龍潭向斜鈾成礦水文地質條件淺析

齊清林，莫幫洪，劉秀林，姚海平

龍潭向斜鈾成礦水文地質條件淺析

齊清林1，2，莫幫洪1，劉秀林1，姚海平1

（1. 核工業二八〇研究所，四川 廣漢 618300； 2. 成都理工大學 環境與土木工程學院， 成都 610059）

闡明了四川盆地東南緣龍潭向斜內蓋層含水巖組的水文地質特征，分析了向斜內鈾成礦的鈾源條件、水化學特征和古水文地質條件，結合成巖期的古氣候、巖相古地理條件，認為向斜內地下水的后生改造條件差，不利于砂巖型鈾礦的形成。1

砂巖型鈾礦；水文地質條件；龍潭向斜

龍潭向斜位于四川盆地東南緣的川東褶皺束內，呈不規則四邊形展布，面積約2 175km2。自上世紀五十年起，我國鈾礦地質工作者在該區進行了一系列的鈾礦地質研究工作，于侏羅系遂寧組和沙溪廟組中發現了連續分布的含鈾砂巖層，并發現了一系列的鈾礦點、鈾礦化點[1]。近年來，核工業二八〇研究所在前人工作的基礎上，對有利于鈾成礦的重點地段進行了區域地質調查和深部鉆探揭露工作。結果表明，該區的砂巖層基本為原生的淺灰色、淺紫紅色，潛水氧化帶和層間氧化帶均不發育。該文試圖通過對龍潭向斜內水文地質特征、古水文地質條件及放射性水文地球化學特征的分析，以確定該區的鈾成礦前景。

1　地質概況

1.1地質簡述

龍潭向斜四周被斷裂圍限，向斜內無構造發育，其西為黃泥堂殼斷裂帶，南東為七曜山巖石圈斷裂帶，呈近南北向的菱形向斜構造。向斜軸線呈近南北向展布，核部地層為上侏羅統蓬萊鎮組，翼部地層由內到外分別為侏羅系自流井組、沙溪廟組、遂寧組以及三疊系上統須家河組；向斜東翼地層較平緩，傾角9°～14°；西翼較陡，傾角25°左右，形態呈“箕”狀（圖）。

1.2基底與蓋層

龍潭向斜基底主要為震旦紀-中三疊世陸表海相碳酸鹽巖與陸相碎屑巖沉積建造，該地層在向斜南東部廣泛出露；區內無火山巖、侵入巖出露。

四川盆地龍潭向斜鈾礦地質略圖

向斜蓋層主要為三疊系須家河組和侏羅系地層。三疊紀早期，龍潭向斜為上揚子陸表海的一部分，海水從東向西侵入，形成了陸相-潮坪-淺海的碎屑巖、碳酸鹽、蒸發巖等紫紅色砂泥巖建造。由于印支運動的影響，中三疊世，古陸東側抬升，造成海水東淺西深，自西向東碎屑巖增多。晚三疊世秦嶺海槽、特提斯海槽相繼關閉，該區結束了海相碳酸鹽巖臺地沉積史，進入陸內盆地發展階段，形成了一套河湖相的沉積建造[2]。

2　水文地質概況

2.1水文地質單元的確定

龍潭向斜深部不存在隱伏的穹窿體和次級褶皺，根據現今龍潭向斜簡單的地質構造條件、地下水的水動力特征，可以將龍潭向斜的地表分水嶺作為地下分水嶺，把整個向斜僅看做單一的水文地質單元，其發育了一套完整的補、徑、排系統，具有相對獨立的水動力條件和水化學特征。

2.2地下水的類型及分布規律

依據地下水的賦存條件、水理性質和水力特征，該區的地下水埋藏類型可以劃分為一般碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖夾碎屑巖鹽類裂隙溶洞水和基巖裂隙水三種基本類型。

2.2.1一般碎屑巖孔隙裂隙水

分布于龍潭向斜四周各背斜軸部和翼部的三疊上統須家河組陸相碎屑巖中。巖性主要為巖屑石英砂巖，夾少量泥質粉砂巖、頁巖和煤線。表層普遍為潛水，向下循環至一定深度即變為層間承壓水。該層富水性較好，透水性中等，但地表泉點稀少，流量普遍小于1L/s。

