逄 瑋， 康 勇， 王 冰

(核工業(yè)二一六大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011)

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伊犁盆地南緣局部排泄源對(duì)鈾成礦的影響

逄 瑋， 康 勇， 王 冰

(核工業(yè)二一六大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830011)

局部排泄源是地下水的局部泄水天窗，其成因大致可分為兩類，一類是產(chǎn)生于構(gòu)造動(dòng)力的泄水天窗，另一類是由承壓含水層頂、底板隔水層沉積缺失而引起的泄水天窗。在分析區(qū)域地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，結(jié)合遙感影像資料，分析了研究區(qū)因構(gòu)造動(dòng)力而產(chǎn)生的局部排泄源的分布特征。分析了局部排泄源對(duì)水動(dòng)力條件、層間氧化帶、鈾礦體的空間定位關(guān)系等的影響。局部排泄源縮短了地下水的徑流距離，對(duì)鈾成礦有利。研究區(qū)隱伏性承壓層間水排泄源對(duì)層間氧化帶、地下水水文地球化學(xué)特征及礦體的定位均產(chǎn)生了較大的影響。構(gòu)造動(dòng)力成因的局部排泄源本身就是一把雙刃劍，它既能助推鈾礦帶發(fā)育形成，也會(huì)對(duì)已形成的古礦床造成毀滅性的破壞。

伊犁盆地南緣；局部排泄源；成礦年齡；隱伏斷裂

逄瑋，康勇，王冰.2016.伊犁盆地南緣局部排泄源對(duì)鈾成礦的影響[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，39(3)：253-258.

Pang Wei, Kang Yong, Wang Bing.2016.Effect of local discharge sources in the southern Yili basin on uranium mineralization[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 39(3)：253-258.

中亞獨(dú)聯(lián)體五國幾大鈾礦域的鈾礦化層位不盡相同，北哈薩克斯坦鈾礦域礦化層位為志留-泥盆紀(jì)火山巖和沉積-變質(zhì)巖；伊犁鈾礦域?yàn)橘_紀(jì)含煤巖系和早第三紀(jì)砂巖；中克茲庫爾姆、楚薩雷蘇和錫爾達(dá)林三個(gè)鈾礦域?yàn)榘讏?第三紀(jì)砂巖；費(fèi)爾干納鈾礦域?yàn)樵绲谌o(jì)碳酸巖；曼格什拉克鈾礦域?yàn)樵?晚第三紀(jì)泥巖(姚振凱等，2000)。其中伊犁鈾礦域是中國和哈薩克斯坦共同組成的跨國性鈾礦域。1950年代至今的勘查工作顯示，位于新疆西部伊犁盆地找礦類型已經(jīng)由早期的煤巖型鈾礦轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞴ド皫r型鈾礦；賦礦層位集中于中新生代侏羅系含煤巖系內(nèi)；層間氧化帶向盆地腹地推進(jìn)的距離不長(平均推進(jìn)長度約3～5 km)，并且隨水動(dòng)力條件的變化而變化(康勇等，2012)；水動(dòng)力條件明顯弱于中亞礦床推動(dòng)層間氧化帶向數(shù)公里乃至數(shù)十公里縱深推進(jìn)的強(qiáng)水動(dòng)力條件；含礦砂巖厚度介于10～30 m之間；成礦年齡要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中亞幾大鈾礦域的成礦年齡，中亞礦床的成礦年齡最大為410～350 Ma，最小為50～60 Ma(姚振凱等，2000)，伊犁盆地礦床內(nèi)的鈾成礦期可分為四個(gè)期次：108～66 Ma、51～30 Ma、12～4 Ma、后生富集階段則小于1 Ma①張占峰，蔣宏，李家金，等. 2009.新疆察布查爾縣蒙其古爾鈾礦床P0～P31線詳查地質(zhì)報(bào)告[R].核工業(yè)二一六大隊(duì).。研究區(qū)成礦作用一直延續(xù)至今，但層間氧化帶發(fā)育的距離較短，不像中亞礦床持續(xù)滾動(dòng)向盆地中心推進(jìn)。推測(cè)研究區(qū)存在局部的排泄源。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

