苏海图地区铀成矿的水文地质条件

苏海图地区铀成矿的水文地质条件

田娟1,王俊林1,郝朋1

1.核工业二O八大队  包头  014010

引言

巴音戈壁盆地及邻区的铀矿勘查从上世纪80年代起步，至本世纪初已取得了一定的找矿成果，落实了测老庙铀矿床、塔木素特大型铀矿床、本巴图矿产地等。本文以水成铀矿理论为依据，试图从铀成矿的水文地质角度出发，对盆地南部苏海图地区的铀成矿条件进行分析，并划分出成矿有利的地段。

1研究区构造及地质概况

1.1 研究区构造

苏海图坳陷位于内蒙古自治区与甘肃省的交界处，属于雅布赖盆地的北东部二级构造单元，北东向构造与弧形构造联合控制的断陷盆地，坳陷所处大地构造背景复杂，是古生代时期陆－陆碰撞的结合部位。

苏海图坳陷北缘为巴音诺尔公隆起，南缘为巴彦乌拉山隆起。坳陷受东西向－北东向构造控制，研究区处于两组构造体系的转换区域，盆地南西部延伸呈东西向展布，北东部展布方向呈北东向。区内断裂构造系统控制了盆地的隆拗相间的构造格局，同时也控制了沉积相、沉积体系的类型和空间展布特点，从而进一步控制了盆地的水动力条件和层间氧化带的发育以及铀成矿作用[1]。

1.2 地质概况

苏海图盆地整体上为北东窄南西宽缓的箕状盆地，基底埋深一般小于1000m，在坳陷中部苏民高勒—豪斯布尔都一带存在一个隐伏隆起，地下水径流受到一定影响（图1）。区内盖层发育有侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系，白垩系为盖层的沉积主体，找矿目的层以下白垩统庙沟组（K1m）为主，兼顾古近系渐新统（E3）[1]。

2目的层水文地质特征

2.1 下白垩统庙沟组

庙沟组主要发育扇三角洲-湖泊沉积体系，含水层岩性含砾砂岩、砾岩为主，主要分布在坳陷北东部及中部的大部盆地区。隔水层以湖泊相粉砂岩和泥岩为主，主要分布在南部与南西部，钻孔揭露岩性为绿色泥岩、粉砂岩，地表偶有露头发育。

本坳陷是一个以巴音诺尔公隆起和巴彦乌拉山隆起为分水岭的自流水坳陷，下白垩统含水岩组具有明显的“隔水－含水－隔水”的水文地质结构。在施工较深钻孔的时候（>300m），终孔时均发生自流水现象（如ZKS2、ZKS3、ZKS6孔）。水头标高一般1310～1315m，多数深孔水头高出地表或近于地表，说明白垩系地下水承压性较好，隔水顶板稳定。前人钻孔揭遇砂体单层厚度5～30m，累计厚度150～200m，整体沿坳陷边缘呈弧形展布。该组砂体中发育红色层间氧化带，平面上氧化带呈弧形展布，推测长度大于70km，宽度10～20km不等，其前锋线与氧化带形态近似，推测氧化带埋深大于600m。

白垩系碎屑岩含水层水文地质资料较少，研究区仅收集到数个水文地质孔的资料。东部庙沟组大面积出露区涌水量小于10m3/d，向西至豪10孔一带达到125.28 m3/d，西南豪10孔一带达到588.86m3/d。地下水主要接受巴彦诺尔公隆起区和巴彦乌拉山了隆起区裂隙水和出露区大气降水的补给，由北向南径流，一部分在南西部沙日布拉格戛查以北以越流的形式向上排泄，一部分继续向南径流至腾格里沙漠排泄区（图2）。

2.2 古近系渐新统

古近系渐新统在区内分布面积也较大，为一套在干燥炎热的环境下形成的内陆河湖交替-湖相沉积。砂体规模小，含水层主要集中在坳陷边缘，岩性以棕红、褐红色粗砂岩为主，灰色泥质细砂岩次之。其顶部以杂色或褐色泥岩为主，夹泥灰岩、石膏层。地下水以潜水为主，地层相对隆起地段与上覆第四系孔隙潜水无明显的隔水底板，所以往往与上部潜水构成统一的含水层，特别是石膏层破碎处更是这样，含水层砂体中普遍发育潜水氧化。

古近系碎屑岩含水层富水性属中等—强，涌水量普遍大于10m3/d，在巴彦诺日公隆起南侧的盆缘一带，分布着涌水量大于100m3/d的富水区。含水层富水性整体自北部巴彦诺日公隆起区南侧至巴彦乌兰山逐渐减弱，至巴彦乌拉山山麓涌水量小于10m3/d。

图1苏海图坳陷水文地质剖面示意图

1-不整合界线；2-地质界线；3-推测断层；4-下白垩统庙沟组

3水化学特征

古近系渐新统地下水具有石膏地层、干旱气候条件下的水化学特征，是中等矿化度（1.5～6.2g/L）弱碱性水，矿化度在盆地范围内由北西向南东变低，在六十号矿点附近矿化度局部增高，pH值为7.2～8.2。水质类型主要有硫酸型水、硫酸氯化物型水和硫酸氯化物型水，并少见局部地段有氯、硫酸型水。

