氡气测量在寻找铀矿中的应用
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发布时间：2022-06-19 03:07
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时间：2024-03-29 17:45
在地面γ测量中,由于放射层的自吸收作用和地表覆盖层的阻挡作用,使得γ射线不能穿过较厚的阻挡层。因此,在具有成矿远景又覆盖较厚的地区开展氡气测量具有重要意义。
氡是惰性气体,不易发生化学变化,为其迁移提供了理论基础。由于气温、气压的变化等原因,使矿层中衰变产生的氡气很容易发生扩散迁移。氡气在孔隙度较大的土壤、岩石中具有很强的迁移能力,特别是在断层带中的迁移能力更强。据研究,氡气可以从地下150m迁移至地表。所以,氡气测量是寻找深部铀矿体的重要方法。
氡气测量在放射性勘查中主要用于以下三个地段：①成矿有利,但覆盖较厚的地段；②对断裂带较发育而地面γ异常较弱的地段进行追索；③已知矿点(床)外围扩展找矿的地段。
氡气测量的结果可以绘制成氡等浓度图,氡浓度剖面图,Rn、Tn浓度比值等值图等。对于α径迹、α聚集器、活性炭吸附等测量结果,也作类似图件整理。
1.土壤氡异常的评价
无论是瞬时测氡或是累积测量,寻找矿致异常是我们的目的。第一步是根据图件资料,找出高于正常平均值(三倍均方差)的氡气异常地段；第二步是确定该异常是否与放射性矿床有关,或确定异常的其他成因。
土壤氡影响因素很多,但主要受两个方面的影响。第一种因素是气象条件,如气压、气温变化、刮风、下雨等都会影响氡异常的变化。第二种因素是地质环境的影响,如断裂、风化、侵蚀、地下水升降等因素都影响氡浓度。可见确定氡异常的成因并不简单。
根据经验,发现氡异常以后,一般有下列几条处理原则：
1)矿致异常的特点是随深度增加,Rn异常增大。为此,必须进行不同深度的采样测量。
2)在异常点处,埋入取气器,进行连续抽气测氡。如多次抽气,读数基本不变,说明地下氡源充足,有可能是放射性矿床异常或较大的构造带引起的异常。
3)进行本地区地质分析,了解有无成矿的地质因素与异常相对应。
4)如上述三条都是有利于成矿,则应打浅孔进行γ测井。
5)如果是Rn、Tn混合异常,可以通过Rn/Tn浓度比值作图。在测量剖面上Rn/Tn比值的最高处为铀异常地段。
2.氡异常与找矿实例
(1)花岗岩中的铀矿
1)甘肃天水某地铀矿受NW向帚状断裂带和NE向断裂带联合控制。矿点附近γ测量发现大量的高值点(最高1000γ),但高值点之间互不连续,中间夹杂大量的30γ左右的低异常。经α径迹测量后亦有异常反应,再经FD-3017型测氡仪测量,该异常基本连为一片,如图5-14所示。经地表槽探揭露(TC-1),在F1破碎二长花岗岩中见到厚度为0.4m、品位为0.124%的铀矿体；在γ测量和氡气测量及径迹测量异常较低地段仅见到了零星的铀矿化(属于表外矿体)。经ZK302揭露,在物探异常集中部位下方见到了铀矿体,该矿体品位0.098%,视厚度1.25m。由此可见,该物探异常属于矿致异常。异常与矿体对应良好,氡异常能够反应深部铀矿体的存在。
2)成都市区河水中铀的裂变径迹测量(邱元德等,1988)。成都市原府河、沙河、南河贯穿市区。在40个点采集水样,取25μL滴于聚碳酸酯膜,用红外灯烘干；第二批样品用“浸片法”(浸泡1h)。
结果显示三条河流中铀平均含量为n×10－4mg/L,远低于国家规定值10－2mg/L。
