若爾蓋鈾礦田向陽溝鈾鐳平衡系數(shù)特征

王　春，馬　光，李寶新，李宏濤

若爾蓋鈾礦田向陽溝鈾鐳平衡系數(shù)特征

王春1，馬光1，李寶新2，李宏濤2

（1.河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000；2.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610061）

鈾鐳平衡系數(shù)是衡量鈾鐳平衡狀態(tài)的重要參數(shù)，不僅反映礦體所處的地球化學(xué)環(huán)境以及鈾與鐳的貧化、富集、遷移狀況，也影響鈾礦床儲(chǔ)量計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。通過計(jì)算了向陽溝礦床鈾鐳平衡系數(shù)，探討了鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量的關(guān)系，得出了向陽溝處于氧化—還原過渡帶、礦床總體偏鈾的結(jié)論，為修正該區(qū)測(cè)井解釋結(jié)果、確定礦體邊界、估算鈾礦資源量以及預(yù)測(cè)成礦有利地段提供了科學(xué)依據(jù)。

鈾礦；平衡系數(shù)；地球化學(xué)；向陽溝

由于鈾與鐳的地球化學(xué)性質(zhì)不同，不僅受地球化學(xué)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造的影響，還與礦體埋深、礦石類型與鈾含量級(jí)別等多種因素相關(guān)，因此鈾鐳往往處于不平衡狀態(tài)，平衡系數(shù)變化很大，即使是同一礦體，也可能存在偏鐳、偏鈾、鈾鐳平衡的情況［1、2］。鈾鐳平衡系數(shù)不僅關(guān)系到鈾礦床儲(chǔ)量計(jì)算的可靠性，而且關(guān)系到尋找鈾礦床的某些方法的應(yīng)用效果（測(cè)井、鉆探等）［3］。因此，研究掌握鈾鐳平衡特征，準(zhǔn)確確定平衡系數(shù)，切實(shí)把握其變化規(guī)律，對(duì)于鈾礦勘查具有至關(guān)重要的意義。

表1　向陽溝主要地層及巖性

1　區(qū)域地質(zhì)

若爾蓋鈾礦田位于秦—祁—昆活動(dòng)帶西秦嶺—南秦嶺華力西—印支褶皺帶，南秦嶺鈾成礦帶西端。其南緣以瑪沁—略陽深大斷裂為界，南鄰前震旦紀(jì)若爾蓋古陸。區(qū)域地層出露比較齊全，震旦系至白堊系均有發(fā)育［4～6］。其中震旦系為一套富含以近源為主的中酸性火山巖、遠(yuǎn)源的花崗巖及白色石英礫石組成的粗碎屑巖和細(xì)碎屑巖組合，沉積厚度大于2 097m；寒武系—志留系為活動(dòng)型障壁海灣環(huán)境下形成的巨厚復(fù)理石與炭硅泥巖建造，志留系炭硅泥巖建造為區(qū)域性富鈾層，厚達(dá)4 600m，同時(shí)也是區(qū)內(nèi)最重要的成礦層位；泥盆系—中三疊統(tǒng)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定型淺海陸棚環(huán)境下的砂、泥、碳酸鹽建造。其間缺失上震旦統(tǒng)、上寒武統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)、中石炭統(tǒng)等，常構(gòu)成地層間的平行不整合和角度不整合；印支運(yùn)動(dòng)使三疊紀(jì)及以前地層遭受區(qū)域變質(zhì)，變質(zhì)程度達(dá)低綠片巖相；侏羅紀(jì)開始進(jìn)入陸相山間斷陷盆地沉積，形成含煤建造、火山巖和紅色碎屑巖沉積。第四系為殘坡積、沖積、碎屑堆積［7］。

