放射性水化學特征在鈾礦勘查預測中的應用

房紅衛

摘要：近年來隨著科學技術的發展提升，地質勘查手段也日新月異。而在鈾礦地質勘查工作中，對找礦區內放射性水化學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鈾礦勘查為例，對研究區內進行了系統的放射性水化學特征研究，為今后工作提供了預測靶區與方向。

關鍵詞：放射性水化學；鈾礦勘查；獅子龍地區

1.研究區背景

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

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

區內河流主要屬長江水系，河谷深邃，量小流急，隨降雨漲落，季節變化明顯；區內坡積、沖積物覆蓋較厚，次級水系較發育，主要受大氣降水補給，在山區同時受地下水的補給；地下水主要蘊藏于基巖風化裂隙和局部構造裂隙中，水質清純，水量較小，以泉和徑流的形式向河谷平原區和長江排泄；山間水流隨降雨漲落，季節性變化明顯，在雨季時由于盆地四周山區水流的迅速匯集，暴雨過后往往造成河水流量劇增，形成山洪，產生危害。

2.研究區水文地質特征

2.1含水巖組的劃分及富水性

研究區地層隸屬揚子地層區下揚子分區貴池小區。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），根據地下水的賦存情況、埋藏條件及運動規律將研究區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

為第四系全新統沖坡積層，廣泛分布工作區溝澗間低地，厚度一般在3m～20m，低洼處厚達30m，礫石含量達到10%，礫石常具強烈褐鐵礦化，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，節理裂隙均不發育，各巖層中泉點水量均在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北西，地表風化強烈，均呈現出碎砂狀，深部原巖則較致密堅硬，孔隙度不大；研究區北西、北東部出露的噴出巖致密，極少見節理裂隙，為本區良好隔水巖組。

2.2研究區巖漿活動及構造對水文地質的影響

研究區位于高坦斷裂和周王斷裂交匯的南東區段，斷裂構造發育。NE向的高坦斷裂位于研究區的北西側，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，燕山期又強烈多次活動。EW向周王斷裂位于研究區的北部，為區域深大斷裂，斷裂的北側為白堊系組成沿江丘陵，南側為古生界組成皖南山區；斷裂具有多次活動特點；NEE、NE、NNE、NW向斷裂均較發育。此外，研究區一帶還發育一組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、細晶巖脈、花崗巖脈和花崗斑巖脈等。現將上述各地質作用對研究區水文地質條件的影響分析如下：

（1）褶皺構造的影響

研究區內出露六峰山-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，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造錯斷，造成地層破碎，層間構造發育，砂質圍巖含水性增強，為一相對強含水層，加之其內部有花崗巖弱含水層阻隔，可形成深部承壓水。

（2）斷裂構造的影響

研究區內主要發育有東角沖-楓莊斷裂和安子山-白沙湖斷裂。東角沖-楓莊斷裂區內分布于鐵門口、獅子龍一帶，斷裂沿線發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，其經歷了平移、拉張、再擠壓三個發展階段，含水性好。安子山-白沙湖斷裂在研究區的北東側通過，推測為隱伏巖體引起的構造巖漿巖活動帶，對巖體的侵位有一定的制約作用，據區域資料分析，其形成于印支期，燕山期多次活動，為基底斷裂，受其影響，其次級或更次級構造及裂隙構造發育，并充填各種中酸性巖脈，通過泥質地層時多為泥質充填膠結，含水性不強；其他走向斷層規模相對較小，其內部含水性與所穿過地層巖性有關。

（3）巖漿活動的影響

本區火山侵入活動較強烈，表現為西南、西北部火山噴發及中部的大范圍巖漿侵入。受其影響區內地層中角巖化、大理巖化、硅化現象明顯，高嶺土化、綠泥石化、絹云母化等蝕變普遍發育，致使巖石物理力學性質發生改變，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烈，形成接觸帶型富水帶。

