水文地质与水化学条件

如题所述

1.水动力条件

查干诺尔盆地属于渗入型自流水盆地,而且全球的铀成矿省、铀成矿区主要位于渗入的水动力系统中。可见,查干诺尔盆地是一个符合有铀成矿远景的砂岩型盆地。根据本区的水文地质发育特征可知,在查干诺尔盆地西部及邻区范围内,发育有完善的地下水补给-径流-排泄水动力系统,这决定于本区内的地质构造和地貌特征。盆地总体地势西高东低,盆地西缘的汗乌拉隆起为地下水补给区;盆地西部的单斜构造区——西部构造斜坡带,为地下水径流区;盆地中东部的断裂发育区,即德尔布干断裂系的分支断裂——准那尔图断裂以及该处在盆地萎缩抬升期发育的同方向晚期断裂分布地带,为地下水排泄区,该区在地面上表现为一系列沿断裂分布的北东向、大小不等的湖泊(如查干诺尔、阿尔善乃-查干诺尔等湖泊)。因此,完善的地下水补给-径流-排泄水动力系统,不仅有利于含铀氧化水的不断渗入、迁移和排泄,而且还有利于铀元素在径流区与排泄区过渡部位的地球化学障上沉淀、富集。所以,查干诺尔盆地西部构造斜坡带的中东部是有利的铀成矿远景地带。

2.水化学条件

水文地球化学环境是确定铀及伴生元素迁移的主要条件。在查干诺尔盆地西缘的汗乌拉隆起———补给区,其水质类型属于,属于含氧水发育区,有利于含铀氧化水的形成。盆地西部的单斜构造区———径流区,其水质类型主要为属于型,主要为含游离氧和氧化剂的氧化水类型,有利于铀的迁移。盆地中东部的断裂发育区(即德尔布干断裂系的分支断裂)———排泄区,其水质类型属于型,属于不含游离氧的水质类型,说明含铀氧化水在排泄之前,其中的铀元素已发生沉淀和富集。需要指出的是,由于径流区和排泄区的过渡区域受新近纪上新世喷出的五叉沟组(N2w)玄武岩系的影响,该过渡区域的水质类型显得较为复杂。但是,整个径流区的水质类型仍可说明,盆地西部的构造单斜区是具有砂岩型铀矿形成的有利的地下水水化学类型地带,应列为重点工作和探索的地区。

地下水的矿化度不仅可以阐明研究区水文地质作用的总方向,而且还可以作为铀及伴生元素在水中迁移的水文地球化学环境的一种定量尺度。地下水的矿化度和离子成分对放射性元素从围岩中转移到地下水中有一定的影响,并能使这些元素保持溶解状态,例如,地下水中的重碳酸根离子超过100mg/l时,就能使水溶液中稳定存在着高含量的铀(Токарев А.Н.等,1956)。经研究表明,在查干诺尔盆地西部,地下水矿化度的大小在区内分布也有一定的规律性。根据采取的水化学样品分析测试结果可以看出:盆地西部径流区,地下水矿化度一般小于1500mg/l~2000mg/l,而且重碳酸根离子大于100mg/l,这与上述溶液中含有大量的活性铀(最高达229.00μg/l)的结果相吻合,说明弱矿化水的铀含量与总矿化度成正比,并对含水围岩中的铀具有很大的倾蚀性(Лопаткина А.П.,1964);而盆地中东部排泄区,地下水矿化度一般大于2000mg/l,甚至高达或大于3000mg/l,而且铀含量也降至背景值,说明随着矿化度的增加,水溶液与含水围岩之间的化学平衡状态接近,铀的倾出降低(Лисицин А.К.,1975)或不再被倾蚀破坏。这种矿化度的分布规律揭示出一个本质现象,即查干诺尔盆地西部径流区完全具备铀成矿作用的地下水矿化度条件,符合外生后成砂岩型铀矿形成的客观因素,是有利于铀成矿的远景地带。

