探析松辽盆地瞻榆地区水文地质特征

2023-05-30王子英

河南科技 2023年8期

摘要：【目的】充分搜集煤田部门探井测井资料，结合前人在松辽盆地铀矿找矿资料文献，开展煤田钻孔放射性找矿信息二次开发利用，分析区域水文地质特征，寻找有利于放射性找矿的水文地质线索。【方法】主要采取放射性水化学测量、水质分析、前人水文地质资料分析及综合利用等方法。【结果】对研究区水文地质特征，地下水补、径、排条件，放射性水化学特征及一些水文地质参数进行了取样统计，并对工区水文地质条件进行分析。【结论】研究区水文地质综合条件有利于地浸砂岩型铀矿成矿。

关键词：松辽盆地；铀成矿；特征

中图分类号：P641 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2023）08-0117-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.08.024

Analysis on The Hydrogeological Characteristics of Zhanyu Area in Songliao Basin

WANG Ziying

（Nuclear Industry Geological Bureau of Jilin Province， Changchun 130000， China）

Abstract：[Purposes] This paper， based on the previous uranium prospecting data and literature in Songliao Basin， fully collects the exploration well logging data of coalfield departments， makes the secondary development and utilization of the coalfield borehole radioactive prospecting information， analyzes the regional hydrogeological characteristics， so as to find the hydrogeological clues that are beneficial to radioactive prospecting. [Methods] Chemical measurement of radioactive water， water quality analysis， hydrogeological data analysis and comprehensive utilization are adopted. [Findings] The hydrogeological characteristics， the recharge and discharge conditions of groundwater， the chemical characteristics of radioactive water and some hydrogeological parameters are sampled and analyzed. [Conclusions] The comprehensive hydrogeological conditions in this area are favorable to the mineralization of in-situ leached sandstone-type uranium deposits.

Keywords： Songliao basin; uranium mineralization; characteristics

0 引言

研究區位于松辽盆地西部斜坡区，具体位于西部斜坡区南西侧接近盆地边缘地处范家屯-科尔沁左翼中旗分水岭的南北两侧，属于两个不同的水文地质单元，分别属于辽河水系和松花江水系。

松辽盆地为东北地区一大型中新生代陆相沉积盆地［1］。盆地由区域性控盆断裂所围限及多组深大断裂所分隔的沉积盆地。盆缘发育的控盆断裂主要有三条，即位于西缘的嫩江岩石圈断裂、东缘的依兰-伊通岩石圈断裂和南缘的阴山-图们岩石圈断裂。盆地周边构造活动频繁［2］，岩浆活动发育；盆内则较稳定，以隆起、坳陷、宽缓褶皱为主。

1 构造地质特征

1.1 断裂构造特征

盆地由基底构造和盖层构造共同组成。基底构造受大地构造环境及其演化历史制约，盖层构造发育也是基底构造逐步复活演化的结果［3］。松辽盆地的基底断裂发育，根据区域地质及地球物理资料主要发育北东-北北东向、北西向、东西向、南北向四组断裂系统。其中，北东-北北东向断裂分布最广，其中以盆地西缘的嫩江壳断裂、中央的双辽-孙吴壳断裂以及盆地东缘的依兰一伊通壳断裂规模最大、切割最深、活动时间最长，具有伸展和走滑的双重性质，对松辽盆地的形成、发展起着重要的作用［2］。

盆地盖层构造直接受基底构造的影响与制约。在早白垩世断陷发育期，盆地的基底构造格局直接控制并影响断陷盆地的发育，形成30余个相互分割的断陷盆地群，以半地堑为主的走向北东向、北北东向，如图1所示。

研究区附近发育一隐伏深大断裂为嫩江壳断裂。该断裂北起黑龙江省齐齐哈尔市，向南经泰赉县进入吉林省白城市西部，从研究区西侧通过。断裂规模长达500 km以上，断距3.3 km，总体走向30°。断裂切割地壳强烈至下地幔层［3］。

1.2 褶皱构造特征

盖层构造继承了基底构造形态，仅发育一些低幅度的断鼻和背斜构造，褶皱坡构造不发育，多由于后期构造运动形成［4］。区域构造较发育，即是良好的导矿容矿空间，也是深部煤气油气等还原介质的有利上升通道。

2 地貌及气象特征

研究区地处松辽平原西部，地势平坦，西北高东南低，海拔高差不超过20 m。平均海拔约160 m。主要水系为霍林河、额木太河，进入调查区内河流逐渐扩散消失。另有数十个自然泡泽星罗棋布。气候类型属北温带大陆季节性气候，年均气温6.6 ℃，极端最低气温-25.9 ℃，極端最高气温40.5 ℃，无霜期162天，年降雨量332.4 mm，最大冻土深度125 cm，年主导风向为西南风和西北风。从地形地貌情况看，位于舒缓波状平原内，地层产状平缓。从气象条件看区内为干旱-半干旱气候。基于上述两方面的因素，研究区属典型的干旱-半干旱区域，易于地浸砂岩型铀矿沉积、富集。

