靜電α卡法在旺蒼縣某區(qū)段找鈾中的應(yīng)用

王 云，陳建英

（四川省核工業(yè)地質(zhì)局282大隊，四川 德陽 618000）

0 引言

鈾釷礦在賦存空間的周圍可以產(chǎn)生氡氣，并形成相應(yīng)的分散暈。這種氣體可分散的范圍往往為礦產(chǎn)本身所占空間的數(shù)百倍，通過測量氡氣分布的偏高、高場或異?？梢园l(fā)現(xiàn)與其密切相關(guān)的礦產(chǎn)。由于氣體遷移速度快，遷移距離大，因而氣體找礦方法是“攻深找盲”、尋找深部鈾礦產(chǎn)的一種有效方法。絕大部分直接的放射性找鈾礦的方法是建立在氡及子體性質(zhì)的基礎(chǔ)上的。靜電α卡法找鈾礦就是通過測量鈾及其衰變產(chǎn)物，特別是氡氣和它的子體衰變產(chǎn)生的α粒子數(shù)量來尋找鈾礦。

在川北砂巖分布區(qū)尋找鈾礦的地質(zhì)勘查工作中，選擇在旺蒼縣白堊系砂巖某區(qū)段進行了靜電α卡法測量的試驗，并與210Po、徑跡測量進行對比，取得了較好的效果［1－3］。試驗證明該方法簡單、周期短、襯度高、異常顯示明顯，對“攻深找盲”、進行鈾礦勘查行之有效。

1 靜電α卡法的基本原理及野外工作方法

1.1 靜電α卡法的基本原理

天然放射性元素輻射的α射線主要是由鈾鐳系和釷放出的，在地質(zhì)工作中利用較多的是氡及其子體。222Rn是238U的子體，半衰期較長（3.825天），而且是惰性氣體，運移能力最強，可提供數(shù)百米下的深部信息，在地質(zhì)工作中利用最多，最有意義。而218Po和214Po是氡的短壽命子體中主要的α放射體，它是α卡法找鈾礦原理的主要依據(jù)［4］。

鈾元素進行α衰變時，由于反沖能使衰變產(chǎn)物的原子常帶正電，在有氡的空間里，其衰變子體也是帶電的，很容易吸附在空氣塵埃上而形成放射性氣溶膠。在這種空間里置入帶電的電極，由于電場力的作用，離子很容易聚集在電極上，形成放射性薄層，這就是靜電α卡法工作的原理。把帶負高壓的薄膜卡片埋置在地下，收集氡衰變后產(chǎn)生的子代產(chǎn)物，然后用FJ－13儀器測量收集在薄膜上的氡的子代產(chǎn)物的α射線，便能發(fā)現(xiàn)微弱的放射性產(chǎn)物，從而解決找礦方向和一些地質(zhì)問題，最終達到找礦的目的。

1.2 靜電α卡法的野外工作方法

根據(jù)工作區(qū)段的地層產(chǎn)狀，按照測線垂直巖層、構(gòu)造走向的布線原則，定基線方位為70°，測線方向為160°，線距為50m，點距為20m。布好測線后，在觀測點上挖一深約40cm的小坑，然后揭開靜電α卡正面保護紙，用DWJ－81型靜電電位計測量其靜電電位；再將靜電α卡掛在10cm×20cm的塑料盒內(nèi)，倒扣于挖好的坑底，填土埋好。4h后取出，立即用FJ－13儀器進行α測量，連續(xù)測量6min。室內(nèi)根據(jù)實測數(shù)據(jù)編制各種圖件，并進行曲線解譯［5－6］。

圖1 埋片時間與強度變化曲線Fig.1 Slice bury time vs strength variation curve

1.3 埋片時間和測量時間的確定

確定埋片時間和測量時間，主要在本地段選點進行試驗，實驗結(jié)果表明：

（1）埋片時間為1～3h，其α強度較低；到4h時，α強度明顯增高；超過4h后，強度又明顯降低。因此，野外埋片時間4h取出觀測其α強度的效果最佳（圖1）。

（2）通過野外埋片取出后立即進行長時間（55 min）的觀測。開始階段，隨著時間遞增其氡子體強度逐漸增加，當觀測時間為5～6min時，強度達到最高值；觀測時間為5～10min時，觀測的強度值接近飽和，或者有下降趨勢（圖2）。

圖2 觀測時間與強度變化曲線圖Fig.2 Observation time vs strength variation curve

2 地質(zhì)背景及放射性物理特征

2.1 工作區(qū)地質(zhì)條件

2.1.1 地層

工作區(qū)內(nèi)地表的第四系覆蓋一般為1～2m，較厚處為3～4m。下伏地層主要為中生界侏羅系和白堊系。

上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組上段（J3p2）：出露于工作區(qū)北側(cè)，主要為砂紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，夾紫灰色巖屑砂巖；巖層產(chǎn)狀為120°～160°∠15°～30°。

下白堊統(tǒng)蒼溪組（K1c）：是工作區(qū)出露的主要地層，由紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、淺色紫灰色砂巖夾礫巖組成的12～14個單向韻律，其下部為砂巖層。該組中第12韻律層（K1c12）是本區(qū)砂巖鈾礦的主要含礦層位。

下白堊統(tǒng)白龍組（K1b）：上部為紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖互層，下部為灰色中厚－薄層巖屑砂巖。

2.1.2 構(gòu)造特征

工作區(qū)段位于旺蒼—通江臺凹的新華向斜西北翼。地段內(nèi)構(gòu)造比較簡單，地層均為單斜巖層，向斜軸經(jīng)本區(qū)段新華—玉常一帶，由南西向北東延伸。在區(qū)內(nèi)見一走向50°的鼻狀背斜，北東端傾沒，而南西端仰起。