伊犁盆地在大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐稚蠚w屬于天山造山帶中的伊犁-中天山微地塊，該微地塊除南天山外，總體上屬于準(zhǔn)噶爾-哈薩克斯坦板塊，其南側(cè)以南天山為邊界與塔里木板塊相接，是在塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊的南北對(duì)沖擠壓應(yīng)力作用下形成的大型內(nèi)陸山間拗陷盆地。盆地夾持于科古琴-博羅霍洛-依連哈比爾尕陸內(nèi)裂陷造山帶(北天山)和哈爾克-那拉提板塊俯沖碰撞造山帶(南天山)之間，是在元古界和古生界基底地塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的裂陷-拗陷復(fù)合型盆地。盆地整體上呈西寬東窄的楔形，向西延伸入哈薩克斯坦境內(nèi)，“廣義的伊犁盆地”(包括尼勒克和昭蘇盆地)在中國境內(nèi)的面積為2.85萬km2(張國偉等，1999)。

伊寧凹陷即為“狹義的伊犁盆地”，為呈近東西展布的向斜狀盆地，向斜軸部位于伊寧市以南，北翼窄，南翼寬。后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的不均勻性決定了凹陷呈北強(qiáng)南弱、東強(qiáng)西弱的箕狀斷陷構(gòu)造特征，向東、南兩個(gè)方向抬升，可分為北部斷隆帶、中央洼陷帶和南部斜坡帶三個(gè)基本構(gòu)造單元(圖1)。

圖1 伊寧凹陷南北向橫剖面圖(據(jù)石油系統(tǒng)資料)Fig.1 South and north cross-sectional view of Yining depression(according to the petroleum system data)1.第四系及新近系；2.古近系；3.白堊系；4.侏羅系；5.三疊系；6.二疊系；7.石炭系；8.志留系；9.斷裂

南部斜坡帶是伊寧凹陷內(nèi)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，中新生代地層在每個(gè)斷階上總體呈向北緩傾的單斜構(gòu)造，地層發(fā)育較齊全。斜坡帶東、西段后期構(gòu)造活動(dòng)，尤其是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有明顯差異，西部構(gòu)造活動(dòng)較弱，為向北緩傾的單斜構(gòu)造；東部構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，由一系列排列緊密的背、向斜組成，斷裂發(fā)育，局部中新生界在山前倒轉(zhuǎn)產(chǎn)出。遙感影像和CSAMT測(cè)量解譯成果表明：盆地南緣鈾礦田處于南緣控盆斷裂和向盆內(nèi)約8～10 km的隱伏大斷裂所夾持的斷階上，該隱伏斷裂與盆地南緣鈾成礦關(guān)系密切，是地下水補(bǔ)徑排體系的重要組成部分①。

2 局部排泄源的成因

局部排泄源區(qū)別于區(qū)域排泄源，其受次一級(jí)水文地質(zhì)單元的水動(dòng)力條件控制，含義是指地下水在區(qū)域流動(dòng)過程中由于局部減壓區(qū)的存在，使承壓水向上排泄出地表或排泄于上部含水層中的現(xiàn)象(李學(xué)禮，1998)。筆者認(rèn)為研究區(qū)局部排泄源可分為兩類，一是產(chǎn)生于構(gòu)造動(dòng)力的泄水天窗，標(biāo)志是有上升泉(群)、礦化度增高點(diǎn)，或者是有氡及其子體異常(孫澤軒，1999)；另一種是由于承壓含水層頂、底板隔水層沉積缺失而引起的，如蒙其古爾鈾礦床的層間越流。研究區(qū)山前沖溝發(fā)育，野外路線水源點(diǎn)的調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，山前沖溝中常發(fā)育有泉，不同性質(zhì)的泉點(diǎn)指示了不同含水層地下水的減壓位置，即局部排泄源。本文旨在進(jìn)一步明確研究區(qū)含礦含水層與構(gòu)造動(dòng)力有關(guān)的泄水天窗，重點(diǎn)研究其成因、發(fā)育位置及對(duì)鈾成礦的影響。

