】充分搜集煤田部門探井測井資料，結(jié)合前人在松遼盆地鈾礦找礦資料文獻(xiàn)，開展煤田鉆孔放射性找礦信息二次開發(fā)利用，分析區(qū)域水文地質(zhì)特征，尋找有利于放射性找礦的水文地質(zhì)線索。【方法】主要采取放射性水化學(xué)測量、水質(zhì)分析、前人水文地質(zhì)資料分析及綜合利用等方法?！窘Y(jié)果】對研究區(qū)水文地質(zhì)特征，地下水補、徑、排條件，放射性水化學(xué)特征及一些水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了取樣統(tǒng)計，并對工區(qū)水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析?！窘Y(jié)論】研究區(qū)水文地質(zhì)綜合條件有利于地浸砂巖型鈾礦成礦。

關(guān)鍵詞：松遼盆地；鈾成礦；特征

中圖分類號：P641? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1003-5168（2023）08-0117-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.08.024

Analysis on The Hydrogeological Characteristics of Zhanyu Area in Songliao Basin

WANG Ziying

（Nuclear Industry Geological Bureau of Jilin Province， Changchun 130000， China）

Abstract：[Purposes] This paper， based on the previous uranium prospecting data and literature in Songliao Basin， fully collects the exploration well logging data of coalfield departments，? makes the secondary development and utilization of the coalfield borehole radioactive prospecting information，? analyzes the regional hydrogeological characteristics， so as to find the hydrogeological clues that are beneficial to radioactive prospecting. [Methods] Chemical measurement of radioactive water， water quality analysis， hydrogeological data analysis and comprehensive utilization are adopted. [Findings]? The hydrogeological characteristics， the recharge and discharge conditions of groundwater， the chemical characteristics of radioactive water and some hydrogeological parameters are sampled and analyzed. [Conclusions] The comprehensive hydrogeological conditions in this area are favorable to the mineralization of in-situ leached sandstone-type uranium deposits.

Keywords： Songliao basin; uranium mineralization; characteristics

0 引言

研究區(qū)位于松遼盆地西部斜坡區(qū)，具體位于西部斜坡區(qū)南西側(cè)接近盆地邊緣地處范家屯-科爾沁左翼中旗分水嶺的南北兩側(cè)，屬于兩個不同的水文地質(zhì)單元，分別屬于遼河水系和松花江水系。

松遼盆地為東北地區(qū)一大型中新生代陸相沉積盆地［1］。盆地由區(qū)域性控盆斷裂所圍限及多組深大斷裂所分隔的沉積盆地。盆緣發(fā)育的控盆斷裂主要有三條，即位于西緣的嫩江巖石圈斷裂、東緣的依蘭-伊通巖石圈斷裂和南緣的陰山-圖們巖石圈斷裂。盆地周邊構(gòu)造活動頻繁［2］，巖漿活動發(fā)育；盆內(nèi)則較穩(wěn)定，以隆起、坳陷、寬緩褶皺為主。

1 構(gòu)造地質(zhì)特征

1.1 斷裂構(gòu)造特征

盆地由基底構(gòu)造和蓋層構(gòu)造共同組成?；讟?gòu)造受大地構(gòu)造環(huán)境及其演化歷史制約，蓋層構(gòu)造發(fā)育也是基底構(gòu)造逐步復(fù)活演化的結(jié)果［3］。松遼盆地的基底斷裂發(fā)育，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)及地球物理資料主要發(fā)育北東-北北東向、北西向、東西向、南北向四組斷裂系統(tǒng)。其中，北東-北北東向斷裂分布最廣，其中以盆地西緣的嫩江殼斷裂、中央的雙遼-孫吳殼斷裂以及盆地東緣的依蘭一伊通殼斷裂規(guī)模最大、切割最深、活動時間最長，具有伸展和走滑的雙重性質(zhì)，對松遼盆地的形成、發(fā)展起著重要的作用［2］。

盆地蓋層構(gòu)造直接受基底構(gòu)造的影響與制約。在早白堊世斷陷發(fā)育期，盆地的基底構(gòu)造格局直接控制并影響斷陷盆地的發(fā)育，形成30余個相互分割的斷陷盆地群，以半地塹為主的走向北東向、北北東向，如圖1所示。