3.地下水動態變化特征

根據收集的相關資料，研究區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。研究區第四系砂、卵石層孔隙水明顯受大氣降水的動態變化控制，與上述動態變化周期基本一致，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，動態變化較小。

3.1地下水化學成分

研究區內共取水質分析樣20個，占總水源點的8.3%。調查水點主要以坡積下降泉和民用水井等地下水為主，其水化學成分及物理性質可基本反映該地區地下水水化學的特征。水樣采取后交由核工業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。

根據舒卡列夫法的分類原則，本次對研究區各個水樣點水質類型進行了劃分。由水質類型的統計分析結果可見，研究區水質類型主要為HCO3-Ca·Mg，次為HCO3-Ca及HCO3·SO4-Ca·Mg，有少量SO4·Cl-Ca·Mg質水等。研究區主要分布HCO3型水，少量含SO4型主要分布于研究區北部，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，在遠景片內多出現大于0.1g/L的相對高礦化度水分布區。

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

地下水一般無色無味，水質透明、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成分而在泉口形成鐵銹色漂浮物，也有部分地下水因流經植物腐爛質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定。

4.放射性水文化學特征

4.1放射性水異常參數值的確定

根據水中鈾、氡含量分別服從對數正態和算術正態分布的理論，本次鈾、氡參數值統計采用數理統計方法中的計算法進行，在統計樣本時舍去明顯高、低含量樣品值。

水中鈾含量參數值統計采用對數正態分布計算法進行，首先將鈾含量值取對數算出其對數平均值X和標準偏差δ，再反算出水中鈾含量算術平均值X和標準偏差δ，以鈾含量算術平均值作為研究區水中鈾含量背景值，其他參數值按下式計算：

背景值：X=0.029μg/L標準離差：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果較低，0～8.3Bq/L之間，主要因研究區所在地勢較高，未能取到較為深部來源的地下水。

依據統計得出的地下水中鈾異常下限值，對研究區水樣點進行分析統計，共發現6個水中鈾異常點。

4.2放射性水異常分布特征

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

4.3放射性水化學成礦遠景預測與評價

（1）成礦遠景預測區的分類依據

成礦遠景預測區的分類主要依據如下：①水異常的類型、強度、分布規律、出露條件；②巖性、地質構造、礦化、蝕變等；③地下水類型、水文地質條件及水化學條件。

（2）成礦遠景預測區的分類標準

Ⅰ級成礦遠景預測區：異常強度高，異常系數大，由幾個暈組成，再現性好，地質條件有利，地層成礦條件有利，有明顯的鈾礦化和已知礦點，伽瑪強度高。

Ⅱ級成礦遠景預測區：水異常規模較大，強度中等，穩定性、再現性較好，由幾個暈組成，地質構造條件較有利，并且有礦化，伽瑪異常點帶與暈重合。

Ⅲ級成礦遠景預測區：水異常暈規模較小，基本為單元素異常，強度不高，有一定的成礦條件，但控制因素與礦化不明顯。

（3）成礦遠景預測區的分類結果

依據研究區內放射性水異常區的異常類型、規模大小及異常系數k值大小等特征，結合水異常點（暈）產出的地質、水文地球化學條件及其他物化探成果，并在對該區已知礦化點的放射性水化學特征進行對比分析后，在研究區放射性水化學異常出現較多的地區圈定出1片Ⅱ級遠景區，遠景區水文地球化學標志、成礦遠景標志及成礦遠景評述詳見表1。

5.結論

通過放射性水化學測量工作，發現水異常點6個，異常類型均為鈾型水異常，圈定1處放射性水化學遠景段，位于馬山-犁坑一帶。放射性水化學偏高場、增高場與深部鈾礦化有一定的對應關系，并與研究區巖脈、砂巖殘體破碎蝕變帶關系密切。

參考文獻：

[1]錢會，馬致遠.水文地球化學[M].北京：地質出版社， 2005： 25-113.

[2]李學禮，孫占學，等.古水熱系統與鈾成礦關系[M].北京：地質出版社， 2000： 7-124.