廣西向陽坪鈾礦床鈾鐳平衡系數(shù)特征

陳峰，李大雁

（核工業(yè)二三〇研究所，湖南 長沙 410007）

向陽坪鈾礦床位于資源鈾礦田中西部苗兒山復(fù)式巖體中段燕山早期豆乍山巖體內(nèi)接觸帶。前人主要研究了區(qū)內(nèi)斷裂的展布規(guī)律，重新厘定了部分?jǐn)嗔训目臻g展布形態(tài)，并對(duì)主要成礦斷裂帶的蝕變特征、成礦條件和控礦規(guī)律等進(jìn)行了研究［1-3］，但對(duì)礦床形成及成礦后的鈾元素遷移及富集情況研究較少，由于鈾系各核素的遷移能力有所差異，特別是由于風(fēng)化作用對(duì)鈾鐳的平衡狀態(tài)存在一個(gè)破壞現(xiàn)象，因此對(duì)向陽坪鈾礦床鈾鐳平衡系數(shù)的特征展開研究探討，總結(jié)其變化規(guī)律，為γ測井的解釋工作以及鈾資源儲(chǔ)量的估算提供參考依據(jù)。

1 礦床地質(zhì)概況

廣西向陽坪鈾礦床出露的主要巖體有燕山晚期細(xì)?；◢弾r脈、花崗細(xì)晶巖脈，燕山早期第2階段豆乍山巖體和印支期香草坪巖體等（圖1）。主要產(chǎn)鈾花崗巖體為印支期香草坪巖體和燕山早期豆乍山巖體，兩者鈾含量都相對(duì)較高［4］。

圖1 向陽坪鈾礦床地質(zhì)簡圖（據(jù)參考文獻(xiàn)［3］修改）Fig.1 Sketch geology map of Xiangyangping uranium deposit（modified after reference［3］）

構(gòu)成工作區(qū)構(gòu)造基本格架的主要有5 組斷裂構(gòu)造，分別為 近NE 向、EW 向、NW 向、SN 向和NNE 向，其中控礦的主要斷裂為NNE 向和SN 向，兩者斷裂最為發(fā)育。從東往西分布一系列的近似等間距的斷裂組，依次為F7～F10斷裂組（圖2），各斷裂帶組均含各類次級(jí)斷裂，發(fā)育較好，分別成帶出現(xiàn)，部分呈相交、平行和尖滅側(cè)現(xiàn)。控制區(qū)內(nèi)異常點(diǎn)帶、鈾礦體和礦化體的分布位置一般處于構(gòu)造變異部位或斷裂交匯夾持部位，或切割主要含礦巖體的接觸帶等部位［4］。

圖2 向陽坪鈾礦床構(gòu)造簡圖（據(jù)參考文獻(xiàn)［3］修改）Fig.2 Sketch structural map of Xiangyangping uranium（modified after reference［3］）

圍巖蝕變類型主要包括：赤鐵礦化、高嶺土化、黃鐵礦化、螢石化、鉀長石化、絹云母化、綠泥石化、硅化、碳酸鹽化和水云母化等，其中黃鐵礦化、赤鐵礦化、鉀長石化和硅化（紅色硅質(zhì)脈）為最有利的圍巖蝕變，當(dāng)含有兩種或兩種以上的蝕變類型時(shí)，可以認(rèn)為構(gòu)成鈾礦化的成礦條件最為有利［5］。

2 鈾鐳平衡系數(shù)的定義

通常把任意兩類核素在巖（礦）石中的質(zhì)量比值和平衡狀態(tài)下的質(zhì)量之比稱作放射性核素的放射性平衡系數(shù)。因此鈾鐳平衡系數(shù)是指巖（礦）石中鈾鐳質(zhì)量比值和平衡狀態(tài)下的質(zhì)量之比，其中在1 g 自然狀態(tài)下，與鈾平衡的鐳的量值為3.4×10-7g。故鈾鐳平衡系數(shù)Kp的計(jì)算公式如下［6］：

