盛源盆地放射性水化学特征研究及找矿意义

何晓梅

(核工业270研究所，江西 南昌 330200)

盛源盆地位于赣杭构造火山岩成矿带中段，是典型的火山沉陷盆地，铀矿地质勘查历史悠久，先后发现了65、60、70矿床和多个铀矿(化)点(张万良，2000)。盆地内不同时期开展了不同比例尺的放射性水化学找矿工作，作者也曾经在这一地区开展过多项地质研究工作，积累了水文地质、放射性水化学资料。本文在收集资料基础上，通过分析大量放射性水化学数据，探讨了放射性水化异常与铀成矿的关系，总结了铀矿水化找矿规律，并预测了铀成矿远景。

1 盆地地质概况

盛源火山盆地基底为震旦、寒武变质岩及石炭纪、晚三叠世、早侏罗世地层构成。变质岩岩性以片岩、千枚岩为主，南部见加里东期中粗粒黑云母花岗岩侵入;三叠系为灰白色厚层状砂砾岩、长石石英砂岩及页岩、粉砂岩;侏罗系下统林山组为灰白色中厚层长石石英砂岩、砂砾岩及浅灰色泥质粉岩夹炭质砂岩及劣质煤层(胡茂梅，2000)。

盆地盖层为侏罗系上统火山岩系及白垩系红砂岩沉积。侏罗系上统火山岩出露于盆地边缘，主要由石溪组、鹅湖岭组和打鼓顶组组成，岩性以熔结凝灰岩、晶玻屑凝灰岩、凝灰质砂岩等为主(张利民，1982)。

研究区内断裂构造主要有:两条近东西向断层(童家-上何断层、坝口-上马断层)，四条北北东向断层(带宝山断层、坝口断层、流口-金源断层、徐家-上马断层)，东西向和北北东向断裂带构成盆地的基本构造格架，控制了盆地的形成和演化。

区内铀矿床及矿(化)点、重要的异常点带均围绕盆地边缘火山岩分布，其中65、70矿床矿化层为上侏罗统打鼓顶组地层，60矿床主要赋存在上侏罗统鹅湖岭组地层，童家、散坑矿化点产于上侏罗统打鼓顶组地层①刘义发.1987.赣杭构造火山岩成矿带铀成矿规律及找矿预测.。

2 盆地水文地质概况

2.1 地形地貌及水系

盛源盆地是一个地势较平坦，由南向北倾斜的火山岩盆地②李文兴.1984.赣杭构造带火山岩成矿带1∶20万铀金矿水化学编图及其成矿远景评价和研究报告.。整个盆地为低山丘陵区。区内地表水系较发育，自西向东主要有白沙坂-徐家、金源-新田、散坑-流口三条水系。也发育众多的山间小溪，各水系自南向北汇入信江。

2.2 地下水类型及特征

根据地下水赋存条件及运动形式，盛源盆地地下水类型主要有:第四系孔隙潜水、风化裂隙潜水和构造裂隙水。

第四系孔隙潜水:分布于沟谷低洼地段，赋存残坡积、冲洪积物中。富水层岩性为亚粘土、亚砂土，砂砾石层，厚度一般几米至十几米，其出露的泉水流量随季节变化而变化，在0.05～0.1 L/s之间，最大达0.8 L/s，在下伏地层含水性好的地段，第四系孔隙潜水丰富且稳定，这种水常与地表水及其下伏含水层有较好的水力联系。

风化裂隙潜水:在盆地内分布广泛，风化壳发育深度一般0～50 m，富水性视裂隙发育程度而定，泉水流量大小不等，一般 0.01 ～0.05 L/s，3 ～6 月份稍大，7～10月份近干枯，这种水与第四系的冲积、残坡积物有密切的联系，大气降水补给，地表低洼处以泉水形式排泄。

构造裂隙水:在盆地内分布较广泛，受构造性质和规模所控制，富水程度很不均一，流量一般为0.05 L/s左右，动态变化小，具有长年不干的特点，受大气降水及浅部地下水的补给。

