土壤氡氣測量在核桃壩鈾礦勘查中的應(yīng)用與研究

李喜彬　史貴兵

摘 要： 核桃壩地區(qū)位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟，是我國近年來在北方發(fā)現(xiàn)的少數(shù)鈾礦床之一。為進(jìn)一步挖掘潛力，擴(kuò)大找礦范圍，尋找隱伏構(gòu)造和隱伏鈾礦體已經(jīng)成為該區(qū)今后的主要任務(wù)。論文利用已知地質(zhì)特征和鈾礦化條件，通過土壤氡氣測量方法，尋找核桃壩地區(qū)的隱伏構(gòu)造和隱伏鈾礦體。經(jīng)過鉆孔驗(yàn)證，在鉆孔深部中發(fā)現(xiàn)了鈾工業(yè)礦體和構(gòu)造破碎帶，進(jìn)一步驗(yàn)證使用土壤氡氣測量方法在尋找隱伏構(gòu)造和隱伏鈾礦體方面行之有效。

關(guān)鍵詞： 核桃壩； 土壤氡氣； 鈾礦； 隱伏構(gòu)造

Abstract： HeTaoba area is located in County， Xilin Gol League， Inner Mongolia. Its one of the few uranium deposits which were found in North China in recent years. In order to further explore the potential and expand the range of exploration， it has become the main task of the area which searching concealed structures and concealed uranium ore bodies.The paper whose research object is HeTaoba area， looks for controlling structures and concealed uranium ore bodies of HeTaoba area， through the soil radon measurement，combining with the known geological features and uranium mineralization conditions. After Borehole verification， we found the uranium ore bodies and structural fracture zone in deep boreholes. Using soil radon measurement is effective in finding the Concealed structure and uranium ore bodies.

Keywords： HeTaoba Soil radon Uranium deposits Controlling structures

我國目前鈾礦探明儲量較低，且大型鈾礦床少，這主要是因?yàn)槲覈櫟V床的地質(zhì)和地球物理勘探工作程度比較低。此外，原先的勘查工作著重于地表礦和地下深度較淺部位，深部鈾礦的工作資料極其匱乏，隨著鈾資源需求的不斷擴(kuò)大，對深部進(jìn)行地質(zhì)、地球物理勘探，尋找深部鈾礦床已經(jīng)成為未來找礦工作的發(fā)展方向。

核桃壩地區(qū)位于燕遼成礦火山巖帶，是近幾年來北方發(fā)現(xiàn)的鈾礦床之一，近年來鈾礦找礦工作取得較大突破，但是礦體呈短小分散、脈狀，品位較低，且對核桃壩地區(qū)構(gòu)造分布特征、控礦構(gòu)造研究等沒有明確厘定。為了擴(kuò)大找礦成果，在核桃壩利用土壤氡氣方法研究工作區(qū)的構(gòu)造分布特征，查明主要控礦構(gòu)造，查明鈾礦化發(fā)育情況和規(guī)模，取得了較好效果。

1. 地質(zhì)概況

核桃壩位于華北地塊北緣，內(nèi)蒙古地軸腹地。屬于燕山期大興安嶺—太行山構(gòu)造巖漿活動帶與燕遼構(gòu)造巖漿活動帶的復(fù)合交匯部位，區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造極為發(fā)育。結(jié)晶基地主要是太古界高級變質(zhì)巖和混合巖、下元古界中—低級變質(zhì)巖系。主要出露地層為滿克頭鄂博組（J3mk）、白音高老組（J3b）和第四系（Q）。區(qū)域斷裂主要有NNW、NE、NW和近EW向4組，其中以NNW向最為發(fā)育，是區(qū)內(nèi)主要控礦斷裂構(gòu)造。

區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有鈾異常點(diǎn)，主要受火山構(gòu)造控制。鈾礦化無論在成因和空間上都與次火山巖體—流紋斑巖有著密切的關(guān)系，均屬于火山巖型鈾礦化?？傮w上受火山機(jī)構(gòu)塌陷作用形成的近南北向斷裂和次火山巖體聯(lián)合控制，產(chǎn)出部位主要集中在白音高老期次火山巖體與滿克頭鄂博組火山碎屑巖內(nèi)外接觸帶上，鈾礦體主要呈透鏡狀、扁豆?fàn)?、斜脈狀產(chǎn)于次火山巖體內(nèi)外接觸帶上，鈾礦化與次火山巖體、構(gòu)造關(guān)系密切。

