龙潭向斜铀成矿水文地质条件浅析

齐清林，莫帮洪，刘秀林，姚海平

龙潭向斜铀成矿水文地质条件浅析

齐清林1，2，莫帮洪1，刘秀林1，姚海平1

（1. 核工业二八〇研究所，四川 广汉 618300； 2. 成都理工大学 环境与土木工程学院， 成都 610059）

阐明了四川盆地东南缘龙潭向斜内盖层含水岩组的水文地质特征，分析了向斜内铀成矿的铀源条件、水化学特征和古水文地质条件，结合成岩期的古气候、岩相古地理条件，认为向斜内地下水的后生改造条件差，不利于砂岩型铀矿的形成。1

砂岩型铀矿；水文地质条件；龙潭向斜

龙潭向斜位于四川盆地东南缘的川东褶皱束内，呈不规则四边形展布，面积约2 175km2。自上世纪五十年起，我国铀矿地质工作者在该区进行了一系列的铀矿地质研究工作，于侏罗系遂宁组和沙溪庙组中发现了连续分布的含铀砂岩层，并发现了一系列的铀矿点、铀矿化点[1]。近年来，核工业二八〇研究所在前人工作的基础上，对有利于铀成矿的重点地段进行了区域地质调查和深部钻探揭露工作。结果表明，该区的砂岩层基本为原生的浅灰色、浅紫红色，潜水氧化带和层间氧化带均不发育。该文试图通过对龙潭向斜内水文地质特征、古水文地质条件及放射性水文地球化学特征的分析，以确定该区的铀成矿前景。

1　地质概况

1.1地质简述

龙潭向斜四周被断裂围限，向斜内无构造发育，其西为黄泥堂壳断裂带，南东为七曜山岩石圈断裂带，呈近南北向的菱形向斜构造。向斜轴线呈近南北向展布，核部地层为上侏罗统蓬莱镇组，翼部地层由内到外分别为侏罗系自流井组、沙溪庙组、遂宁组以及三叠系上统须家河组；向斜东翼地层较平缓，倾角9°～14°；西翼较陡，倾角25°左右，形态呈“箕”状（图）。

1.2基底与盖层

龙潭向斜基底主要为震旦纪-中三叠世陆表海相碳酸盐岩与陆相碎屑岩沉积建造，该地层在向斜南东部广泛出露；区内无火山岩、侵入岩出露。

四川盆地龙潭向斜铀矿地质略图

向斜盖层主要为三叠系须家河组和侏罗系地层。三叠纪早期，龙潭向斜为上扬子陆表海的一部分，海水从东向西侵入，形成了陆相-潮坪-浅海的碎屑岩、碳酸盐、蒸发岩等紫红色砂泥岩建造。由于印支运动的影响，中三叠世，古陆东侧抬升，造成海水东浅西深，自西向东碎屑岩增多。晚三叠世秦岭海槽、特提斯海槽相继关闭，该区结束了海相碳酸盐岩台地沉积史，进入陆内盆地发展阶段，形成了一套河湖相的沉积建造[2]。

2　水文地质概况

2.1水文地质单元的确定

龙潭向斜深部不存在隐伏的穹窿体和次级褶皱，根据现今龙潭向斜简单的地质构造条件、地下水的水动力特征，可以将龙潭向斜的地表分水岭作为地下分水岭，把整个向斜仅看做单一的水文地质单元，其发育了一套完整的补、径、排系统，具有相对独立的水动力条件和水化学特征。

2.2地下水的类型及分布规律

依据地下水的赋存条件、水理性质和水力特征，该区的地下水埋藏类型可以划分为一般碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩夹碎屑岩盐类裂隙溶洞水和基岩裂隙水三种基本类型。

2.2.1一般碎屑岩孔隙裂隙水

分布于龙潭向斜四周各背斜轴部和翼部的三叠上统须家河组陆相碎屑岩中。岩性主要为岩屑石英砂岩，夹少量泥质粉砂岩、页岩和煤线。表层普遍为潜水，向下循环至一定深度即变为层间承压水。该层富水性较好，透水性中等，但地表泉点稀少，流量普遍小于1L/s。