2.2.2碳酸鹽巖夾碎屑巖鹽類裂隙溶洞水：

廣泛賦存于向斜南東部寒武系至三疊系中統各組巖層中，巖性以灰巖、白云質灰巖、白云巖為主，夾頁巖、泥巖和粉砂巖。巖溶發育，大泉、暗河流量1～1 000L/s，地下徑流模數0.08～8.66L/s·km2。

2.2.3基巖裂隙水

構造裂隙水：主要分布于向斜四周的單斜部位，由侏羅系中下統砂巖、泥巖組成，占基巖裂隙水分布面積的25%左右。由于構造裂隙發育，地下水主要貯集于構造裂隙中，水量貧乏，泉點稀少，泉流量多小于0.03L/s，地下徑流模數0.10～0.30L/s·km2。

風化帶網狀裂隙水：主要分布于龍潭向斜軸部，含水巖組為侏羅系上統遂寧組、蓬萊鎮組各砂巖、粉砂巖及泥巖，占基巖裂隙水分布面積的75%左右。該類型地下水水量貧乏，泉流量一般為0.03～0.5L/s，枯季徑流模數0.01～0.20L/s·km2。

2.3蓋層含水巖組水文地質特征

2.3.1侏羅上統蓬萊鎮組（J3p）

蓬萊鎮組分布于向斜核部，主要為一套河湖相沉積的紫紅色、灰白色細砂巖、泥巖和粉砂質泥巖，整體上為泥巖夾細砂巖。巖層膠結致密，透水性差，富水性弱。地下水以風化帶網狀裂隙水的形式儲存于該砂巖層和泥巖層中，無隔水頂板。底部為一厚7～17m的細砂巖層。

2.3.2上侏羅統遂寧組（J3sn）

遂寧組發育一套完整的湖進到湖退的沉積旋回。自下而上分為3段，其中第二段是該區鈾礦化較好的巖層段。

第一段（J3sn1）的下部為辮狀河沉積體系，上部為扇三角洲沉積體系。巖性以紫色泥巖、砂質泥巖為主，夾有紫灰、灰白色10～18m的石英細砂巖，其底部有一層砂體較為穩定，厚20余米。砂巖層膠結致密，透水性差，富水性弱-中等，地下水以構造裂隙水的形式儲存于砂巖裂隙中，泥巖則構成相對隔水層，頂部的泥巖層厚度大于60m，延伸穩定，為區域性的隔水層。

第二段（J3sn2）為扇三角洲沉積體系，該段表現為典型的砂泥互層結構。該段共發現5個砂巖層，其中下亞段（J3sn2-1）中的第一第二砂巖層厚度均為3～8m，且在整個區域上連通性差。第三砂巖層厚度較大且在縱向上延伸穩定，層厚15m。地下水以構造裂隙水的形式儲存于砂巖裂隙中，透水性差，富水性弱-中等。該段上亞段（J3sn2-2）有一層至少大于40m的粉砂質泥巖層，構成了整個遂寧組第二段的區域性隔水層。

第三段（J3sn3）為一套水下分流河道沉積，以紫紅色泥巖、砂質泥巖為主，夾有2～3層10～20m的細砂巖。巖層膠結致密，透水性差-中等，富水性弱，地下水以風化帶網狀裂隙水的形式儲存于砂巖和泥巖中。

2.3.3中侏羅統沙溪廟組（J2s）

該層為低位體系域的辮狀河相砂體向上迅速轉為湖相泥巖。表現為紫紅色泥巖與暗黃色、灰綠色細砂巖互層。中下部的砂體厚10～30m，厚度穩定，連通性好，交錯層理、平行層理發育。上部為湖相泥巖夾薄層狀細砂巖，為一區域上穩定的隔水層。

龍潭向斜含水層與隔水層的劃分表

2.3.4下侏羅統自流井組（J1-2z）

該層為典型的大型陸相淡水湖泊沉積。主要為泥巖、頁巖、粉砂巖、細砂巖組成。地下水以構造裂隙水的形式儲存于砂巖裂隙中，透水性差，富水性弱。整個巖組為一區域性的隔水層。

2.3.5上三疊統須家河組（T3xj）

該層為一套陸相碎屑巖沉積建造，為河流相灰白色、褐黃色中砂巖夾湖相、湖沼相黑色頁巖。巖層膠結較疏松，透水性差-中等，富水性中等，地下水以碎屑巖類孔隙裂隙水的形式儲存于砂巖的孔隙裂隙中。砂巖單層厚度可達100m以上，連通性好，為區域上的含水層。

