西藏高原扎布耶盐湖卤水铀富集规律研究

2014-08-07郝伟林王志明林效宾

铀矿地质 2014年4期

关键词：卤水盐湖火山岩

郝伟林，王志明，韩军，林效宾

(核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029)

西藏高原扎布耶盐湖卤水铀富集规律研究

郝伟林，王志明，韩军，林效宾

(核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029)

通过野外调研和数据分析，认为扎布耶盐湖周边蚀源区火山岩具有铀元素高度富集的特征，经风化、迁移最终汇集到盐湖中；扎布耶盐湖周边河水、咸水湖和泉水相对铀含量均较高；扎布耶南湖卤水铀含量为海水铀含量的410倍；在盐类结晶过程中，铀酰离子很难进入盐类晶体中，铀主要以吸附形式沉淀在湖底淤泥中。同时，总结了扎布耶盐湖铀元素富集模式为区域富铀岩体及深部流体铀源持续补给、现代多级咸水湖淋滤蒸发富集和地质历史过程中大湖浓缩作用，该模式可以作为寻找西藏高原富铀湖泊的重要依据。

扎布耶盐湖；卤水；铀；富集模式

扎布耶盐湖位于西藏高原腹地，西藏自治区日喀则地区仲巴县，东经84°04′，北纬31°21′，湖面海拔高4221 m。北湖表卤面积98 km2，水深最深达3m，一般为1.4 m左右；南湖为半干盐湖或泥沼地，面积52km2，矿化度为200～400g/L，水化学类型为碳酸盐型。该地区年降水量112mm，年蒸发量为2425 mm，年平均气温为1℃，年日照时间达3118 h。该盐湖是一个富含Li、B、K、Rb和Cs的特种盐湖，湖的卤水总储量达1.7亿m3，是重要的液态矿产资源产地，具有巨大的资源开发价值[1]。

1 地质背景

1.1 地层发育特征

扎布耶地区属于冈底斯-念青唐古拉区的措勤-申扎分区，区内出露的地层自老至新依次为石炭系、二叠系、白垩系、古近系、新近系和第四系(图1)。

石炭系分布于扎布耶盐湖北西部，其下部为一套碎屑岩，上部为碳酸盐岩；二叠系位于扎布耶盐湖北部，缺失全部下二叠统，底部以碎屑岩为主，上部以碳酸盐岩为主；白垩系广泛出露于扎布耶盐湖南部及西南部，为一套火山-沉积岩；古近系分布在扎布耶盐湖西南部、南部，为一套陆相碎屑岩-火山岩；新近系分布在扎布耶盐湖东部，为一套火山碎屑岩。第四系分布于扎布耶湖盆及边坡上，主要为残坡积物、河流沉积、湖泊沉积及泉华，此外尚有少量冰碛、冰缘堆积、风积物等。

扎布耶地区的侵入岩主要为冈底斯板块与欧亚板块碰撞所形成中酸性侵入岩，基性岩仅见有辉绿岩脉，中酸性侵入岩主要有折古岩体、扎布耶岩体、压布拉花岗岩体和江马石英闪长岩体。构造形迹主要有北西-北西西向褶皱和断裂，北东向和近东西向断裂。扎布耶盐湖中部发育近东西向断裂——查布野岛断裂(图1)。

图1 扎布耶盐湖地质简图(据成都理工大学修改，2003，2006)Fig.1 Sketch geological map of Zabuye salt lake

1.2 放射性异常特征

扎布耶地区分布燕山期、喜山期火山岩，以中酸性或酸性为主，火山机构、断裂构造发育，是扎布耶盐湖卤水铀元素的最主要物质来源。分布于扎布耶盐湖东岸的新近系布嘎寺组(N1b)钾质-超钾质火山岩面积达400km2，与下伏岩体呈不整合超覆关系，上部和周围常被第四系松散堆积物掩盖。该火山岩具有大离子亲石元素(包括铀)高度富集的特征，平均铀含量为17.8×10-6，有两个似斑状霓辉正长岩铀含量异常，均值为67.5×10-6 [2]，中部和东南部平均铀含量为16.1×10-6[3]。在扎布耶盐湖西部100km处的第四系赛利普组(Qs)黑云母粗安岩铀含量均值为36.6×10-6[4]。