區(qū)域褶皺以白依背斜為中心構(gòu)成白龍江復(fù)背斜，北側(cè)有斑周向斜和帕熱背斜，南側(cè)有迭部背斜和當(dāng)額向斜［8］。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，在展布上可分為與區(qū)域褶皺軸線相一致（近EW向）的走向斷裂（瑪沁-略陽深大斷裂等），斜切區(qū)域主體構(gòu)造線的NE向斷裂和NW向斷裂及SN向斷裂等。其南緣邊界為郎木寺-熱爾茸斷裂帶，北緣以扎爾蓋山-迭山斷裂帶為界。

區(qū)域巖漿活動(dòng)較弱，但有多期次的特點(diǎn)。三疊紀(jì)以前地層均受了輕度變質(zhì)作用，由老到新變質(zhì)程度趨于減弱。變質(zhì)作用類型以區(qū)域動(dòng)力變質(zhì)作用為主，熱變質(zhì)作用僅在規(guī)模較大的巖漿巖體外接觸帶發(fā)育。

2　礦床地質(zhì)

2.1地層

研究區(qū)內(nèi)主要出露下志留統(tǒng)羊腸溝組下段（S1y1）、羊腸溝組上段（S1y2）、塔爾組下段（S1t1）、塔爾組上段（S1t2）和第四系（Q）。其中下志留統(tǒng)羊腸溝組上段（S1y2）和塔爾組上段（S1t2）為區(qū)內(nèi)主要含礦層（表1、圖1）。

2.2構(gòu)造

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要為近東西向、北西向和北東向。近東西向斷裂構(gòu)造規(guī)模較大，走向近東西，傾向北，傾角60°～80°，展布方向和地層傾向相近。巖石沿?cái)嗔褬?gòu)造破碎呈角礫狀，局部可見糜棱巖化、石墨化、褐鐵礦化。該組斷裂是與白依背斜同褶皺的產(chǎn)物，形成較早，具多期活動(dòng)特點(diǎn)。北西向和北東向斷裂構(gòu)造為為低序次的張扭性斷裂，其中北東向斷裂構(gòu)造與近東西向斷裂構(gòu)造的復(fù)合部位，控制礦床的產(chǎn)出。

向陽溝位于白依背斜傾伏端的北側(cè)翼部，在伴隨斷裂構(gòu)造的同時(shí)，板巖中常有小型褶皺產(chǎn)生。由于含礦巖系多為剛性巖石，故次級(jí)小褶曲構(gòu)造不發(fā)育。含礦巖系頂?shù)装宓纳鞍鍘r中可見小型褶曲構(gòu)造，局部巖層發(fā)生倒轉(zhuǎn)。

2.3巖漿巖與變質(zhì)作用

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)多為脈巖零星出露，鉆孔見輝綠巖、英安斑巖、閃長玢巖、煌斑巖。脈巖順層或切層貫入，寬0.6m～9.7m，未見其對(duì)礦體的破壞作用。

區(qū)內(nèi)志留系在印支期普遍經(jīng)受區(qū)域性輕度變質(zhì)，變質(zhì)程度由老到新趨于減弱，局部出現(xiàn)斷裂帶動(dòng)力變質(zhì)或侵入巖旁側(cè)接觸變質(zhì)。

2.4圍巖蝕變

研究區(qū)與礦化密切的圍巖蝕變主要有碳酸鹽化，硅化、黃鐵礦化、粘土化和退色現(xiàn)象等。礦化富集部位及礦石具脫炭、砂化、鈣質(zhì)淋失、角礫狀構(gòu)造等特征。地表鈾礦化多見褐鐵礦化及次生鈾礦。

圖1　向陽溝地質(zhì)略圖

3　鈾鐳平衡概念

圖2　鈾鐳平衡系數(shù)頻率分布曲線圖

礦石中鈾鐳質(zhì)量比值與其平衡時(shí)的質(zhì)量比值（3.4 10-7）之比稱為鈾鐳平衡系數(shù)，它是表征鈾礦床物理特性的重要參數(shù)，用字符Kp表示［9］。

