土壤氡測量在連山關(guān)祁家堡子地區(qū)鈾礦勘查中的應(yīng)用

艾虎，王澤霞，李茂

土壤氡測量在連山關(guān)祁家堡子地區(qū)鈾礦勘查中的應(yīng)用

艾虎，王澤霞，李茂

（核工業(yè)航測遙感中心，鈾資源地球物理勘查技術(shù)中心重點實驗室，石家莊050002）

連山關(guān)祁家堡子地區(qū)巖體接觸帶為一條重要的控礦構(gòu)造帶，由于地表第四系覆蓋較厚以及礦體埋藏較深，前人開展的地面γ能譜測量未能發(fā)現(xiàn)有意義的異常。通過土壤氡測量，發(fā)現(xiàn)了5條氡濃度異常帶，其中P-5號氡濃度異常帶已經(jīng)鉆探查證，發(fā)現(xiàn)鈾異?？?個、礦化孔1個。

祁家堡子地區(qū)；土壤氡測量；鈾礦勘查

連山關(guān)巖體接觸帶為遼東—吉南古元古代裂谷北緣的一條重要的成礦帶，區(qū)域上已發(fā)現(xiàn)和提交的鈾礦床、礦點均沿巖體與遼河群浪子山組接觸帶分布［1］，但其地表第四系覆蓋較厚，深部構(gòu)造展布形態(tài)復(fù)雜，加大了區(qū)內(nèi)地質(zhì)找礦工作難度。為尋找鈾礦勘查突破口，經(jīng)對區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件分析和前人應(yīng)用地面γ能譜測量效果不佳的經(jīng)驗，選擇了覆蓋條件下能探索深部鈾源信息的土壤氡測量方法，采用由點、線到面的分析原則，總結(jié)了研究區(qū)巖體接觸帶的氡濃度異常分布特征。測量結(jié)果表明該區(qū)氡濃度異常峰值高、連續(xù)性好，總體呈NW走向，主要沿巖體接觸帶走向分布，其分布形態(tài)、規(guī)模明顯受巖體接觸帶控制，圈定了氡濃度異常帶5條，編號分別為P-1、P-2、P-3、P-4和P-5，其中P-5號氡濃度異常帶經(jīng)后期鉆探查證，發(fā)現(xiàn)鈾異?？?個、礦化孔1個，為本區(qū)鈾礦勘查提供了深部找礦信息，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 地質(zhì)概況及鈾礦化特征

1.1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于連山關(guān)巖體接觸帶南翼的中東段（圖1），該接觸帶走向NW，其南部被古元古代遼河群沉積變質(zhì)巖系所覆蓋。巖體的核部為新太古代連山關(guān)鉀質(zhì)混合花崗雜巖體。

巖體：連山關(guān)巖體主體由紅色鉀質(zhì)混合花崗巖（Mγ2）組成，其間有少量早期鈉質(zhì)花崗片麻巖殘留體，并大量分布古太古界鞍山群殘留體，邊部分布有在韌性剪切背景下發(fā)生的動態(tài)部分熔融作用形成的白色重熔混合巖（Mγ2b）。白色重熔混合巖分布在紅色混合花崗巖與遼河群浪子山組之間，與圍巖呈和諧的過渡關(guān)系［2］。

地層：主要由遼河群組成，為一套淺海相、碎屑黏土以及火山巖相、碳酸鹽相沉積，自下而上分為4個組，即浪子山組（Pt1l）、里爾峪組（Pt1lr）、高家峪組（Pt1g）和大石橋組（Pt1d）。其中浪子山組直接與巖體呈不整合接觸。

構(gòu)造：區(qū)內(nèi)構(gòu)造以EW、NW向為主，NE向其次，多為密集壓性、壓扭性構(gòu)造及層間構(gòu)造，地層傾角較緩，局部地段較陡，個別地段具倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

1.2 鈾礦化特征

區(qū)內(nèi)鈾礦化主要受連山關(guān)巖體與遼河群浪子山組接觸帶、NE向次級褶皺以及NE、NNE向斷裂構(gòu)造控制，鈾主要充填在NEE向的擠壓破碎帶和壓扭性構(gòu)造所產(chǎn)生的低次序構(gòu)造中［3］。礦化產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，走向呈NWW—SEE，傾向S，傾角30°～60°。圍巖蝕變有鈉長石化、絹云母化、絹英巖化、硅化、碳酸鹽化和綠泥石化等。