研究區(qū)附近發(fā)育一隱伏深大斷裂為嫩江殼斷裂。該斷裂北起黑龍江省齊齊哈爾市，向南經(jīng)泰賚縣進(jìn)入吉林省白城市西部，從研究區(qū)西側(cè)通過。斷裂規(guī)模長達(dá)500 km以上，斷距3.3 km，總體走向30°。斷裂切割地殼強(qiáng)烈至下地幔層［3］。

1.2 褶皺構(gòu)造特征

蓋層構(gòu)造繼承了基底構(gòu)造形態(tài)，僅發(fā)育一些低幅度的斷鼻和背斜構(gòu)造，褶皺坡構(gòu)造不發(fā)育，多由于后期構(gòu)造運動形成［4］。區(qū)域構(gòu)造較發(fā)育，即是良好的導(dǎo)礦容礦空間，也是深部煤氣油氣等還原介質(zhì)的有利上升通道。

2 地貌及氣象特征

研究區(qū)地處松遼平原西部，地勢平坦，西北高東南低，海拔高差不超過20 m。平均海拔約160 m。主要水系為霍林河、額木太河，進(jìn)入調(diào)查區(qū)內(nèi)河流逐漸擴(kuò)散消失。另有數(shù)十個自然泡澤星羅棋布。氣候類型屬北溫帶大陸季節(jié)性氣候，年均氣溫6.6 ℃，極端最低氣溫-25.9 ℃，極端最高氣溫40.5 ℃，無霜期162天，年降雨量332.4 mm，最大凍土深度125 cm，年主導(dǎo)風(fēng)向為西南風(fēng)和西北風(fēng)。從地形地貌情況看，位于舒緩波狀平原內(nèi)，地層產(chǎn)狀平緩。從氣象條件看區(qū)內(nèi)為干旱-半干旱氣候?；谏鲜鰞煞矫娴囊蛩?，研究區(qū)屬典型的干旱-半干旱區(qū)域，易于地浸砂巖型鈾礦沉積、富集。

3 地下水類型及分布

根據(jù)地下水的賦存條件及含水層的巖性結(jié)構(gòu)，結(jié)合盆地沉積特點及蓋層與基底的劃分原則，盆地地下水類型主要有三大類：①基巖裂隙水，主要賦存于前古生界、古生界地層以及加里東晚期、華力西期、燕山期侵入巖中；②碎屑巖類裂隙孔隙水，主要賦存于侏羅系、白堊系地層中；③松散巖類孔隙水，主要賦存于第四系沖積、洪積砂礫石層，風(fēng)積、沖積、湖積細(xì)砂層中［5］。

研究區(qū)地下水補給主要以大氣降水為主。在盆地邊緣地下水徑流、地表水下滲也是補給的重要途徑。補給量受大氣降水量、降水強(qiáng)度、含水層巖性等諸多因素的制約。由于地形較平緩，降水滲入系數(shù)較大。地表水系為地下水的主要排泄場所，蒸發(fā)式潛水排泄也是重要途徑。區(qū)內(nèi)補給-徑流-排泄水動力體系比較發(fā)育，地下水總體流向為由西向東徑流。區(qū)域地下水補-徑-排體系完備，有利于含礦含鈾水的遷移富集。

4 含水層、隔水層特征

根據(jù)煤田鉆孔資料，研究區(qū)主要含水層有第四系松散含水層、白堊系弱固結(jié)巖層含水層。本次調(diào)查主要找礦目的層為泉頭組和四方臺組。其中泉頭組含水層發(fā)育較好，四方臺組含水層則發(fā)育較差。區(qū)域砂體發(fā)育良好具備一定規(guī)模，具備地浸砂巖鈾礦成礦的良好成礦環(huán)境，穩(wěn)定的隔水頂?shù)装迮c砂體共同構(gòu)成地浸砂巖型鈾礦所特有的泥-砂-泥有利含礦地層。

5 地下水補給、徑流、排泄特征

5.1 地下水的補給

研究區(qū)地處松遼平原的中西部，接近大興安嶺東坡，地形西高東低，逐漸向東緩傾，地表波狀起伏。這種地形和所處自然地理位置對大氣降水充分滲入地下形成大面積地下水十分有利。

