土壤氡測(cè)量在呼斯梁—柴登壕地區(qū)砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用

韓 娟，劉漢彬，孫 曄，李軍杰，韓效忠，鐘芳文，金貴善

（核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京100029）

土壤氡活度濃度測(cè)量是放射性礦床攻深找盲的一種重要手段［1-3］，在砂巖型鈾礦找礦中發(fā)揮著重要的作用［4-7］。已有研究表明：在盆地砂巖型鈾礦床和礦化區(qū)土壤中有顯著的氡濃度異常［5-7］。為了評(píng)價(jià)鄂爾多斯盆地北緣呼斯梁—柴登壕地區(qū)砂巖型鈾礦找礦前景，對(duì)該區(qū)進(jìn)行了土壤氡活度濃度測(cè)量，劃分了異常分布范圍和有利的成礦預(yù)測(cè)區(qū)，為鉆探勘查工程提供參考。

1 地質(zhì)背景

工作區(qū)位于鄂爾多斯盆地北緣，鄂爾多斯市東北方向約40 km的呼斯梁—柴登壕找礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)。該區(qū)是干旱沙漠草原區(qū)，溝谷縱橫，地形復(fù)雜，海拔在800～1400 m。

測(cè)區(qū)內(nèi)地層情況（圖 1）綜述如下［8］：

侏羅系主要發(fā)育雜色砂巖、泥巖夾煤層建造，為河流相、三角洲相和湖沼相沉積。

該區(qū)侏羅系主要發(fā)育：下侏羅統(tǒng)延安組（J1-2y），中侏羅統(tǒng)安定組（J2a）、 直羅組（J2z），其中延安組主要為河流-湖泊相沉積，與下部富縣組呈平行不整合接觸。安定組主要為河流-湖泊相沉積，為黑色、灰黑色頁巖，紫紅色泥灰?guī)r、泥巖及鈣質(zhì)粉砂巖互層。直羅組與延安組呈平行不整合接觸，為河湖相碎屑巖建造，分為上、下兩段，是主要找礦目的層。

白堊系與侏羅系地層為角度不整合接觸，該區(qū)存在下白堊統(tǒng)東勝組和伊金霍洛組，為紫紅色與灰白色相間的泥巖、粉砂巖、砂礫巖和含礫砂巖。

古近系—新近系主要為土黃色粉砂巖、砂礫巖和淡黃色含礫砂巖，局部有鈣質(zhì)結(jié)核，分布于平緩山頂及溝掌部位。

第四系主要為沖積黃土、風(fēng)成砂、風(fēng)積砂土和砂質(zhì)黏土等。

2 測(cè)量方法及其數(shù)據(jù)處理

使用HDC型高靈敏度測(cè)氡儀野外實(shí)地測(cè)量土壤氡活度濃度。測(cè)量前，對(duì)儀器進(jìn)行鑒定，并在測(cè)量過程中對(duì)儀器穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。

根據(jù)盆地土壤氡活度濃度測(cè)量網(wǎng)度試驗(yàn)結(jié)果［5］和工作量及區(qū)域測(cè)量的目的［9］，規(guī)劃該區(qū)土壤氡活度濃度的測(cè)量方案為：點(diǎn)距50 m，14條測(cè)線，線距2 km，每條剖面長(zhǎng)11.5 km，測(cè)線為SN向，每條測(cè)線測(cè)點(diǎn)230個(gè)，共完成測(cè)點(diǎn)數(shù)3220個(gè)，總測(cè)量長(zhǎng)度161 km，測(cè)量面積 299 km2（圖 1）。

測(cè)量操作步驟如下［5，10］：

（1）在取樣點(diǎn)位置打孔，孔寬4.5 cm、深90 cm；

（2）將取樣器置于土壤的取樣孔中，排盡取樣孔中大氣；

（3）用抽氣筒抽取樣孔中的氣樣，提筒和儲(chǔ)氣時(shí)間為20 s左右，采樣筒壓力為0.15 MPa；

（4）啟動(dòng)高壓，利用靜電收集法測(cè)量氡子體；

（5）利用α射線原理進(jìn)行測(cè)量，最后記錄土壤氡活度濃度數(shù)據(jù)。

野外實(shí)地測(cè)量中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在潮濕低洼位置測(cè)量時(shí)，應(yīng)嚴(yán)防地下水進(jìn)入干燥器和提筒內(nèi)腔，以免損害儀器；

