安康地區(qū)采集地表溪水作為鈾礦水化學(xué)找礦可行性研究

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(中陜核工業(yè)集團(tuán)二二四大隊(duì)有限公司，陜西 西安 710024)

水文地球化學(xué)找礦在各個(gè)階段有著不同的目的任務(wù)，如在小比例尺(1:5～1:10萬(wàn))的水化學(xué)區(qū)調(diào)中,通過(guò)系統(tǒng)的大面積采集水樣,野外路線觀測(cè),查明水中放射性元素的區(qū)域分布和富集規(guī)律,做出區(qū)域成礦遠(yuǎn)景區(qū)預(yù)測(cè)。在國(guó)外(美國(guó)、加拿大等國(guó)家)鈾礦水化學(xué)區(qū)調(diào)中，主要采集地表溪水樣，而我國(guó)一直沿用采集地下水樣進(jìn)行水化學(xué)找礦，利用地表溪水水文地球化學(xué)找礦一直處于試驗(yàn)、摸索階段。

為今后在鈾礦水化學(xué)區(qū)調(diào)中用地表溪水代替地下水找礦提供依據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)水文地球化學(xué)找礦快速、簡(jiǎn)便、高效的找礦效果，在陜西安康幅5 774 km2范圍內(nèi)1:5萬(wàn)～1:10萬(wàn)水化學(xué)綜合區(qū)調(diào)中，進(jìn)行了地表溪水采和地下水找礦效果對(duì)比試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和找礦成果系統(tǒng)的總結(jié)和分析，認(rèn)為采集地表溪水和地下水找礦效果是一致的，采集地表溪水的方法是可行的，與采集地下水相比更具有快速、簡(jiǎn)便、高效的特點(diǎn)，同時(shí)提出了在秦嶺以及其以南水文網(wǎng)發(fā)育地區(qū)的鈾礦水化學(xué)區(qū)調(diào)掃面可用地表溪水代替地下水。

1 地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

1.1 地質(zhì)條件

試驗(yàn)區(qū)位于南秦嶺秦巴山區(qū)印支褶皺帶，廣泛出露古生代的志留系、寒武系、寒武—奧陶系、泥盆系等中—淺變質(zhì)巖類，主要巖性為碳質(zhì)板巖、鈣質(zhì)片巖、灰?guī)r等。碳硅質(zhì)巖石鈾背景值含量高，為鈾源層。區(qū)內(nèi)侵入巖不發(fā)育，僅見(jiàn)規(guī)模小的超級(jí)性巖脈。構(gòu)造較發(fā)育，東西向和北西向?yàn)楸镜貐^(qū)的主要構(gòu)造骨架；東西向以褶皺和區(qū)域性斷裂為特征，北西向則以大的斷裂帶為其特征;主要斷裂為控礦構(gòu)造,如兩岔河—白廟嶺斷裂帶上有大量鈾礦化點(diǎn)和異常點(diǎn)帶。

1.2 水文地質(zhì)條件

試驗(yàn)區(qū)屬于涼亞熱帶濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)氣候，年均氣溫為15.4℃,一月氣溫2.1℃,七月份均溫為24℃～28℃，最高41.7℃、最低-9.5℃,年降水量750～1 200 mm，大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給源。秦巴山地，群山起伏，山勢(shì)陡峻，地勢(shì)總的北高南低，中部南羊山為分水嶺，海拔2 329.2 m。分水嶺以北，海拔1 000～2 000 m，地形切割厲害，河谷多呈“V”型，水流急，但流量不大；分水嶺以南，海拔800～1 200 m，地形相對(duì)平緩，溝道上中游多為“V”型，在接近漢江時(shí)，溝道多呈“U”型谷。

地表水系發(fā)育，南羊山以北，一、二級(jí)水系多呈近平行狀展布，水文網(wǎng)密度(1/5萬(wàn)地形圖)0.26條/km2,一級(jí)水系一般流量為1～20 L/S，主要河流有旬河,乾佑河等；南羊山以以南，一、二級(jí)水系呈平行狀、樹(shù)枝狀及羽毛狀展布，密度為0.46條/km2,一級(jí)水系一般流量5～40 L/S，二級(jí)水系一般流量40～79 L/S，主要河流有旬河,仙河,麻坪河、蜀河等，這些河流流入漢江。

區(qū)內(nèi)地下水有三種類型：(1)第四系孔隙潛水，分布在河谷，溪溝兩側(cè)及山地前緣，在安康盆地較發(fā)育，水位埋深5～30 m，二級(jí)以上高階地富水性中等，水位埋深20～50 m，水化學(xué)類型主要為HCO3-CaMg型水，次為HCO3-Ca型水，礦化度為0.2～0.3 g/L,pH值6～7。(2)基巖裂隙水，變質(zhì)巖中裂隙水比較發(fā)育,富水性比較弱,水化學(xué)類型為HCO3-CaMg(Ca)、HCO3SO4-CaMg型水,礦化度為0.1～0.5 g/L,pH值6～8。③巖溶水，主要在測(cè)區(qū)北部、中部出露,富水性中等-弱,水化學(xué)類型為HCO3-Ca(CaMg),礦化度為0.1～0.46g/L,pH值7～8。

2 技術(shù)要求

地表溪水采集在一、二級(jí)水系及其交匯處系統(tǒng)采樣，考慮到測(cè)區(qū)地質(zhì)，水文地質(zhì)條件及匯水域，采用0.5個(gè)/km2的采樣密度,均勻分布,檢查工作量>10%。分析項(xiàng)目:水中鈾。其它的技術(shù)要求均執(zhí)行《鈾礦水化學(xué)找礦規(guī)范》(EJ276-86)。

