松辽盆地南部宝龙山地区铀成矿水文地质条件分析

佟术敏，蔡建芳，杨文达，宁 君，丁翠玲

(核工业243大队，内蒙古 赤峰 024006)



松辽盆地南部宝龙山地区铀成矿水文地质条件分析

佟术敏，蔡建芳，杨文达，宁 君，丁翠玲

(核工业243大队，内蒙古 赤峰 024006)

宝龙山铀矿床水文地质条件比较复杂，文章概括了该区含水层及隔水层的基本情况，着重分析了含矿含水层及其隔水顶板的特征，简述了其与铀成矿的关系。依据该区的水文地球化学特征，尤其是矿化度、水化学类型及铀含量分布规律，说明了区内地下水整体流向由西南向东北方向；西辽河及架玛吐、兴隆-协代花岗岩古隆起为地下水局部补给区，F3断裂、宝龙山剥蚀天窗及新开河为局部排泄区。

宝龙山；局部补给区；局部排泄区；地下水类型；矿化度

宝龙山地区位于松辽盆地西南部，隶属于松辽平原辽河水文地质单元，地表水系主要为西辽河、新开河及其支流。新开河在其北部由西北向东南流过。区内地下水整体流向由西南向东北方向，西辽河及架玛吐、兴隆-协代花岗岩古隆起为局部补给区，F3断裂、宝龙山剥蚀天窗及新开河为局部排泄区，潜水位标高自东北向西南逐渐增高，水流方向与承压水方向基本一致(图1)。该区含水层由第四系和白垩系含水层组成，白垩系含水层又分为姚家组上段含水层和姚家组下段含水层。

1 姚家组含水层分布及地下水赋存特征

姚家组除架玛吐、兴隆-协代花岗岩古隆起缺失外，宝龙山地区其它地段均有分布。姚家组是主要找矿目的层，厚130～210 m，顶板埋深104～330.4 m，根据岩性、沉积特征、地层结构、水力联系可将姚家组划分为上、下两段含水层。

1.1 姚家组上段含水层分布特征

姚家组上段含水层岩性以浅灰色、灰色细砂岩、粉细砂岩为主，次为灰色中细粒砂岩、细中粒砂岩、灰色中砂岩和少量的细粉砂岩、粉砂岩，夹薄层灰色和紫红色泥岩、粉砂质泥岩，底部常见薄层泥砾岩，夹薄层状紫红色和灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩透镜体[1]。根据钻孔揭露及测井曲线显示，该组地层在工作区内埋深一般在151.18～220.49 m，厚66.7～72.4 m，平均厚68.62 m，其间夹有透镜状隔水层3～5层，岩性为灰色和紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩。

图1 宝龙山地区前第四纪水文地质图Fig.1 Hydrogeology map of pre-quaternary in Baolongshan area

1.2 姚家组下段含水层分布特征

姚家组下段含水层岩性主要为浅黄、褐黄-褐红色砂岩，灰色细砂岩、中砂岩和粗砂岩，含水层顶板埋深140～330.4 m，底板埋深270～430 m，厚115～191 m，含水层砂岩单层厚10～64.5 m，砂屑成分主要为石英、长石，透水性较好。含水层中见有不连续的薄层泥岩透镜体，颜色呈灰色或紫红色、灰紫色；含硫化物(黄铁矿等)以及植物茎杆或炭屑，炭屑呈分散状或呈薄层状分布。姚家组下段含水层由多个下粗上细的韵律构成，底部常发育一薄层砂砾岩，成分主要为泥砾，下部见有基底灰岩、花岗岩砾石。姚家组下段含水层顶部为紫红色粉砂质泥岩、泥岩，在宝龙山地区分布较稳定，为姚家组上段与下段的隔水层，厚8～15 m。

1.3 姚家组下段含矿含水层厚度分布特征

姚家组下段铀矿化部位含水层位于宝龙山天窗东翼，处于F2、F3构造夹持部位，平均厚度8～40 m(图2)。铀矿化富集部位含矿含水层厚度一般18～26 m，沿氧化带前锋线展布，位于砂体非均质性较强的部位或附近。砂体炭屑及有机质含量低，吸附铀的能力弱，泥含量高，渗透性差等均不利于铀的富集沉淀。

图2 宝龙山地区姚家组下段含矿含水层等厚线图Fig.2 Contour of thickness of ore-bearing aquifer in the low member of Yaojia fromation in Baolongshan area

