基底岩石中铀通常以4价独立的铀矿物、类质同像、吸附等形式存在于富铀岩石中,在大气降水(含氧)的不断风化、淋滤下,4价铀(U4+)氧化为6价铀(U6+),U6+又与含氧水结合成铀酰离子UO2+,使含氧的地下水富含铀。
(1)U4+→U6+
二连盆地古河道砂岩型铀矿
(2)U6+→UO2+
二连盆地古河道砂岩型铀矿
铀酰离子UO2+在水质类型为HCO3-型、HCO3--SO24-型的地下水中,通常以铀酰碳酸盐〔UO2(CO3)n〕2(1-n)、铀酰硫酸盐〔UO2(SO4)n〕2(1-n)等化合物形式迁移,也可以机械悬浮物和氢氧化物溶胶UO2(OH)+形式迁移。
研究区周边的岩体从目前掌握的资料来看,有海西、印支、燕山期的中-酸性岩体。放射性含量各期有高有低(图8-3),海西期岩体面积差别很大,小则n×10km2,大者>900km2;U含量最低为3.6×10-6,最高为6.38×10-6,平均为4.61×10-6;印支期岩体的面积均在n×102km2,U含量最低为1.4×10-6,最高为8.3×10-6,平均为4.47×10-6;燕山早期岩体的面积相差悬殊,小者仅48km2,大者1180km2,U的含量最小为3.4×10-6,最高为7.3×10-6,平均为4.96×10-6。各时期的岩体面积均相差较大,U含量的平均值相差不大,但是单个岩体之间相差比较大。从图8-3中可知,Th含量普遍比U高,海西期岩体平均值为17.74×10-6,印支期岩体平均为19.7×10-6,燕山早期平均为27.24×10-6,与U含量相比,Th在各期岩体中的平均值变化比较大,海西期和印支期接近,而燕山早期的含量较高。从U-Th关系分析可以看出,海西期岩体中U、Th相关性一般,其相关系数r=0.58996051;而燕山早期岩体中U、Th相关性较好,r=0.84310778,如图8-4所示。
图8-3 二连盆地及周边岩体时代与含铀性分析直方图(数据资料据核工业208大队)
蚀源区中岩体的风化程度与U的淋滤有关,通常是风化程度高,U从岩石中转入地下水中的几率就高,如卫镜岩体风化强,节理发育,U从岩体中迁移出来的量就大。另外,在覆盖区的钻孔中也见到赛汉期的古河道直接发育在早风化的花岗岩体之上,如图8-5。隐伏的花岗岩发育明显的风化壳,图8-5(A)是2082地区T383-21孔中见到的古风化壳,钻孔中78.07m之下为“原状”灰色、灰黑色花岗岩,手标本上暗色矿物基本上没有蚀变,岩石坚硬,结构未遭破坏;76.87~78.07m风化强烈,颜色已经变为褐色、褐黄色,暗色矿物已不复存在,岩石结构松散,反映该花岗岩在埋藏之前遭受了强烈的风化、淋滤作用。
图8-4岩体中U-Th关系图(A)海西岩体;(B)燕山早期岩体