放射性水化学特征在铀矿勘查预测中的应用

房红卫

摘要：近年来随着科学技术的发展提升，地质勘查手段也日新月异。而在铀矿地质勘查工作中，对找矿区内放射性水化学特征的研究为寻找铀矿资源常用手段之一。本文以池州市狮子龙地区铀矿勘查为例，对研究区内进行了系统的放射性水化学特征研究，为今后工作提供了预测靶区与方向。

关键词：放射性水化学；铀矿勘查；狮子龙地区

1.研究区背景

研究区构造位置处于扬子陆块北缘，按造山带的观点属扬子陆块（Ⅰ）下扬子前陆带（Ⅱ）与江南隆起带（Ⅱ）之间的过渡区、可分为江南前陆反向褶冲带（Ⅲ）和江南过渡带（Ⅲ）两个三级构造单元。

区内主要发育由南华纪-早三叠世地层所构成的盖层。受早三叠世末（T1）印支运动的影响，NE向褶皱构造及伴生断层发育。在燕山期（J3-K2）受到滨太平洋构造域应力场的影响和改造作用下，在NE向褶皱构造的基础上，盖层叠加了NNE向褶皱及以NNE向为主的新断裂系统，并伴随大量的岩浆活动，形成区内复杂的断褶构造-岩浆岩体系。在铀成矿区划上隶属于安徽省沿江铀成矿远景带（Ⅱ）繁昌—花园巩铀成矿远景亚带（Ⅱ2）的南西段花园巩铀钍成矿远景区内（Ⅱ2-6）。

区内河流主要属长江水系，河谷深邃，量小流急，随降雨涨落，季节变化明显；区内坡积、冲积物覆盖较厚，次级水系较发育，主要受大气降水补给，在山区同时受地下水的补给；地下水主要蕴藏于基岩风化裂隙和局部构造裂隙中，水质清纯，水量较小，以泉和径流的形式向河谷平原区和长江排泄；山间水流随降雨涨落，季节性变化明显，在雨季时由于盆地四周山区水流的迅速汇集，暴雨过后往往造成河水流量剧增，形成山洪，产生危害。

2.研究区水文地质特征

2.1含水岩组的划分及富水性

研究区地层隶属扬子地层区下扬子分区贵池小区。主要出露地层有志留系高家边组（S1g）、坟头组（S2f）、茅山组（S3m），少量的泥盆系五通组（D3w），根据地下水的赋存情况、埋藏条件及运动规律将研究区分为松散岩类孔隙含水岩组、碳酸盐类岩溶裂隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组等。

（1）松散岩类孔隙含水岩组

为第四系全新统冲坡积层，广泛分布工作区沟涧间低地，厚度一般在3m～20m，低洼处厚达30m，砾石含量达到10%，砾石常具强烈褐铁矿化，富水性一般，常有居民在此层掘井取水作生活用水，单井日取水量小于10t，在冲坡层中泉水流量亦小于0.02L/s，且多随季节变化，雨季变大，旱季常枯干，因此，此层为弱富水层。

（2）碎屑岩类裂隙含水岩组

工作区碎屑岩类岩层主要为志留系高家边组（S1g）、坟头组（S2f）、茅山组（S3m），少量的泥盆系五通组（D3w），碎屑岩层累计厚度大于800m，节理裂隙均不发育，各岩层中泉点水量均在0.014L/s左右，富水性弱。

（3）巖浆岩类裂隙含水岩组

主要出露燕山晚期第三次同兴郭岩体及中部、西南部的晚期的花岗斑岩脉。同兴郭岩体位于研究区北西，地表风化强烈，均呈现出碎砂状，深部原岩则较致密坚硬，孔隙度不大；研究区北西、北东部出露的喷出岩致密，极少见节理裂隙，为本区良好隔水岩组。