表1 地表溪水與地下水中鈾底數(shù)異常值對(duì)比表

表2 水異常主要特征值對(duì)比

3 試驗(yàn)成果及對(duì)比

3.1 水中鈾含量及其分布特征

區(qū)內(nèi)地表溪水鈾含量變化范圍0.05～4.0 ug/L,一般介于0.05～3.3 ug/L間,地下水中鈾變化范圍0.05～400 ug/L,一般在0.05～10 ug/L間，地表溪水鈾含量略低于地下水鈾含量(見(jiàn)表1)。

由表1可知,標(biāo)準(zhǔn)差:全區(qū)的沉積—變質(zhì)巖類的地表溪水小于地下水,表示地表水中的鈾分布均勻,離散度小,碳酸鹽巖類地表溪水大于地下水,則可能是地表溪水混合了匯水區(qū)內(nèi)的其它巖類的地下水。

底數(shù):地表溪水略低于地下水。偏高值、增高值、異常值:其值的大小,決定于底數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差,是兩者綜合作用的結(jié)果,除碳酸鹽巖類區(qū)如上所述的原因外,不論全區(qū)或具體巖類區(qū),都是地表溪水略低于地下水。

以上說(shuō)明,一、二級(jí)水系大部分受地下水補(bǔ)給,且補(bǔ)給途徑不長(zhǎng),水中鈾含量的變化不大,地表溪水和地下水的鈾含量分布特征是符合鈾水文地球化學(xué)原理,因此,采集地下水或采集地表溪水的鈾礦水化學(xué)找礦,均能滿足1/5～1/10萬(wàn)水化學(xué)區(qū)調(diào)的目的和任務(wù)的。

3.2 水異常主要特征值對(duì)比

異常點(diǎn)數(shù)：全區(qū)地表溪水鈾異常230個(gè)，地下水鈾異常432個(gè)，前者為后者的53.2%，由于采樣的密度不同，二者相差1倍，以取樣點(diǎn)(基本樣)為計(jì)，前者為后者的48.7%，異常出現(xiàn)率，地表溪水為8.8%,地下水為8.1%。水異常片：二者相同，均為30個(gè)(見(jiàn)表2)。

地表溪水異常片面積<5 km2的只有一個(gè)，地下水異常片有3個(gè)； >50 km2的地表溪水異常只有2個(gè)；地下水6個(gè) ,而其它異常的面積(5～10,10～50 km2)二者接近。小面積(<5 km2)和大面積(>50 km2)地下水異常多于地表溪水，原因有二：(1)地下水異常反映敏感，有利于反映局部地段鈾的偏高，地下水出現(xiàn)小面積異常片多，(2)地下水異常多，在有利的地質(zhì)體連續(xù)出現(xiàn)異常的機(jī)率高。

異常極大值和異常系數(shù):地表溪水比地下水都低，符合地下水中鈾高于地表溪水的一般規(guī)律。

圖1 地表溪水與地下水鈾水異常片分布對(duì)比圖

3.3 異常片形態(tài)對(duì)比

從上異常片分布對(duì)比圖中可看出(圖1)，二者鈾水異常片吻合程度較好，在區(qū)域上總體呈東西向三條帶狀展布，說(shuō)明水異常成因相同。略有不同的是，單個(gè)異常片的形狀有所不同，地表溪水異常片形態(tài)多呈不規(guī)則紡錘狀，透鏡鈾狀，地下水則多為不規(guī)則長(zhǎng)齒狀，塊狀，紡錘狀。其原因是地表溪水異常片是直接反映匯水域水異常的特征，嚴(yán)格受水系，地貌等制約，加之取樣密度小，故沿水系呈紡錘狀；地下水異常是對(duì)有利地質(zhì)體的明顯反映，加之取樣密度大，故形成可跨幾個(gè)水系展布的不規(guī)則的長(zhǎng)齒狀，塊狀及紡錘狀。

3.4 水化學(xué)找礦效果對(duì)比

如前所述，小比例尺(1:5～1:10萬(wàn))的水化學(xué)找礦,是以尋找水異常片,預(yù)測(cè)鈾成礦遠(yuǎn)景區(qū)為目的,由圖2可知，用地表溪水鈾異常和地下水所劃分的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)分布相同，各遠(yuǎn)景區(qū)面積大小基本相同。

圖2 地表溪水與地下水鈾遠(yuǎn)景區(qū)布對(duì)比圖

3.5 采樣密度，速度，勞動(dòng)強(qiáng)度和找礦成果對(duì)比

通過(guò)采樣密度，難易程度，工作效率等方面采集地表溪水和地下水進(jìn)行鈾水化學(xué)找礦相比較(表3)，地表溪水更具有勞動(dòng)強(qiáng)度輕、簡(jiǎn)便、高效的特點(diǎn)，在找礦效果上與地下水基本一致，二者所選出的遠(yuǎn)景區(qū)的數(shù)目、類別相同，面積相近。

表3 地表溪水與地下水找礦情況對(duì)照簡(jiǎn)表

4 結(jié)語(yǔ)

(1) 安康地區(qū)采集地表溪水同采集地下水進(jìn)行鈾水化學(xué)找礦具有同等效果。

(2) 采集地表溪水水化學(xué)找礦具有簡(jiǎn)捷，快速，勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)。

(3)在秦嶺以及其以南水文網(wǎng)發(fā)育地區(qū)的鈾礦水化學(xué)區(qū)調(diào)掃面， 可用采集地表溪水可以代替地下水。