含矿自流盆地的放射性环境地质和地浸法开采铀矿床.pdf

含矿自流盆地的放射性环境地质和地浸法开采铀矿床 第六图书馆 铀矿床 水文地质 环境保护 地浸法开采 环境地质铀矿地质绍.,ГM 赵凤民不详2000第六图书馆 第 1 6 卷 2 0 0 0年 第 2期 3月 铀 矿 U r a n u m 地 质 Ge o l o g y ＼ ．1 6 No ． 2 M a r ． 2 0 0 0 ＼ 含 矿 自流盆地 的放射性环境地 质和 地 浸 法 开 采铀 矿床 绍尔 r ． M ． 阿法纳谢 耶夫 A． M 俄 罗斯 全俄 地 质研 究所 ／ 一 fi／ 弋 层 间一 渗 入型 铀矿 床不 同的现代 水 文地 质环 境对 采 用 地覆 方 法采 矿 过 程 中保 护 环境 不受 朽 染 的程 度不 同。根据 水 文地 质特 征 ， 特 别是 水 动 力 指 标 可 将铀 矿 床 分 为 有 利 的 、 不 利 的 和非 常不 利 的 3类 有 利的 铀矿 床 指矿 区 的水 流从 矿 带两 侧分 别从 氧化带 和原 生 灰 色 岩石 带 以斜 交 形式 向矿 带方 向流动 ， 并 沿 矿带 走 向方 向相互 作用 。这 样 的水文 地质条 件 下 工 艺溶 液 不 可 能流 到 矿带 范 围 以外 ， 故 环境将 不受 污染 。完全 不利 的水 文地 质条 件是 指水 流垂 直 穿 遗矿 带 从 氧 化带 向原 生 灰 色 岩石带流动 ， 它们能将有毒元毒和重金属带到矿带以外的相部 地区。不利的水文地质条件是指 同 时具有上述两种特征的铀 矿床。实践证 明， 水文地 质条件有利于地蔑方法开采和有关工艺 流程 时 ， 开采工作对现坜造成的污染要 比天然放射性污染低。L ，- 一 ， 美鬟 词层 问 渗 入 型铀 矿 床水 文地质环境保 护 ． f ， ≮。 ． 1卜、 文章编号1 0 0 0 0 6 5 8 2 0 0 0 0 2 0 0 7 4 - 0 5 中田分类号X 1 4 3 文献标识码_A 睇隧 砍 在图兰台坪东部探 明了分布 于层 问氧化带 尖灭端 部位 的铀 矿 近天 山 巨型 铀成矿 省 ， 它们赋存于两种水文地质构造类 型之 中。第一 种构 造类 型是成矿 的含 氧含 铀水 的分 布面积不 大 ， 在小 的山间 自流盆地 中形成局部的控矿层 间氧化带 中央克 兹尔库姆 省 。第 二种水 文地 质构造类型 大型 的 自流盆地含氧含铀水 和 由它们形 成的控矿 的层 间氧 化带 具有 区域 性分 布特征 楚一 萨雷苏和锡尔达林 省 。 根据 在 中央克兹尔库姆采用地浸方法开采层 间． 渗人型铀矿床和进行 环境保 护的经验 ， 了 解 到所有 铀矿 床都分 布于小的含矿 自流盆地 内地下水 的径流 区。 研究 地下水 的化学 成分 ， 首先是污染元 素在层 间氧化带 、 铀矿 化地 段和原始的灰色岩石 中 的浓度 ， 表 明铀矿床 内原始 的 天然的 水地球化学环 境不 利于作生活饮用水 源。其污 染成 份 ， 有毒元 素和重 金属 的浓度 ， 包 括矿 化地下 水 中的 a一和 ， F e ， Mn， ，c u ，z ，P 0 ， As ， 绍 尔 r M． 男 ， 6 8岁 ， 博 士 ， 全俄 地 质研 究所 。 本 文 由接工 业北 京地 质研 宠 院赵凤 民翻译 收稿 目期 1 9 9 9年 9月 8日 维普资讯 第六图书馆 第 2期 绍 尔 r M 等 含 矿 自流 盆地 的放 射性环 境地 质 和地 提 法 开采 铀矿 床 7 5 Mo等 ， 以及放 射性核素都超 过允许浓度界限值 25倍 ， 有些达 到一 个数量级 。 在用硫 酸法或碳酸盐法 流程 的开采 过程 中， 应当对受局部层 间氧化带 控制 的层问． 渗入 型 铀矿 床采用使 含矿层上下含水层不受 广泛 和严重 污染 的方法 、 工艺 和设 备 。 