图5-14 天水某地花岗岩铀矿的地质-物探综合剖面图
(据核工业二○七工程指挥部,1977,内部资料)
1—第四系冲、洪积物；2—燕山期第二次侵入的二长花岗岩；3—断裂带及编号；4—褐铁矿化；5—铀矿体
裂变径迹测铀灵敏度较高可达10－7mg/L。
3)1986年乌克兰切尔诺贝利核电站事故之后,某地区土壤和植物中含有铀和钚。根据两者放出粒子能量不同,采用在探测器与样品之间加一层薄膜的方法,通过反应堆照射分别测量钚的含量。用这个方法测量了土壤和植物中的铀和钚的含量,对事故地区进行环境辐射评价。
(2)层间氧化带砂岩铀矿
这类矿床一般品位较低,但易于原地浸出,因此开采成本很低。近年来,世界各国都在积极寻找这种类型的矿床。
我国北方的新疆、青海、甘肃、内蒙古等地都具有形成这类矿床的地质条件。新疆某地铀矿就是其中的例子。这种类型的铀矿床一般形成于干旱地区的古河床,矿床产出于两个隔水层之间。所以该铀矿化产于中下侏罗统水西沟群(J1－2Sh)陆相含煤建造中,主要含矿岩石类型有：砂岩型、煤岩型和泥岩型,如图5-15所示。铀矿产于层间氧化还原过渡带。地表γ异常微弱,但氡气异常明显。后经钻探证实,该铀矿为典型的层间氧化带砂岩型铀矿,主要矿体位于含钙砂岩中(ZK129所见矿体位于泥岩中)；在上白垩统(K2)与中下侏罗统水西沟群(J1－2Sh)不整合面上下形成矿化；矿体形态为似层状或板状；矿体一般埋深200m左右,铀品位0.01%～0.056%。再次显示氡气测量具有“攻深找盲”作用。
图5-15 新疆某地层间氧化带砂岩型铀矿Ⅶ号勘探线剖面图
(据古抗衡等,1996)
Q—第四系沉积物；N—新近系粉砂质或泥质粉砂岩；E—古近系砂岩、砂砾岩；K2—上白垩统泥岩、含钙砂岩；J1－2Sh—中下侏罗统水西沟群钙质砾岩(上层),泥岩(下层)。1—不整合接触界限；2—断裂带；3—钻孔及编号；4—铀矿体；5—矿层品位%(上)、厚度m(下)
3.碳硅泥岩型铀矿
新疆、甘肃等地多处铀矿床都是干旱地区水成铀矿的典型例子,但这些铀矿都或多或少与煤系地层或煤层有直接的成因联系。这充分说明碳质对铀具有很强的吸附能力。
胶体的SiO2和泥质岩石中的黏土矿物对离子状态的铀也具有很强的吸附能力,因此碳质、泥质和硅质岩石中易于形成铀矿床,即碳硅泥岩型铀矿床。不仅如此,碳质、泥质和硅质对金也具有一定的吸附能力。因此金和铀可以在同一个矿床中出现(形成金-铀矿床),但金和铀又存在“同带异位”现象(谭洪波,2009),其中甘肃某地的金铀矿床就是典型的例子。
该金-铀矿床的外围有许多铀矿点,其中水泉沟矿点具备碳硅泥岩型铀矿的地质条件。
水泉沟金铀矿点在20世纪70年代铀矿普查中,显示有弱的γ异常,但在随后开展的氡气测量后,在断裂带上方发现很高的氡气异常,最高氡异常200em。据此在该异常点附近进行了深部揭露,其揭露结果见图5-16。揭露中发现铀矿体品位0.03%,厚度1m。
20世纪90年代在该地区进行金矿普查时又在该铀矿点发现了金矿体,从而提升了该矿点的经济价值。由图5-16可见,金矿体与铀矿体相距仅有2m,金矿体平均品位2×10－6,厚度3m；这两种矿体都位于两个断层的夹持部位,而且两个断层之间的小断层很多,致使其间的岩层产状变化很大,这些都是构造运动的结果。
图5-16 甘肃某地金铀矿床外围水泉沟矿点PD-1左壁矿化素描图
(据姜启明,1992,内部资料)
1—硅质板岩；2—碳质板岩；3—泥质板岩；4—泥质粉砂质板岩；5—含炭粉砂质板岩；6—断层带及褐铁矿化；7—构造泥；8—金矿体；9—铀矿体