表2　鈾鐳平衡系數(shù)頻率分布表

其中：Qv—樣品中鈾的含量（10-6），QRa—樣品中鐳的含量（10-6）。若Kp=1，表示鈾鐳處于平衡狀態(tài)，若 Kp＜1，則富鐳，若Kp＞1，則富鈾。

4　向陽溝鈾鐳平衡特征

4.1采樣的原則

研究鈾礦體鈾鐳平衡變化規(guī)律，必須對(duì)礦體進(jìn)行取樣分析。由于取樣具有隨機(jī)性，因而樣品是一個(gè)隨機(jī)變量，根據(jù)隨機(jī)變量的性質(zhì)，當(dāng)樣品達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，可以用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究它的變化規(guī)律［10、11］。

對(duì)ZK27-6-2、ZK31-4鉆孔鈾含量大于0.01%的巖心取1/2劈心法連續(xù)取樣，將采樣重量與理論重量誤差小于20%的樣品進(jìn)行鈾、鐳的化學(xué)分析。對(duì)符合條件的65件樣品所得結(jié)果進(jìn)行含量分段，得到鈾含量為0.01%～0.03%、0.03%～0.05%、0.05%～0.1%、＞0.1%等幾個(gè)品級(jí)，結(jié)合巖性劃分樣品。

4.2鈾鐳平衡系數(shù)的特征

從所采樣品中篩選出61件滿足鈾、鐳平衡系數(shù)計(jì)算要求的樣品。對(duì)選定樣品用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法分組統(tǒng)計(jì)頻數(shù)和頻率，制作頻率分布曲線圖（表2，圖2）。從圖中看出，曲線峰值位于縱軸的左邊，表明向陽溝礦體明顯偏鈾。

表3　各礦體鈾鐳平衡系數(shù)、變化系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)正態(tài)檢驗(yàn)分析，ZK31-4、ZK27-6-2鉆孔61件樣品的鈾鐳平衡系數(shù)（Kp）服從正態(tài)分布，利用公式：

其中：Xi——第i個(gè)樣品的鈾鐳平衡系數(shù)；S——均方差；——鈾鐳平衡系數(shù)平均值；Cv——變化系數(shù)；n——參加計(jì)算的樣品數(shù)。

圖3　不同礦體Kp對(duì)比

算出鈾含量＞0.03%樣品的鈾鐳平衡系數(shù)變化系數(shù)（表3）。由圖3可以看出，各單工程中不同礦體的鈾鐳平衡系數(shù)變化不大，通過不同礦體鈾鐳平衡系數(shù)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比（圖3），鈾鐳平衡系數(shù)基本一致，總體偏鈾，說明向陽溝的鈾礦化總體處于氧化-還原過渡帶。

根據(jù)樣品初步統(tǒng)計(jì)，鈾含量在0.01%～0.03%平衡系數(shù)接近平衡，鈾含量在0.03%～0.1%平衡系數(shù)成下降趨式，鈾含量在0.1%～0.3%平衡系數(shù)成上升趨式，鈾鐳平衡系數(shù)隨鈾含量增高趨于平衡（表4、圖4）。

表4　鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量相關(guān)關(guān)系表

5　結(jié)論

通過對(duì)該區(qū)鈾鐳平衡系數(shù)研究，得出以下結(jié)論：

1）由向陽溝鈾鐳平衡系數(shù)頻率變化曲線看出，峰值位于縱軸左邊，表明向陽溝礦體明顯偏鈾；

2）通過不同礦體鈾鐳平衡系數(shù)及其變化系數(shù)的對(duì)比，說明向陽溝的鈾礦化總體處于氧化-還原過渡帶；

3）鈾含量在0.01%～0.03%平衡系數(shù)接近平衡，鈾含量在0.03%～0.1%平衡系數(shù)成下降趨式，鈾含量在0.1%～0.3%平衡系數(shù)成上升趨式，表明向陽溝鈾鐳平衡系數(shù)隨鈾含量增高趨于平衡；