对正在进行 开采 的地攫地段 ， 其 中包括对南 布基 纳依 、 克特 缅奇 的观 察 ， 根据 吉兹尔捷 巴 地质 矿 山企业专家提 供的数据 ， 表 明在距开采地段 38 k m 处 的地下 水 中没 有发现有 害元 素 浓 度 升 高 。 根据所得结果 ， 以及 中央克兹 尔库 姆 省含矿 小 自流盆地 的地 质． 水 文条件评 价 ， 证 明接 近 含矿 水的排泄区 ， 发育局部 的渗水流 和其 他一些 特 征对采 用地浸 方法 开采铀 矿 床条 件非常有 利 。 南哈萨克斯坦多层 达 1 O个 含矿层 的层 间一 渗 入型 铀矿床 ， 赋存 于区域性层 间氧化 带 的 尖灭部位 J ， 在巨大的楚一 萨雷苏 和锡 尔达林淡水 的 自流 盆地 中 ， 地下 水广 泛应 用 于生活用水 和灌溉 。与中央克兹尔库姆省不 同的是 ， 这里应用 地浸 方法 可能对周 围环 境产 生相 当大 的影 响 。 首先这与 铀矿床 在现代水文地质环境 中的分布特 征有关 。铀 矿床在 地下径流系统 中相对 于大 的地下水 流和其排 泄区的位置可 以作为 开发 自然 环保措 施 的基 础。显 而易见 ， 矿 床位于 水 文地质条件不利 的情 况下 ， 需采 取最 广泛 的保 护环境 的综合措施 。 分析全俄地质研究 所 3 5年来研究 锡 尔达林 和楚． 萨雷 苏铀 成矿省所积 累的大 量实际资料 ， 可 以按 水文地质 ， 特 别 是评 价铀 矿床在水文地 质背 景 中的位置有决定 意义 的水 动 力综合 指标 ， 对层 间． 渗入型铀 矿床进行分类。 在楚． 萨雷 苏和锡 尔达林 铀成矿 省 的范 围 内可根 据有 利 的 、 不利 的和非常不利 的水 文和地质 条件 ， 将铀 矿床分为 3类 或者说按地下水在地 浸方法 开采 时对环 境保护 不 受 污染 的程度将铀矿床分为 3类 。这些矿 床的特征如下 赋存于有利 的水文 地质条 件 下 的矿床有 门库 杜 克 矿 田的东侧 和卡拉穆伦 。它们位 于肯采 一 布 杰诺 夫和卡拉穆 伦． 卡拉套 金属成矿带 的边缘部 分 ， 它们将 赋存 上 白垩统地 层 中的铀矿床联成一片 J 。赋存 于老第 三纪的乌瓦纳斯 和 甘茹坎铀矿床 也处 于乌 瓦纳 斯． 甘茹 坎 金属 成矿 带 的边缘 部分 ， 他们也 属于这一 类 。 由于 这些 铀矿床 处 于金属 成矿 带 边缘 或者中心部 分 ， 在一 定程度 上 已决定 了它们 的水文 地 质条件。这是因 为该 金属成 矿带边 缘 ， 在 现代继 承性 发 展 的渗 滤过程 中， 成矿 和矿 化再 分配的活性低 。 有利 的水 文地质环境的概念可 以用研究 门库 杜克 矿床 东侧 的水动 力特点 说 明 图 1 ， 该 矿床 门库杜 克含 矿层 中 地下水从东南 向西北 方 向移动 ， 即从 层 问氧 化带 向铀矿 化 带移动 ， 为东南水流。另一股水流从东北 向西南 方向迁移 ， 即从原 生灰色 岩石带 向铀矿化 带迁移 ， 为东 北水流 。这 两 股水流从东 向西 沿矿 带的走向相互作用 。在这样 的水文 地 圈 国 F z - q 囤 图 1 门库杜 克矿 床东 悃 I 水 动力 状 态 门库杜 克层 ， 1 9 9 1 Fi g ． 1 Hy d r o d y n a mi c r e g i me o n t h e e a s t e r n s i d e o l u r a n i u m d e p o s i t Me n ku d u k 1 等 水位差 线 ； 2 运动 方 向 3 控 矿的层 问氧化 带尖灭 界线 4 赋存于层 问氧化带尖灭娃的矿体 维普资讯 第六图书馆 7 6 铀矿地质 第 l 6卷 质环境 中 ， 工艺溶液在开采块段 以外 的露头完全 不具危险性， 因为该溶液不 可能流 出矿带 的范 围 。 