鄂爾多斯盆地北部下白堊統(tǒng)區(qū)域水文地質(zhì)特征及砂巖型鈾礦成礦前景

摘 要：鄂爾多斯盆地北部下白堊統(tǒng)相當(dāng)發(fā)育，出露相當(dāng)廣泛，在其沉積之后受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的沉積間斷和大規(guī)模的后生氧化作用。文章從鄂爾多斯盆地北部區(qū)域水文地質(zhì)條件出發(fā)，分析下白堊統(tǒng)區(qū)域水文地質(zhì)特征，據(jù)此指出砂巖鈾礦的成礦前景。

關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地北部；水文地質(zhì)特征；砂巖型鈾礦；成礦前景

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地屬穩(wěn)定的克拉通盆地，由古生代地臺(tái)發(fā)展演化而成的中新生代陸相盆地。在整個(gè)早白堊世，本區(qū)主要為內(nèi)陸拗陷盆地內(nèi)沖積、洪積平原上發(fā)育的河湖相組沉積，而以河流相占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。下白堊統(tǒng)統(tǒng)稱為志丹群，自下而上可分為：洛河組（K1zh2）、華池-環(huán)河組（K1zh3+4）、羅漢洞組（K1zh5）以及涇川組（K1zh6）。從洛河組到華池-環(huán)河組均為連續(xù)沉積，并構(gòu)成了K1zh2-K1zh3+4和K1zh5-K1zh6兩個(gè)大的沉積旋回。

2 區(qū)域水文地質(zhì)特征

2.1 含水巖層巖組的劃分

目的層下白堊統(tǒng)志丹群含水層的水文地質(zhì)特征應(yīng)是研究的重點(diǎn)。根據(jù)地層巖性，沉積相特征和水文地質(zhì)特征的差異，下白堊統(tǒng)志丹群自下而上劃分為洛河組、華池-環(huán)河組、羅漢洞組和涇川組等含水巖組，巖性固結(jié)程度較弱，其中華池-環(huán)河組為區(qū)內(nèi)分布最廣的一套含水巖組。

2.2 潛水發(fā)育特征

下白堊統(tǒng)發(fā)育層狀裂隙孔隙潛水，不同含水巖組含水特征不同（表1）。

表1 下白堊統(tǒng)志丹群潛水特征表

2.3 承壓水發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)發(fā)育下白堊統(tǒng)層狀裂隙孔隙承壓水，當(dāng)各含水巖組頂板埋深小于約300米時(shí)，其承壓水頭順地表水系而逆地層傾向降低，水位隨地形而起伏，其賦存狀態(tài)具潛水的特點(diǎn)，而在水動(dòng)力學(xué)和水化學(xué)成分方面則具承壓水的特征，稱之為“上部承壓水”。當(dāng)各含水巖組頂板埋深大于300米時(shí)，其承壓水和一般自流盆地所見(jiàn)的承壓水完全相同，稱之為“下部承壓水”（表2）。

2.4 下白堊統(tǒng)含水巖組的補(bǔ)、逕、排特征

區(qū)內(nèi)潛水的補(bǔ)給最終來(lái)源于大氣降水，排泄于當(dāng)?shù)厍懈钭钌畹暮庸然蛲莸兀送猓舭l(fā)也是主要的排泄途逕，年蒸發(fā)量平均為2513.40mm，是年降雨量的10倍。承壓水的補(bǔ)、逕、排條件較為復(fù)雜，難以確定區(qū)域性地下水的排泄區(qū)，因而補(bǔ)給和逕流也相對(duì)復(fù)雜化了。總的看來(lái)它的補(bǔ)給方式有兩種：

垂向補(bǔ)給：指的是潛水或上層組承壓水對(duì)下伏承壓水的滲補(bǔ)。這種補(bǔ)給方式是由下白堊統(tǒng)地層結(jié)構(gòu)與巖性特征所決定的，由于砂、泥巖在縱向和橫向上的多變性，難以存在統(tǒng)一的區(qū)域性隔水層，在空間上存在較多的透水“天窗”。這類承壓水流向大致受地勢(shì)水系的控制，排泄于各主河谷和湖泊洼地，兼有潛水的性質(zhì)和承壓水的特點(diǎn)，前面稱之為“上部承壓水”，埋深應(yīng)小于300米。