4）向陽溝各礦體的鈾鐳平衡系數(shù)范圍大體在0.80～0.96之間，明顯偏鈾，因而測(cè)井解釋結(jié)果不能直接用于資源量估算，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修正后再進(jìn)行資源量計(jì)算。

圖4　平衡系數(shù)與鈾含量關(guān)系圖

［1］ 黃元清， 王云， 李慶陽. 若爾蓋鈾礦田鈾鐳平衡特征分析［J］. 四川地質(zhì)學(xué)報(bào)， 2011，31（3）:278～283

［2］ 張錦由. 鈾礦石中鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量關(guān)系探討［J］. 華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，1984，（2）:13～25

［3］ 成都地質(zhì)學(xué)院三系.放射性勘探方法［M］. 原子能出版社， 1978

［4］ 趙聰， 陳友良， 朱西養(yǎng)， 等. 若爾蓋鈾礦田碳氧同位素特征及其成因［J］. 四川地質(zhì)學(xué)報(bào)， 2012，32（3）: 272-275

［5］ 陳友良. 若爾蓋地區(qū)碳硅泥巖型鈾礦床成礦流體成因和成礦模式研究［D］.成都理工大學(xué)，2008

［6］ 張金帶， 簡曉飛， 李友良， 等. “十一五”鈾礦勘查和地質(zhì)科技進(jìn)展及“十二五”總體思路［J］. 鈾礦地質(zhì)，2011，27（1）:1～7

［7］ 金有忠， 田文浩. 若爾蓋鈾礦田地質(zhì)條件及資源潛力分析［J］. 中國地質(zhì)，2011，38（3）:681～691

［8］ 張成江， 陳友良. 510-1鈾礦床垂直分帶規(guī)律的發(fā)現(xiàn)及其成因意義［J］. 地質(zhì)與勘探，2010， 46（3）:434～441

［9］ 王娥， 曾文偉， 胡飛， 等. 下莊鈾礦田墩頭地區(qū)鈾鐳平衡特征研究［J］. 鈾礦地質(zhì)， 2011，27（1）: 52～55

［10］ 李強(qiáng)， 黃寶峰. 鈾鐳平衡系數(shù)的算法研究［J］.河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，29（Z）:28～36

［11］ 吳靈斌. X鈾礦床鈾鐳平衡破壞規(guī)律研究［J］. 廣東科技，2012，21（11）: 148～149

Uranium-Radium Equilibrium Coefficient of the Xiangyanggou Uranium Deposit in Roigê

WANG Chun1MA Guang1LI Bao-xin2LI Hong-tao2
（1-School of Resources and Environment， Henan University of Technology， Jiaozuo， Henan 454000； 2-Sichuan Institute of Uranium Geological Survey， Chengdu 610061）

U-Ra equilibrium coefficient is an important parameter measuring U-Ra equilibrium state. It not only touches on the geochemical environment of U ore body and enrichment or depletion of uranium and radium，but also relates to accuracy and reliability of calculation of reserves of uranium deposits. This paper calculates U-Ra equilibrium coefficient of the Xiangyanggou deposit， and has a discussion on the relationship between U-Ra equilibrium coefficient and uranium content. From those it is concluded that the Xiangyang Valley lies in an oxidation-reduction transition zone which provides a scientific basis for the correction of logging data，determination of cut—off grade of the U ore， estimation of uranium resource and prediction of favorable metallogenic district.

U-Ra equilibrium coefficient； Geochemistry，； U ore； Xiangyang Valley

P619.14

A

1006-0995（2015）04-0548-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.016

2014-12-05

王春（1990-），女，河南南陽人，助理工程師，研究方向：固體礦產(chǎn)資源勘查、評(píng)價(jià)與綜合利用