式中：QRa—樣品鐳含量（×10-6）；QU—樣品鈾含量（×10-6）；Kp=1 表示鈾鐳平衡；Kp＜1 表示偏鈾；Kp＞1 表示偏鐳。

3 取樣分析

為保證野外取樣的代表性，取樣主要考慮了礦石類型、鈾含量及取樣標(biāo)高的影響，同時(shí)要求取樣樣品要均勻分布，根據(jù)地質(zhì)與物探的特征，合理劃分取樣位置，礦心的采取率應(yīng)不小于85%，礦心中鈾無溶蝕淋濾現(xiàn)象［7］。本次取樣共計(jì)完成151 個(gè)（表1），通過測定其中的鈾鐳含量，尋找礦體中的鈾鐳平衡規(guī)律，為保證取樣的準(zhǔn)確性，取樣方法嚴(yán)格按照鈾鐳平衡系數(shù)測量規(guī)程進(jìn)行［6］，其中表2 為鉆孔ZK7-8-3的主要測定數(shù)據(jù)。

表1 向陽坪鈾礦床鈾鐳平衡系數(shù)取樣分布Table 1 The level distribution of samples for uranium radium equilibrium coefficient in Xiangyangping uranium deposit

表2 ZK7-8-3 鉆孔鈾鐳平衡測定數(shù)據(jù)Table 2 The measured data of uranium radium equilibrium of borehole ZK7-8-3

4 鈾鐳平衡系數(shù)特征

4.1 鈾鐳平衡系數(shù)分布規(guī)律

根據(jù)鈾鐳平衡系數(shù)的頻率分布曲線可大致將其變化規(guī)律分為3 類［8］：

第1 類，曲線呈單峰狀態(tài)，峰值近似處于鈾鐳平衡系數(shù)為1.0 的位置，曲線滿足正態(tài)分布要求，曲線形態(tài)呈規(guī)則變化，縱坐標(biāo)兩邊曲線形態(tài)基本對(duì)稱。這種情況下礦床或者礦體在γ測井解釋或γ取樣結(jié)果的定量計(jì)算時(shí)可以不做鈾鐳平衡系數(shù)修正。

第2 類，頻率分布曲線整體偏向平衡系數(shù)縱坐標(biāo)左邊或者右邊時(shí)，其離散程度變大，鈾鐳平衡狀態(tài)為偏鈾或偏鐳，這種情況下礦床或者礦體在γ測井解釋或γ取樣結(jié)果的定量計(jì)算時(shí)需做鈾鐳平衡系數(shù)修正。

第3 類，頻率分布曲線無明顯變化規(guī)律，曲線峰值可能存在連續(xù)起伏情況，形態(tài)不對(duì)稱，這種情況對(duì)γ測井和取樣結(jié)果將會(huì)有較大的影響。

4.2 向陽坪鈾鐳平衡系數(shù)特征

根據(jù)151件樣品的鈾鐳平衡系數(shù)測定結(jié)果（圖3），礦石的鈾鐳平衡系數(shù)主要是在1.0 左右變化，其峰度檢驗(yàn)值為1.85，偏度檢驗(yàn)值為1.76，滿足在α=0.05檢驗(yàn)水平下，偏度和峰度的檢驗(yàn)值在±1.96之間的要求，礦石的鈾鐳平衡系數(shù)分布滿足正態(tài)分布要求［9］；礦石鈾鐳平衡系數(shù)的變異系數(shù)為15.96%，鈾鐳平衡系數(shù)平均數(shù)值為1.02，整體鈾鐳處于平衡狀態(tài)。根據(jù)鈾礦地質(zhì)勘查規(guī)范要求，當(dāng)?shù)V床鈾鐳平衡系數(shù)的變異系數(shù)小于20%，礦床平均鈾鐳平衡系數(shù)值介于0.9～1.1之間時(shí)，γ測井結(jié)果可不做鈾鐳平衡修正。

圖3 向陽坪鈾礦床鈾鐳平衡系數(shù)頻數(shù)分布圖（據(jù)參考文獻(xiàn)［6］修改）Fig.3 Frequency distribution curve of uranium radium equilibrium coefficient of Xiangyangping uranium deposit（modified after reference［6］）