拉萨地块后碰撞岩浆作用受控于一个特有的青藏高原的上地幔(或上地幔+地壳)源区，表现出一致的包括铀元素在内的微量元素异常特征，并且较北羌塘[5]和藏南地区中部[6]的岩体U、Th含量高。蚀源区富铀岩体为扎布耶盐湖卤水铀元素的富集提供了良好的物质基础。

1.3 扎布耶盐湖水文地质概况[1]

扎布耶盐湖处于隆格尔盐湖群中最低的次湖盆中，属于典型的构造湖，补给源有季节性河流、地下径流和泉水，蒸发是唯一的排泄途径。主要河流有罗具藏布、脚布曲(桑目旧曲)，浪门嘎曲等，河流雨季为表流河，旱季为暗流河；湖周泉水较多，尤其以湖中部的查布野泉和湖北端的秋里南木泉群涌水量最大，流量变化受季节影响小，其他泉水受季节影响较大(图1)。

2 扎布耶盐湖铀元素分布特征

2.1 样品获取及测试

样品采集时间为2010年10月份，采集水样所用的容器为PVC塑料瓶，取样前用所取水样清洗3次；固体样品采用牛皮纸袋包装，含水淤泥和盐类现场用取样袋密封。水样和固体样品的测定均由核工业北京地质研究院分析测试研究所完成，卤水预处理后采用ICP-MS法测定[7]，固体微量元素采用ICP-MS法测定。分析测试数据见表1和表2。

表1 扎布耶盐湖地区水样取样位置及铀含量分析数据表Table 1 Position and uranium content of water samples around Zabuye salt lake area

表2 扎布耶盐湖地区沉积物取样位置及微量元素分析数据表(×10-6)Table 2 Sampling position and analysis result of trace elements in sediments around Zabuye salt lake area

2.2 卤水中铀含量变化情况

根据分析测试结果(表1)，远离扎布耶盐湖的4个河水平均铀含量为1.1 μg/L，高于西藏中西部内流河水的铀平均含量0.51 μg/L[8]，近盐湖区由塔若错补给过来的河水(样品ZBY10-1)铀含量为6.02μg/L，铀含量明显增加，反映了塔若错湖水对扎布耶盐湖卤水中的铀含量具有较大贡献；深部断裂带穿过扎布耶中部泉华岛，出露泉水中数量多、流量大，最大单泉流量为44880m3/d，该泉水铀含量为18.46 μg/L，泉华中铀含量为39.9 μg/g，泉水可以持续不断地把大量铀元素带入湖水中；扎布耶湖水的铀含量为1351.02μg/L，为海水铀含量的410倍。

扎布耶盐田生产过程中，进入盐田的晶间卤水矿化度为454.65 g/L，晒盐后老卤水矿化度降低为260.16 g/L，在矿化度明显降低的同时，卤水铀元素仍然保持较高含量，平均铀含量为596.75 μg/L。

2.3 沉积物中铀含量变化情况

3 扎布耶盐湖铀富集模式

通过研究，总结出扎布耶盐湖卤水铀元素富集模式为区域富铀岩体及深部流体铀源持续补给、现代多级咸水湖淋滤蒸发富集和地质历史过程中大湖浓缩作用的富集模式(图2)。该模式为西藏高原内陆湖泊典型的铀富集模式，并且为寻找西藏高原富铀湖泊提供了重要判据。

3.1 丰富的物质来源

扎布耶盐湖周边以中酸性或酸性火山岩为主，岩体铀含量较高，火山机构、断裂构造等铀成矿有利条件发育，在这样铀含量较高区域的背景下，铀元素经风化活化、河流或地下水迁移、蒸发浓缩，最终汇集到扎布耶盐湖卤水中。扎布耶南北湖之间为一隐伏构造带，泉水铀含量和钙华中铀含量均为明显异常，泉水携带的深部铀元素一部分汇聚到湖水中，一部分沉淀在钙华中。湖泊周边的富铀岩体和深部泉水为湖水铀元素的最主要来源。