2. 測量方法及數(shù)據(jù)處理

土壤氡氣測量采用的儀器是核工業(yè)北京地質(zhì)研究院生產(chǎn)的FD-216型環(huán)境氡測量儀，具有體積小、重量輕、靈敏度高、功耗低等特點(diǎn)，土壤氡的測量范圍是（300～300000）Bq/m3，測量重復(fù)性誤差≤5%，為數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了保障。

本次氡氣的測線垂直于工作區(qū)的構(gòu)造，穿越重點(diǎn)構(gòu)造，覆蓋了整個區(qū)域。

影響氡氣異常的因素主要有隨機(jī)誤差、放射性漲落誤差、系統(tǒng)誤差以及工作區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)、氣候條件等，因此，在野外采集原始數(shù)據(jù)后，要對所采數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。主要數(shù)據(jù)處理有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理和異常分析和圖件繪制?；A(chǔ)數(shù)據(jù)處理包括標(biāo)準(zhǔn)化、淺部校正、氣象校正、儀器校正、歸一化和均滑處理等；異常分析包括趨勢面分析和剖面統(tǒng)計(jì)分析；處理流程圖見（圖1）。

3. 應(yīng)用效果分析

3.1 剖面分布特征和地質(zhì)解譯

在核桃壩地區(qū)地表地質(zhì)特征較為明顯處、構(gòu)造發(fā)育較好、基巖露頭發(fā)育較好，地質(zhì)測量兩條剖面，近南北向剖面P1、近東西向地質(zhì)剖面P2（圖2），同時開展土壤氡氣測量工作。

由剖面P1氡濃度曲線（圖4）可知，在該剖面上氡濃度的最大值為56953Bq/m3，去除高異常和低異常后，其值一般在2500～12000 Bq/m3之間。異常變化表現(xiàn)為：在0～450m處為氡濃度低值區(qū)，且該區(qū)氡濃度曲線平緩，變化不大，分布的巖體為熔結(jié)凝灰?guī)r；450～600m處，氡濃度值明顯變高，且有相對高異常點(diǎn)，分布的巖體為流紋質(zhì)凝灰?guī)r和流紋巖，600m附近經(jīng)過鉆探施工驗(yàn)證，存在鈾礦體，礦體埋深550m左右，說明此處可能有隱伏鈾礦化體；600～800m，氡濃度曲線變化明顯，分布的巖體為流紋巖，且硅化明顯，800m處可以看見明顯的斷層，且此處經(jīng)鉆探施工驗(yàn)證，存在鈾礦體，礦體埋深600m左右，說明此處可能有隱伏鈾礦化體；800～1800m，氡濃度曲線變化明顯，表現(xiàn)為多峰形態(tài)，主峰值為56953Bq/m3，次峰為38125Bq/m3，分布的巖體主要為流紋巖，還有少量的菲細(xì)巖，在1100m處，在地表可見明顯的斷層，且此處經(jīng)鉆探施工驗(yàn)證，存在鈾礦體，礦體埋深580m左右，說明此處可能有隱伏鈾礦化體；在1350m、1600m等處，在地表均可見明顯斷層，且斷層附近有氡濃度高值，可認(rèn)為是找礦有利地段。

3.2 平面分布特征和地質(zhì)解譯

野外采集原始數(shù)據(jù)后，按照處理流程圖對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，核桃壩地區(qū)土壤氡氣濃度最高值56953Bq/m3，最低值1230Bq/m3，背景值4050Bq/m3，異常值下限為12150Bq/m3。

去除異常值后，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，不同巖性的背景值也不同，凝灰?guī)r最低，流紋巖次之，流紋斑巖較高，第四系最高。因此，在分析整個核桃壩地區(qū)的氡異常時，要考慮不同巖性出露區(qū)的背景值差異。

從圖5上，可以看到核桃壩地區(qū)存在較多氡異常或高值異常帶，總體顯示了核桃壩地區(qū)具備鈾成礦背景和條件。氡氣異常呈半連續(xù)長條狀、橢圓狀、串珠狀、不規(guī)則狀展布，主要分布于基巖出露區(qū)及第四系覆蓋區(qū)，尤在基巖與第四紀(jì)沉積接觸部位較為發(fā)育，這與氡氣上升通道（即斷裂）及第四系較好的封閉條件有關(guān)。