5.1.1 區(qū)外地下水徑流補給。補給區(qū)的地表水及大氣降水滲入地下，通過地下徑流方式大量補給。幅外西北廣泛出露的基巖和沿山前發(fā)育的扇形地是研究區(qū)較好的補給區(qū)。扇形地堆積物與平原內(nèi)松散堆積物互相穿插、漸變過渡。新近系半膠結(jié)的砂巖、砂礫巖與山區(qū)基巖直接接觸，均為幅內(nèi)獲取大量地下水的徑流補給構(gòu)成了良好的徑流通道。

5.1.2 大氣降水補給。大氣降水滲入亦與地下徑流補給緊密配合，構(gòu)成了研究區(qū)地下水的重要補給源，與此同時，研究區(qū)大面積分布的堆積地形，廣泛發(fā)育了風(fēng)積砂和滲透性能較大的黃土狀亞砂土，為區(qū)內(nèi)大量接受大氣降水補給創(chuàng)造了優(yōu)越條件。

5.1.3 地表水直接補給。毛林郭勒河在調(diào)查區(qū)外與烏那格其郭勒河在區(qū)內(nèi)盲尾散流都是研究區(qū)地下水不可忽略的補給條件。

5.2 地下水的徑流

研究區(qū)內(nèi)地形西高東西，基地形態(tài)也大致相同，因此無論是地表水還是地下水，水流的徑流方向皆為自西向東。地表水的徑流主要是以河流的形式體現(xiàn)，地下水徑流主要為第四系孔隙潛水、承壓水、新近系孔隙承壓水和白堊系孔隙承壓水的順層徑流。其中第四系孔隙潛水和孔隙承壓水還互相補給。局部泰康組含水層與第四系孔隙水直接相通［5］。

第四系孔隙潛水分布于全區(qū)。受兩大平原過渡影響，含水層自西南向東北，具有巖性顆粒變細(xì)，單層厚度變薄和單層變少變化規(guī)律；垂直上，含水砂層自上而下變薄，顆粒變細(xì)。這種水平和垂向的變化是使第四系孔隙潛水自南西向北東，富水性變?nèi)醯幕疽蛩兀?］。

第四系承壓水自西向東流，區(qū)外遠(yuǎn)處西北的地下徑流和上層潛水的垂直下滲，是第四系承壓水的主要補給源，同時第四系孔隙承壓水也以“頂托”的方式補給孔隙潛水。

新近系孔隙承壓水之間、白堊系孔隙承壓水之間以及二者之間，由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖構(gòu)成良好的隔水層，使兩者之間水力聯(lián)系大大減弱，形成互不聯(lián)系的層間承壓水。順層徑流方向由東向西。

5.3 地下水的排泄

研究區(qū)地勢低平，第四系孔隙潛水低藏，蒸發(fā)為其主要排泄方式，加之半干旱氣候，更加劇蒸發(fā)作用的進(jìn)行，除部分消耗于人為開采，大部分消耗于地表壤面蒸發(fā)和植物蒸騰，部分則以地下水徑流方式泄于區(qū)外。第四系孔隙承壓水則除部分為開采所消耗，大部分通過地下水徑流排泄區(qū)外。對于新近系孔隙承壓水和白堊系孔隙承壓水，地下水往往通過斷裂進(jìn)行排泄，并形成局部排泄源，部分為人工開采。

良好的水力聯(lián)通型，使得該區(qū)域具備良好的導(dǎo)礦通道，含氧含鈾水，通過構(gòu)造與深部油氣、煤氣等還原介質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)從而具備成礦的可能。

6 水質(zhì)簡分析特征

本次水質(zhì)簡分析取樣50件，分析項目有PH、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、礦化度、CO2、總硬度等指標(biāo)。以上指標(biāo)分析結(jié)果反映了研究區(qū)的基本水質(zhì)特征。

6.1 水質(zhì)酸堿度特征

樣品PH值分布區(qū)間為6.1～7.0，最小值6.1，最大值7.0，平均值6.68，水質(zhì)偏酸性。

6.2 水質(zhì)硬度特征

本次調(diào)查水質(zhì)硬度數(shù)值最小值74 mg/L，最大值313.8 mg/L，平均值126.50 mg/L。水質(zhì)分析結(jié)果顯示，研究區(qū)水質(zhì)硬度基本為軟水-中硬水。