2.4含水層及隔水層的劃分

根據含水巖組的水文地質特征及巖層的相對透水性，龍潭向斜內蓋層可大致劃出4個區域性隔水層和5個區域性的含水層（表）。其中侏羅系頂部的砂泥互層結構、基底碳酸鹽巖層以及較穩定的砂巖層劃分為區域含水層，較厚的湖相粉砂質泥巖、泥巖劃分為區域性的隔水層。

2.5地下水的補給、徑流和排泄

龍潭向斜為單一的水文地質單元，向斜內地下水的補給、徑流和排泄嚴格受構造和地貌的控制。淺層地下水主要表現為就近補給和就近排泄的方式，在整個侏羅系地層中，于坡腳處常見有下降泉出露，且流量隨雨季和旱季的變化明顯。對于較深層的地下水，補給區主要為向斜的南東翼，該區多為中低山地貌，溝谷切割較深，水力坡度大，地下水基本上來自于大氣降水。地下水在地表露頭區接受補給后，一部分順層作短暫運移到地形低洼處分散溢出地表，主要部分則進入向斜內分布較廣的蓋層徑流區。由于向斜內阻水斷裂不發育，層間水多處于半開啟和封閉的水文地質狀態，地下徑流途徑長而運移緩慢。地下水的集中排泄區位于向斜的北部，即長江流經的地方。東華理工大學通過對龍潭向斜遙感地質影像圖的解譯，發現在向斜北部長江流經的地方，有一隱伏的東西向斷層，地下水在此地段富集并形成排泄區，最終進入長江[3]。

3　古水文地質條件分析

龍潭向斜位于四川盆地的東南邊緣，在晚三疊世，受印支運動的影響，整個上揚子地臺抬升，向斜的南東部隆起，使該區結束了海相碳酸鹽巖臺地沉積的歷史而進入陸內盆地發展階段，形成了一套河湖相的碎屑巖沉積建造。在須家河組沉積時期，氣候溫暖潮濕，沉積中心位于現今成都西側，龍潭向斜所在地區接受了一套河流相的沉積，地下水流向總體上為北西西方向。中侏羅世上沙溪廟期，整個四川盆地的沉積中心位于萬源附近，龍潭向斜所在地區接受了一套河湖相的沉積，地下水流向總體上為向北流動，該時期氣候由溫暖潮濕逐漸向炎熱干旱轉變。晚侏羅世，由于燕山運動的持續影響，四川盆地的東南緣產生大規模的褶皺變形，盆地內逐漸形成多個沉積中心。此時，向斜內發育了較多的扇三角洲沉積，氣候最終轉為炎熱干旱。直到早白堊世，龍潭向斜才最終隆升而進入剝蝕階段。

通過對龍潭向斜南東翼沙溪廟組辨狀河道砂體、遂寧組扇三角洲砂體中發育的槽狀交錯層理的槽軸方向、巖系中紋層的傾向方向、平行層理和礫石的定向排列的觀測來看，侏羅世的古水流方向是從龍潭向斜的南東揚起端向北西西方向流動，這與當時大的沉積環境是相符的。

總之，自印支運動以來，龍潭向斜所在的地區一直接受來自南東方向物源的沉積，而幾乎未遭受剝蝕，古水文地質條件始終處于滲入型的水動力環境中。向斜普遍處于河流相、濱湖三角洲相的沉積環境中，這些都是有利于砂巖型鈾礦化形成的巖相古地理條件。

4　水文地球化學特征

4.1淺層地下水的水化學特征

龍潭向斜內淺層地下水的水化學類型比較簡單，多屬低礦化度的重碳酸鹽型水，礦化度普遍小于0.5g/L，多在0.2g/L左右。在向斜南東部巖溶分布區，由于地下水的徑流途徑短，循環交替強烈，地下水也呈現出較低的礦化度。在向斜四周的背斜翼部，地下水多屬重碳酸鹽硫酸鹽型，成環狀帶分布；而在向斜的中心部位，地下水普遍呈重碳酸鹽型，只有在龍潭鎮東部分地區和長壽向斜東翼有小塊重碳酸鹽氯化物型水分布。