2 土壤氡測量野外工作方法及測線布置

2.1 土壤氡測量野外工作方法

本次土壤氡測量使用HDC-120401型測氡儀，使用前對儀器進行標定以確定儀器讀數(shù)值（CPS）和氡濃度值（Bq·L-1）之間的換算系數(shù)。每日出工前收工后對測氡儀進行穩(wěn)定性檢查，確保儀器早晚測試相對于平均值變化偏差不大于±10%。

數(shù)據(jù)采集：先在測點上用鋼釬打一個深約0.8m的孔，然后插入取樣器，將周圍土壤壓實，用橡皮管連接取樣器和儀器，放入探測片，打開儀器，先排盡取樣器中的空氣后抽取地下氣樣，使取樣器中壓力達到0.15 MPa值開始采樣，等待2 min，使氡子體在帶負高壓的探測片上沉積。最后將探測片取出，放入探測室中，測量218Po的α射線的計數(shù)率，測量結(jié)束后儀器根據(jù)標定系數(shù)自動轉(zhuǎn)換為氡濃度值，最終將結(jié)果記入野外班報中。

為保證測量數(shù)據(jù)的一致性，同一測區(qū)內(nèi)的取樣深度、取樣方式盡量保持一致。對處于斷崖、河溝、基巖出露的取樣點，無法采集時，采用移動點位的辦法，即在不大于10%點距范圍內(nèi)進行取樣，同時在野外記錄本上注明。

2.2 測線布置

研究區(qū)巖體接觸帶走向NW，據(jù)此，垂直其走向共布置土壤氡測量探測剖面23條，其中L09剖面穿過3個已知鉆孔［2］，點距20m，線距400m，測線方位N35°E。

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 原始數(shù)據(jù)特征

為確定區(qū)內(nèi)氡濃度背景值及異常下限，首先對研究區(qū)的原始數(shù)據(jù)分布特征進行了統(tǒng)計分析，基本符合正態(tài)分布規(guī)律（圖2）。

3.2 氡濃度背景值、異常暈及異常點下限的確定

為了對研究區(qū)氡濃度特征進行分析，根據(jù)異常與平均值及標準方差之間的關(guān)系，進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計。數(shù)據(jù)統(tǒng)計中，為避免氡濃度特高值對背景值及異常暈下限的影響，采用平均值加（減）3倍標準方差的方法對數(shù)據(jù)進行剔除，直至無氡濃度特高值存在為止，求出最終的平均值和標準方差。以平均值作為研究區(qū)的背景值，以平均值加1倍標準方差為偏高暈下限，平均值加2倍標準方差為高暈下限，平均值加3倍標準方差作為異常暈的下限，平均值的5倍作為異常點的下限［4］。研究區(qū)氡異常及暈級下限見表1。

4 氡濃度異常分析

4.1 氡濃度曲線典型剖面分析

研究區(qū)各剖面氡濃度曲線形態(tài)及異常分布特征基本一致［5］，下面以L03剖面為例來進行概述。

圖3為L03線地質(zhì)物探綜合剖面，該剖面位于研究區(qū)北西端及北溝西側(cè)，向NE方向依次穿過的地層及巖體為遼河群浪子山組二云片巖、石英巖及白色重熔混合巖；構(gòu)造有F1斷層、巖體接觸帶，剖面長度720 m，剖面方位N35°E。

由圖3可見，遼河群浪子山組與巖體的氡濃度主要表現(xiàn)以背景值分布為特征（剖面背景值19.00 Bq·L-1），但在剖面平距20 m，即F1斷層上盤附近的下坡方向以及390～430、660 m附近出現(xiàn)氡濃度異常暈；平距200～300、400 m附近出現(xiàn)氡濃度異常段。其中平距200～300 m的異常段最為醒目，峰值為183.88 Bq·L-1，異常寬度大、峰值高。由地質(zhì)剖面可見，異常主要由浪子山組片巖、石英巖與巖體接觸帶引起；平距20 m浪子山組片巖中的氡濃度異常峰值稍低，主要由F1斷裂構(gòu)造引起；平距390～430、660 m處反映的氡濃度異常暈，其峰值不高，主要由巖體局部鈾含量偏高引起。由剖面分析可見，遼河群浪子山組與巖體中氡濃度總體以背景值分布為特征，而巖體接觸帶、斷裂構(gòu)造部位則表現(xiàn)為明顯的異常特征。

