任曉平，劉曉敏，彭瑞強(qiáng)，李鵬飛，李成龍

（1.核工業(yè)二0八大隊(duì)，內(nèi)蒙古 包頭 014010；2.中核內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

二連盆地是我國(guó)重要的砂巖型鈾礦產(chǎn)鈾盆地之一，盆地中部已探明多個(gè)具有工業(yè)價(jià)值的大中型鈾礦床，其中巴彥烏拉鈾礦床具有礦體埋藏淺，礦層滲透性強(qiáng)，有利于地浸開(kāi)采和鈾資源量豐富等特點(diǎn)，在該盆地鈾礦床中占有重要的地位［1-5］。筆者根據(jù)巴彥烏拉鈾礦床的地質(zhì)特征和水文地質(zhì)特征，分析了巴彥烏拉鈾礦床形成的水動(dòng)力條件，結(jié)合二連盆地巴彥烏拉鈾礦床勘探資料，對(duì)巴彥烏拉鈾礦床水文地質(zhì)條件與鈾成礦關(guān)系形成初步認(rèn)識(shí)。

1 礦床地質(zhì)特征

巴彥烏拉鈾礦床位于塔北凹陷的中西部，為二連盆地馬尼特坳陷的西部，其北西以白音希勒隱伏凸起與巴音寶力格隆起相隔，南西側(cè)與蘇尼特隆起相鄰，發(fā)育加里東期、華力西期花崗巖及火山巖，上述兩隆起構(gòu)成坳陷后期沉積及成礦的主要物源及鈾源區(qū)［6-7］。馬尼特坳陷西部以下白堊統(tǒng)為充填主體，從西到東劃分為芒來(lái)、巴潤(rùn)、巴彥烏拉、白音塔拉和那仁寶力格5個(gè)地段（圖1）。巴彥烏拉礦床鈾礦體產(chǎn)于下白堊統(tǒng)賽漢組上段［8-12］，賽漢組上段在芒來(lái)至白音塔拉地段連續(xù)分布，揭露厚度30～240 m不等，為綠灰色、灰色砂質(zhì)礫巖、含礫砂巖夾灰色或棕紅色泥巖。鈾礦體在平面上呈NE向展布，主要產(chǎn)于辮狀河砂體中的中下部和底部，局部產(chǎn)于上部，礦層巖性以中砂巖、粗砂巖和砂質(zhì)礫巖為主，細(xì)砂巖次之，礦體主要呈板狀、層狀，連續(xù)性較好。

1.1 構(gòu)造特征

塔北凹陷內(nèi)以下白堊統(tǒng)為充填主體，其在早白堊世不同時(shí)期具有不同的盆地類(lèi)型，早白堊世早期，塔北凹陷呈NE向展布，東西長(zhǎng)約75 km、南北寬約15～28 km，面積1 850 km2。凹陷內(nèi)基底由3個(gè)低凹區(qū)組成（圖1），其中西部?jī)蓚€(gè)低凹區(qū)基底埋深均為1 600 m，但西北部低凹區(qū)面積大，東部低凹區(qū)埋深1 800 m，總體組成狹長(zhǎng)的負(fù)地形區(qū)，也構(gòu)成下白堊統(tǒng)阿爾善期和騰格爾期主要沉積中心；早白堊世賽漢早期，塔北凹陷繼承了早白堊世早期的構(gòu)造特征，即基底形態(tài)整體呈NE向展布，北西側(cè)的F1斷裂仍控制著凹陷的沉積，但總體伸展幅度小，埋深變淺（一般介于400～500 m之間）；賽漢晚期，F(xiàn)1斷裂的控制作用進(jìn)一步減弱，該區(qū)總體以坳陷為主，沉積范圍進(jìn)一步縮小到坳陷低凹區(qū)域，形成河谷型盆地，賽漢組上段古河谷砂體即在此背景下形成。