图2 扎布耶盐湖铀富集模式图Fig.2 Enrichment model of uranium in Zabuye salt lake

3.2 现代地下水持续补给

现代扎布耶盐湖主要补给源有季节性河流、泉水，其中脚布曲源于南部的塔若错。各种水源均为碳酸盐型水[1]，有利于铀元素的迁移。扎布耶盐湖处于隆格尔盐湖群最低的次湖盆中，东南部主要来至塔若错的补给，塔若错接受南部冰川溶水，高出扎布耶盐湖湖面145 m，通过湖链和地下补给扎布耶盐湖，在补给过程中由于蒸发浓缩作用铀含量逐渐增高。地下运移过程中还淋洗河床和湖岸沼泽带淤泥中的铀元素，并带入湖水中。

3.3 大湖蒸发浓缩

全新世以来，扎布耶大湖逐渐萎缩，面积减少，水位降低，在岸边发育九级沙堤。形成第五级沙堤(9.0ka BP)之前扎布耶与塔若错为统一封闭流域，水域面积773km2，矿化度5 g/L左右；形成I级阶地以来，水域面积大幅度减少，湖水进一步咸化至盐湖阶段[10]。第九级沙堤以来，湖水矿化度增加近千倍，水中铀元素也持续富集。

4 结论

扎布耶盐湖所在的班怒构造带以中酸性或酸性火山岩为主，其火山机构、断裂构造等铀成矿有利条件发育，扎布耶周边富铀岩体为卤水铀元素富集提供了良好的物质基础。

扎布耶盐湖周边河水、咸水湖和泉水相对铀含量均较高，最终汇集到盐湖中，由于蒸发浓缩作用而富集，扎布耶南湖卤水铀含量为海水铀含量的410倍。在盐类结晶过程中，铀酰离子很难进入盐类晶体中，铀主要以吸附形式沉淀在湖底淤泥中。

扎布耶盐湖铀元素富集模式为区域富铀岩体及深部流体铀源的持续补给、现代多级咸水湖的淋滤蒸发富集和地质历史过程中的大湖浓缩作用，该模式为寻找西藏高原富铀湖泊提供了重要依据，湖水铀异常现象也可以对区域铀矿找矿工作提供有益帮助。

[1]郑绵平，向军，魏新俊，等.青藏高原盐湖[M].北京：北京科学技术出版社，1989.

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[4]孙晨光，赵志丹，莫宣学，等.青藏高原拉萨地块西部中新世塞利普超钾质岩石的地球化学与岩石成因[J].岩石学报，2007，23(11)：2715-2726.

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[6]黄昌华，梅永利.藏南地区铀成矿地质背景浅析[J].四川地质学报，2006，26(1)：30-32.

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[8]李月芳，姚檀栋，田立德，等.青藏高原天然水体中铀含量的区域分布特征[J].地球化学，2003，32(5)：445-452.

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[10]齐文.西藏扎布耶盐湖的动态变化[D].北京：中国地质科学院，2007.

StudyontheModelofUraniumEnrichmentinBrineofZabuyeSaltLake，TibetanPlateau

HAO Wei-lin，WANG Zhi-ming，HAN Jun，LIN Xiao-bin

(CNNCKeyLaboratoryofUraniumResourceExplorationandEvaluationTechnology,BeijingResearchInstituteofUraniumGeology,Beijing100029,China)

Field investigation and data analysis shew that uranium was of high content in volcanic rocks of provenance area around Zabuye salt lake and entiched in salt lake by weathering and migration.The content of uranium in river water, saline lake, spring is relatively high,the content of uranium in Zabuye South lake is 410times of sea water. In the process of the salts crystallization, uranyl ion can hardly enter salt crystal lattice, uranium was absorbed and precipitated to the bottom with the mud. This paper summarizes the enrichment mode of uranium in Zabuye salt later, that is the continuous uranium supply form uranium-rich rocks in the source area and deep fluid，shrinking and water evaporation of ancient lake and the enrichment by leaching and evaporation of multiple level modern saline lake. This mode is an important evidence for founding uranium-rich lake in Tibetan plateau.

Zabuye salt lake；brine；uranium； enrichment mode