2.2.2碳酸盐岩夹碎屑岩盐类裂隙溶洞水：

广泛赋存于向斜南东部寒武系至三叠系中统各组岩层中，岩性以灰岩、白云质灰岩、白云岩为主，夹页岩、泥岩和粉砂岩。岩溶发育，大泉、暗河流量1～1 000L/s，地下径流模数0.08～8.66L/s·km2。

2.2.3基岩裂隙水

构造裂隙水：主要分布于向斜四周的单斜部位，由侏罗系中下统砂岩、泥岩组成，占基岩裂隙水分布面积的25%左右。由于构造裂隙发育，地下水主要贮集于构造裂隙中，水量贫乏，泉点稀少，泉流量多小于0.03L/s，地下径流模数0.10～0.30L/s·km2。

风化带网状裂隙水：主要分布于龙潭向斜轴部，含水岩组为侏罗系上统遂宁组、蓬莱镇组各砂岩、粉砂岩及泥岩，占基岩裂隙水分布面积的75%左右。该类型地下水水量贫乏，泉流量一般为0.03～0.5L/s，枯季径流模数0.01～0.20L/s·km2。

2.3盖层含水岩组水文地质特征

2.3.1侏罗上统蓬莱镇组（J3p）

蓬莱镇组分布于向斜核部，主要为一套河湖相沉积的紫红色、灰白色细砂岩、泥岩和粉砂质泥岩，整体上为泥岩夹细砂岩。岩层胶结致密，透水性差，富水性弱。地下水以风化带网状裂隙水的形式储存于该砂岩层和泥岩层中，无隔水顶板。底部为一厚7～17m的细砂岩层。

2.3.2上侏罗统遂宁组（J3sn）

遂宁组发育一套完整的湖进到湖退的沉积旋回。自下而上分为3段，其中第二段是该区铀矿化较好的岩层段。

第一段（J3sn1）的下部为辫状河沉积体系，上部为扇三角洲沉积体系。岩性以紫色泥岩、砂质泥岩为主，夹有紫灰、灰白色10～18m的石英细砂岩，其底部有一层砂体较为稳定，厚20余米。砂岩层胶结致密，透水性差，富水性弱-中等，地下水以构造裂隙水的形式储存于砂岩裂隙中，泥岩则构成相对隔水层，顶部的泥岩层厚度大于60m，延伸稳定，为区域性的隔水层。

第二段（J3sn2）为扇三角洲沉积体系，该段表现为典型的砂泥互层结构。该段共发现5个砂岩层，其中下亚段（J3sn2-1）中的第一第二砂岩层厚度均为3～8m，且在整个区域上连通性差。第三砂岩层厚度较大且在纵向上延伸稳定，层厚15m。地下水以构造裂隙水的形式储存于砂岩裂隙中，透水性差，富水性弱-中等。该段上亚段（J3sn2-2）有一层至少大于40m的粉砂质泥岩层，构成了整个遂宁组第二段的区域性隔水层。

第三段（J3sn3）为一套水下分流河道沉积，以紫红色泥岩、砂质泥岩为主，夹有2～3层10～20m的细砂岩。岩层胶结致密，透水性差-中等，富水性弱，地下水以风化带网状裂隙水的形式储存于砂岩和泥岩中。

2.3.3中侏罗统沙溪庙组（J2s）

该层为低位体系域的辫状河相砂体向上迅速转为湖相泥岩。表现为紫红色泥岩与暗黄色、灰绿色细砂岩互层。中下部的砂体厚10～30m，厚度稳定，连通性好，交错层理、平行层理发育。上部为湖相泥岩夹薄层状细砂岩，为一区域上稳定的隔水层。

龙潭向斜含水层与隔水层的划分表

2.3.4下侏罗统自流井组（J1-2z）

该层为典型的大型陆相淡水湖泊沉积。主要为泥岩、页岩、粉砂岩、细砂岩组成。地下水以构造裂隙水的形式储存于砂岩裂隙中，透水性差，富水性弱。整个岩组为一区域性的隔水层。