圖1 內(nèi)蒙古蘇尼特左旗巴彥烏拉地區(qū)下白堊統(tǒng)基底結(jié)構(gòu)略圖Fig.1 Sketch map of Lower Cretaceous basement structure in Bayanwula area，Sunitezuo County，Inner Mongolia

1.2 地層特征

該鈾礦床的基底地層由下寒武、上石炭統(tǒng)及下二疊統(tǒng)變質(zhì)巖、火山-沉積巖等構(gòu)成。中新生代沉積蓋層從侏羅系到第四系均有不同程度的發(fā)育，其中下白堊統(tǒng)為坳陷的沉積主體，發(fā)育完整［2］。巴彥烏拉鈾礦床及附近地表出露地層為古近系伊爾丁曼哈組，且大面積被第四系（Q）所覆蓋。根據(jù)鉆孔揭遇資料，自上而下地層有：古近系伊爾丁曼哈組、下白堊統(tǒng)賽漢組上段、下白堊統(tǒng)賽漢組下段，其中伊爾丁曼哈組與賽漢組上段為角度不整合接觸，賽漢組上段與賽漢組下段為平行不整合接觸［13］。

2 礦床水文地質(zhì)特征

2.1 含水巖組及其特征

巴彥烏拉鈾礦床含水巖組單一，主要為碎屑巖類(lèi)含水巖組，根據(jù)含水巖組的時(shí)代、埋藏條件和水力特征等不同可進(jìn)一步劃分出古近系始新統(tǒng)伊爾丁曼哈組碎屑巖含水巖亞組、下白堊統(tǒng)賽漢組碎屑巖含水巖亞組。其中古近系始新統(tǒng)伊爾丁曼哈組碎屑巖含水巖亞組在礦床范圍內(nèi)均有分布，局部被第四系覆蓋，南西部厚度相對(duì)較薄，介于20～75 m之間，向北東方向逐漸增厚，介于60～100 m之間，局部可達(dá)170 m，主要為一套河流、洪泛沉積的砂巖、砂質(zhì)礫巖、泥質(zhì)砂礫巖等沉積建造，賦存孔隙潛水和承壓水；賽漢組碎屑巖含水巖亞組埋藏于伊爾丁曼哈組之下，由賽漢組上段組成，主要賦存孔隙承壓水，巖性以辮狀河沉積的砂巖、砂質(zhì)礫巖組成，總厚度20～200 m，分布穩(wěn)定連續(xù)，構(gòu)成含礦含水層（體）（圖2），水位埋深介于3～70 m之間，承壓水頭介于2～93 m之間，富水性、滲透性好，單孔涌水量＞120 m3·d-1，滲透系數(shù)介于0.91～13.2 m·d-1之間。

圖2 巴彥烏拉鈾礦床走向剖面示意圖Fig.2 The schematic diagram of the strike profile of the Bayanwula uranium deposit

2.2 含礦含水層空間展布及變化特征

巴彥烏拉鈾礦床賦存于賽漢組上段下部砂巖、砂質(zhì)礫巖中，從芒來(lái)—巴潤(rùn)—巴彥烏拉—白音塔拉—那仁寶力格構(gòu)成長(zhǎng)達(dá)120 km、寬5～12 km、厚20～200 m NE向展布含礦含水層（體）。含水層（體）砂體結(jié)構(gòu)疏松，連通性較好，產(chǎn)狀總體較為平緩，局部略有起伏，分布穩(wěn)定連續(xù)，其厚度變化規(guī)律是橫向上從河道兩側(cè)向中心增厚，縱向總體上沿河道中軸線從南西向北東逐漸增厚（圖3），與河道砂體變化規(guī)律相一致。

圖3 巴彥烏拉礦床賽漢組上段含礦含水層厚度等值線圖Fig.3 Contour map of the thickness of the ore-bearing aquifer in the upper member of Saihan formation of Bayanwula deposit