2.2研究区岩浆活动及构造对水文地质的影响

研究区位于高坦断裂和周王断裂交汇的南东区段，断裂构造发育。NE向的高坦断裂位于研究区的北西侧，燕山晚期高坦岩体沿断裂分布；该断裂与褶皱紧密相随，形成于印支期，燕山期又强烈多次活动。EW向周王断裂位于研究区的北部，为区域深大断裂，断裂的北侧为白垩系组成沿江丘陵，南侧为古生界组成皖南山区；断裂具有多次活动特点；NEE、NE、NNE、NW向断裂均较发育。此外，研究区一带还发育一组NNE向断裂，不仅控制晚期岩体的侵入，还切割早期岩体，沿该组断裂分布一系列的脉岩，主要有钾长花岗斑岩脉、细晶岩脉、花岗岩脉和花岗斑岩脉等。现将上述各地质作用对研究区水文地质条件的影响分析如下：

（1）褶皱构造的影响

研究区内出露六峰山-虎形山向斜南东翼近核部的一部分，轴向北东东向，翼部地层主要为志留系高家边组、坟头组、茅山组和泥盆系五通组，距核部较远，所受作用力较小，岩层相对完整，渗透能力相对较差。该褶皱局部被北西和北东向断裂构造错断，造成地层破碎，层间构造发育，砂质围岩含水性增强，为一相对强含水层，加之其内部有花岗岩弱含水层阻隔，可形成深部承压水。

（2）断裂构造的影响

研究区内主要发育有东角冲-枫庄断裂和安子山-白沙湖断裂。东角冲-枫庄断裂区内分布于铁门口、狮子龙一带，断裂沿线发育宽度不等的破碎带，有角砾岩、硅化糜棱岩，后期又多被破碎成透镜体，其经历了平移、拉张、再挤压三个发展阶段，含水性好。安子山-白沙湖断裂在研究区的北东侧通过，推测为隐伏岩体引起的构造岩浆岩活动带，对岩体的侵位有一定的制约作用，据区域资料分析，其形成于印支期，燕山期多次活动，为基底断裂，受其影响，其次级或更次级构造及裂隙构造发育，并充填各种中酸性岩脉，通过泥质地层时多为泥质充填胶结，含水性不强；其他走向断层规模相对较小，其内部含水性与所穿过地层岩性有关。

（3）岩浆活动的影响

本区火山侵入活动较强烈，表现为西南、西北部火山喷发及中部的大范围岩浆侵入。受其影响区内地层中角岩化、大理岩化、硅化现象明显，高岭土化、绿泥石化、绢云母化等蚀变普遍发育，致使岩石物理力学性质发生改变，并伴生有诸多原生裂隙。沿着岩浆岩体接触带部位地下水活动较强烈，形成接触带型富水带。

3.地下水动态变化特征

根据收集的相关资料，研究区地下水变化可初步划分为枯水期、平水期及丰水期三个阶段，其中枯水期为十一月至次年三月中旬，平水期为四月中旬至六月，丰水期为七月至十一月中旬，七月份为峰值期。研究区第四系砂、卵石层孔隙水明显受大气降水的动态变化控制，与上述动态变化周期基本一致，同步性较好；而岩体附近的蚀变带富水岩组及各类碳酸盐岩裂隙岩溶强富水岩组则受大气降水影响较弱，水位随雨、旱季有些许上升或下降，但全年分不出明显的枯水、平水及丰水期三个阶段，动态变化较小。

3.1地下水化学成分

研究区内共取水质分析样20个，占总水源点的8.3%。调查水点主要以坡积下降泉和民用水井等地下水为主，其水化学成分及物理性质可基本反映该地区地下水水化学的特征。水样采取后交由核工业芜湖分析测试中心分析测试，分析项目有水中6种主要阴阳离子含量、水的矿化度及pH值等。

根据舒卡列夫法的分类原则，本次对研究区各个水样点水质类型进行了划分。由水质类型的统计分析结果可见，研究区水质类型主要为HCO3-Ca·Mg，次为HCO3-Ca及HCO3·SO4-Ca·Mg，有少量SO4·Cl-Ca·Mg质水等。研究区主要分布HCO3型水，少量含SO4型主要分布于研究区北部，与NNE向断裂分布位置较为一致。

