CN113534284A - 一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法 - Google Patents

Abstract

本发明铀水化学找矿和铀成矿预测领域，具体涉及一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，布设采样点并采集特征信息，绘制各水质参数散点图，确定水中参数变化趋势曲线，确定各参数临界点，然后确定各参数临界值对应区域，最后推测氧化带发育范围及前锋线位置。本方法能够推测层间或潜水氧化带及前锋线的位置，为铀矿床的勘探提供水文地球化学依据。

Description

一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法

技术领域

本发明属于铀水化学找矿和铀成矿预测领域，具体涉及一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法。

背景技术

砂岩型铀矿床是指工业铀矿化产于沉积盆地特定砂体中的铀矿床，可划分为沉积成岩型、层间氧化带型、潜水氧化型等亚类，是世界上分布最广的铀矿床类型。层间氧化带型和潜水氧化带型砂岩铀矿床均属后生成因，为中国北方各盆地最主要的成矿类型。氧化带的发育对于形成此类后生砂岩型铀矿床至关重要，其形成过程主要是含氧含铀水在渗透性好的砂体中渗流，地层中的黄铁矿、有机质等还原剂被逐渐氧化，形成褐铁矿、水针铁矿等矿物，使砂体呈现淡黄色、黄色、红色等氧化色，与原生灰色形成鲜明对比，铀矿化多形成于氧化—还原界面附近。

层间氧化单层厚度可达几十米，深度可达几百米甚至更大，延伸数公里至几十公里；潜水氧化作用发育的深度随潜水位的高低而变化，其发育深度较小，一般位于近地表附近。了解或查明氧化带各亚带的发育程度、宽度、走向变化特征，尤其层间氧化带的氧化-还原过渡带规模及其变化特征，为砂岩型铀矿床勘探过程中重要的工作内容之一。现阶段沉积盆地铀矿勘探过程中，通过准确定位层间氧化带前锋线的空间位置来圈定找矿靶区、部署钻孔的勘探方式，已成为主导思路，并取得了系列丰硕的成果。目前氧化带发育特征的研究主要是通过一边钻探施工、一边研究、一边调整的原则进行，但在铀矿勘探的前期和中期，往往缺少相应的钻探资料，如何推测氧化带的发育情况为区域铀成矿潜力评价提供支撑成为一项有意义的研究内容，例如利用高精度磁测方法进行氧化前锋线的推断等研究成果。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，能够推测层间或潜水氧化带及前锋线的位置，为铀矿床的勘探提供水文地球化学依据。

本发明的技术方案如下：

一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，包括如下步骤：

步骤1、布设采样点并采集特征信息；

步骤2、绘制各水质参数散点图，确定水中参数变化趋势曲线，确定各参数临界点；

步骤3、在各水质参数散点图上确定各参数临界值对应区域；

步骤4、推测氧化带发育范围及前锋线位置。

所述步骤4中，以水质参数临界线内区域为参考，具有两个以上区域相互叠置的区域即可圈定为过渡带或还原带，其界限即为氧化前锋线位置。

若得出的氧化前锋线若位于硫化物浓度临界线之外，需将前锋线微调至硫化物浓度临界线之内。

所述的水质参数为Eh、DO、Fe³⁺和Fe²⁺、硫化物的水质参数。

所述步骤1中，特征信息包括水源编号、位置、水源类型、气温、水温、水的颜色、嗅味、流量、地下水埋深、地下水系级别、水源点出露特征、泉口沉积物、围岩岩性、围岩的地质时代及蚀变特征信息。

所述步骤1中，Eh、DO水质参数应现场测定，现场测定时间控制在水样采集后15min之内，Fe、Fe²⁺、硫化物水质参数，现场采集后加入相应试剂后返回驻地测定，测定时间控制在样品采集后12小时之内。

所述步骤2中，在样本量大于5个每百平方公里，散点图上绘制三条趋势线：第一条为对数函数趋势线，第二条为直线降低的趋势线，第三条为直线或抛物线降低的趋势线，其中第一条与第二条趋势线的交点的数值作为各参数临界值。

所述步骤3中所述的各参数临界值对应区域是指，以步骤2中所统计的Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物4个水质参数临界值为界限，分别圈定出Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺3个参数小于各自临界值的区域，并圈定出硫化物大于其临界值的区域。