研究區(qū)西起洪海溝東至達(dá)拉第存在一條隱伏斷裂帶，遙感解譯資料中該斷裂為一條深色的條帶，大致在東光鄉(xiāng)三大隊(duì)(阿爾瑪勒)-下扎基斯坦村-二大隊(duì)牧業(yè)隊(duì)-前進(jìn)大隊(duì)四小隊(duì)一線，該斷裂不涉及地表②師志龍，王新華，段新生，等.2006.新疆察布查爾縣扎吉斯坦-洪海溝地段鈾礦預(yù)查報(bào)告[R].核工業(yè)二一六大隊(duì).。CSAMT測(cè)深資料和阿爾瑪勒地區(qū)ZKA047孔資料顯示：該斷裂為一高角度逆沖推覆斷層，斷面向南傾。另外ZK257124鉆孔資料顯示，該斷裂切割較深，幾乎完全切穿了研究區(qū)主要產(chǎn)礦層，巖心擠壓、揉碎的現(xiàn)象較嚴(yán)重，多處可見滑動(dòng)面(圖2)。受沿?cái)嗔褞仙趸缘叵滤拈L期侵蝕，鉆孔中斷裂切穿部心見厚度較大的氧化色(以褐紅色、褐黃色為主)泥巖。由于該斷裂為壓拗性，總體上具有阻水性，因此不能構(gòu)成研究區(qū)產(chǎn)鈾礦層地下水的區(qū)域排泄源。但上述研究資料表明，該斷裂衍生出了串珠狀的泉和隱伏富水帶，這對(duì)研究區(qū)產(chǎn)礦層地下水局部徑流形態(tài)產(chǎn)生了較大的影響。

圖2 烏庫爾其地區(qū)257線水文地質(zhì)剖面圖Fig.2 NO.257 line hydrogeological profile in the area of Wukuerqi1.第四系；2.新近系；3.侏羅系頭屯河組；4.第四系松散堆積層；5.泥巖；6.砂巖；7.煤層；8.斷層；9.層間氧化帶；10.地下水流向。

由于該斷裂是一條隱伏的阻水?dāng)嗔?，由斷裂衍生出的多個(gè)局部泄水天窗，很難通過地表路線地質(zhì)調(diào)查完全識(shí)別存在于深部的隱伏富水帶。筆者綜合研究遙感、鉆孔資料及地表發(fā)育的泉水等資料認(rèn)為，上述泄水點(diǎn)主要分布在東曼里(512礦區(qū))以北、烏庫爾其-扎基斯坦以北、阿爾瑪勒(以泉的形成排泄)等地區(qū)。這些串珠狀的富水帶和泉點(diǎn)構(gòu)成了研究區(qū)產(chǎn)礦層地下水局部排泄源(圖3)。

圖3 研究區(qū)局部排泄源分布特征Fig.3 Distribution characteristics of the local discharge source in the study area1.第四系；2.新近系；3.侏羅系；4.三疊系；5.二疊系；6.花崗巖；7.山區(qū)沉積巖水文地質(zhì)亞區(qū)；8.河流；9.地下水流向；10.局部排泄源；11.鉆孔及編號(hào)

3 局部排泄源對(duì)鈾成礦的影響

局部排泄源控制和改變了層間水運(yùn)動(dòng)方式，進(jìn)而改變礦體的定位規(guī)律(鄧平，2001)。局部排泄源對(duì)鈾成礦的影響表現(xiàn)在對(duì)水動(dòng)力條件、層間氧化帶的控制作用，以及對(duì)成礦水文地球化學(xué)條件、鈾元素遷移的控制作用等。