具体地讲,查干诺尔盆地径流区西南部——古宁浑迪地段,地下水矿化度一般介于1000mg/l~1500mg/l之间,甚至低值小于1000mg/l;盆地径流区中部——哈沙廷呼都格地段,地下水矿化度大小变化较为复杂,多数区段介于1000mg/l~1500mg/l之间,但中部区段高达2000mg/l~3000mg/l,这主要是由于随着地下水沿含水层由北西向南东地形低洼的总排泄区迁移过程中,由于溶滤作用、阳离子交替吸附作用和蒸发排泄作用,使矿化度不断增加的结果;盆地径流区中东部——安达特浑迪地段和那尔图地段,地下水矿化度大小变化较为稳定,通常小于1000mg/l,只是在安达特浑迪地段西南部介于1000mg/l~2000mg/l之间,出现这种情况的原因可能与该处盆地隐伏的北西向断裂构造及受这些断裂控制的次级古河道的影响有关。

由于后期构造活动的影响,查干诺尔盆地多处发育地下水上升泉,尤其在串珠状湖泊分布地带的北侧,上升泉沿准那尔图断裂带呈北东向断续分布,这为揭示深部铀矿化信息提供了直接的放射性水文地球化学标志。经系统取样分析测试,盆地西部构造单斜区地下水铀含量均在20.00μg/l以上,铀含量等值线呈北东向分布趋势,而发育串珠状湖泊的断裂带及其南东侧一带地下水铀含量均小于20.00μg/l,甚至降低到0.nμg/l。这种地下水中的铀含量由高到低的趋势表明,准那尔图断裂带是区域排泄源,其西侧已发生了铀的沉淀富集现象,应为有利的铀成矿远景区。

3.铀及伴生元素条件

实际上,外生后成渗入型砂岩铀矿床是一种多元素综合性铀矿床,并把铀与伴生元素分为两组:一组是地球化学伴生元素,指在铀成矿过程中与铀同时迁移富集的元素,它们为硒、钼、铼和钒等元素;另一组是地质工艺伴生元素,指在地浸过程中,在浸铀的同时它们也被浸取到浸液中,其浓度达到可经济利用的元素(Лаверов Н.П.等,1998)。尤其是硒、钼、铼和钒等元素,它们与铀一起在还原地球化学障上的聚集是有成因联系的,这些元素在氧化-还原电位从正值转变为负值的降低地段形成叠置的或依次排列的后生富集带(Лисицин А.К.,1969;Mаксимова М.Ф.等,1983)。

图6-5 铀煤矿床后生分带剖面中硒(Se)、钼(Mo)和铼(Re)的分布

例如,在渗入型铀煤矿床中,钼和铀最强烈富集的地段,在后生剖面中完全吻合,它们均赋存在与层间氧化带直接接触的地段;硒元素则沉淀富集较早,往往与层间氧化带中的部分氧化亚带和铀带出亚带,以及铀矿化带中的富矿石亚带和正常矿石亚带相重叠;铼元素的富集带几乎与此同步,只是范围较宽,甚至在铀矿化带中的铀晕圈亚带内仍有较好的沉淀富集现象(图6-5)。而在某些存在后生还原剂的矿床中,钼的聚集区可掺和在层间控矿剖面前部的砂岩中,覆盖了贫铀矿石亚带和铀晕圈亚带;硒矿化与所有的后生渗入型矿床一样,主要沉淀富集于层间氧化带的尖灭部位(图6-6)。