水平補(bǔ)給：指的是同一含水巖組的潛水轉(zhuǎn)化為承壓水逕流。由于下白堊統(tǒng)（特別是K1zh2和K1zh3+4）具有向斜構(gòu)造和含水有利的巖性特征，造成各承壓水組從盆地向斜東西兩翼裸露區(qū)得到補(bǔ)給，形成順巖層傾向的承壓水逕流，并朝向斜軸部和排泄區(qū)運(yùn)動(dòng)，排泄區(qū)為向斜軸一線，是隱伏的，其埋深大致在300米以下，這種承壓水前面稱之為“下部承壓水”。

2.5 古水文地質(zhì)

盆地北部從南到北有一條與地貌上分水嶺近乎一致的地下水分水嶺（圖1），使下白堊統(tǒng)志丹群的潛水和上部承壓水（約300米以上）由盆內(nèi)逆地層傾向盆緣的黃河流動(dòng)，具有滲出型盆地的水動(dòng)力特征。而本質(zhì)上下白堊統(tǒng)自流水盆地并不是典型的滲出型盆地，是由于受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（黃河斷陷的形成）而造成古水文地質(zhì)條件的改變。所以研究盆地古水文地質(zhì)具有重要意義。

2.5.1 早白堊世沉積時(shí)的水文地質(zhì)條件

鄂爾多斯盆地屬穩(wěn)定的克拉通盆地，構(gòu)造變動(dòng)相對(duì)較弱，繼承性強(qiáng)，有利于志丹群原始沉積相帶發(fā)育完善和具有穩(wěn)定的水流方向。雖然經(jīng)過(guò)了侏羅紀(jì)填平補(bǔ)齊作用，但伊陜斜坡由東向西仍顯示為一個(gè)穩(wěn)定、大范圍的單斜構(gòu)造，直到與天環(huán)向斜的接觸部位。所以總的水流方向主要由東向西，其次由北、西向盆內(nèi)，最終向伊陜斜坡與天環(huán)向斜接觸部位（沉積中心）流動(dòng)。

2.5.2 早白堊世沉積后-上新世地下水的補(bǔ)、逕、排特征

在早白堊世晚期，全區(qū)整體抬升而使志丹群大面積暴露地表，此沉積間斷一直持續(xù)到上新世末。盆地東、北、西面周邊山區(qū)是地下水的補(bǔ)給區(qū)，向盆地向斜軸線（伊陜斜坡與天環(huán)向斜的接觸部位）逕流、排泄，同樣主要逕流方向仍保持了由東向西順地層傾向（伊陜斜坡傾向）的方向。伊陜斜坡在此次抬升構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中應(yīng)具有東部相對(duì)抬升、西部相對(duì)下降的掀斜構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，這必然進(jìn)一步加大了地表水或地下水由東向西的逕流趨勢(shì)。需要強(qiáng)調(diào)的是，此時(shí)盆地周邊的黃河斷陷尚未形成，盆地北部具有上面所述的補(bǔ)、逕、排系統(tǒng)。