6.3 水質(zhì)礦化度特征

本次調(diào)查水質(zhì)硬度數(shù)值最小值0.46 mg/L，最大值1.35 mg/L，平均值0.80 mg/L。水質(zhì)分析結(jié)果顯示，本地區(qū)水質(zhì)礦化度基本為淡水-弱礦化水。

6.4 水質(zhì)類型分類特征

根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，按舒卡列夫法對研究區(qū)水質(zhì)類型進(jìn)行了分類，地下水類型有四種，以HCO3—Na·Ca、HCO3—Na型水為主。所取的50件樣品中，HCO3—Na·Ca型水共30件占60%，HCO3—Na型水16件占32%，HCO3·SO42—Na·Ca型水3件占6%，HCO3·SO42—Na型水1件占2%。各類型地下水分布情況，見表1。

如上所述樣品12-a所對應(yīng)的水質(zhì)類型為11-B，即HCO3·SO4—Na·Ca型水；樣品40-a所對應(yīng)的水質(zhì)類型為4-A，即HCO3—Na·Ca型水。

7 放射性水化學(xué)特征

本次1∶10萬放射性水化學(xué)測量共采集，放射性水化學(xué)樣品170件。分析調(diào)查區(qū)水中放射性元素U、Rn含量。

從本次放射性水化學(xué)分析數(shù)據(jù)來看，工作區(qū)放射性水化學(xué)有以下特征。①全部完成1∶10萬放射性水化學(xué)測量共采集，放射性水化學(xué)樣品170件。測量點設(shè)計分布合理，達(dá)到規(guī)范要求的網(wǎng)密度。區(qū)內(nèi)自然流水、泉水近乎沒有分布，放射性水化學(xué)樣也在一定程度上反映了地下水中的放射性元素通過斷裂所進(jìn)行的遷移富集。②研究區(qū)域淺層地下水中的鈾含量變化范圍較大，一般為0.50～156.45 μg/L，最高值366.93 μg/L，最低值僅為0.03 μg/L，平均值17.66 μg/L；氡濃度一般1.00～5.00 Bq/L，最高值6.77 Bq/L，平均值2.99 Bq/L。水中鈾、氡高值點分布與土壤氡氣測量圈定的高值異常區(qū)分布局部吻合性較好，局部水化學(xué)放射異常發(fā)育。經(jīng)統(tǒng)計剔除特殊高值后，工作區(qū)地下水中鈾含量天然底數(shù)為0.72 μg/L，水中鈾含量＞5倍天然底數(shù)即＞7.20 μg/L為異常；水中氡含量未達(dá)到異常。

8 結(jié)論

綜上所述，研究區(qū)水文地質(zhì)條件有利于地浸砂巖型鈾礦成礦。

①調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)特征受地質(zhì)構(gòu)造因素的影響強(qiáng)烈，不但影響區(qū)域水文基本參數(shù)特征，同時也控制著地下水中各化學(xué)組份的遷移和富集。即是良好的導(dǎo)礦容礦空間，也是深部煤氣油氣等還原介質(zhì)的有利上升通道。

②區(qū)域?qū)俚湫偷母珊?半干旱區(qū)域，易于地浸砂巖型鈾礦沉積、富集。

③區(qū)域地下水補-徑-排體系完備，有利于含礦含鈾水的遷移富集。

④區(qū)域砂體發(fā)育良好具備一定規(guī)模，具備地浸砂巖鈾礦成礦的良好成礦環(huán)境，穩(wěn)定的隔水頂?shù)装迮c砂體共同構(gòu)成地浸砂巖型鈾礦所特有的泥-砂-泥有利含礦地層。

⑤良好的水力聯(lián)通型，使得該區(qū)域具備良好的導(dǎo)礦通道，含氧含鈾水，通過構(gòu)造與深部油氣、煤氣等還原介質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)從而具備成礦的可能。

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收稿日期：2022-12-27

作者簡介：王子英（1987—），男，本科，工程師，研究方向：水工環(huán)。