2.3 盆地含水岩组的特征

根据出露的岩性及所含地下水的特征，盛源盆地含水岩组分为松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类孔隙含水岩组、火山岩类裂隙含水岩组、侵入岩类裂隙含水岩组、变质岩类裂隙含水岩组五种类型。

松散岩类孔隙含水岩组(Q):主要分布在第四系地层中，岩性以亚砂土，亚粘土和砂砾石层为主，富水性好。

碎屑岩类孔隙含水岩组(J1l，K1，K2):该含水岩组主要由侏罗系下统和白垩系地层组成，以砂岩、砂砾岩、粉砂岩等岩性为主，在区内分布较广，含水较丰富。

火山岩类裂隙含水岩组(J3d，J3e，J3s):主要分布在盆地边缘，由侏罗系上统鹅湖岭组、打鼓顶组和石溪组组成。岩性以凝灰岩、熔结凝灰岩、凝灰质砂岩为主，表现为弱含水。

侵入岩类裂隙含水岩组(γ3，γ52):主要由加里东期花岗岩和燕山早期的黑云母花岗岩组成，分布在南部，东北部亦有小面积分布，弱含水。

变质岩类裂隙含水岩组(Z-ψ):在盆地四周广泛分布，主要由震旦、寒武纪变质岩组成，岩性以片岩、千枚岩为主，为弱含水岩组。

3 盆地放射性水化学特征

3.1 盆地地下水化学成份特征

根据1 443个取自于盆地边缘火山岩区及盆地中部红层水样水质简分析结果，地下水的水质类型按百分毫克当量≥20%分类，主要类型有重碳酸型水、重碳酸硫酸型水和重碳酸氯化型水，其中重盐酸型水占70%，广泛分布于各地层中(表1)。

表1 盛源盆地地下水水质类型分布特征表Table1 Distribution characteristics of groundwater quality type in Shengyuan basin

三种主要类型在区域上表现了南北不同，东西有异的分布特征。盆地东部主要为重碳酸型水区，重碳酸氯化物水呈零星点状分布于紫红色粉砂岩地层中。盆地的西部、北部地区水型较为复杂，三种水型均有分布。西部65、70矿区地下水水质类型为重碳酸型水，重碳酸硫酸型水分布于矿区的周围。北部重碳酸硫酸型水分布于童家-上何东西构造的中段。西部、北部火山岩分布区地下水多为重碳酸型水。盆地南部主要为重碳酸型水、重碳酸硫酸型水，其中重碳酸硫酸型水主要分布于坝口-上马东西向断裂带、金源-流口北北东向断裂带及火山岩地层中铀矿化的周围。SO42－离子增高的地下水点多出露于丘陵、低山剥蚀区构造带和热液铀矿(化)点周围。

盆地地下水中的阳离子以钠离子占据首位，形成大面积的钠水和钠钙水。钙离子多出现于火山岩中的地下水点以及构造控制的水点。

盆地北部、西部、南部由于SO42－离子增高，pH值在6.0～6.5之间，矿化度 ＜20，形成低矿化度的酸性水。盆地东部火山岩地层和中部、西北部断裂带内形成矿化度 ＞100，pH 值在7.0～7.5之间的地下水点，且与钙离子的分布相吻合。

综上所述，重碳酸型水、重碳酸硫酸型水同放射性水异常的关系较为密切。重碳酸型水控制的水异常多为单铀型，其矿化度、pH值高于其它异常水，可能与埋藏较深的地下水的补给有关，对寻找埋藏较深的铀矿化有一定的意义;重碳酸硫酸型水控制的水异常，其矿化度＜50，pH值多在5.5～6.0之间，水异常多为铀-氡型，是源于氧化带的产物，显示了盲矿体与水异常距离较近的特点。