2 隔水层结构及其分布特征

宝龙山地区通过钻探揭露，隔水层主要有：嫩江组泥岩、粉砂质泥岩层；姚家组上、下段间的紫红色泥岩、泥质粉砂岩层；下白垩统义县组紫红色泥岩、含砾含砂泥岩层。

上白垩统嫩江组隔水层层顶埋深103～211 m，厚度7.8～123.7 m。嫩江组泥岩和粉砂质泥岩层为区域上稳定的隔水层，除架玛吐-协代花岗岩隆起、宝龙山构造剥蚀天窗缺失外，其它地区均可钻遇。岩性为灰色、灰黑色、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩，水平层理和波状层理发育，泥岩中含细晶分散状黄铁矿和黄铁矿结核，介形虫、叶肢介等动物化石丰富。宝龙山地区该组厚度变化较大，由于构造错动及辉绿岩脉的侵入，局部完整性差。

姚家组下段上部为泛滥平原相沉积，层顶埋深152.4～243 m，层厚8～15 m，以紫红色泥岩、粉砂质泥岩为主，在宝龙山剥蚀天窗和花岗岩隆起区缺失。其他地段分布稳定，隔水性能较好，为矿区内较稳定的隔水层。

工作区内含矿含水层隔水顶板位于上白垩统姚家组下段310.5～330.5 m处，厚度较薄，一般在0.6～4 m，但连续性及隔水性较好，为局部隔水层。主要岩性为灰色及深灰色泥岩、粉砂质泥岩。白兴吐东北部厚度一般大于2.8 m，呈北西向展布。铀矿化富集部位隔水层厚度一般在1.2～2 m，有的甚至无明显的泥岩隔水层，而在顶板隔水层厚度大的部位往往铀矿化品位偏低。局部地段成矿期受到目的层上部氧化环境的影响较为明显。

姚家组下段含矿含水层隔水底板的厚度在0.6～4.5 m，埋深一般在330～370 m，连续性较差，为局部隔水层。主要岩性为灰色及紫红色泥岩、粉砂质泥岩。白兴吐东北部厚度一般大于2.4 m，近南北向展布。铀矿化异常受隔水层底板变化的影响不明显。

3 水文地球化学特征

通过1∶25万铀矿水化学调查，对宝龙山地区采集的127个放射性水样的分析结果进行统计，该区第四系地下水水化学类型较简单，整体上地下水处于弱氧化-弱还原的水文地球化学环境(表1)[2]。

表1 宝龙山地区1∶25万放射性水样分析结果

3.1 地下水化学类型及矿化度特征与铀成矿的关系

地下水化学成分中，阴离子以重碳酸根为主，氯离子较少，主要分布在宝龙山附近及架玛吐、高林屯东部；阳离子多为钙、镁离子，其次为钠离子。水化学类型大多属于重碳酸盐类，以HCO3-Ca·Mg型水为主，其次为HCO3-Na·Ca及HCO3-Ca·Mg·Na型水，钙镁钠型水主要沿新开河、F3及F4断裂分布，钙型水主要分布在协代花岗岩古隆起附近(图3)。矿化度一般小于0.6 g·L-1，局部大于1.0 g·L-1，其高值点主要集中在F3断裂、宝龙山天窗周边及新开河附近，其它地区普遍偏低。铀成矿有利地区矿化度一般为0.5～0.8 g·L-1，水化学类型主要以HCO3-Na·Ca、HCO3-Ca·Mg及HCO3-Ca·Mg·Na型水为主，表现为径流区成矿。地下水化学类型及矿化度的分布特征说明了架玛吐、兴隆-协代花岗岩古隆起为局部补给区，F3断裂、宝龙山剥蚀天窗及新开河为局部排泄区。pH值一般7.1～8.0，局部大于8.0，呈弱碱性。

图3 宝龙山地区地下水化学类型分区图Fig.3 Hydrochemical types of groundwater in Baolongshan area

3.2 放射性水化学特征

经过数据分析处理，确定水中铀自然底数为2.92 μg·L-1，均方差为1.65，以自然底数分别加上1倍均方差、2倍均方差、3倍均方差确定水中铀的偏高值为4.57 μg·L-1、增高值为6.22 μg·L-1、异常值为7.87 μg·L-1。发现水中铀偏高点10个、水中铀增高点1个、水中铀异常点12个。铀含量一般在(1.0～6.0)×10-6g·L-1，最大值在架玛吐，为148×10-6g·L-1，局部低于1.0×10-6g·L-1；异常晕中水中铀异常点较多，铀含量较高，一般大于10 μg·L-1。异常晕整体趋势呈东北向及东西向展布(图4)。水中铀含量的高低与本区地下水的补-径-排条件、岩性构造等条件有关。铀含量增高值主要集中在宝龙山天窗周围及新开河附近，另外沿F3及F4断裂北部也有分布，受构造控制较为明显，构造较为发育，位于区域排泄带附近，潜水长期接受承压水的排泄补给，加之蒸发作用强烈，水中铀含量逐步富集；其他异常晕较为孤立。