由于氡氣遷移的特殊性，氡很容易經(jīng)過數(shù)十米甚至數(shù)百米的巖石進(jìn)入土壤中，因此在鈾、鐳富集地段或地質(zhì)構(gòu)造破碎帶上方都可能形成氡異常。所以可根據(jù)氡氣異常暈、帶以及分布特征，圈定隱伏構(gòu)造。

地質(zhì)填圖成果顯示，核桃壩東北部存在兩條構(gòu)造（F2、F8），其中F2構(gòu)造地表可見長度約1000m沿南北向展布，且F2構(gòu)造上存在鈾異常點(diǎn)7-5，根據(jù)圖4-8，沿F2構(gòu)造分布多個氡異常區(qū)，呈串珠狀連續(xù)分布。F8構(gòu)造地表可見長度約400m，沿F8構(gòu)造上分布有多個氡異常區(qū)，且異常值較高，核桃壩地區(qū)氡濃度最高值出現(xiàn)在F8構(gòu)造上方。由此可見，在地質(zhì)構(gòu)造上方，存在氡異常。

因此，根據(jù)核桃壩地區(qū)氡異常的分布情況，圈定了7條隱伏構(gòu)造，其中F2和F8構(gòu)造是地表可見構(gòu)造，根據(jù)氡異常分布情況，F(xiàn)2沿走向繼續(xù)向南北向延伸，長約1700m，F(xiàn)8長約700m，是目前主要的控礦構(gòu)造；F9、F10、F11、F13和F14構(gòu)造是圈定的深部隱伏構(gòu)造（圖5）。

以上氡氣解譯構(gòu)造經(jīng)鈾礦地質(zhì)填圖實(shí)地檢查，進(jìn)行了統(tǒng)一編號和整理，氡氣異常解譯的構(gòu)造，可劃分為2組，一組為近SN向構(gòu)造（F2、F8、F9、F10、F11）：氡氣異常呈串珠狀連續(xù)分布，沿南北向延伸，東西向較窄，連續(xù)性較好，為核桃壩地區(qū)主要控礦斷裂構(gòu)造；另一組為近EW向構(gòu)造（F13、F14）：氡氣異常呈長條狀、圓狀北東向延伸，趨勢明顯，為核桃壩地區(qū)次要控礦斷裂構(gòu)造。2組斷裂構(gòu)造疊加之處，氡氣異常最為顯著。如F9、F14構(gòu)造疊加處、F2、F14構(gòu)造疊加處。

氡氣異常是隱伏鈾礦體衰變產(chǎn)生氡，通過構(gòu)造（上升通道），在地表富集產(chǎn)生。因此，根據(jù)氡氣異常高值的分布范圍、2組構(gòu)造的疊加情況，認(rèn)為核桃壩地區(qū)具備較好的鈾成礦條件，深部可能存在多處隱伏鈾礦（礦化、異常）體。

4. 結(jié)論

通過對研究區(qū)地質(zhì)資料、土壤氡氣測量資料的綜合分析研究，對核桃壩地區(qū)的構(gòu)造分布有了一定的認(rèn)識，取得了如下成果和認(rèn)識：

（1）對核桃壩地區(qū)的土壤氡氣異常分布特征有了全面的了解，核桃壩地區(qū)存在較多氡異?；蚋咧诞惓?，氡氣異常呈半連續(xù)長條狀、橢圓狀、串珠狀、不規(guī)則狀展布，主要分布于基巖出露區(qū)及第四系覆蓋區(qū)，尤其在基巖與第四紀(jì)沉積接觸部位較為發(fā)育。

（2）根據(jù)氡氣異常高值的分布范圍，2組構(gòu)造的疊加情況，認(rèn)為核桃壩地區(qū)具備較好的鈾成礦條件，深部可能存在多處隱伏鈾礦（礦化、異常）體。對F9構(gòu)造帶進(jìn)行了鉆探查證，結(jié)果深部見到了較好的鈾工業(yè)礦化，顯示了氡氣測量能作為該區(qū)尋找深部隱伏鈾礦體的有效手段。

（3）對于尋找隱伏鈾礦體和構(gòu)造，通過本次的綜合地球物理方法在核桃壩地區(qū)的應(yīng)用研究，土壤氡氣可以探測隱伏鈾礦體和隱伏構(gòu)造。

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