浅析地下水成矿作用与砂岩型铀成矿的关系

张喜海 包乃柱 禹宝利

摘 要：根据砂岩型铀矿成矿理论，铀矿床的形成与地下水成矿作用密不可分，砂岩型铀矿床中铀元素主要是通过地下水对其溶解、迁移、富集沉淀而来的，所以地下水的作用方式、运动状态、作用类型对铀矿化的形成具有重要意义。

关键词：地下水成矿作用 砂岩型铀成矿 铀矿化 作用

中图分类号：TD9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（a）-0249-04

1 沉积水成矿作用

在古气候为干旱-半干旱的炎热气候条件下，地表水携带铀源区的碎屑物质，将其搬运到适当的地区沉淀下来，形成较高背景值铀含量分布区；由于气候干旱，蒸发浓缩作用加强和地下水溶滤蚀源区富铀层位中的铀元素，使地表水和地下水中铀含量也较高，沉积物在压力、温度作用下，与同时转入沉积物中含铀含氧地下水和地表水相互作用，地下水通过氧化还原作用，可以沉积或在溶解重新分配岩层中的铀，其矿化特征多是大面积异常、增高、低品位矿化，受层位或岩相控制，剖面上呈透镜状、似层状等，分布范围广（图1）。例如：内蒙古某地段姚家组下段沉积时以辨状河相为，河流总体流向为北东向，砂体发育，总体走向为北东向，铀增高区和异常区的展布方向与砂体走向基本一致（图2），地下水以侧向作用为主，将花岗岩体和侏罗纪沉积含火山岩碎屑地层中的铀活化，带入姚家组地层中富集。

2 压榨水交替成矿

随着沉积物的加厚，沉积物固结成岩作用继续，下伏岩层在上覆沉积物的压力作用下，产生的水交替，由于泥岩、粉砂岩、含泥砂岩、泥质砂岩、砂岩压缩性不同，压力的差别，铀随地下水从渗透性小的沉积物向渗透性大的砂岩中运动（纵向移动），这样不同岩层中的水发生交替作用，铀可能进入地下径流中，在静压力作用下，含铀溶液纵向通过砂岩向有利地段运移沉淀，在适当的条件下有叠加成矿（图3）。

另一种压榨水交替成矿作用，沉积物在沉积过程中或沉积以后都可能产生构造运动，岩层在动力地质作用下，产生水的交替作用，使岩层中的铀转入溶液，迁移和在沉淀或使岩层中的铀重新分配。

例如：内蒙古地区某地段姚家组沉积结束后，由于嫩江运动，地壳下降发生大规模海侵作用，其上部沉积了较厚的嫩江泥岩，导致水动力条件发生变化，由开启的变为封闭的环境，地下水径流停止，不同岩层之间发生水交替，铀元素部分迁移富集；同时地层由于缺氧，沉积的植物碎屑也可分解部分还原物质（H2S），成为铀的还原沉淀剂。在已施工部分钻孔中砂岩中的铀矿化一般其上部或中部可见一层数厘米至几米后的灰色泥岩或泥质粉砂岩、泥质砂岩，其中铀含量较高，通过压力和渗透作用转入灰色砂岩中，在砂岩中富集。

3 渗透水交替阶段与铀的后生富集

沉积盆地经构造运动，岩层褶皱上升，遭受到剥蚀和侵蚀，大气降水或地表水沿透水层或裂隙进行渗透交替，由于侵蚀作用不断向深处发展，地下水动力条件发生变动，水动力加强，使原来的古地下水为渗透成因的现代地下水所交替（图4）。渗透水可以溶解盆地周围及其所穿过岩层的铀，也可以从盆地基底具有增高含量岩石中溶滤、溶解和搬运铀，它可以因压力，透水性不同形成渗透交替，在此过程中铀可在有利地段沉淀，或使原矿化叠加富集成为达到工业品位的矿床。在国内外盆地型铀矿床，此种成因类型较多。矿化形态可见卷状、反卷状、板状、透镜状。受水动力条件、岩性、地层结构、氧化带、灰色砂体及还原剂、渗透性等控制，具体问题具体分析。

例如：内蒙古地区某地段位于松辽盆地西南部某坳陷与西南隆起区的过渡部位，某反转背斜带南端，发育有构造剥蚀天窗（图5），构造剥蚀天窗形成于晚白垩世嫩江末期构造反转，构造剥蚀天窗为地下水局部补给区，成矿期含氧地下水对灰色层进行氧化形成含氧含铀地下水，通过构造排泄。在灰色砂体中有利地段沉积富集成铀矿化。构造天窗的形成改变了由蚀源区补给—径流—排泄的区域水动力条件，转化为局部的由天窗补给—辫状河区径流—断裂构造排泄的局部水动力条件。这种局部水动力条件有利于含氧含铀水沿姚家组透水层发生渗入氧化作用，并在灰色層形成工业铀矿化。反转运动不仅形成构造天窗，而且发育了一定数量和规模的贯通断裂，这种贯通断裂（如F2和F3断裂）沟通了深部还原流体与姚家组的联系，有利于深部还原性流体上升进入含矿层砂体，为后生砂岩型铀成矿的进行提供了还原剂。双重作用形成板状、透镜状铀矿化。

4 增温水改造叠加成矿作用

增温水该文所指的是：指水温高于分布区年平均气温的地下热水。一般认为增温水的来源：浅部冷水沿构造裂隙经循环，受地温及构造运动的摩擦热围岩中放射性物质的蜕变热，岩浆侵入和火山活动的余热的影响而使地下水水温升高形成增温水。其他有岩浆分异晚期阶段的残余溶液等。铀在增温热水溶液中，多以络合物的形式迁移，具有较高的溶解度和稳定性，当其物理化学条件改变时，也易发生沉淀。可以对已形成的矿化或、矿体改造，结果品位增高，矿体变富（图6）。某地段辉绿岩脉比较发育（图7），由于侵入时带来大量热量和还原性物质，地下水增温，活动性增强，对已形成铀矿化进行改造，形成叠加型铀矿化。比如：ZKBL33-6孔中铀矿化。

5 结语

地下水成矿作用基本是上述四种类型，实际铀矿床形成过程一般以一种或两种类型为为主，其他为辅，多数矿床具有叠加成矿作用特征。一般来讲我们现在看到的矿床的某些具体现象应是各种作用的结果，或者以近期成矿作用为表象，夹杂其他成矿作用的残象。如果简单去分析，会得出不正确的结论。内蒙古某地段姚家组铀矿化的形成与四种地下水成矿作用关系均有关系，主要以渗透水交替、增温水改造叠加成矿为主体，其他为辅。希望文章对松辽盆地今后进一步部署找矿工作和分析矿床成因有一定的参考意义。

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