2.3.5上三叠统须家河组（T3xj）

该层为一套陆相碎屑岩沉积建造，为河流相灰白色、褐黄色中砂岩夹湖相、湖沼相黑色页岩。岩层胶结较疏松，透水性差-中等，富水性中等，地下水以碎屑岩类孔隙裂隙水的形式储存于砂岩的孔隙裂隙中。砂岩单层厚度可达100m以上，连通性好，为区域上的含水层。

2.4含水层及隔水层的划分

根据含水岩组的水文地质特征及岩层的相对透水性，龙潭向斜内盖层可大致划出4个区域性隔水层和5个区域性的含水层（表）。其中侏罗系顶部的砂泥互层结构、基底碳酸盐岩层以及较稳定的砂岩层划分为区域含水层，较厚的湖相粉砂质泥岩、泥岩划分为区域性的隔水层。

2.5地下水的补给、径流和排泄

龙潭向斜为单一的水文地质单元，向斜内地下水的补给、径流和排泄严格受构造和地貌的控制。浅层地下水主要表现为就近补给和就近排泄的方式，在整个侏罗系地层中，于坡脚处常见有下降泉出露，且流量随雨季和旱季的变化明显。对于较深层的地下水，补给区主要为向斜的南东翼，该区多为中低山地貌，沟谷切割较深，水力坡度大，地下水基本上来自于大气降水。地下水在地表露头区接受补给后，一部分顺层作短暂运移到地形低洼处分散溢出地表，主要部分则进入向斜内分布较广的盖层径流区。由于向斜内阻水断裂不发育，层间水多处于半开启和封闭的水文地质状态，地下径流途径长而运移缓慢。地下水的集中排泄区位于向斜的北部，即长江流经的地方。东华理工大学通过对龙潭向斜遥感地质影像图的解译，发现在向斜北部长江流经的地方，有一隐伏的东西向断层，地下水在此地段富集并形成排泄区，最终进入长江[3]。

3　古水文地质条件分析

龙潭向斜位于四川盆地的东南边缘，在晚三叠世，受印支运动的影响，整个上扬子地台抬升，向斜的南东部隆起，使该区结束了海相碳酸盐岩台地沉积的历史而进入陆内盆地发展阶段，形成了一套河湖相的碎屑岩沉积建造。在须家河组沉积时期，气候温暖潮湿，沉积中心位于现今成都西侧，龙潭向斜所在地区接受了一套河流相的沉积，地下水流向总体上为北西西方向。中侏罗世上沙溪庙期，整个四川盆地的沉积中心位于万源附近，龙潭向斜所在地区接受了一套河湖相的沉积，地下水流向总体上为向北流动，该时期气候由温暖潮湿逐渐向炎热干旱转变。晚侏罗世，由于燕山运动的持续影响，四川盆地的东南缘产生大规模的褶皱变形，盆地内逐渐形成多个沉积中心。此时，向斜内发育了较多的扇三角洲沉积，气候最终转为炎热干旱。直到早白垩世，龙潭向斜才最终隆升而进入剥蚀阶段。

通过对龙潭向斜南东翼沙溪庙组辨状河道砂体、遂宁组扇三角洲砂体中发育的槽状交错层理的槽轴方向、岩系中纹层的倾向方向、平行层理和砾石的定向排列的观测来看，侏罗世的古水流方向是从龙潭向斜的南东扬起端向北西西方向流动，这与当时大的沉积环境是相符的。

总之，自印支运动以来，龙潭向斜所在的地区一直接受来自南东方向物源的沉积，而几乎未遭受剥蚀，古水文地质条件始终处于渗入型的水动力环境中。向斜普遍处于河流相、滨湖三角洲相的沉积环境中，这些都是有利于砂岩型铀矿化形成的岩相古地理条件。

4　水文地球化学特征

4.1浅层地下水的水化学特征

龙潭向斜内浅层地下水的水化学类型比较简单，多属低矿化度的重碳酸盐型水，矿化度普遍小于0.5g/L，多在0.2g/L左右。在向斜南东部岩溶分布区，由于地下水的径流途径短，循环交替强烈，地下水也呈现出较低的矿化度。在向斜四周的背斜翼部，地下水多属重碳酸盐硫酸盐型，成环状带分布；而在向斜的中心部位，地下水普遍呈重碳酸盐型，只有在龙潭镇东部分地区和长寿向斜东翼有小块重碳酸盐氯化物型水分布。