（2）在取樣時(shí)，聚乙烯薄膜收集片需要平整放置；

（3）取樣器插入用鋼釬打好的抽氣孔后，及時(shí)用土壤密閉壓實(shí)，以免漏氣；

（4）測(cè)線、測(cè)點(diǎn)布設(shè)和實(shí)際測(cè)量時(shí)要規(guī)避人為因素帶來的干擾；

（5）及時(shí)清除抽氣筒吸入的雜質(zhì)，涂上黃油潤(rùn)滑。

表1 呼斯梁—柴登壕地區(qū)土壤氡活度濃度數(shù)據(jù)處理結(jié)果Table 1 Processed data of soil radon altivity concentration in Husiliang-Chaidenghao area

測(cè)量數(shù)據(jù)處理分為7步（表1）：數(shù)據(jù)處理后，剩余的數(shù)據(jù)均小于2310.9 Bq·m-3。數(shù)據(jù)處理的結(jié)果為：土壤氡活度濃度的背景值為1428.1 Bq·m-3，標(biāo)準(zhǔn)偏差 σ 為 441.4 Bq·m-3，異常下限為 2310.9 Bq·m-3。

本測(cè)區(qū)土壤氡活度濃度最高值為4198 Bq·m-3，最低值為 47.2 Bq·m-3。 異常點(diǎn)數(shù)為217個(gè)，占總點(diǎn)數(shù)的6.7%。

3 測(cè)量結(jié)果

對(duì)該測(cè)區(qū)14條測(cè)線分別做剖面圖（圖2），以便更直觀地表示出每一條測(cè)線上不同測(cè)點(diǎn)土壤氡活度濃度的變化。把連續(xù)出現(xiàn)3點(diǎn)及以上的異常點(diǎn)、地段劃分為異常區(qū)段，各個(gè)剖面主要異常點(diǎn)、區(qū)段分布的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明（表2），異常點(diǎn)主要分布在 11條剖面測(cè)點(diǎn)上：1～2、4～6、8～10和 12～14號(hào)剖面。

主要利用異常峰值和異常襯度等參數(shù)進(jìn)行異常評(píng)價(jià)。異常峰值是異常中最高含量值。本測(cè)區(qū)土壤氡活度濃度的異常峰值為4198 Bq·m-3，土壤氡活度濃度總平均異常強(qiáng)度為2644.1 Bq·m-3，異常襯度為 1.85。

表2 呼斯梁—柴登壕地區(qū)土壤氡濃度異常分布和評(píng)價(jià)Table 2 Distribution and assessment of soil radon concentration anomalies in Husiliang-Chaidenghao area

單剖面異常評(píng)價(jià)時(shí)，異常區(qū)段的異常襯度＞1.5、＞1.3～＜1.5和＞1.0～＜1.3分別劃分出異常強(qiáng)度為較高、中等和較弱?？梢钥闯觯挟惓６蔚漠惓Ｒr度都＞1.5，其異常段強(qiáng)度較高，且在2、4、5、9、13和14號(hào)剖面的某些異常段，異常顯示更加顯著（表2）。以9號(hào)剖面為例，在3號(hào)異常段內(nèi)有146～152號(hào)共7個(gè)連續(xù)異常點(diǎn)，平均異常強(qiáng)度為3409.3 Bq·m-3，異常襯度為 2.4。

在異常強(qiáng)度較高的2、4、5、9、13和14號(hào)剖面的主要異常段內(nèi)，異常點(diǎn)的個(gè)數(shù)一般＞5，異常寬度一般＞250 m，異常的連續(xù)性較好。9號(hào)剖面中第134～144號(hào)點(diǎn)異常段內(nèi)異常點(diǎn)數(shù)甚至達(dá)到了11個(gè)，異常寬度為500 m，說明該異常范圍大且連續(xù)。