4.3 平均鈾鐳平衡系數(shù)與礦石類型的關(guān)系

向陽坪鈾礦床主要礦石類型分為花崗碎裂巖型與構(gòu)造角礫巖型（表3）。根據(jù)礦石類型分類，花崗碎裂巖型的平均鈾鐳平衡系數(shù)均值為1.03，略高于構(gòu)造角礫巖型的平均鈾鐳平衡系數(shù)均值1.00，略偏鐳，分析其原因可能為碎裂巖受破碎程度的影響，增加了含鈾礦物與水化學(xué)環(huán)境接觸的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致鈾發(fā)生遷移而略偏鐳，但總體仍于平衡狀態(tài)。

表3 向陽坪鈾礦床平均鈾鐳平衡系數(shù)與礦石類型統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistics of average uranium radium equilibrium coefficient and ore type of Xiangyangping uranium deposit

4.4 平均鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量的關(guān)系

根據(jù)礦石鈾含量對(duì)礦石鈾鐳平衡系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，平均鈾鐳平衡系數(shù)變化范圍介于1.01～1.09 之間（表4）。當(dāng)鈾含量小于0.05%時(shí)，礦石的平均鈾鐳平衡系數(shù)略偏鐳，當(dāng)?shù)V石品位大于0.10%時(shí)，平均鈾鐳平衡系數(shù)為1.01，表明礦石平均鈾鐳平衡系數(shù)隨著鈾含量升高而降低，直至趨于鈾鐳平衡狀態(tài)。

表4 向陽坪鈾礦床平均鈾鐳平衡系數(shù)與品位統(tǒng)計(jì)Table 4 Statistics of average uranium radium equilibrium coefficient and the grade of Xiangyangping uranium deposit

圖4 為151 個(gè)樣品的平均鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量關(guān)系的散點(diǎn)圖。結(jié)果表明，當(dāng)鈾含量較低時(shí)，平均鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量的關(guān)系為負(fù)相關(guān)，隨著鈾含量值的增大而減小，主要表現(xiàn)為樣品中鈾元素遷移活動(dòng)明顯，且隨著鈾含量的增加，平均鈾鐳平衡系數(shù)大多處于0.9～1.1 之間的平衡狀態(tài)（圖4）。

圖4 向陽坪鈾礦床平均鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量關(guān)系（據(jù)參考文獻(xiàn)［6］修改）Fig.4 The relation of average uranium radium equilibrium coefficient and uranium grade in Xiangyangping uranium deposit（modified after reference［6］）

4.5 鈾鐳平衡系數(shù)與標(biāo)高的關(guān)系

根據(jù)礦石取樣標(biāo)高位置對(duì)鈾鐳平衡系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，礦石鈾鐳平衡系數(shù)隨著取樣位置標(biāo)高升高而降低（圖5）。

圖5 向陽坪鈾礦床平均鈾鐳平衡系數(shù)與標(biāo)高關(guān)系圖（據(jù)參考文獻(xiàn)［9］修改）Fig.5 The relation diagram of average uranium radium equilibrium coefficient and the sampling elevations in Xiangyangping uranium deposit（modified after reference［9］）

根據(jù)含礦構(gòu)造的揭露情況分析（表5），F(xiàn)7構(gòu)造帶見礦標(biāo)高主要在1 000 m 以深，礦石主要以硅鈣鈾礦、鈣鈾云母等次生鈾礦為主；而F10構(gòu)造帶見礦標(biāo)高主要在1 000 m 以淺，礦石主要以黃鐵礦化膠結(jié)的鈾黑或?yàn)r青鈾礦為主。據(jù)成礦環(huán)境分析，F(xiàn)7構(gòu)造帶含礦部位后期被氧化，形成了次生鈾礦物；F10構(gòu)造帶含礦部位可能受后期氧化作用不明顯。因此，礦石平均鈾鐳平衡系數(shù)隨著取樣位置標(biāo)高升高而降低。

