铀矿水文地球化学找矿方法在找矿中的应用

2018-09-21，

地下水 2018年5期

，

(中陕核工业集团二二四大队有限公司，陕西西安 710024)

陕西商-丹地区，是我国铀矿的重要资源地，随着陕西商丹国家铀矿整装勘查区的设立，该地区新一轮铀矿找矿工作又有了新的进展，近几年来先后落实了光石沟、小花岔、纸房沟等几个大、中型铀矿床，铀矿水文地球化学找矿方法在找矿的各个阶段发挥了非常重要作用，加强铀矿水化学找矿规律研究有利于铀矿找矿工作新的突破。

1 研究区背景

1.1 自然地理条件

陕西商-丹铀矿整装勘查区(以下简称商丹铀矿整装勘查区)位于秦岭东段腹地，属中低山区，地势北高南低，最高海拔2 057 m，最低海拔620 m，一般海拔800～1 800 m。相对高差大，沟深坡陡，地形复杂，河谷多呈“V”字型，第四系残坡积物覆盖面积较大。属凉亚热带半湿润山地气候，四季分明，雨量充沛，年均降水量735 mm。水系属长江流域汉江水系丹江支流，主要河流有汇峪河、老君河、资峪河、武关河、清油河和商南县河等，自北向南汇入丹江。

1.2 铀矿整装勘查区概况

商丹铀矿整装勘查区大地构造位置位于华北板块(Ⅰ)-北秦岭新元古代-早古生代造山带-北秦岭活动陆缘-北秦岭复合岛弧杂岩带，南部与商丹地壳对接带(Ⅱ)之商丹晋宁、加里东期复合板块构造结合带的结合部位，南北纵跨2个构造单元。铀成矿区带位于秦祁昆成矿域-秦岭-大别铀成矿省-北秦岭铀成矿带东段。国内铀矿地质界习惯称为丹凤三角地区，已经发现多个铀矿床，其中伟晶岩型矿床4处，构造热液型矿床2处，是我国花岗伟晶岩型铀矿的重要资源地[1]。

1.3 地质概况

商丹铀矿整装勘查区内出露的地层有下元古界秦岭群、下古生界丹凤群、古近系。铀矿化主要产在秦岭群和丹凤群中。

秦岭群在区内出露第二、三岩性段，岩性主要为黑云斜长片麻岩、石榴黑云斜长片麻岩、大理岩、石英片岩、混合岩夹角闪岩，岩石的花岗岩化、混合岩化作用强烈，其第三岩性段为铀源层。丹凤群在区内出露二个岩性段，岩性以斜长角闪片岩、黑云斜长变粒岩、石英岩、石英片岩夹二云石英片岩、流纹岩、大理岩、斜长角闪岩及糜棱岩等为主，其第二岩性段的石英片岩和构造杂岩为富铀层位。

区内主要断裂构造有商丹断裂、金陵寺-大庙沟断裂、分水岭断裂、大坪-桃坪断裂和蔡川断裂。其中商丹断裂、分水岭断裂是商丹蛇绿构造混杂岩带的南北边界断裂，为Ⅱ级构造单元的分界线；蔡川断裂为Ⅳ级构造单元的分界线；留仙坪-黄柏岔断裂、栾庄—倒管油断裂、金陵寺-大庙沟断裂为岩石地层单元的分界线。

受加里东期俯冲-碰撞造山作用，区内中酸性-酸性岩浆侵入活动最为剧烈，演化时限跨度较大，分水岭断裂以北出露10个花岗岩体和数以千计的伟晶岩脉群。

这些花岗岩岩体多沿于秦岭群地背斜轴部或片麻岩穹窿侵位，为黑云母花岗伟晶岩脉提供了铀源，特别是加里东期晚阶段的黑云母正长花岗岩(γ32)与铀矿化关系更为密切。

1.4 铀矿化概况

商丹铀矿整装勘查区铀矿化类型有两种花岗伟晶岩型和构造热液型，花岗伟晶岩型铀矿，铀矿化主要赋存于黑云母花岗伟晶岩脉和中粗粒钾质花岗岩中，铀矿物主要是晶质铀矿。

构造热液型铀矿，铀矿化主要赋存于花岗碎裂岩、硅化角砾化大理岩中，铀矿物主要是沥青油矿。

2 铀矿水文地球化学特征

2.1 地下水类型及水化学特征

商丹铀矿装勘查区内地下水有五种类型：

1)第四系孔隙潜水，分布在河谷两侧及山坡底部，井、泉涌水量小，一般1.0～10.0 L/s,季节变化影响大。

2)古—新近系裂隙孔隙水，分布在商丹断陷盆地，裂隙孔隙不甚发育，赋水空间小，富水性弱，泉水流量一般<0.1 L/s。

3)裂隙水，风化裂隙潜水，分布在变质岩、花岗岩等岩层中，一般厚3～20 m，泉水流量一般<0.1 L/s，受季节变化影响比较大。基岩裂隙水，主要在秦岭群和丹凤群中，裂隙虽发育，但多被碎屑及其他物质充填，富水性弱，泉水流量0.1～1.0 L/s；分布在花岗岩体中的裂隙水，其富水性更弱，泉水流量一般<0.1 L/s。