乌瓦纳斯矿床 的乌瓦纳斯含矿层 的水文 地质条件与 门库杜 克矿床完 全相 似 图 2 。该矿 床东部 、 中部和西部矿段东西 向的矿 带上 【 均 匀地作用着从东 向西 的地下 水流 。 图 2乌 瓦纳 斯矿床 水动 力状 态 乌 瓦纳 斯层 ， 1 9 9 7 ， 图例 同图 1 F i g 2 Hy d r o d y n a mi c Mg e a t t h e u r a n i u m d e p o s i t Uv mms 近似 的水 文地 质条 件还 见于甘茹坎矿床 的甘茹坎 、 乌尤克及英凯所有 的含矿层 中 图 3 。 如此可 以设想 ， 控制所述矿床矿带 的陆相上 白垩统 门库杜克 、 英凯 和热尔 巴克层 和老 第 三纪 甘茹坎 和乌瓦纳斯层 的沉 积层 和古 河道 系统 是现代地下水 的排 泄道 。 卡拉 穆伦矿床位于地下水 的排泄 区附近 ， 赋予 同名 的雅 内库 尔 干长垣 和背斜 。相似 的矿 床位 置同样有利于用地浸方法进行开 采。 完全 不利 的水文地质条件 的实例是 在哈 萨克斯坦 的英凯矿 床 _ 2 J 。该矿 床位 于肯采一 布杰 诺夫金属 成矿 带的 中部 ， 楚 ． 萨雷苏省 中最 大最强 的淡 化地下 水渗水流 的前部。该水 流决 定着 成矿省 的水动 力和水文 地球 化学环境 ， 赋 存于上 白垩统地 层 中铀矿 化的分 布特征 与它 的发展 有 关 。 ． 图 4展示 了英凯矿床 的含矿层之 一 英凯含矿层 中铀矿化 的展布 。矿化分 布于水流 的 轴部 ， 水 流的走 向从东南 向西北 ， 保证 了地下 水垂 直矿带迁移 。 英凯矿床所有含矿层 的地下水 在渗流 的轴部都为淡水 ， 矿化度小 于 I g ／ L 热尔帕克 、 英库 杜克含矿层 ， 或者呈半咸水 ， 矿化度为 l一3 g ／ L 门库杜克含矿层 。 所 引用的资料表明_ 2 J ， 在英凯矿床 开采块 段 ， 工艺溶 液渗漏 和涌 出是非 常危 险的 ， 特别是 在 渗流的轴部 ， 那里 的污染元 素可能被带到矿 带外与矿 床相 邻的西北 方地 区。 近期查 明锡 尔达林省的扎列奇诺耶矿床 与英凯矿床 的水文地质 环境 也十分 相似 。该矿床 位于发育于大卡拉套上白垩统沉积层内的大的地下水流的轴部。该水文地质环境对扎列奇诺 耶矿床开采所起 的负作用 可能 由于该矿区 内分 布于卡拉 套隆起 周 围的巨大地下水 排泄 区的影 响而减弱 。 有些矿床具有上述两类矿床 的水文地质 环境特 点 ， 在这 些矿床 矿带 的一些 地段存 在穿 透 矿体 迁移 的地下水流 ， 这 可将 其划为在水文地质环境上不利 的类型 ， 但在这些矿床的另一些 地 段 ， 工艺溶 液渗流 和涌出时不会流到矿带 以外 。由于对水文地质条件研究得不够 ， 可初 步将 位 维普资讯 第六图书馆 第 2 期 绍尔 r ． M ． 等 含 矿 自流 盆地 的放 射性 环境 地 质 和地 浸法开 采铀 矿床 图 3 甘 茹蚨 和奠 因库 姆矿 床水 动力状 态 乌尤 克层 ， 1 9 8 8 ， 图例 同图 1 Fi g 3 Hy d r o d y n a m i c r e g i me a ￡u r a n i u m d e p o s i t sKa n r u g a n m a d M o h n k u m 圈 圈 园 a ． 围 图 4 英 凯矿 床水 动 力状 态 英库 杜克 层 ， 1 9 8 6 ， 图倒 同图 1 Fi g ． 4 Hy d r c d y r mJ c r E g i me a l t h e u r a n i d e p o s i t[ n k zi 于乌 瓦纳斯- 甘茹坎金属成矿带 中部 的莫 因库姆矿 床列入该 类 型 J 。