3.2 盆地水中放射性元素分布特征

根据盆地地下水中铀元素、氡元素和氦元素的均值分布特征，其增高富集区主要分布在盆地边缘与中部。盆地北部、西部、南部边缘地段铀、氡关系较为密切，多形成铀-氡异常水，盆地中部、东部多形成单铀型异常水。氦的分布在东部60矿区表现了同铀元素十分密切的关系。显示了盛源盆地水中放射性元素不同规模、不同强度在不同地段相对富集的特征。

4 放射性水异常特征及找矿标志

4.1 水异常的分类及分布

根据不同地层水中放射性元素含量不同的特点，在各地层中采用随机取样，通过数理统计，确定放射性水异常值下限为:U=5×10－7g/L，Rn=111 Bg/L，He比值 =1.2(高万林，1980)。

根据异常值确定盆地共有各类水异常点377个，主要有铀型水、铀氡型水、铀氦型水、氡型水、氡氦型水、氦型水6种类型(表2)。圈定水异常晕28片，多集中于盆地边缘出露火山岩含矿层位的地段，受含矿层和构造控制。由于盆地的水文地球化学条件的不同，各异常水类型表现了明显的差异，东部地区主要以单铀型为主，北部和西部主要出露单铀型、单氡型、铀-氡型异常水，南部主要是铀-氡型异常水，盆地中部只有单铀型水异常(图1)。

铀水异常:该类型水异常全区共发现219处，组成不同规模的14片水晕，是盛源盆地最常见、分布最广泛的放射性水异常，主要集中在盆地的中部和东部，水质类型以 HCO3-Na·Ca，HCO3-Ca·Na为主，矿化度＞100，pH值在7.0～7.4之间。作者认为主要由以下因素引起:由铀矿体或铀矿化引起，异常水为含矿构造脉状水和层状渗水，水中铀含量 ＞5 ×10－6g/L，主要有 1，3，6，13 和 23 号水晕;由白垩纪浅色层引起，多为层间裂隙水，水中铀含量 0.078 ×10－5～2 ×10－5g/L，氡浓度 ＜18.5 Bq/L，主要有12号水晕;由岩石中分散铀和局部铀含量增高引起，多为坡积渗水，水中铀含量表现为极低异常值，氡浓度极低，该类型水点分散，以单个异常点出现，分布于侏罗纪火山岩、火山碎屑岩地层中;由花岗岩风化、淋滤引起，多为基岩风化裂隙水，靠近内接触带出露，水中铀含量一般在0.5×10－6～1×10－6g/L，氡浓度一般37～74 Bq/L，主要有盆地南部27号水晕中一些单铀型异常水点。

铀-氡型水异常:该类型在盆地内有18处，主要有2，23，24号水晕。水中氡浓度一般在185～740 Bq/L，铀含量5×10－7～1×10－6g/L，水质类型为 HCO3-Na·Ca、HCO3·SO4-Na·Ca 型，矿化度20 ～50，pH 值在5.0 ～6.5，为氧化带异常水。主要受构造破碎带控制，一般是由地表和埋藏较浅的铀矿床或铀矿化所引起，高值铀-氡型水异常绝大多数是由铀矿体所引起，是一种近矿标志。

铀-氦型水异常:该类型水异常在盆地内有13处，水中铀含量一般为5×10－7～1 ×10－5g/L，氦比值＞1.2。水质类型为HCO3-Na·Ca型，矿化度＞100，pH值＞6.5。该类型水异常主要分布于铀矿化点和铀矿体上。65，70矿床为铀-氦型水异常，60号矿床的氦比值高达422.4，位于全区之首。对于深度大、颇具规模的铀矿床，配合氦测量，水化学找矿效果更有效。

图1 盛源盆地主要水异常点及水晕分布图Fig.1 Distribution of fluid abnormal points and halos in Shengyuan basin

氡型水异常:该类水异常在盆地内有44处，多沿盆地边缘出露，主要有23，27号水晕。水中氡浓度在150～740 Bq/L。出露于炭板岩中，受构造破碎带控制的氡水异常与铀矿化关系密切。而由花岗岩风化而形成的氡水异常，一般与增高分散铀有关，同铀矿化关系不明显。