基于該區(qū)土壤氡活度濃度測(cè)量數(shù)據(jù)，用Surfer 7.0繪圖軟件進(jìn)行了移動(dòng)平均值及克里格估值等趨勢(shì)分析，用異常下限，設(shè)定的濃度含量間距，圈定測(cè)區(qū)土壤氡活度濃度等值線圖（圖 3）。

該區(qū)土壤氡活度濃度等值線圖表明：土壤氡活度濃度大于背景值且成區(qū)帶的區(qū)域分布范圍主要有兩個(gè)，西部分布于張蓋塔—油坊梁—博龍梁一帶，為一片面積約為30 km2的近半圓形分布區(qū)。中東部分布于小艾來色臺(tái)—鹽路渠—板旦梁—兔令溝—巴定壕—雞蓋溝一帶，為“s”型條帶狀分布區(qū)，長(zhǎng)度約為20 km。

按異常下限圈定出的異常范圍主要分布在測(cè)區(qū)中東部，其中，中部異常分布在鹽路渠附近，異常面積約為4 km2，東部異常分布在巴定壕附近，面積約為1 km2。

繪制出土壤氡活度濃度等值線立體分布圖（圖4），可進(jìn)一步分析土壤氡活度濃度在空間上變化分布趨勢(shì)。由圖4可見，土壤氡活度濃度異常主要分布在測(cè)區(qū)中部和東部，在主要異常段內(nèi)，異常值相對(duì)較高。

4 解釋和結(jié)論

呼斯梁—柴登壕地區(qū)的沉積砂巖巖體規(guī)模、層間氧化帶發(fā)育情況、潛水氧化帶發(fā)育情況、砂體的成巖度和砂體埋深等均具有較好的砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)條件［8］。測(cè)區(qū)內(nèi)鉆探工程已經(jīng)發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦化孔，初步圈定了該區(qū)氧化還原帶前鋒線位置［8］（圖1）。對(duì)比氧化還原帶前鋒線與土壤氡氣異常分布范圍，可以看出，測(cè)區(qū)西部和中東部?jī)蓚€(gè)土壤氡活度濃度大于背景值，且成區(qū)帶的區(qū)域分布范圍位置與氧化還原帶前鋒線的邊界位置大致相當(dāng)，并在鹽路渠和巴定壕附近的局部地段發(fā)現(xiàn)了一定范圍的異常（圖1、3）。

該區(qū)土壤氡活度濃度測(cè)量結(jié)果表明，土壤氡濃度測(cè)量在泊江海子—柴登壕地區(qū)有明顯異常，且連續(xù)性相對(duì)較好，異常襯度較大。結(jié)合上述的地質(zhì)背景，該區(qū)具有找礦潛力，特別是測(cè)區(qū)中東部局部地段，土壤氡活度濃度異常更加顯著，預(yù)示著成礦的可能性較大。

綜上所述，初步得出如下結(jié)論：

（1）土壤氡活度濃度測(cè)量方法是在鄂爾多斯地區(qū)尋找隱伏砂巖型鈾礦床可開展的一種可行的區(qū)域評(píng)價(jià)方法，能劃分出氧化還原帶前鋒線分布趨勢(shì)，快速圈定土壤氡活度濃度的異常分布，為鈾礦勘探提供參考依據(jù)。

（2）測(cè)區(qū)內(nèi)劃分出了兩個(gè)土壤氡活度濃度異常區(qū)：西部張蓋塔—油坊梁—爾子壕—博龍梁區(qū)帶及中東部小艾來色臺(tái)—鹽路渠—板旦梁—兔令溝—巴定壕—雞蓋溝區(qū)帶，其中中東部鹽路渠和巴定壕附近異常分布范圍可作為勘查砂巖型鈾礦的重點(diǎn)預(yù)測(cè)區(qū)，需進(jìn)一步進(jìn)行研究及勘查工作。

［1］李家俊.鈾礦勘查地球化學(xué)的簡(jiǎn)要回顧和展望［C］//第6屆全國(guó)勘查地球化學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文選編.北京：地質(zhì)出版社，2000:16-21.

［2］吳慧山，林云飛，白云生，等.氡測(cè)量方法與應(yīng)用［M］.北京:原子能出版社，1995.

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