賽漢組上段含礦含水層頂板埋深一般介于23～150 m之間，底板埋深介于50～300 m之間，總體呈現(xiàn)出從南西向北東逐漸加深的特征，僅在芒來(lái)—巴潤(rùn)、巴潤(rùn)—巴彥烏拉之間因抬升局部缺失隔水頂板，出現(xiàn)“天窗”。水位埋深芒來(lái)地段3～15 m，局部低洼處出現(xiàn)自流，巴潤(rùn)地段10～20 m，巴彥烏拉地段19～26 m，白音塔拉地段40～70 m，那仁寶力格地段25～45 m；地下水除透水“天窗”部位外均具承壓性。

2.3 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

礦床地下水主要來(lái)自北東鄰區(qū)地下水的側(cè)向補(bǔ)給，另外，還有北西和南東的側(cè)向微弱補(bǔ)給及“天窗”部位大氣降水的補(bǔ)給，總體呈NE向南西緩慢徑流，最終泄于礦床南西部的準(zhǔn)達(dá)來(lái)、巴潤(rùn)達(dá)來(lái)一帶。含礦含水層地下水主要來(lái)自北東鄰區(qū)的側(cè)向補(bǔ)給，沿河道砂體從北東向南西緩慢徑流（圖4），水力梯度介于0.3‰～1.4‰之間，徑流速度介于0.7～2.9 m·a-1之間，在南西部芒來(lái)地段的準(zhǔn)達(dá)來(lái)一帶排泄。

圖4 巴彥烏拉鈾礦床賽漢組上段水文地質(zhì)略圖Fig.4 Hydrogeological sketch of the upper member of Saihan formation in Bayanwula deposit

2.4 地下水水化學(xué)特征

地下水主要為碎屑巖孔隙水，由伊爾丁曼哈組碎屑巖孔隙潛水、承壓水和賽漢組上段碎屑巖孔隙承壓水組成，水化學(xué)類(lèi)型主要有HCO3·Cl-Na、陰離子多組分-Na、Cl·SO4-Na、Cl（Cl·HCO3）-Na型水，礦化度介于1～3 g·L-1之間，其整體上變化特征是從北東向南西由HCO3·Cl-Na型水、陰離子多組分-Na型水過(guò)渡為Cl·SO4-Na型 水，進(jìn) 而 過(guò) 渡 為Cl-Na（Cl·HCO3-Na）型水，礦化度逐漸增高。

3 水文地質(zhì)條件與鈾成礦關(guān)系

巴彥烏拉鈾礦床鈾礦體賦存于下白堊統(tǒng)賽漢組上段下部古河谷砂體中，賽漢組上段現(xiàn)代地下水沿古河谷砂體從北東向南西徑流（圖4），但在地質(zhì)歷史的演化過(guò)程中鈾成礦時(shí)期地下水運(yùn)移方向并非如此。

早白堊世晚期，構(gòu)造活動(dòng)已由斷陷期轉(zhuǎn)為坳陷期，賽漢組形成于斷拗的轉(zhuǎn)換期［4，14］。雖已起到了一定的填平補(bǔ)齊的作用，但賽漢組上段沉積時(shí)的底板形態(tài)仍繼承了基底形態(tài)的特征，巴彥烏拉地區(qū)地勢(shì)依然為南西高、北東低，南北兩側(cè)高、中間低，從現(xiàn)代基底埋深圖及賽漢組上段底板等高線圖上仍可反映出來(lái)（圖1和5），這為巴彥烏拉地區(qū)沿塔北凹陷軸部方向從南西向北東發(fā)育大型古河谷砂體創(chuàng)造了有利的構(gòu)造條件，一般而言，斷陷盆地發(fā)育晚期具備形成大規(guī)模砂體的條件［15-19］。

圖5 巴彥烏拉鈾礦床賽漢組上段底板等高線圖Fig.5 The floor elevation contour map of the upper member of Saihan formation in Bayanwula uranium deposit