氡氦型异常:该类水异常点在全区只发现1处，与铀成矿关系不明。

单氦型水异常:该类水异常点在全区共有75处，形成四片水晕，多沿构造带分布，水中氦与大气氦比值在1.2～1.8之间，主要有 25，26号水晕。单氦水异常点其分布均受构造控制，氦水异常是评价和推测含矿构造的重要依据。

4.2 放射性水化学找矿标志

水晕的种类、规模、放射性元素含量的高低、不同水异常的复合程度，是衡量找矿意义大小的重要标志。铀-氦高值晕是矿床的重要标志，铀-氡高值晕是近矿的显著标志，单铀型水异常晕能比较清晰的反应出铀矿化的局部富集地段，在构造发育，水文地质条件良好的地段，可反映400 m以下的矿化，是火山岩地区攻深找盲的重要研究对象，氦水异常是反映隐伏构造的重要标志;异常水中，Ca2+离子增高是评价异常和攻深找盲的辅助标志，异常水中矿化度的高低，是推断水源埋藏深浅的重要依据。

前人研究表明③邵飞.2005.华东铀矿地质志.，盛源盆地水中铀的水平迁移距离40～100 m，氡的水平迁移距离一般不超过40 m。在构造条件有利的承压区，铀在水中垂直迁移距离可达450余米，而非承压区为50～100 m。在构造破碎、岩石透气性能较好的情况下，氡、氦垂直方向上的迁移距离一般都大于水平迁移距离。

表2 盛源盆地水异常分类统计表Table2 Classification statistics of water anomalies in Shengyuan basin

盛源盆地28片水异常晕主要受火山岩类孔隙裂隙弱含水区的水文地质条件控制。单铀型、铀-氦型主要为HCO3-Ca·Na水，矿化度、pH值高于其它异常水，反映异常水来自深部;氡、铀-氡型以HCO3-Na，HCO3，SO4-Na水为主，矿化度较低，pH值呈弱酸性，表明异常水是氧化带浅部地下水特征。

5 铀成矿远景分析

5.1 远景区划分原则

异常水为铀-氡、铀-氦类型并成晕成群出露，铀、氡、氦均值富集明显，异常水赋存于最有利的成矿地质环境，同已知成矿层位、控矿构造关系密切，同地表物化探异常场较吻合的地段，划分为Ⅰ级成矿远景区。

异常水晕赋存部位成矿地质条件较有利，同地表矿化关系密切，水异常表现为矿床水晕的特征，并有铀-氦型或铀-氡型异常水显示，放射性元素均值富集趋势明显，划分为Ⅱ级成矿远景区。

水异常所处的地质环境较有利，水异常为铀-氡型或较高含量的铀水异常成群出露，地表矿化较差或无矿化显示，水化学成分特征表明异常水受深部水补给，放射性元素显示均值富集区，具有一定成矿远景区的地区，划分为Ⅲ级成矿远景区。

5.2 远景预测

根据远景区划分原则，在盛源盆地划分出童家Ⅰ级远景区，散坑Ⅱ级远景区，双岭、新田、金源Ⅲ级远景区，见图2(戴民主，2006)。

(1)童家Ⅰ级远景区。远景区位于盛源盆地西北，65～70号矿床以北，面积约8 km2。该区成矿地质条件优越(金和海，2011)，童家矿化点分布其内，位于童家-上何东西向构造带和带宝山北北东向断裂带的复合部位，构造十分发育，区内65～70号矿床主赋矿层位侏罗系上统打鼓顶组地层第四岩性段(J3d4)普遍出露，地表分布有伽玛异常点带。远景区内13号水晕产于已知含矿层位J3d4安山角砾岩中，表现为铀-氡水异常。14号铀-氦水异常晕主要受北北东向构造控制，找矿意义较大。该区铀、氡均值偏高明显。水质类型主要的HCO3-Ca·Na型水，矿化度较低，pH值小于6.5。是寻找类似于65～70号矿床的有利地段。