3 地下水类型及分布

根据地下水的赋存条件及含水层的岩性结构，结合盆地沉积特点及盖层与基底的划分原则，盆地地下水类型主要有三大类：①基岩裂隙水，主要赋存于前古生界、古生界地层以及加里东晚期、华力西期、燕山期侵入岩中；②碎屑岩类裂隙孔隙水，主要赋存于侏罗系、白垩系地层中；③松散岩类孔隙水，主要赋存于第四系冲积、洪积砂砾石层，风积、冲积、湖积细砂层中［5］。

研究区地下水补给主要以大气降水为主。在盆地边缘地下水径流、地表水下渗也是补给的重要途径。补给量受大气降水量、降水强度、含水层岩性等诸多因素的制约。由于地形较平缓，降水渗入系数较大。地表水系为地下水的主要排泄场所，蒸发式潜水排泄也是重要途径。区内补给-径流-排泄水动力体系比较发育，地下水总体流向为由西向东径流。区域地下水补-径-排体系完备，有利于含矿含铀水的迁移富集。

4 含水层、隔水层特征

根据煤田钻孔资料，研究区主要含水层有第四系松散含水层、白垩系弱固结岩层含水层。本次调查主要找矿目的层为泉头组和四方台组。其中泉头组含水层发育较好，四方台组含水层则发育较差。区域砂体发育良好具备一定规模，具备地浸砂岩铀矿成矿的良好成矿环境，稳定的隔水顶底板与砂体共同构成地浸砂岩型铀矿所特有的泥-砂-泥有利含矿地层。

5 地下水补给、径流、排泄特征

5.1 地下水的补给

研究区地处松辽平原的中西部，接近大兴安岭东坡，地形西高东低，逐渐向东缓倾，地表波状起伏。这种地形和所处自然地理位置对大气降水充分渗入地下形成大面积地下水十分有利。

5.1.1 区外地下水径流补给。补给区的地表水及大气降水渗入地下，通过地下径流方式大量补给。幅外西北广泛出露的基岩和沿山前发育的扇形地是研究区较好的补给区。扇形地堆积物与平原内松散堆积物互相穿插、渐变过渡。新近系半胶结的砂岩、砂砾岩与山区基岩直接接触，均为幅内获取大量地下水的径流补给构成了良好的径流通道。

5.1.2 大气降水补给。大气降水渗入亦与地下径流补给紧密配合，构成了研究区地下水的重要补给源，与此同时，研究区大面积分布的堆积地形，广泛发育了风积砂和渗透性能较大的黄土状亚砂土，为区内大量接受大气降水补给创造了优越条件。

5.1.3 地表水直接补给。毛林郭勒河在调查区外与乌那格其郭勒河在区内盲尾散流都是研究区地下水不可忽略的补给条件。

5.2 地下水的径流

研究区内地形西高东西，基地形态也大致相同，因此无论是地表水还是地下水，水流的径流方向皆为自西向东。地表水的径流主要是以河流的形式体现，地下水径流主要为第四系孔隙潜水、承压水、新近系孔隙承压水和白垩系孔隙承压水的顺层径流。其中第四系孔隙潜水和孔隙承压水还互相补给。局部泰康组含水层与第四系孔隙水直接相通［5］。

第四系孔隙潜水分布于全区。受两大平原过渡影响，含水层自西南向东北，具有岩性颗粒变细，单层厚度变薄和单层变少变化规律；垂直上，含水砂层自上而下变薄，颗粒变细。这种水平和垂向的变化是使第四系孔隙潜水自南西向北东，富水性变弱的基本因素［4］。

第四系承压水自西向东流，区外远处西北的地下径流和上层潜水的垂直下渗，是第四系承压水的主要补给源，同时第四系孔隙承压水也以“顶托”的方式补给孔隙潜水。

新近系孔隙承压水之间、白垩系孔隙承压水之间以及二者之间，由泥岩、粉砂质泥岩构成良好的隔水层，使两者之间水力联系大大减弱，形成互不联系的层间承压水。顺层径流方向由东向西。

5.3 地下水的排泄

研究区地势低平，第四系孔隙潜水低藏，蒸发为其主要排泄方式，加之半干旱气候，更加剧蒸发作用的进行，除部分消耗于人为开采，大部分消耗于地表壤面蒸发和植物蒸腾，部分则以地下水径流方式泄于区外。第四系孔隙承压水则除部分为开采所消耗，大部分通过地下水径流排泄区外。对于新近系孔隙承压水和白垩系孔隙承压水，地下水往往通过断裂进行排泄，并形成局部排泄源，部分为人工开采。