早白堊世晚期為賽漢組上段沉積期，主要水源及物源來(lái)自于南西部，同時(shí)亦有南、北兩側(cè)側(cè)向水源及物源的補(bǔ)充，匯入主干河道后水流攜帶的沉積物沿塔北凹陷的長(zhǎng)軸方向從南西向北東依次發(fā)育辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊沉積，賽漢組上段的辮狀河下切在賽漢組下段的泥巖或二疊系板巖之上，在凹陷低凹地帶沉積了較好的辮狀河砂體，構(gòu)成優(yōu)質(zhì)鈾儲(chǔ)層——古河谷砂體，當(dāng)時(shí)氣候溫暖潮濕，水量充沛，水流攜帶沉積物在運(yùn)移過(guò)程中逐步接受沉積的同時(shí)，亦可攜帶大量蝕源區(qū)的鈾進(jìn)入沉積物中，同時(shí)被活化遷移的鈾元素與炭屑等還原介質(zhì)一同在古河谷砂體中沉積，有利于沉積物中鈾元素的保存，形成鈾的預(yù)富集，同時(shí)在沉積物中形成同生沉積水。

晚白堊世，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使該區(qū)整體抬升，發(fā)生沉積間斷，賽漢組上段接受長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕和淋濾入滲作用，并發(fā)生滲入水對(duì)同生沉積水的更替及沉積物的改造。因古地勢(shì)基本保持原貌，其水流方向與沉積時(shí)基本相同，但是古氣候已轉(zhuǎn)為干旱—半干旱，使得蝕源區(qū)含鈾含氧水及含氧大氣降水沿古河谷南西部及南北兩側(cè)幫入滲，沿古河谷從南西向北東徑流，開(kāi)始發(fā)生后生氧化作用和鈾元素的初始富集。

古近紀(jì)—新近紀(jì)—第四紀(jì)更新世，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以隆升為主，并持續(xù)伴隨發(fā)生從北西向南東的掀斜作用，僅在古近紀(jì)始新世及新近紀(jì)上新世接受了厚度不大的短暫沉積，但是古地形地貌只是北側(cè)有所抬升之外，其滲入水主水流方向并未改變，仍然沿古河谷砂體（含水體）從南西向北東徑流，只是由于掀斜作用使得北側(cè)水動(dòng)力持續(xù)加強(qiáng)，側(cè)向水流以北側(cè)為主。該時(shí)期氣候更加干旱，蝕源區(qū)含氧含鈾水及含氧大氣降水的入滲，使得沿古河谷縱向方向的氧化作用依然持續(xù)，而側(cè)幫氧化作用則以北西側(cè)的氧化作用為主，形成鈾元素的再次富集。

第四紀(jì)全新世，錫林浩特—阿巴嘎旗發(fā)生大面積的火山噴發(fā)，伴隨火山活動(dòng)，使巴彥烏拉東部大幅度抬升，造成地勢(shì)北東部高于南西部，這時(shí)地下水流方向徹底改變，演化為沿古河谷砂體從北東向南西徑流的特征。

4 結(jié)論

1）晚白堊世—第四紀(jì)更新世，地下水動(dòng)力系統(tǒng)始終保持縱向上從南西向北東徑流、橫向上以河谷北西側(cè)補(bǔ)給為主的特征，地下水補(bǔ)-徑-排系統(tǒng)完整，為層間氧化帶的發(fā)育與形成提供了有利條件。

2）賽漢組上段古河谷砂體展布穩(wěn)定、厚度適中，構(gòu)成的含水層、隔水層配置完好，層間含水層滲透性好，富含有機(jī)質(zhì)，是形成砂巖型鈾礦的最佳層位，其發(fā)生后生氧化改造及鈾遷移、沉淀、富集成礦的有利時(shí)期為晚白堊世—第四紀(jì)更新世。