3.1 局部排泄源對(duì)水動(dòng)力條件、層間氧化帶的控制作用

研究區(qū)局部排泄源的形成后，地下水局部運(yùn)移速度加快、運(yùn)移方向發(fā)生變化，局部地區(qū)地下水徑流距離由原來的數(shù)十公里縮短至10～12 km。局部排泄源對(duì)地下水的改造、控制作用明顯，地下水也由緩慢分散平移，轉(zhuǎn)而向排泄通道匯聚運(yùn)移，促使排泄源上游產(chǎn)鈾礦層中地下水水交替頻度升高。任滿船等的一項(xiàng)研究充分證明了這一點(diǎn)：伊犁盆地南緣侏羅系含礦層早期地下水單期交替強(qiáng)度為1 135.89次，侏羅系晚期至白堊系，侏羅系含礦層地下水的交替強(qiáng)度明顯增加，為1 957.87次，新近系至第四系侏羅系含礦層地下水的交替強(qiáng)度為2 036.09次(任滿船等，2011)。

經(jīng)過含氧成礦流體長期氧化性侵蝕，原生灰色含礦地層發(fā)育逐漸形成層間氧化帶，氧化帶前鋒線始終處于動(dòng)態(tài)平衡，其走向總體垂直于地下水的流向。當(dāng)局部排泄源位于氧化帶前鋒線的上游時(shí)，對(duì)層間氧化帶沒有明顯的改造作用。當(dāng)局部排泄源位于氧化帶前鋒線的下游時(shí)，層間氧化帶前鋒線動(dòng)態(tài)平衡在局部以較快的速度被“打破”，早先形成的層間氧化帶前鋒線在局部遭到突破，平面上突破縱深取決于局部排泄源窗的大小、成礦流體的能量、運(yùn)移通道的透水性等因素。研究區(qū)烏庫爾其地區(qū)，層間氧化帶前鋒線越過局部排泄源，產(chǎn)鈾礦層砂巖以氧化性砂巖為主，如鉆孔ZK257124、ZK417171，甚至位于排泄窗的泥巖也被氧化，如ZK257124。說明局部排泄源具有較強(qiáng)的氧化性。而阿爾瑪勒地區(qū)局部排泄源附近的泉水中H2S的含量較高，表明局部排泄源地下水處于還原環(huán)境。

3.2 局部排泄源對(duì)鈾成礦水文地球化學(xué)條件及鈾元素遷移的影響

研究區(qū)產(chǎn)鈾礦層水文地球化學(xué)條件由補(bǔ)給區(qū)至排泄區(qū)呈規(guī)律性變化。氧化帶繼承了補(bǔ)給區(qū)地下水、地表水特征，富含氧。地下水表現(xiàn)為低礦化度的HCO3-離子型中性淡水，礦化度不高為0.17～0.66 mg/l，pH值為7.06～8.60，Eh值253～804 mV，水中鈾含量較高為2.6～1 200.0 g/L，其它指標(biāo)(如溶解氧O2、Fe3+/Fe2+比值)含量較高，地下水表現(xiàn)為氧化型。當(dāng)?shù)叵滤w移至氧化還原過渡帶時(shí)，水中自由氧耗盡，pH值和Eh值降低，鈾礦物富集沉淀(劉杰等，2013)。研究區(qū)地下水遷移至還原帶時(shí)，水中HCO3-離子的含量大幅下降，地下水的礦化度升高為1.10～3.20 mg/L，水質(zhì)類型以SO42-·Cl-或Cl-離子型為主，Eh值為-118 mV，水中幾乎不含自由氧，水中鈾含量大幅降低至1.5 g/L，地下水表現(xiàn)為較強(qiáng)的還原性。烏庫爾其地區(qū)局部排泄源附近地下水水化學(xué)參數(shù)為：H2S含量較低，為0.08 mg/l，水中鈾含量為1.13×10-6～4.22×10-6g/L，礦化度不高為0.35～0.72 g/L，pH值為6.46～7.30，地下水呈氧化性，地下水中的鈾含量明顯高于還原帶。上述水文地球化學(xué)數(shù)據(jù)表明局部排泄源形成之后，新的徑流通道也隨之形成，排泄源上游的地下水快速向新的徑流通道匯聚。來自上游大量的氧化水“越過”平衡障礙向排泄源運(yùn)移，早期的地下水水文地球化學(xué)動(dòng)態(tài)平衡被打破，局部排泄源的地下水水文地球化學(xué)特征發(fā)生轉(zhuǎn)變，地下水中的鈾含量比早先還原環(huán)境下有所提高。