良好的水力联通型，使得该区域具备良好的导矿通道，含氧含铀水，通过构造与深部油气、煤气等还原介质发生复杂的氧化还原反应从而具备成矿的可能。

6 水质简分析特征

本次水质简分析取样50件，分析项目有PH、HCO3-、CO32-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、矿化度、CO2、总硬度等指标。以上指标分析结果反映了研究区的基本水质特征。

6.1 水质酸碱度特征

样品PH值分布区间为6.1～7.0，最小值6.1，最大值7.0，平均值6.68，水质偏酸性。

6.2 水质硬度特征

本次调查水质硬度数值最小值74 mg/L，最大值313.8 mg/L，平均值126.50 mg/L。水质分析结果显示，研究区水质硬度基本为软水-中硬水。

6.3 水质矿化度特征

本次调查水质硬度数值最小值0.46 mg/L，最大值1.35 mg/L，平均值0.80 mg/L。水质分析结果显示，本地区水质矿化度基本为淡水-弱矿化水。

6.4 水质类型分类特征

根据水质分析结果，按舒卡列夫法对研究区水质类型进行了分类，地下水类型有四种，以HCO3—Na·Ca、HCO3—Na型水为主。所取的50件样品中，HCO3—Na·Ca型水共30件占60%，HCO3—Na型水16件占32%，HCO3·SO42—Na·Ca型水3件占6%，HCO3·SO42—Na型水1件占2%。各类型地下水分布情况，见表1。

如上所述样品12-a所对应的水质类型为11-B，即HCO3·SO4—Na·Ca型水；样品40-a所对应的水质类型为4-A，即HCO3—Na·Ca型水。

7 放射性水化学特征

本次1∶10万放射性水化学测量共采集，放射性水化学样品170件。分析调查区水中放射性元素U、Rn含量。

从本次放射性水化学分析数据来看，工作区放射性水化学有以下特征。①全部完成1∶10万放射性水化学测量共采集，放射性水化学样品170件。测量点设计分布合理，达到规范要求的网密度。区内自然流水、泉水近乎没有分布，放射性水化学样也在一定程度上反映了地下水中的放射性元素通过断裂所进行的迁移富集。②研究区域浅层地下水中的铀含量变化范围较大，一般为0.50～156.45 μg/L，最高值366.93 μg/L，最低值仅为0.03 μg/L，平均值17.66 μg/L；氡浓度一般1.00～5.00 Bq/L，最高值6.77 Bq/L，平均值2.99 Bq/L。水中铀、氡高值点分布与土壤氡气测量圈定的高值异常区分布局部吻合性较好，局部水化学放射异常发育。经统计剔除特殊高值后，工作区地下水中铀含量天然底数为0.72 μg/L，水中铀含量＞5倍天然底数即＞7.20 μg/L为异常；水中氡含量未达到异常。

8 结论

综上所述，研究区水文地质条件有利于地浸砂岩型铀矿成矿。

①调查区水文地质特征受地质构造因素的影响强烈，不但影响区域水文基本参数特征，同时也控制着地下水中各化学组份的迁移和富集。即是良好的导矿容矿空间，也是深部煤气油气等还原介质的有利上升通道。

②区域属典型的干旱-半干旱区域，易于地浸砂岩型铀矿沉积、富集。

③区域地下水补-径-排体系完备，有利于含矿含铀水的迁移富集。

④区域砂体发育良好具备一定规模，具备地浸砂岩铀矿成矿的良好成矿环境，稳定的隔水顶底板与砂体共同构成地浸砂岩型铀矿所特有的泥-砂-泥有利含矿地层。

⑤良好的水力联通型，使得该区域具备良好的导矿通道，含氧含铀水，通过构造与深部油气、煤气等还原介质发生复杂的氧化还原反应从而具備成矿的可能。

参考文献：

［1］赵忠华，刘广传，崔长远.松辽盆地西南部层间氧化带砂岩型铀矿找矿方向［J］.矿物岩石地球化学通报，1998（3）：18-21.

［2］黄净白，李胜祥.试论我国古层间氧化带砂岩型铀矿床成矿特点、成矿模式及找矿前景［J］.铀矿地质，2007（1）：7-16.

［3］孟张勇. 松辽盆地西南部上白垩统地层对比及展布特征［J］. 西部探矿工程，2022，34（4）：170-173.

［4］郭福能. 松辽盆地西南部上白垩统姚家组铀成矿规律与远景预测［D］.南昌：东华理工大学，2017.