4.2 氡濃度異常段/點評價

為評價氡濃度異常強度，對區(qū)內(nèi)的異常段點進行了統(tǒng)計，每條剖面的統(tǒng)計結(jié)果見表2。主要利用異常峰值和異常襯度等參數(shù)進行異常評價。各異常段的異常峰值與平均氡濃度的比值為其異常襯度。單剖面異常評價時，依據(jù)異常區(qū)段的異常襯度≥1.5、≥1.3～＜1.5和≥1.0～＜1.3分別劃分出異常強度為較高、中等和較弱［6］?？梢钥闯龃蟛糠之惓Ｒr度都大于1.5，其異常強度較高。在主要異常段內(nèi)，異常點個數(shù)一般大于5，異常寬度一般大于100 m，連續(xù)性較好，特別是L20線的3～38號點異常段內(nèi)，其異常點數(shù)為36個，寬度達700 m，連續(xù)性好且異常襯度高達3.61，異常峰值最高達384.94 Bq·L-1，異常顯著。

4.3 氡濃度異常解釋

根據(jù)異常劃分原則，區(qū)內(nèi)圈定氡濃度異常帶5條，編號分別為P-1、P-2、P-3、P-4、P-5。由圖4可見，全區(qū)氡濃度異常分布為5條帶，均呈NW走向，受控于巖體接觸帶及斷層。5條異常帶中，長軸狀異常帶4條（P-1、P-2、P-3、P-4），不規(guī)則等軸狀異常帶一條（P-5），下面結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料分別進行綜合分析。

P-1號氡濃度異常帶：位于區(qū)內(nèi)北溝的北西側(cè)L02～L04線之間，呈NW向長軸狀形態(tài)展布。異常清晰度以及連續(xù)性好，具北西窄、南東寬特征，長950m，寬60～200m。

該異常帶與遼河群浪子山組片巖、石英巖及重熔混合巖相對應(yīng)，異常展布方向與接觸帶走向一致，分布范圍明顯受該構(gòu)造控制。

P-2號氡濃度異常帶：位于測區(qū)中部北溝東側(cè)L07～L09線之間，呈NW向長軸豆角狀形態(tài)展布。異常連續(xù)性較好，長910 m，寬20～130 m。

該異常帶與遼河群浪子山組片巖、石英巖及混合花崗巖相對應(yīng)，異常展布方向和分布范圍主要受巖體接觸帶及F1斷層共同控制。區(qū)內(nèi)已知的鈾礦點就位于該異常帶內(nèi)。

P-3號氡濃度異常帶：位于L07～L08線的南西端遼河群浪子山組片巖中，呈NW向展布。該異常帶未封閉，有向SW方向延伸的趨勢，異常展布方向和分布范圍主要受F1斷層控制。

P-4號氡濃度異常帶：位于測區(qū)中部云盤溝西側(cè)L13～L14線之間，呈NW向馬鞍狀形態(tài)展布。異常清晰度及連續(xù)性較好，長870m，寬40～200m，與遼河群浪子山組片巖、石英巖及重熔混合巖相對應(yīng)，異常展布方向和分布范圍主要受巖體接觸帶及F4、F5斷層共同控制。

P-5號氡濃度異常帶：位于測區(qū)東南部小北溝L19～L21線之間，呈不規(guī)則等軸狀展布。異常連續(xù)醒目，最大長度約1 000 m，最大寬度為800m，與遼河群浪子山組片巖、石英巖及重熔混合巖相對應(yīng)，異常展布方向和分布范圍主要受巖體接觸帶及F9、F10斷層共同控制。