4)构造裂隙脉状承压水，分布不广，多发育在构造破碎带呈星带状，富水性不均匀，钻孔单位涌水量0.33～3.27 L/s·m，在构造的分枝、膨胀部位富水性最好。

5)岩溶水，分布在测区北部秦岭群第二岩段(Pt1qn2)的大理岩、白云质灰岩中。区内溶洞及岩溶管道较发育，富水中等且不均，泉水流量1.0～10.0 L/s。

地下水主要受大气降水补给，循环交替条件良好，以溶滤作用为主，水化学类型简单，重碳酸盐水为主，个别地段有重碳酸盐硫酸盐水。pH值6.6～8.1，矿化度0.1～0.4 g/L。

2.2 铀矿水化学特征

区内地下水中铀含量变化范围1×10-7～2×10-2g/L，一般为4×10-6～2×10-5g/L；氡浓度变化范围(0～1 200) ×3.7 Bq/L，一般小于20×3.7 Bq/L。地下水中放射性元素的迁移、富集受岩性、构造、水文地质条件及水化学成分等因素制约。

地下水中铀以[UO2(CO3)3]2-络离子形式存在及迁移，地下水径流过程中一部分向深部补给变成了深层放射性水，一部分在地形低洼处流出地表形成放射性泉水，放射性水异常分为铀水异常、氡水异常和铀氡水异常。

铀水异常：是地下水在径流过程中溶解了含水层中各类岩石中的含铀矿物中的铀元素、特别是含铀地质体中的铀元素形成的，它具有多源性和累积性的特征，但从铀矿找矿角度看，只有当地下水流经铀矿化体时形成的铀水异常才具有找矿意义。

氡水异常：是地下水径流过程中富集了岩石中铀矿物衰变的氡及氡子体形成的，但是氡及氡子体有扩散性特征，在向地下水中富集的同时，还具有向含水层以外的空间扩散的特点，在地表表现为放射性水异常晕往往与活性炭异常非常吻合。当含水层中有铀矿(化)体存在时才能形成较高浓度的氡水异常，因此，高浓度的氡水异常才是铀矿找矿的近矿标志。

小花岔铀矿床地表水化学找矿[2]，地表水异常晕面积2.0 km2，水中铀含量5×10-6～7×10-5g/L，最高6×10-4g/L；水中氡浓度145～646 Bq/L，最高1 182 Bq/L，异常系数KU 1210，KRn 31。同位素特征235U/238U 1.15～1.28、230Th/232Th 1.63～2.68、226Ra/228Ra 1.12～4.26。水化异常晕与花岗伟晶岩脉的分布范围基本一致，且与地表活性炭异常晕吻合。

经工程揭露地表及浅部共发现矿体5个，矿化体2个，矿化向深部有变好的趋势，后经整装勘查小花岔铀矿床由小型矿床提升为大型矿床。

铀-氡水异常：只有当地下水流经含铀地质体时才能形成铀-氡水异常，多年找矿经验认为，铀-氡水异常与铀矿(点)床关系密切，铀-氡水异常通常距离铀矿体有一定的位移，一般水平位移50～100 m、垂向位移30～70 m。

光石沟铀矿床坑道水化学找矿[3]，在二号坑道发现了高铀-氡水异常，水中铀含量4.6×10-4g/L、氡含量10 509 Bq/L。水异常处并未见矿，高铀-氡水异常是近矿标志，经定源定位分析认为该点上游一定有铀矿体存在，在该出水点上游100 m处布设ZK705孔，揭露后见到品位0.108%、视厚度为15 m富矿段。

2011铀矿床钻孔水化学找矿[4]，ZK35钻孔本身为见矿在抽水试验时,水中氡浓度最高达32 848 Bq/L,水晕呈正补给型，说明在其上游补给区有铀矿化体存在。在此孔北侧130 m处布设ZK41孔，经过揭露见到厚为7.9 m ，品位0.141%的富矿段。

通过资料整理总结了与铀矿化有关的铀矿水异常特征(见表1)。

表1 铀矿水异常特征表

区内共发现放射性水异常晕26个，其中铀水异常晕15个、氡水异常晕4个、铀-氡水异常晕7个，水异常自西向东有三片集中分布区，西部集中在夜村-条子沟一带，中部在丹凤-陈家庄-黄龙庙一带，东部在小花岔-光石沟一带，铀-氡水异常分布与矿床、矿点、矿化点高度吻合，水异常晕基本反映了矿床(点)的规模和范围(见图1)。