4.2放射性水化学特征

龙潭向斜内侏罗系地层中铀含量普遍为（1～3）×10-6g/L，异常值下限为4×10-6g/L，水中铀铀异常区位于浸口-龙潭-鸣玉之间的含铀砂岩段。水中氡浓度多为10～45Bq/L，最高达128Bq/L。对比向斜两翼于侏罗系地层中所取水样铀浓度的分析结果，可以得出：向斜东翼水中铀浓度整体高于向斜西翼，这与向斜南东方向铀源更加丰富以及铀的持续富集有一定的关系。另外，对盆地内三叠系须家河组地层和侏罗系地层中所取的水样进行统计分析，对比岩石样，发现侏罗系地层为相对富铀层。

5　铀成矿条件分析

5.1有利因素

古气候条件：向斜内的侏罗系地层为红色碎屑岩系，形成于干旱、半干旱的气候条件下，有利于铀矿的形成。

古水文地质条件：向斜内的侏罗系地层中普遍发育有辫状河砂体和湖相三角洲砂体，有利于形成后生砂岩型铀矿化。其次，该地区始终处于渗入型的水动力环境中，相对于四川盆地中部而言，距离蚀源区较近。

现今水文地质条件：盆地发育了完整的补、径、排系统，盖层水利坡度小，有利于铀的沉淀。

5.2不利因素

铀源缺乏：龙潭向斜的物源均来自其南东部震旦系至中三叠统的岩层中，地层以海相沉积为主，间夹有海陆交互相沉积，无火山岩和侵入岩，蚀源区地层中铀源缺乏。据四川盆地汽车伽玛能谱测量统计，寒武系至三叠系地层中除泥盆系地层中活化铀含量小于零为铀源层外，其它地层中活化铀量均大于零，为富铀层[4]。

地下水的后生改造条件差：向斜内砂岩虽然连通性好，但基本都为钙质胶结、致密，渗透性和富水性较差。通过近年的钻孔揭露，地层中见有层间氧化带的发育，向斜内基本不存在含氧地下水的后生改造条件，所以向斜内的铀矿化只能形成于同生沉积期。根据对所取的5个矿样进行U-Pb同位素年龄测定，铀成矿年龄133±20Ma，与白垩纪与侏罗纪的分界时限135Ma相当，也证实该地区铀矿的形成为同生沉积。

典型铀矿点的矿化情况：通过对向斜内典型铀矿点的钻探揭露，在一矿化体前部80m的钻孔内发现了潜水氧化带，但其与已发现的铀矿化并没有关系，已发现的铀矿化并非为氧化还原型。从分布范围上来看，已发现的铀矿化分布极不连续，主要为团块状，是典型的有机质吸附和局部铁质还原作用的结果。

6　结论

龙潭向斜南两翼虽然始终都处于渗入型的水动力环境中，并且有较好的古气候和古水文地质条件，但其铀源不丰富，后生改造条件差，总体上不利于砂岩型铀矿床的形成。但相对来看，盖层中侏罗系中统和上统的中下部砂岩层由于所处的古气候环境相对较好，且为富铀层，更有利于铀矿的形成；向斜南东翼也由于存在铀的持续富集条件，而较西翼更有利于铀矿床的生成。

[1] 余达淦,吴仁贵,陈培荣等.铀资源地质学[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2004.

[2] 郭正吾,邓康龄,韩永辉,等.四川盆地形成与演化[M].北京:地质出版社,1996.

[3] 何发扬,巫声扬,陈志国,等.四川盆地中南部地区1:50万铀资源区域评价报告[R].2006.

[4] 荣建锋,何发扬等,孙悦.四川盆地龙潭向斜砂岩型铀成矿条件分析[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

齐清林（1981-），男，在读硕士，工程师，主要从事水文地质、工程地质及矿产地质工作