图4 宝龙山地区放射性水化学图Fig.4 Radioactive and chemical feature of groundwater in Baolongshan area

根据水中铀含量的分布和已有钻孔的控制，可以初步得到铀矿体的展布方向和大致范围，矿体的展布基本沿构造和排泄区新开河方向。矿体的大致位置要根据地下水的补径排条件及流速等水文地质参数来确定，本文不作详细的论述。

4 姚家组承压水的补给、径流和排泄条件

宝龙山地区姚家组地下水直接来源于地下潜水的侧向径流和上覆富水层的垂向补给。该区姚家组地下水整体由西南流向东北，地下水流向与第四系潜水流向基本一致。含铀含氧水由盆地边缘补给，从构造剥蚀天窗-西拉木伦河东沿断裂(F4)排泄，其中F2、F3断裂也起到局部排泄的作用。另外，由于姚家组在东部协代花岗岩古隆起一带抬升，接受第四系潜水的补给(图5)，因此东部协代花岗岩古隆起带为姚家组的次要补给区，其径流方向为东南向西北，于构造剥蚀天窗-西拉木伦河东沿断裂(F4)一带排泄。

宝龙山地区姚家组实测及解译断裂主要有F1、F2、F3、F4等，断裂构造对白垩系姚家组含水层地下水水动力条件影响比较复杂。地下水径流至辉绿岩揭穿的部位，由于辉绿岩脉的存在不仅破坏了隔水层的完整性，使上下含水层发生水力联系，且由于辉绿岩的隔水性，使地下水流方向局部发生改变。

图5 宝龙山地区29线水文地质剖面图Fig.5 Hydrogeological section of line 29 in Baolongshan area

5 结论

(1)依据铀成矿的水文地质条件，宝龙山地区铀矿体的展布基本沿构造和排泄区新开河方向，地下水整体流向由西南向东北方向，西辽河及架玛吐、兴隆-协代花岗岩古隆起为局部补给区，F3断裂、宝龙山剥蚀天窗及新开河为局部排泄区。

(2)姚家组下段矿化主要位于F2、F3构造夹持处。铀矿化富集的部位，含矿含水层厚度适中，且沿氧化带前锋线展布，即砂体非均质性较强的部位或附近。另外，砂体炭屑及有机质含量低的部位未见明显的铀矿化。

(3)铀矿化富集部位的顶板隔水层厚度一般在1.2～2 m，有的甚至无明显的泥岩隔水层。局部地段成矿期受到目的层上部氧化环境的影响较为明显。

[1] 蔡建芳，王殿学，佟术每，等.内蒙古通辽市宝龙山地区地浸砂岩型铀矿普查项目成果报告[R].赤峰：核工业243大队，2013：142-146.

[2] 杨文达.内蒙古通辽市宝龙山地区铀矿水化学调查成果报告[R]，赤峰：核工业243大队，2014：6-10.

(，Continuedonpage535)(，Continuedfrompage523)

Hydrogeological Condition Analysis of Uranium Metalization in Baolongshan Area of South Songliao Basin

TONG Shu-min，CAI Jian-fang，YANG Wen-da，NING Jun，DING Cui-ling

(GeologicalPartyNo.243，CNNC，Chifeng，InnerMongolia024006，China)

Hydrogeological condition of Baolongshan uranium deposit is quite complex，by sumarrizing the condition of aquifer and inpermiable layer with the focus on their roof feature, this article describes its relationship with uranium mineralization.Based on the study result of hydrogeochemical characteristics of this area such as of salinity，hydochemical type and the distribution of uranium content，the groundwater was found flows from southwest to north east，and the uplift granite in Westliaohe and Jiamatu，Xinglong-xiedai are regarded as local recharge area，while F3fracture，Baolongshan fenster and Xinkaiuhe are regarded as local discharge area.

Baolongshan；local recharge and discharge area；groundwater type；TSD

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.05.006

2014-05-29 [改回日期]2015-02-13

佟术敏(1985—)，男，助理工程师，主要从事铀矿水化学找矿工作。E-mail：413522@163.com

1000-0658(2015)05-0517-08

P641.4+3

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