在 该矿 床北部 和 中部 含 矿层 中的地下水流重新定 向 ， 变为垂直矿带迁移 图 3 。 据此提 出的楚． 萨雷苏和锡尔达林成 矿省铀 矿床 的分类 可应 用于评 价现代 地下 水流 在采 用 地浸 方法开采时对环境的负面影响 。 上述地 浸场对相邻地段地下水质量影 响的评 价 已被 实践证 实 。如甘茹坎 矿床 ， 总 体上具 有 有利 于地浸 方法开采 及有关工 艺流程的水文地质条 件。对开采现场造成 的污染 比天然放射 性污染低得多 。 最后提供一些关于楚- 萨雷苏 和锝 尔达林省 控制的不 同后 生成 因矿 带 的地下水生态 一 水文 地球 化学 特征的数据 。 在这 些省 中 ． 铀矿化带 的氧． 镭和铀． 镭地下水 中的核 素浓度 大大高于 允许浓度界 限值 ， 铀 高出 1 02 0倍 、 氧 2 0 0倍 、 镭 1 0 0 0倍。这些水含有一系列有毒元素 和重金属 s e ， M0 ， P b ， B e ， F e ，Mn等 ． 并且 在肯采一 布杰诺 夫和 甘茹坎． 乌 瓦纳斯 金属 成矿带 北部 的 矿床 具有 高矿化 度 特征 大于 3 g ／ L 和 a一 和s O i 一含量偏高。这些水不经特殊处理则不能直接用于牧场饮用 维普资讯 第六图书馆 7 8 铀矿地质 第 1 6嚣 和 灌 溉 。 除被工艺过程破 坏了水 动力条件 的地段外 ， 氧化带 和 原始灰 色岩石 中的地 下水 一般 不含 高浓度 的核 素 。但奠 因库 姆矿 床在距矿带 12 k m或 更远地 方 的原始灰 色岩 石 中 ， 在穿 透迁 移 的地 下水 中测 出镭含量偏 高和有 P b异 常 。在层 间氧 化 带的水 中广 泛 发育 s e ． 而 在层 间氧化 带和灰色岩石两个带 中钼 、 锶 的含量 高出允许浓度值界 限 ， 这样 的水需要对 以上元素进 行 去 污 净 化 处 理 。 全俄地质研究所编 制了小 比例尺 1 1 5 0万 的楚一 萨 雷苏成 矿 省上 白垩统 含矿 层 的一 系 列有 毒元 素和重金 属 S e ， Mo ， S r ， Mn， F， V， B r等 以及放射 性核 素 U． R a ， Rn 在地下水 中分 层 分布图 。这 些图件可 以用 于对 主要含水 层 的生态． 水文 地球 化学条 件评 价和设计 相应 的天 然环保措施 。 参 考 文 献 J X K Ka p m4 oa ， H C．B0 6 0 I p o B ，K． r Bp 0 B H HH即V 吼 y 可 取 唧 T Il F I yl mo s ux Me c ∞ p 0 锄 e 明 P唧y 如 Y3 6 e X C T a S． 一T a L Ug e n T0AH ， 1 9 9 6． 2 H H． I T e r p o s ，B． r H K 0 B ．x B Ay H p 0 B M Ⅱ p 。 } 啪 珊 唧p 0 强丑 e 哪Ka a a xe r a mt【 蛳 蜘 自 珊 一 A删 a f H r h 岫M． I 9 9 5 3 B p Be p H 6 唧 。 B．n r K L O X O B．B ． B． M o p o 3 g o H 印oⅡp 即 巳 H H e y 日 曲p Ⅱ 耻 uH 0 _ I H O r o H x且 MⅡ驰 ㈣ 3 鼬 H 瑚 Ⅱ o Ⅱ x 日 0 ⅡⅡ Ⅱ p B O 听 聃 柚暑 p R O H x o q H C T K e B } 唧 y A H Ⅱ x p e r K o s a x P e o a o r ． a Ka ．