图6-6 含还原剂矿床分带剖面中硒(Se)、钼(Mo)和铼(Re)的分布

所以,可间接地通过地下水中的铀及伴生元素含量分布情况,预测一个新区的铀成矿远景地带(Шор Г.М.等,1988)。为此,对查干诺尔盆地地下水中铀及伴生元素Se、Mo、Re、V的含量分布特征进行了研究,以便推断有利于铀富集的远景地带。研究结果表明,在盆地西部构造单斜区的中部哈沙廷呼都格地段,地下水铀含量大于50.00μg/l,局部地带铀含量大于100.00μg/l,个别水样点铀含量高达229.00μg/l;在西南部的古宁浑迪地段,地下水铀含量亦大于50.00μg/l,局部地段大于100.00μg/l,个别水样点铀含量高达137.00μg/l;在东北部的安达特浑迪地段和那尔图地段,多数水样点铀含量大于34.20μg/l。我国伊犁盆地511铀矿床地下水(潜水)铀含量为4.20μg/l,可见本区铀含量远高于已知的砂岩型铀矿床。因此,查干诺尔盆地西部构造单斜区为具有一定成矿潜力的铀成矿远景地带,尤其是西南部、中部和东北部应为最有利的铀成矿远景区。

在查干诺尔盆地西部补给区,地下水中的硒含量通常为7.57μg/l~46.2μg/l,硒平均含量为26.3μg/l,最高硒含量达241μg/l。盆地西部构造斜坡带——径流区,地下水中的硒含量通常为9.4μg/l~74.45μg/l,远远超出了中亚地区已知铀矿床的层间氧化带水中硒含量(1μg/l~40μg/l);硒平均含量为48.76μg/l,比哈萨克斯坦层间-渗入型Карамурун等矿床含矿带层间水中的硒含量(7.5μg/l~55μg/l)(Берикболов Б.Р.等,1996)还高,最高硒含量达254μg/l。在排泄区,地下水中的硒含量通常为14.4μg/l~39.2μg/l,硒平均含量为27.95μg/l。从总体上看,查干诺尔盆地水中硒含量的分布具有北东向带状展布的趋势,尤其是径流区的中西部(哈沙廷呼都格和古宁浑迪一带)可能也是硒沉淀富集的主要部位,这与铀含量分布状况基本相吻合。

查干诺尔盆地补给区钼含量一般为3.2μg/l~44.8μg/l,最高达75.2μg/l,平均含量为25.68μg/l。径流区钼含量为10.9μg/l~30.5μg/l,最高达376μg/l,平均含量为29.98μg/l。排泄区钼含量为8.7μg/l~27.9μg/l,最高达39.2μg/l,平均含量为17.09μg/l。但是,钼含量较高的地区集中于两片,即西南部和东北部,而中部为低值区。

查干诺尔盆地补给区铼含量一般为0.018μg/l~0.033μg/l,最高可达0.044μg/l,平均含量为0.031μg/l。径流区铼含量为0.011μg/l~0.148μg/l,最高达0.342μg/l,平均含量为0.068μg/l。排泄区铼含量通常为0.002μg/l~0.046μg/l,最高达0.148μg/l,平均含量为0.017μg/l。尽管径流区的铼含量普遍低于已知的砂岩型铀矿床含氧水中的含量,但铼含量较高的地区集中于两片,即西南部和东北部,它们大体上与铀和钼的高值集中区相吻合,充分显示出这些地段具有一定的铀成矿潜力。

查干诺尔盆地的钒含量普遍较高,这可能与该地区的地质建造的含钒性有关。补给区的钒含量一般为6.6μg/l~64.5μg/l,最高可达93.8μg/l,平均含量为32.67μg/l。径流区钒含量通常为12.6μg/l~98.4μg/l,最高达288μg/l,平均含量为45.04μg/l。排泄区钒含量为6.6μg/l~43.2μg/l,最高达51μg/l,平均含量为10.97μg/l。它的高含量集中区沿着盆地西部边缘分布,主要位于中部(哈沙廷呼都格-安达特浑迪一带)和西南部(冲果勒浑迪-古宁浑迪一带),形态和盆地边缘相似。从盆地边缘向东南部,钒的含量的分布具有低-高-低的趋势。反映出其在地下水运移过程中从溶解、迁移、再到一定的环境下沉淀和排泄的过程,充分说明盆地西部构造斜坡区具有良好的铀成矿前景。

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