3.3 局部排泄源對(duì)礦體空間定位的影響

局部排泄源和鈾礦化經(jīng)過四個(gè)階段的演化后，局部排泄源最終表現(xiàn)為氧化型和還原型兩種類型(劉金輝等，2003)。研究區(qū)由局部排泄源控制的鈾礦體，往往“游離”于礦床某一特定含礦層的主礦體之外。氧化型局部排泄源：烏庫爾其鈾礦床三工河組下段工業(yè)鈾礦體呈舌狀向北西伸出，礦體及層間氧化帶發(fā)育的位置、形態(tài)均發(fā)生了偏離(圖4)；另一個(gè)例證來自于蒙其古爾鈾礦床由越流形成的工業(yè)鈾礦體(康勇等2010)。還原性局部排泄源：阿爾瑪勒地區(qū)，局部排泄源含較高濃度的H2S氣體，表現(xiàn)為還原性質(zhì)，鈾礦化位于局部排泄源的上游。

圖4 烏庫爾其鈾礦床排泄源與鈾礦體的空間定位關(guān)系Fig.4 The relationship between discharge source and uranium ore body of Wukurqi uranium deposits1．基巖；2．逆斷層；3．推斷斷層；4．性質(zhì)不明斷層；5．三工河組段層間氧化帶前鋒線；6．鉆孔；7．勘探線及編號(hào)；8．鈾礦體

圖5 局部排泄源與鈾礦體的空間定位關(guān)系Fig.5 Spatial orientation of local discharge source and uranium ore body A、C為還原性局部排泄源；B為氧化性局部排泄源；D為殘留鈾礦化；1．隱伏斷層；2．補(bǔ)給區(qū)；3．層間氧化帶前鋒線；4．鈾礦體；5．鈾礦化；6．局部排泄源；7．地下水流向

局部排泄源的形成和演化過程中，地下水和局部排泄源本身的水化學(xué)環(huán)境均發(fā)生緩慢變化，而鈾礦體的最終空間定位關(guān)系取決于局部排泄源的氧化(還原)性質(zhì)。當(dāng)局部排泄源表現(xiàn)為還原環(huán)境，地下水中鈾含量較低時(shí)，鈾礦體位于局部排泄源的上游，并且鈾礦體沿地下水流向發(fā)育寬度較大；當(dāng)局部排泄源表現(xiàn)為氧化環(huán)境，地下水中鈾含量較高時(shí)，鈾礦化位于局部排泄源附近或者下游，局部排泄源上游往往有殘留鈾礦化存在(圖5)。

綜上所述，研究區(qū)由構(gòu)造而引起的局部排泄源，縮短了地下水的徑流距離，促進(jìn)了鈾礦體的多次疊加、富集，對(duì)鈾成礦有利。根據(jù)研究區(qū)的水動(dòng)力條件和含水層厚度，筆者認(rèn)為合理的徑流距離應(yīng)當(dāng)不超過15 km，所以并非徑流越短就越好。大部分局部排泄源起因于構(gòu)造，若構(gòu)造活動(dòng)較強(qiáng)烈，產(chǎn)礦地層被構(gòu)造分割成若干小塊，地下水排泄于地表，則對(duì)鈾成礦不利。盆地北緣就是一個(gè)極好的例證。盆地北緣構(gòu)造切割強(qiáng)烈，產(chǎn)礦地層經(jīng)構(gòu)造作用掀起、剝蝕，沿構(gòu)造發(fā)育走向能發(fā)現(xiàn)串珠狀的排泄于地表的泉水點(diǎn)，水樣分析結(jié)果表明這些泉水點(diǎn)往往鈾濃度較高，尤其是位于鈾礦化點(diǎn)附近的侏羅系泉水。但在泉水點(diǎn)上游的徑流區(qū)常發(fā)現(xiàn)一些零星的鈾礦化點(diǎn)，卻很難找到成規(guī)模的鈾礦體。此外由各地質(zhì)體明顯偏高的釷鈾比值(0.83～12.71)，不難發(fā)現(xiàn)從蝕源區(qū)到徑流區(qū)普遍存在鈾元素被活化遷移的現(xiàn)象。這就是說由于徑流距離過短，鈾元素不但沒有在地層中聚集成礦，相反早期地層中預(yù)富集的鈾礦化被地下水侵蝕帶出。因此，構(gòu)造排泄源本身就是一把雙刃劍，它既能助推鈾礦帶發(fā)育形成，也會(huì)對(duì)已形成的古礦床造成毀滅性的破壞。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)由斷裂而形成的局部排泄源主要分布在東曼里以北、烏庫爾其-扎吉斯坦以北、阿爾瑪勒(以泉的形成排泄)等地區(qū)，與隱伏斷裂的形成密切相關(guān)。