(2)散坑Ⅱ级远景区。该区位于盛源盆地东部，面积约6 km2，地表有19号矿化点，矿化产于散坑北北东构造两侧的打鼓顶组第四岩性段(J3d4)安山岩和鹅湖岭组第一岩性段(J3e1)凝灰质砂岩中，受顺层破碎带控制，形成铀的均值富集区。该区水化学找矿成果显著，水晕为单铀型，与地层、构造、矿化关系密切。区内分布6号、7号单铀型水异常晕和同构造走向一致的27号氦水异常晕，其中6号水晕受地表19号矿化点控制，表现了近矿水晕的特征，分布于J3e1凝灰质砂岩中。区内水质类型HCO3-Ca·Na型，矿化度 ＞300，pH 值 6.5 ～7.5之间，显示深部异常水的特征，同60矿床矿化水特征相似，具有寻找类似60矿床的资源潜力。

(3)双岭Ⅲ1级远景区。远景区处于散坑远景区的南西，散坑构造与金源—流口北北东向构造的复合部位，面积约4.3 km2。远景区内有68号航空异常点，地表鹅湖岭组第二系地层岩性段(J3e2)点状异常分布广泛，显示出铀富集趋势。区内分布8号、9号单铀型水异常晕出在鹅湖岭组第二系地层岩性段(J3e2)紫红色粉砂岩中。水质类型为HCO3-Ca·Na型，矿化度 ＞500，pH 值大于 7.0，具有深部异常水的特征。是铀的均值富集区，作者认为该区具有一定的成矿远景。

图2 盛源盆地铀矿成矿远景区综合成果图Fig.2 Comprehensive results of uranium minerogenic prospect in Shengyuan basin

(4)新田Ⅲ2级远景区。远景区位于盛源盆地中部，面积约7.4 km2。位于坝口北北东向构造带上，童家-上荷东西向构造带的南侧，童家背斜倾伏端。出露地层为白垩系下统罗塘组紫红色砂岩、砂砾岩，北北东与北西西向构造发育，成棋盘格子状分布。区内分布11号水晕呈北北东向，是高值单铀水异常晕。区内水质类型为HCO3-Ca·Na型，矿化度 ＞300，pH 值6.5～7.5之间，具有深部异常水的特征，该区是铀均值富集区。水异常分布既不同于盆地东缘的60号矿床，也有别于盆地西缘的65和70号矿床，具有产于盆地中部的红层覆盖下的深部铀矿化显示的特征，是本地区寻找新的铀矿化类型的依据。

(5)金源Ⅲ3级远景区。远景区位于盛源盆地南部边缘，面积约8 km2。该区处于金源—流口北北东向构造南端，地表有17号矿化点，区内分布23号、24号铀-氡型水异常晕，其中异常水受构造、层位、矿化控制，为Ⅰ级水晕，多为铀-氡型异常。水质类型为HCO3、SO4-Na型，矿化度低于100，pH值＜5.5，表现为氧化的水文地球化学环境。远景区是铀、氡、氦均值复合区，复合程度仅次于60矿区，是盆地南部较有成矿远景的地区。

6 结论

(1)盛源盆地水异常发育，全区共发现377个水化异常点，形成28片放射性水化异常晕，这些异常点、晕可指示盆地铀矿寻找。

(2)水化异常晕的种类、规模、放射性元素含量的高低、不同水化异常的复合程度，与铀成矿有规律可寻:铀成矿区通常存在铀-氦高值晕，铀-氡高值晕分布在矿化区边缘，单铀型水异常晕通常分布在铀矿局部富集地段，氦水异常分布在断裂构造带，是寻找隐伏构造的重要标志。

(3)根据水异常的分布及赋存地质条件分析，划分出童家Ⅰ级远景区，散坑Ⅱ级远景区，双岭、新田、金源Ⅲ级远景区。认为今后铀矿找矿工作，应加强童家Ⅰ级远景区的查证工作，重视散坑Ⅱ级远景区的探索，兼顾双岭、新田、金源Ⅲ级远景区的调查研究。

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