白垩系庙沟组地下水水化学资料较少，西部的豪10孔地下水矿化度为3.4g/L，为Cl-Na型水。

图2苏海图地区水文地质简图

1-基岩出露区；2-第四系孔隙潜水；3-新近系碎屑岩孔隙水；4古近系碎屑岩孔隙水；5-白垩系碎屑岩孔隙水；6-地表水体；7-地下水流向。

4铀水文地球化学特征

巴音诺尔公隆起带上主要发育泥盆纪至二叠纪花岗岩岩体，这些岩体U含量为（3.2～21）×10-6，Th/U比值为3.5～10.7，铀迁移量为（0.32～1.07）×10-6，古铀含量为1.6-2.8，铀

浸出率为23%～77.2%。南缘巴彦乌拉隆起带上发育前震旦系阿拉善群及零星志留纪花岗岩，铀含量高[1]，向坳陷内迁移趋势明显，地下水中铀含量一般n×10-6g/L～n×10-5g/L。

5研究区古水文地质条件

据坳陷岩相古地理、地质构造演化及古水动力条件，可分为三个古水文地质期，即侏罗纪古水文地质期、白垩纪古水文地质期和古近纪－新近纪水文地质期。

5.1侏罗纪古水文地质期

该古水文地质期经历了由拉张环境到挤压环境的构造演化过程。早中侏罗世时，坳陷处于伸展的构造环境，除巴彦诺尔公隆起外，研究区整体下降。在潮湿温暖的古气候条件下，以巴彦诺尔公隆起和巴彦乌拉山为主要蚀源区，在其山前地带沉积了中、下侏罗统哈格尔汉群。由于上部地层压力减小，深部地下水沿构造向上流动，此时坳陷具有渗出型盆地特征，地下水由坳陷中心向边缘径流。晚侏罗世，坳陷处于强烈的挤压构造环境，在干旱炎热的古气候条件下，盆地逐渐抬升，地层由水平变为倾斜，早、中侏罗世地层遭受较为强烈的剥蚀，此时盆地则具有渗入型自流水盆地特征，地下水由坳陷边缘向沉积中心径流。

5.2白垩纪古水文地质期

该古水文地质期同样经历了由拉张到挤压环境的构造演化过程。早白垩世早期，NNE-SSW向构造挤压下，在NW-SE方向上表现为伸展作用，苏海图地区进入断陷发育期。该时期各系构造均有不同程度活动，但北东向构造活动最为强烈，伴随张扭应力的作用，苏海图坳陷开始下降、形成[2]，在干旱和湿热交替的古气候条件下，接受了的下白垩统庙沟组山麓相、洪积、冲积相沉积，此时坳陷显示出了渗出型盆地特征。早白垩世晚期，边缘断裂活动加强，即进入强烈断陷发育时期，盆缘一带以沉积物重力流、浊流等性质沉积了一套泥砂砾混杂堆积物，向前进入扇三角洲相和湖相沉积。晚白垩世，盆地又处于强烈的挤压构造环境，在干旱炎热的古气候条件下，坳陷整体抬升，由于差异升降的原因，北东部隆起的抬升较高，使地下水的总体流向继承了早白垩晚期世沉积时及其沉积后由北向南的流向，同时由于坳陷东部下白垩统露出水面，遭受剥蚀，坳陷继续保持渗入型自流水盆地特征。

5.3古近纪—第四纪水文地质期

在古近纪渐新世早期，受喜山运动的影响，全区地壳开始下降，苏海图盆地水面不断扩大，最后整个成为湖泊环境。古近纪渐新世晚期，地壳上升，并且古气候逐渐向干旱过渡，区内以浅水盐湖沉积为主。

从新近纪—第四纪，盆地以挤压抬升作用为主，局部地段沉降，但是基底和蚀源区基本沿袭了早期的构造格架。

综上所述，晚白垩世以来，坳陷的基本构造格架基本上没有明显的实质性改变[2]，也就是说，坳陷北部的巴彦诺尔公隆起和南部的巴彦乌拉山仍是盆地内部沉积物的蚀源区，也是古地下水的补给区，坳陷西南部的低洼地带为古地下水的排泄区。

6结论

通过上述对研究区各类水文地质条件分析认为：①铀源条件好，研究区地表见大量的航放异常点和铀矿点，北部和南部隆起区酸性花岗岩Th/U比高，铀迁移明显，铀浸出率高；②坳陷具有完整地下水补、径、排系统，补给区构造发育，开启程度高，利于大气降水的渗入。但坳陷东部白垩系地层出露地表，通常接受大气降水的补给，影响氧化带发育的规模，对铀矿化的形成不利；③具备正向渗入机制，隆起区裂隙水能源源不断地补给白垩系地下水，形成自流水坳陷。找矿目的层庙沟组在径流区具有“隔水－含水－隔水”的水文地质结构；④水化学和水文地球化学分带不明显，浅层地下水水化学类型以SO4-Na型水、Cl·SO4-Na型水和Cl·SO4-Na型水为主，仅在豪10孔附近存在Cl-Na型地下水，推测在坳陷西部和南西部存在地下水交替缓滞的地段。浅层地下水的水文地球化学环境以氧化环境为主，不利于铀矿化的形成。⑤晚白垩世以来，研究区地层构造格架没有改变，地下水具有长期稳定的流向，有利于隆起区的铀向坳陷深部迁移。

参考文献

[1]王俊林等 内蒙古阿拉善盟苏海图盆地铀矿调查评价报告

[2]  王俊林 苏海图盆地砂岩型铀矿成矿条件分析.内蒙古石油化工,2015.18(76)

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