(2)局部排泄源使得地下水局部運(yùn)移速度加快、運(yùn)移方向發(fā)生變化，局部地區(qū)地下水徑流距離由原來的數(shù)十公里縮短至10～12km，從而使的排泄源上游產(chǎn)鈾礦層中地下水水交替頻度升高。

(3)來自局部排泄源上游大量的氧化水打破了早期的地下水水文地球化學(xué)障，局部排泄源自身的地下水水文地球化學(xué)特征發(fā)生轉(zhuǎn)變，地下水中的鈾含量比早先還原環(huán)境下有所提高。

(4)礦體的最終空間定位關(guān)系取決于局部排泄源的氧化(還原)性質(zhì)。當(dāng)局部排泄源表現(xiàn)為還原環(huán)境，地下水中鈾含量較低時(shí)，鈾礦體位于局部排泄源的上游，并且鈾礦體沿地下水流向發(fā)育寬度較大；當(dāng)局部排泄源表現(xiàn)為氧化環(huán)境，地下水中鈾含量較高時(shí)，鈾礦化位于局部排泄源附近或者下游，局部排泄源上游往往有殘留鈾礦化存在。

(5)構(gòu)造排泄源本身就是一把“雙刃劍”，它既能助推鈾礦帶發(fā)育形成，也會(huì)對(duì)已形成的古礦床造成毀滅性的破壞。

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Effect of Local Discharge Sources in the Southern Yili Basin on Uranium Mineralization

PANG Wei, KANG Yong, WANG Bing

(Geologic Paty No.216，CNNC，Urumqi，XJ 830011，China)

Local discharge source is the drainage skylight of groundwater. The causes can be roughly divided into two categories, one kind of drainage skylight is produced in the tectonic dynamics, another kind is caused by sedimentary gap of the top or bottom of the confined aquifer. Based on the analysis of regional geological background, combined with the remote sensing image data. Analyzes the distribution characteristics of the local discharge source generated by the tectonic dynamics. The effects of local discharge source on hydrodynamic condition, interlayer oxidation zone and the orientation of uranium ore body.Local discharge source shortens the runoff distance of groundwater, which is favorable for uranium mineralization. In the study area, the buried water discharge of confined water between layers has a great influence on the interlayer oxidation zone, the geochemical characteristics of the groundwater and the orientation of the ore body. Local discharge source caused by tectonic dynamics is a double-edged sword.It can promote the formation of uranium ore belt, and can also cause devastating damage to the ancient deposits has been formed.

southern margin of Yili basin;local discharge source; mineralization age; buried fault

2016-03-13

中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“新疆伊犁盆地南緣可地浸砂巖型鈾礦遠(yuǎn)景調(diào)查”(1212011220775)

逄 瑋(1966—)，男，工程師，主要從事鈾、煤礦勘探及礦山安全工作。E-mail:pangwei216@126.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2016.03.008

P612；P548

A

1674-3504(2016)03-0253-06