3 砂巖型鈾礦成礦前景

3.1 潛水氧化帶砂巖型鈾成礦前景

根據(jù)地層發(fā)育特征，區(qū)內(nèi)自下白堊統(tǒng)沉積結(jié)束以后，存在三個(gè)主要的抬升剝蝕階段，其分別為K2-E2，N1-Q2及現(xiàn)代。其中K2-E2階段，沉積間斷長(zhǎng)達(dá)70Ma，此階段古氣候已向半干旱、干旱氣候轉(zhuǎn)變，使志丹群頂部受廣泛的古地表氧化作用，向下相鄰應(yīng)發(fā)育古潛水氧化作用，區(qū)域上在志丹群頂部形成大規(guī)模的氧化帶頂蓋。氧化帶賦存于整個(gè)羅漢洞組（涇川組分布很局限）和華池-環(huán)河組頂部，其中羅漢洞組呈紅色氧化帶為主，古地表氧化帶占相當(dāng)大的比重，而華池-環(huán)河組氧化帶以黃色為主，主要由古潛水氧化作用形成。上述氧化帶大規(guī)模的發(fā)育有利于鈾礦化的形成，此沉積間斷也是潛水氧化帶砂巖型鈾礦的主成礦期。N1-Q2和現(xiàn)代盆地兩次抬升剝蝕，又E3分布很局限和Q3具有很好的滲透性，故N1-現(xiàn)代的地表氧化作用疊加在志丹群上部的古潛水氧化帶上，在盆地總體抬升的構(gòu)造背景下，氧化作用繼續(xù)向華池-環(huán)河組深部發(fā)展，氧化深度可達(dá)300米，氧化程度更為充分。華池-環(huán)河組含有機(jī)質(zhì)豐富，有相對(duì)較好的還原條件，在其氧化-還原界面可形成鈾礦的聚集，目前已發(fā)現(xiàn)9401礦化點(diǎn)和鄂托克前旗鈾礦點(diǎn)。

3.2 層間氧化帶砂巖型鈾成礦前景

根據(jù)前面所述承壓水發(fā)育特征，志丹群華池-環(huán)河組最具有利于鈾賦集成礦的地下承壓水逕流，滲透系數(shù)為0.604～0.790m/d，利于層間氧化帶的發(fā)育，具備了層間氧化帶發(fā)育的水文地質(zhì)條件，目前已對(duì)部分地區(qū)的層間氧化帶進(jìn)行了初步控制。

在K2-N2期間，承壓水由盆緣向盆內(nèi)流動(dòng)，具有典型的滲入方式，主要逕流方向應(yīng)沿伊陜斜坡由東向西順層流動(dòng)，承壓水的補(bǔ)給來(lái)自周圍蝕源區(qū)和同層組巖層出露地表的區(qū)段，同樣在這一沉積間斷，在形成大規(guī)模古潛水氧化帶的同時(shí)，由盆地邊緣向盆內(nèi)應(yīng)發(fā)育古層間氧化作用，形成相應(yīng)的古層間氧化帶，氧化帶主要賦存于華池-環(huán)河組，并顯示為黃色為主，在氧化-還原過(guò)渡部位可形成鈾的富集成礦，此沉積間斷同樣是層間氧化帶砂巖型鈾礦的主成礦期。從更新世開(kāi)始沿盆緣黃河斷陷的形成，在盆地整體抬升的同時(shí)，破壞了白堊紀(jì)自流水盆地完整的補(bǔ)、逕、排系統(tǒng)，促使盆地地表水系，潛水和“上部承壓水”產(chǎn)生由盆內(nèi)向盆地逆地層傾向流動(dòng)的現(xiàn)象，故不能導(dǎo)致古層間氧化帶的繼續(xù)發(fā)育，很難形成大規(guī)模鈾的賦集成礦（但可導(dǎo)致古潛水氧化帶的進(jìn)一步完善）。“下部承壓水”仍然保持了從兩翼巖層的裸露區(qū)補(bǔ)給，向向斜軸部的水平承壓水逕流，形成現(xiàn)代層間氧化帶，使古層間氧化帶繼承性發(fā)展。含氧含鈾水始終保持了統(tǒng)一的運(yùn)移方向，造成鈾長(zhǎng)期的富集成礦，目前已發(fā)現(xiàn)多個(gè)由鉆孔控制的鈾礦化和鈾異常。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鄂爾多斯盆地北部具備了潛水氧化帶和層間氧化帶砂巖型鈾礦形成的水文地質(zhì)條件。層間氧化帶砂巖型鈾礦為主要找礦類型，次之為潛水氧化帶砂巖型鈾礦。找礦主要層位為下白堊統(tǒng)志丹群華池-環(huán)河組。找礦主要地區(qū)應(yīng)為盆地東部（伊陜斜坡），其次為盆地西緣。找礦深度主要在300-600米的深部。

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