包括步骤5，对氧化带和前锋线的位置进行验证，若氧化带内钻孔无氧化现象，则前锋线应向氧化带进行偏移，若还原带钻孔内有氧化现象，则前锋线应向还原带进行偏移。

在测量二连盆地伊和高勒地区砂体氧化带发育特征时，Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物4个水质参数的临界值分别为-18mv、7.1mg/l、0.94、15μg/L。

本发明的显著效果如下：

由于氧化带的形成离不开地下水的水-岩作用，与水体及岩体的氧化还原能力密切相关。当地下水渗流经过含水层砂体时，水体与砂体的成分相互交换，另一方面，深层承压水层中富含的各种气体上升溢散会影响上部水体的水化性质，因此地下水中普遍携带有相应含水层砂体的各种信息。地下水中Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺比值等参数的变化可综合反映地下水的氧化还原能力，硫化物为地下水脱硫酸作用的产物，多产于氧化还原过渡带部位或断裂构造附近，因此部分数据可反映氧化前锋线的位置，所以综合以上参数的变化特征能够推测层间或潜水氧化带及前锋线的位置，为铀矿床的勘探提供水文地球化学依据。

本方法的方案通过对传统氧化带发育及前锋线位置预测方法的补充，可解决盆地铀矿床勘探的中前期因缺乏钻孔资料而无法全面评价区域氧化带发育情况的不足。与以往方法相比，本方法所利用的数据为盆地水文地质调查过程中所采集的各项地下水水质参数，是在进行区域水文地球化学特征研究目的之外对数据的二次利用，成本较低，所推测的氧化带发育及前锋线位置等信息在砂岩型盆地铀资源评价阶段具有一定的参考价值。

附图说明

图1为方法的流程图；

图2为伊和高勒地区地下水Eh变化趋势线及临界值；

图3为伊和高勒地区地下水溶解氧变化趋势线及临界值；

图4为伊和高勒地区地下水Fe³⁺/Fe²⁺变化趋势线及临界值；

图5伊和高勒地区地下水硫化物变化趋势线及临界值；

图6为伊和高勒地区地下水各参数临界线分布图；

图7为伊和高勒地区推测氧化带及前锋线分布图；

图中：1—蚀源区；2—泉；3—构造分区边界；4—季节性河流和河流；5—地下水Eh小于临界值区域；6—地下水DO小于临界值区域；7—地下水Fe³⁺/Fe²⁺值小于临界值区域；8—地下水硫化物大于临界值区域；9—推测氧化带及前锋线。

具体实施方式

下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示的方法步骤图。

步骤1、原始数据采集

根据《铀矿水化学找矿规范EJ/T 276—1998》布设采样点；

描述和记录包括水源编号、位置、水源类型、气温、水温、水的颜色、嗅味、流量、地下水埋深、地下水系级别、水源点出露特征、泉口沉积物、围岩岩性、围岩的地质时代及蚀变特征信息；

Eh、DO水质参数应现场测定，现场测定时间控制在水样采集后15min之内。

Fe、Fe²⁺、硫化物等水质参数，现场采集后加入相应试剂后返回驻地测定，测定时间控制在样品采集后12小时之内。

步骤2、确定参数变化趋势曲线，确定各参数临界点数值

分别步骤1中对所采集地下水样品的Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物等4个水质参数数据进行排序，制作相应的散点图，在散点图上绘制数据变化趋势线；

在地下水从氧化带至还原带的过程中，Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺等水质参数随着有机质的增加而逐渐减小；至过渡带后，水质参数在该带迅速变化，Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺等水质参数急剧降低，而硫化物先增高后降低；地下水进入还原带后，Eh、DO、Fe3+/Fe2+、硫化物等水质参数维持在较低的范围之内。

因地下水水质参数在各带变化速率不同，并在各带维持在相应的变化区间之内，在样本量大于5个每百平方公里的前提下，各参数由高值至低值的趋势线也具有相应的变化特点，表现为在所制作的散点图上可绘制三条趋势线：

第一条为对数函数趋势线，第二条为直线降低的趋势线，第三条为直线或抛物线降低的趋势线。

其中第一条与第二条趋势线的交点的数值可作为相应参数在氧化与还原界面的临界值。

步骤3、在散点图上确定各参数临界值对应区域

以步骤2中所统计的Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物等4个水质参数临界值为界限，分别圈定出Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺等3个参数小于各自临界值的区域，并圈定出硫化物大于其临界值的区域。

步骤4、推测氧化带发育范围及前锋线位置；

以步骤3中所圈定的Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺等3个水质参数临界线内区域为参考，具有两个以上区域相互叠置的区域即可圈定为过渡带或还原带，其界限即为氧化前锋线位置；