x c r a m ，1 9 9 8 【 2 9 2 1 0 2 RADI oACTI VE ENVI RoNM ENTAL GEoL0GY oF oRE BEARI NG ARTESI AN BASI N AND I N S I TU LEACH M I NI NG oF URANI 删DEp0S I T Sh o r r． M ． M a na s i e v A． M Al l - Ru s i o n C , e o l o g l cRe a r c hl n s t i t n t A b s t r a c t Th e r e c e n t h y d r o g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t s o f i n t e r l a y e r - i n f i l t r a t i o n t y p e u r a n i u m d e p o s i t s e x e r t d i f f e r e n t i n f l u e n c e i n p r o t e c t i n g t h e e n v i r o n me n t p o l l u t i o n d ur i n g i n s i t u l e a c h mi n i n g p ro c e s s ． Ac c o r d i n g t o t he h y d r o g e o l o g i c c h a r a c t e r i s t i c s ，e s p eai a l l y t h e h y d r o d y n a mi c p a r a m e t e r s ，u r a n i u m d e p o s i t s ma y b e div i d e d i n t o 3 g r o u p s f a v o r a b l e ．u n f a v o r a b l e a nd e x t r e me l y u n f a v o rab l e．Fa v r a b l e ur a n i u m d e p o s i t s a r e t h o s e i n wh i c h g r o u n d wa t e r d i a g o n a l l y f l o ws f r o m o d a fi o n g o n e a n d u n a l t e r e d roc k go n e t o t he o r e z o n e i n t e rac t i n g a l o ng t h e t r e n di n g o f t h e o r e go n e ．Un d e r s u c h h y d r o g e o l o g i c c o n d i t i o n s l e a c h i n g s o l u t i o n i s n o t a b l e t o f l o w b e y o n d t h e o r e gon e ，p rot e c t i n g t h e e n v i r o n me n t f rom po l l u t i o n． C o mp l e t e l y u n f a v o r a b l e h y d r o g e o l o g i c c o n d i t i o ns are t h o s e u n d e r wh i c h g r o u n d wa t e r p e r p e n d i c u l a r l y p a 3 8 t h r o u gh t h e o r e z o n e fl o wi n g f r o m t h e o x i d a t i o n z o t l e 下转 9 0页 ，Co n t i n u e d o n p a g e 9 0 维普资讯 第六图书馆