表5 向陽坪鈾礦床平均鈾鐳平衡系數(shù)與標(biāo)高統(tǒng)計(jì)Table 5 The statistic of average uranium radium equilibrium coefficient and the sampling elevation in Xiangyangping uranium deposit

4.6 平均鈾鐳平衡系數(shù)與礦體的關(guān)系

向陽坪鈾礦床主要含礦構(gòu)造為F7構(gòu)造與F10構(gòu)造，通過研究探討兩種主要含礦構(gòu)造中礦體的鈾鐳平衡系數(shù)變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)兩類構(gòu)造中的礦體平均鈾鐳平衡系數(shù)有較明顯的差異（表6），F(xiàn)7構(gòu)造中的礦體所揭露到的礦體主要有：F710-Ⅳ、F710-Ⅴ、F710-Ⅰ和F710-Ⅶ，其平均鈾鐳平衡系數(shù)變化范圍介于0.97～1.03 之間，平均鈾鐳平衡系數(shù)均值為1.01。F10構(gòu)造中的礦體為F100-1-Ⅰ，其平均鈾鐳平衡系數(shù)均值為0.92，明顯小于F7構(gòu)造4 個(gè)礦體的平均鈾鐳平衡系數(shù)。根據(jù)鉆孔巖心地質(zhì)分析結(jié)果，F(xiàn)10構(gòu)造中礦體蝕變主要為黃鐵礦化，后生氧化作用弱；F7構(gòu)造中礦體蝕變主要為硅化、赤鐵礦化，礦石多為硅鈣鈾礦，為后期被氧化形成的次生鈾礦物。因此，F(xiàn)10構(gòu)造中礦體平均鈾鐳平衡系數(shù)相對(duì)偏鈾，F(xiàn)7構(gòu)造中礦體平均鈾鐳平衡系數(shù)相對(duì)略偏鐳。

表6 向陽坪鈾礦床平均鈾鐳平衡系數(shù)與礦體統(tǒng)計(jì)Table 6 The statistic of average uranium radium equilibrium coefficient and ore body of Xiangyangping uranium deposit

根據(jù)向陽坪鈾礦床F7構(gòu)造中礦體的平均鈾鐳平衡系數(shù)取樣分布，對(duì)F7構(gòu)造中的礦體F710-Ⅳ中段做了鈾鐳平衡系數(shù)平面等值線圖（圖6），結(jié)合鉆探勘探線的布置，顯示7-8線至7-16線之間，鈾鐳平衡系數(shù)值略偏鈾，呈NW 向展布，與向陽坪鈾礦床F7構(gòu)造中的主礦體所在位置相符合，根據(jù)鈾鐳平衡的分布規(guī)律對(duì)尋找礦體具有指導(dǎo)意義。

圖6 向陽坪鈾礦床F7構(gòu)造中礦體中段鈾鐳平衡系數(shù)等值線圖Fig.6 The contour map of uranium radium equilibrium coefficient in the middle section of ore body in the F7 structure of Xiangyangping uranium deposit

5 結(jié) 論

通過對(duì)向陽坪鈾礦床巖礦石取樣樣品的分析，綜合其鈾鐳平衡系數(shù)的變化規(guī)律，得到如下結(jié)論：1）向陽坪鈾礦床鈾鐳平衡系數(shù)的變化規(guī)律符合正態(tài)分布規(guī)則，Kp 加權(quán)平均值為1.02，變異系數(shù)為15.96%，鈾鐳基本處于平衡狀態(tài)，γ測井結(jié)果可不做鈾鐳平衡系數(shù)修正。2）當(dāng)鈾含量較低時(shí)，鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量的關(guān)系為負(fù)相關(guān)，其隨著礦石鈾含量的升高而降低；3）礦化蝕變類型、構(gòu)造及標(biāo)高都會(huì)影響礦石的鈾鐳平衡系數(shù)大?。?）F10構(gòu)造中礦體的平均鈾鐳平衡系數(shù)比F7構(gòu)造中礦體的平均鈾鐳平衡系數(shù)小。