得出的氧化前锋线若位于硫化物浓度临界线之外，需将前锋线微调至硫化物浓度临界线之内。

步骤5、验证；

利用已有地质钻孔编录数据中砂体的颜色，对氧化带和前锋线的位置进行验证；

若氧化带内钻孔无氧化现象，则前锋线应向氧化带进行偏移，若还原带钻孔内有氧化现象，则前锋线应向还原带进行偏移。

以二连盆地伊和高勒地区砂体氧化带发育特征为实例

步骤S1

在1:25万区域放射性水化学调查过程中，兼顾采集了123件地下水的Eh、DO、Fe、Fe²⁺、硫化物等多项水质参数。

步骤S2

对123件地下水的Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物等4个水质参数数据分别进行排序，并制作相应的散点分布图，在散点图上绘制数据变化趋势线，找出数据开始急剧变化点的数值，以该数值作为相应参数在氧化与还原界线的临界值。如图2～图5所示，分别得到Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物等4个水质参数的临界值为-18mv、7.1mg/l、0.94、15μg/L。

步骤S3

根据步骤S2统计所得到的Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物等4个水质参数的临界值，分别圈定出Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺等3个参数小于相应临界值的区域及硫化物浓度大于其临界值的区域(图6)。

步骤S4

以步骤S3中所制作的图件为基础，将Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺等3个参数小于各自临界线且有两个以上叠置重合的区域圈定为过渡带或还原带，其界线即为氧化前锋线位置，得出的氧化前锋线若位于硫化物浓度临界线之外，需将前锋线微调至硫化物浓度临界线之内(图7)。

步骤S5

利用区域内已有钻孔数据(砂体颜色)，对氧化带和前锋线的位置进行验证，部分与实际不符的区域进行了相应的微调，结果表明推测氧化带及前锋线位置与钻探成果较为吻合。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，可应用于其它沉积盆地研究。在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出相应变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (10)

1.一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、布设采样点并采集特征信息；

步骤2、绘制各水质参数散点图，确定水中参数变化趋势曲线，确定各参数临界点；

步骤3、在各水质参数散点图上确定各参数临界值对应区域；

步骤4、推测氧化带发育范围及前锋线位置。

2.如权利要求1所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：所述步骤4中，以水质参数临界线内区域为参考，具有两个以上区域相互叠置的区域即可圈定为过渡带或还原带，其界限即为氧化前锋线位置。

3.如权利要求2所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：若得出的氧化前锋线若位于硫化物浓度临界线之外，需将前锋线微调至硫化物浓度临界线之内。

4.如权利要求2所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：所述的水质参数为Eh、DO、Fe³⁺和Fe²⁺、硫化物的水质参数。

5.如权利要求4所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：所述步骤1中，特征信息包括水源编号、位置、水源类型、气温、水温、水的颜色、嗅味、流量、地下水埋深、地下水系级别、水源点出露特征、泉口沉积物、围岩岩性、围岩的地质时代及蚀变特征信息。

6.如权利要求4所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：所述步骤1中，Eh、DO水质参数应现场测定，现场测定时间控制在水样采集后15min之内，Fe、Fe²⁺、硫化物水质参数，现场采集后加入相应试剂后返回驻地测定，测定时间控制在样品采集后12小时之内。

7.如权利要求4所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：所述步骤2中，在样本量大于5个每百平方公里，散点图上绘制三条趋势线：第一条为对数函数趋势线，第二条为直线降低的趋势线，第三条为直线或抛物线降低的趋势线，其中第一条与第二条趋势线的交点的数值作为各参数临界值。

8.如权利要求4所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：所述步骤3中所述的各参数临界值对应区域是指，以步骤2中所统计的Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物4个水质参数临界值为界限，分别圈定出Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺3个参数小于各自临界值的区域，并圈定出硫化物大于其临界值的区域。

9.如权利要求4所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：包括步骤5，对氧化带和前锋线的位置进行验证，若氧化带内钻孔无氧化现象，则前锋线应向氧化带进行偏移，若还原带钻孔内有氧化现象，则前锋线应向还原带进行偏移。

10.如权利要求4所述的一种利用水质参数推测砂体氧化带发育特征的方法，其特征在于：在测量二连盆地伊和高勒地区砂体氧化带发育特征时，Eh、DO、Fe³⁺/Fe²⁺、硫化物4个水质参数的临界值分别为-18mv、7.1mg/l、0.94、15μg/L。

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