綜上所述，全區(qū)氡濃度異常帶主要沿巖體接觸帶走向分布，其分布形態(tài)、規(guī)模主要受巖體接觸帶控制。究其原因：巖體接觸帶為區(qū)內(nèi)鈾成礦聚集區(qū)，氡氣源充足；其次，巖體接觸帶基本上沿遼河群浪子山組與太古宙結(jié)晶基底間原始角度不整合面—兩者結(jié)合薄弱帶形成，次級斷裂構(gòu)造發(fā)育，為氡氣的運移提供了良好通道，從而形成了沿接觸帶分布十分醒目的氡濃度異常。

前人在該地區(qū)開展過地面γ能譜測量，由于地表第四系覆蓋較厚以及礦體埋藏較深，未發(fā)現(xiàn)有意義的異常［5］。因此，上述沿接觸帶分布的氡濃度異常說明來自深部，指示了區(qū)內(nèi)深部存在有利的鈾礦化信息。

5 結(jié)論

1）通過本次土壤氡測量圈定了5條氡濃度異常帶，其連續(xù)性較好，峰值高、寬度大，主要沿巖體接觸帶走向分布。其中P-2號氡濃度異常帶內(nèi)有前人發(fā)現(xiàn)的鈾礦點，經(jīng)鉆探查證，已發(fā)現(xiàn)工業(yè)孔一個；P-5號氡濃度異常帶經(jīng)后期鉆探查證發(fā)現(xiàn)鈾異?？變蓚€、礦化孔一個。因此，區(qū)內(nèi)氡濃度異常帶的分布范圍可作為本區(qū)具有鈾礦找礦意義的遠景片或有勘查前景的地段加以重視以及作為開展后續(xù)地質(zhì)、鉆探工作的依據(jù)。

2）區(qū)內(nèi)第四系覆蓋較厚，分布范圍較廣，土壤氡測量方法在連山關(guān)祁家堡子地區(qū)應(yīng)用效果良好，表明該方法在區(qū)域鈾礦勘查工作中，對表層覆蓋較厚，其他方法難于獲取有效信息的地段是行之有效的，可以推廣應(yīng)用。

［1］劉德正.遼東連山關(guān)地區(qū)古元古代富鈾礦床的主導(dǎo)賦礦因素與找礦方向［J］.鈾礦地質(zhì)，1990，6（4）:193-201.

［2］莊廷新.遼寧省本溪縣黃溝地區(qū)鈾礦普查報告［R］.沈陽:核工業(yè)240研究所，2010.

［3］徐國慶.3075鈾礦床成礦作用研究［R］.北京:核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，1990.

［4］EJ/T605—1991《氡及其子體測量規(guī)范》［S］.北京：中國核工業(yè)集團公司，1991.

［5］李茂.遼寧省本溪縣連山關(guān)—祁家堡子地區(qū)物探測量報告［R］.石家莊:核工業(yè)航測遙感中心，2012.

［6］韓娟，劉漢彬，孫曄，等.土壤氡測量在呼斯梁—柴登壕地區(qū)砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用［J］.世界核地質(zhì)科學(xué)，2013，30（1）:38-43.

App lication of soil radon survey for uranium exp loration in Qijiabuzi area of Lianshanguan

AIHu，WANG Zexia，LIMao

（Key Laboratory for Geophysical Exploration Technology Center of Uranium Resources，Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry，Shijiazhuang 050002，China）

In Qijiabuzi area of Lianshanguan，the contact zone of Lianshanguan complex rock is an importantmetallogenic belt.Because the surface is covered by thick Quaternary and the orebody was buried in depth，ground gamma spectrometry of previous survey failed to find significant anomalies.By the survey of soil radon，five radon concentration anomalieswere delineated，and the P-5 anomaly belt hasbeen verified by drilling，which found two uranium anomaly holesand onemineralization hole.

Qijiabuziarea；soil radon survey；uranium exploration

P632＋.1；P619.14

A

1672-0636（2014）03-0536-06

10.3969/j.issn.1672-0636.2014.03.008

2013-07-09；

2013-10-09

艾虎（1987—），男，湖北武漢人，助理工程師，主要從事鈾礦勘查工作。

E-mail:272097207@qq.com