4.2放射性水化學特征

龍潭向斜內侏羅系地層中鈾含量普遍為（1～3）×10-6g/L，異常值下限為4×10-6g/L，水中鈾鈾異常區位于浸口-龍潭-鳴玉之間的含鈾砂巖段。水中氡濃度多為10～45Bq/L，最高達128Bq/L。對比向斜兩翼于侏羅系地層中所取水樣鈾濃度的分析結果，可以得出：向斜東翼水中鈾濃度整體高于向斜西翼，這與向斜南東方向鈾源更加豐富以及鈾的持續富集有一定的關系。另外，對盆地內三疊系須家河組地層和侏羅系地層中所取的水樣進行統計分析，對比巖石樣，發現侏羅系地層為相對富鈾層。

5　鈾成礦條件分析

5.1有利因素

古氣候條件：向斜內的侏羅系地層為紅色碎屑巖系，形成于干旱、半干旱的氣候條件下，有利于鈾礦的形成。

古水文地質條件：向斜內的侏羅系地層中普遍發育有辮狀河砂體和湖相三角洲砂體，有利于形成后生砂巖型鈾礦化。其次，該地區始終處于滲入型的水動力環境中，相對于四川盆地中部而言，距離蝕源區較近。

現今水文地質條件：盆地發育了完整的補、徑、排系統，蓋層水利坡度小，有利于鈾的沉淀。

5.2不利因素

鈾源缺乏：龍潭向斜的物源均來自其南東部震旦系至中三疊統的巖層中，地層以海相沉積為主，間夾有海陸交互相沉積，無火山巖和侵入巖，蝕源區地層中鈾源缺乏。據四川盆地汽車伽瑪能譜測量統計，寒武系至三疊系地層中除泥盆系地層中活化鈾含量小于零為鈾源層外，其它地層中活化鈾量均大于零，為富鈾層[4]。

地下水的后生改造條件差：向斜內砂巖雖然連通性好，但基本都為鈣質膠結、致密，滲透性和富水性較差。通過近年的鉆孔揭露，地層中見有層間氧化帶的發育，向斜內基本不存在含氧地下水的后生改造條件，所以向斜內的鈾礦化只能形成于同生沉積期。根據對所取的5個礦樣進行U-Pb同位素年齡測定，鈾成礦年齡133±20Ma，與白堊紀與侏羅紀的分界時限135Ma相當，也證實該地區鈾礦的形成為同生沉積。

典型鈾礦點的礦化情況：通過對向斜內典型鈾礦點的鉆探揭露，在一礦化體前部80m的鉆孔內發現了潛水氧化帶，但其與已發現的鈾礦化并沒有關系，已發現的鈾礦化并非為氧化還原型。從分布范圍上來看，已發現的鈾礦化分布極不連續，主要為團塊狀，是典型的有機質吸附和局部鐵質還原作用的結果。

6　結論

龍潭向斜南兩翼雖然始終都處于滲入型的水動力環境中，并且有較好的古氣候和古水文地質條件，但其鈾源不豐富，后生改造條件差，總體上不利于砂巖型鈾礦床的形成。但相對來看，蓋層中侏羅系中統和上統的中下部砂巖層由于所處的古氣候環境相對較好，且為富鈾層，更有利于鈾礦的形成；向斜南東翼也由于存在鈾的持續富集條件，而較西翼更有利于鈾礦床的生成。

[1] 余達淦,吳仁貴,陳培榮等.鈾資源地質學[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2004.

[2] 郭正吾,鄧康齡,韓永輝,等.四川盆地形成與演化[M].北京:地質出版社,1996.

[3] 何發揚,巫聲揚,陳志國,等.四川盆地中南部地區1:50萬鈾資源區域評價報告[R].2006.

[4] 榮建鋒,何發揚等,孫悅.四川盆地龍潭向斜砂巖型鈾成礦條件分析[R].2006.

Hydrogeological Conditions for Uranium Ore-formation in the Longtan Synclinal Axis

QI Qing-lin1，2MO Bang-hong1LIU Xiu-lin1YAO Hai-ping1
（1-Institute No.280， CNNC， Guanghan， Sichuan 618300； 2-College of Environment and Civil Engineering，Chengdu University of Technology， Chengdu610059）

This paper has a discussion on hydrogeological features of water-bearing complex， re-forming geological conditions for uranium and hydrochemistry in the Longtan syncline and believes geological conditions in the Longtan syncline are unfavorable for formation of sandstone type uranium deposit.

sandstone type uranium deposit； hydrogeological condition； Longtan syncline

P641.4；P619.14

A

1006-0995（2015）03-0412-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.023

2014-06-05

齊清林（1981-），男，在讀碩士，工程師，主要從事水文地質、工程地質及礦產地質工作