塔木素铀矿床地下水化学特征研究

2015-03-07王凤岗侯树仁李有民郝伟林

铀矿地质 2015年6期

关键词：铀矿床矿化度同位素

王凤岗，侯树仁，李有民，郝伟林，门宏

塔木素铀矿床地下水化学特征研究

王凤岗1，侯树仁2，李有民2，郝伟林1，门宏2

(1.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；2.核工业208大队，内蒙古包头 014010)

地下水化学特征；高矿化度地下水；塔木素铀矿床

地下水对砂岩型铀矿成矿起着十分重要的作用。我国北方大部分砂岩型铀矿床中，地下水矿化度均不高(矿化度一般<10 g·L-1)，而塔木素铀矿床地下水则矿化度较高(平均达35.39 g·L-1)，这在我国北方砂岩型铀矿床中十分罕见，具有特殊的水文地球化学意义。

1 地质背景及水文地质条件

塔木素铀矿床位于内蒙古西部巴音戈壁盆地南部因格井坳陷东段北缘。在区域构造位置上因格井坳陷属苏亥图坳陷的次级构造单元，是叠置在雅不赖山-狼山古克拉通北缘宗乃山-沙拉扎山陆壳岩浆弧上的NE向箕状坳陷。因格井坳陷北缘为宗乃山-沙拉扎山隆起，南缘为巴彦诺尔公隆起，均受区域深大断裂控制，南缘为巴丹吉林断裂，北缘为宗乃山-沙拉扎山南缘断裂(图1)。

图1 塔木素矿区地质简图(核工业208大队，2013)Fig.1 Geological sketch of Tamusu area

塔木素地区地下水属巴音戈壁盆地南部的因格井坳陷地下水的一部分。根据盆地结构、构造，并结合该地区地下水的补-迳-排系统，可将因格井自流水坳陷进一步细分为几个自流水坳陷，而塔木素地区位于因格井自流水坳陷，该坳陷是一个相对独立的水文地质单元[1-2]。区内属中温带大陆性气候，干旱少雨，年平均降水量为50～125 mm，年蒸发量2800～4100 mm，地表无常年性河流和水体(李有民，2013)。

塔木素铀矿床铀矿化主要产在巴音戈壁上段(K1b2)地层中，铀矿化在平面上呈板状，剖面上呈带状或透镜状。矿体有砂岩矿体、泥灰岩矿体和砂泥混合型矿体，矿体产状平缓。主矿体主要埋深在300～500 m之间，其中300 m附近以泥灰岩型矿体为主，500 m附近以砂岩型为主(侯树仁，2014)。

2 地下水化学特征

本文研究的地下水样品在区内专门水文地质孔中采用定深采样的方法采集，采样深度为510 m含矿含水层，个别为钻孔内120 m处(表1)。

表1 塔木素地区水质简分析结果

注：分析测试单位为核工业北京地质研究院分析测试所(下同)。

2.1 水化学特征

对采集的地下水样品进行了水质简分析(表1)。

地下水矿化度较高，变化范围为17.18～49.65g·L-1，平均为35.39g·L-1。钻孔中通常由上而下，矿化度也有由低到高的变化趋势。

水化学类型主要为Cl·SO4-Na型，随着矿化度的增加，水化学类型逐步转变为Cl-Na型。

由分析结果可以看出，塔木素铀矿床地下水是高矿化度地下水，这在砂岩型铀矿床中是很罕见的。

地下水中铀含量为0.14～73.1μg·L-1，平均16.35μg·L-1。依据区域水文地质资料分析，该地区地下水中铀含量背景值为5.55μg·L-1，偏高值为13.79μg·L-1，增高值为22.03μg·L-1，异常值为30.23ug·L-1[1-2]。除ZKH52-12-1属异常值外，其它钻孔的地下水中铀含量处于背景值或偏高值。通过表1还发现，地下水中铀含量与矿化度总体上呈负相关关系。

2.2 同位素特征

塔木素地区D-O同位素分析结果及234U/238U分析结果(表2)。

从表2可以看出，地表水δ18O= -7.1‰～-7.4‰，δD=-56.5‰～-58.9‰；地下水δ18O=-7.2‰～-8.9‰。δD=-73.9‰～-75.1‰。与地表水体稳定同位素相比，二者均明显偏低。

以乌鲁木齐大气降水线(δ18O=7.31×δD+3.95)为我国西北内陆地区大气降水典型代表，根据塔木素地区地表水与地下水中稳定同位素的组成，形成塔木素地区δD-δ18O同位素关系图(图2)。

表2 塔木素地区同位素分析结果

图2 地下水δD-δ18O同位素关系图Fig.2 Relation between δD and δ18O in groundwater

由图2可以看出，塔木素地区远离地下水补给来源，雨水同位素值较低。塔木素地区地表水向右下偏移大气降水线，平均矿化度为1.82g·L-1，位于A区，为大气降水补给，并受蒸发作用影响。而钻孔地下水位于一条水平线上，分布于B区，较地表水体氘、氧值明显偏低，塔木素地区地下水埋深较大，推测其主要为盆地封存水，仅在局部接受地表水补给。

地下水中234U/238U=1.02～2.16，可见，地下水中铀同位素比值差异较大，平均234U/238U=1.552。其中ZKH52-12-1及ZKH52-12-2样品234U/238U值分别为1.02和1.15，234U与238U处于相对平衡，其它3个样品的234U/238U值均超过1.5，水中234U过量较多[3]。水中234U的增加应该是含矿地层α反冲作用影响所致。由表1和表2可以反映出，234U/238U 值与水中铀含量有明显的正相关关系。

3 结论

塔木素铀矿床地下水为弱碱性高矿化度地下水，平均矿化度为35.39g·L-1。水化学类型为Cl-Na型和Cl·SO4-Na型，并随着矿化度的增加转变为Cl-Na型。

地表水、地下水的δD值和δ18O值差异较大，由此推断，塔木素地区地下水主要为盆地封存水，部分接受盆地周边的地表水补给。

受含矿地层α反冲作用影响，地下水中234U明显过量，平均234U/238U=1.552，由此推断，234U/238U值高的地区为铀矿相对富集区。

通过区域水文资料对比，地下水中铀含量属偏高场，且地下水中铀含量总体与地下水的矿化度呈反比，而与234U/238U值呈明显的正相关关系。

[1]王强.巴音戈壁盆地铀水文地球化学特征分析[R].中国核科学技术进展报告，2009，2：135-139.

[2] 高俊义.因格井盆地塔木素地段水文地质条件与铀成矿关系的研究[R].中国核科学技术进展报告，2009，2：421-424.

[3] 郝士胤，蒋维熙.铀水文地球化学找矿[M].北京：原子能出版社，1992.

Study on the Chemical Characters of Groundwater in Tamusu Uranium Deposit

WANG Feng-gang1，HOU Shu-ren2，LI You-min2， HAO Wei-lin1，MEN Hong2

(1.CNNCKeylaboratoryofUraniumResourceExplorationandEvaluationTechnology，BeijingResearchInstituteofUraniumGeology; 2.GeologicPartyNo208，CNNC，InnerMongolia，Baotou014010，China)