2.2 放射性物理特征

工作區(qū)段的鈾礦化均集中產(chǎn)于下白堊統(tǒng)蒼溪組第12韻律層，其次為第13韻律層，其他層位中只有零星點狀礦化異常反映；其礦化受到層位沉積環(huán)境、巖性、有機質(zhì)及黃鐵礦、沉積構(gòu)造等因素的控制；礦（化）體呈似層狀、透鏡狀和點狀，鈾呈吸附狀態(tài)存在。

3 靜電α卡法的應(yīng)用效果

該地段靜電α卡異常分別位于下白堊統(tǒng)蒼溪組第12韻律層、第13韻律層、第11韻律層和白龍組地層中，受地層層位的控制，異常的長軸方向多呈NE向或SE向的帶狀、窄條狀展布。具有一定規(guī)模的Ⅰ號、Ⅱ號和Ⅲ號異常暈明顯為173礦化點的反映，分別產(chǎn)于弧形礦化帶的兩翼，但異常中心與礦化點有10～100m的偏移，可能是受地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地下水的影響造成了氣暈的位移。

圖3 工作區(qū)段α卡法、210Po、徑跡測量綜合地質(zhì)圖Fig.3 Integrated geological map of word area drawn with electrostatic alpha card，210Po and track measurement data

3.1 異常暈特征

Ⅰ號、Ⅱ號和Ⅲ號異常暈均跨越了蒼溪組第11韻律層和第12韻律層。Ⅰ號異常暈長280m，平均寬30m，最高強度Nh＝1 560h－1；Ⅱ號異常暈長140m，平均度約50m，最高強度 Nh＝2 280h－1。Ⅱ號和Ⅲ號異常暈未封閉，還繼續(xù)分別向西和向東延伸，173礦化點有向東、西兩方向延伸的可能。

Ⅳ號、Ⅴ號和Ⅵ號異常暈呈窄條狀產(chǎn)出，分別位于蒼溪組第13韻律層、白龍組第1韻律層和第2韻律層中，異常規(guī)模比較小。

3.2 靜電α卡法與210Po、徑跡測量對比

將工作區(qū)段的靜電α卡法與210Po、徑跡測量成果的對比表明，各方法在礦化地段都有不同程度的顯示，高場和異常呈NEE向、近EW向展布。但靜電α卡法的高場和異常面積比210Po、徑跡測量都要大，而且連續(xù)，呈帶狀分布（圖3）。在礦化地段，靜電α卡法異常的峰值特別高，而且峰形連續(xù)開闊（圖4）。

通過對工作區(qū)段的靜電α卡法的應(yīng)用效果表明，在砂巖鈾礦的勘查中，當?shù)乇硭缮⒏采w物較厚時，采用靜電α卡法對尋找隱伏礦體和圈定弱異常能取得較好的效果，與其他放射性物探找鈾方法相比有顯著的優(yōu)越之處。在當前找礦難度越來越大的情況下，利用該方法進行“攻深找盲”是行之有效的。

4 結(jié)語

（1）靜電α卡法方法具有操作簡單、容易掌握的特點。

（2）靜電α卡法工作周期短，出成果快，易在野外及時整理資料，便于異常的解譯、驗證。

（3）在鈾系中，氡及子體α相對強度占57.1%，元素進行α衰變時由于反沖能量，衰變產(chǎn)物的原子常帶正電。在應(yīng)用靜電α卡時，既有電場作用力，又有未飽和場力，使靜電α卡上易聚集氡的子體，所以靜電α卡吸氡能力強，靈敏度高，在地表覆蓋物厚、找礦難度大的地區(qū)對弱異常能有明顯的反映。它與其他方法（如210Po、徑跡和伽瑪測量）相比，峰值比高、分辨能力強、效果好，特別在沉積巖地區(qū)使用該方法尤為有利。

圖4 工作區(qū)段α卡法、210Po和徑跡測量剖面曲線Fig.4 Curve profile of measured electrostatic alpha card，210Po and track data in word area

（4）在靜電α卡測量中，有些異常范圍與礦點位置會產(chǎn)生側(cè)向位移，其原因多是由于深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地下水運移作用所致，在解譯驗證中應(yīng)予注意。

（5）影響氡遷移的外在因素有溫度、壓力、濃度、氧化還原電位、酸堿度、介質(zhì)的其他物理狀態(tài)。在雨水多、潮濕的地方埋片時，α卡很容易吸水受潮，使聚集氡的子體能力下降。因此在野外工作時，雨天不宜進行該方法的測量，應(yīng)選擇晴天開展靜電α卡法測量。

［1］莫廷祿.盆地放射性找礦點滴［R］.德陽：四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊，1979.

［2］牛躍南.303地區(qū)東部蒼溪組第一韻律層巖相古地理的初步認識［R］.德陽：四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊，1979.

［3］四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊.303地區(qū)含鈾砂巖成礦地質(zhì)條件認識［R］.德陽：四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊，1984.

［4］賈文懿，方方，唐孔，等.靜電α卡法及其應(yīng)用［J］.物探與化探，1984，8（1）：16－26.

［5］中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標準：鈾礦地質(zhì)勘查規(guī)范DZ／T 0199—2002［S］.北京：國土資源部，2002.

［6］中華人民共和國核行業(yè)標準：EJT 605—1991氡及其子體測量規(guī)范［S］.北京：中國核工業(yè)總公司，1991.