泉水矿化度值最高为0.154g/L，最低0.020g/L，以低矿化水为主，在远景片内多出现大于0.1g/L的相对高矿化度水分布区。

泉水pH值一般在6～8之间，pH<4.0和pH>8.5的酸性和碱性水未出露。

3.2地下水物理性质

地下水一般无色无味，水质透明、无明显沉淀物，但有少量的水样受雨后或人工取样的影响，为土黄色胶状混浊水液，呈半透明状；另有少量水样由于地下水在径流过程中溶蚀了地层中的铁锰质成分而在泉口形成铁锈色漂浮物，也有部分地下水因流经植物腐烂质成分较多地段而在出水口形成泉华沉淀。

地下水温度一般随季节的变化而变化，水温较气温稍低几度，只有井水和裂隙水的水温相对较为稳定。

4.放射性水文化学特征

4.1放射性水异常参数值的确定

根据水中铀、氡含量分别服从对数正态和算术正态分布的理论，本次铀、氡参数值统计采用数理统计方法中的计算法进行，在统计样本时舍去明显高、低含量样品值。

水中铀含量参数值统计采用对数正态分布计算法进行，首先将铀含量值取对数算出其对数平均值X和标准偏差δ，再反算出水中铀含量算术平均值X和标准偏差δ，以铀含量算术平均值作为研究区水中铀含量背景值，其他参数值按下式计算：

背景值：X=0.029μg/L标准离差：δ=1.91μg/L

偏高场下限：Cu偏=X·δ=0.055μg/L

增高场下限：Cu增=X·δ2=0.11μg/L

异常下限：Cu异=X·δ3=0.20μg/L

本次所取的樣品水中氡含量测试结果较低，0～8.3Bq/L之间，主要因研究区所在地势较高，未能取到较为深部来源的地下水。

依据统计得出的地下水中铀异常下限值，对研究区水样点进行分析统计，共发现6个水中铀异常点。

4.2放射性水异常分布特征

研究区放射性水文地球化学异常只有一类，为单铀型水异常，区内放射性水文地球化学背景值整体偏低，其中铀含量背景值为0.029μg/L与同气候类型花岗岩分布区水中铀、氡背景值相差较大，致使研究区水文地球化学异常下限偏低（铀0.20μg/L），异常分布较为集中，但是规模、幅值均不大。本次共圈定水中铀异常晕一处，位于研究区西南端，呈NE向展布与区内NE向断裂走向较为一致，关系密切。

4.3放射性水化学成矿远景预测与评价

（1）成矿远景预测区的分类依据

成矿远景预测区的分类主要依据如下：①水异常的类型、强度、分布规律、出露条件；②岩性、地质构造、矿化、蚀变等；③地下水类型、水文地质条件及水化学条件。

（2）成矿远景预测区的分类标准

Ⅰ级成矿远景预测区：异常强度高，异常系数大，由几个晕组成，再现性好，地质条件有利，地层成矿条件有利，有明显的铀矿化和已知矿点，伽玛强度高。

Ⅱ级成矿远景预测区：水异常规模较大，强度中等，稳定性、再现性较好，由几个晕组成，地质构造条件较有利，并且有矿化，伽玛异常点带与晕重合。

Ⅲ级成矿远景预测区：水异常晕规模较小，基本为单元素异常，强度不高，有一定的成矿条件，但控制因素与矿化不明显。

（3）成矿远景预测区的分类结果

依据研究区内放射性水异常区的异常类型、规模大小及异常系数k值大小等特征，结合水异常点（晕）产出的地质、水文地球化学条件及其他物化探成果，并在对该区已知矿化点的放射性水化学特征进行对比分析后，在研究区放射性水化学异常出现较多的地区圈定出1片Ⅱ级远景区，远景区水文地球化学标志、成矿远景标志及成矿远景评述详见表1。

5.结论

通过放射性水化学测量工作，发现水异常点6个，异常类型均为铀型水异常，圈定1处放射性水化学远景段，位于马山-犁坑一带。放射性水化学偏高场、增高场与深部铀矿化有一定的对应关系，并与研究区岩脉、砂岩残体破碎蚀变带关系密切。

参考文献：

[1]钱会，马致远.水文地球化学[M].北京：地质出版社， 2005： 25-113.

[2]李学礼，孙占学，等.古水热系统与铀成矿关系[M].北京：地质出版社， 2000： 7-124.