■張鋒（中陜核工業(yè)集團(tuán)地質(zhì)調(diào)查院有限公司陜西西安710100）

可地浸砂巖型鈾礦找礦中自然電位測(cè)井的應(yīng)用分析

■張鋒
（中陜核工業(yè)集團(tuán)地質(zhì)調(diào)查院有限公司陜西西安710100）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)各領(lǐng)域?qū)ΦV產(chǎn)、石油資源需求量日漸增加，而傳統(tǒng)找礦技術(shù)已經(jīng)難以滿(mǎn)足當(dāng)前礦產(chǎn)資源開(kāi)采領(lǐng)域發(fā)展需求，在很大程度上阻礙了礦產(chǎn)資源開(kāi)采、勘探工作的發(fā)展。自然電位測(cè)井技術(shù)，是建立在自然電場(chǎng)形成機(jī)理基礎(chǔ)上一種先進(jìn)技術(shù)，能夠通過(guò)曲線形態(tài)等判斷礦產(chǎn)資源實(shí)際情況，為礦產(chǎn)資源開(kāi)采工作提供支持和幫助。本文介紹可地浸砂巖型鈾礦床分類(lèi)及特點(diǎn)，分析和研究自然電位測(cè)井技術(shù)的理論基礎(chǔ)，最后闡述其在找礦工作中的應(yīng)用。

可地浸砂巖鈾礦 找礦 自然定位測(cè)井

1　可地浸砂巖型鈾礦床分類(lèi)及特點(diǎn)

就含氧地下水對(duì)巖石蝕變作用方式而言，該類(lèi)鈾礦床含有的氧化帶主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是潛水氧化帶；二是層間氧化帶。前者主要分布在地下潛水位以下、或者地下潛水層隔水底板以上。后者主要隱藏于層間承壓含水層當(dāng)中。由于層間承壓含水層具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，當(dāng)承壓水沿著層間逐漸下滲過(guò)程中，在水交替遲緩地帶便會(huì)形成鈾礦。

受到自然因素的影響，潛水氧化帶將會(huì)發(fā)展成為古河道型鈾礦床；而層間氧化帶將形成層間氧化帶鈾礦床。前者在中小型自流水盆地中較為常見(jiàn)，且盆地面積一般為幾十、甚至幾百平方公里，具有良好的地下水補(bǔ)給等優(yōu)勢(shì)，且礦床與蝕源區(qū)距離較近，含有豐富鈾巖體，含礦建造具體表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)灰色沉積物，并被一些物質(zhì)覆蓋，如紅色的含碳酸鹽陸源碎屑物。同時(shí)在該地區(qū)，富含大量的鈷、鎳、鉛等伴生元素，具有較為巨大的開(kāi)采價(jià)值。而后者與前者恰恰相反，在大型自流盆地中較為常見(jiàn)，且整體面積、范圍較為廣泛，一般在幾萬(wàn)平方公里以上，規(guī)模較大，具有大型或者超大型鈾礦床發(fā)展?jié)摿?。鈾礦形成是在CH4、H2S、Fe2等有機(jī)質(zhì)相互作用下的結(jié)果。

2　自然電位理論基礎(chǔ)

受到地層水礦化度之間的差別影響，地層壓力和泥漿柱壓力也會(huì)發(fā)生變化，并在井壁附近發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，形成自然電動(dòng)勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，一方面為擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)中，我們將兩種濃度不同的氯化鈉溶液置于同一容器當(dāng)中，并采用滲透性隔膜分開(kāi)時(shí)，濃度逐漸趨于平衡，簡(jiǎn)而言之，在此過(guò)程中，高濃度離子滲透力較強(qiáng)，朝著低濃度離子遷移，并產(chǎn)生富集正負(fù)電荷，當(dāng)接觸面的離子遷移速度發(fā)生變化，兩種溶液濃度也會(huì)產(chǎn)生變化，促使電荷富集保持平衡，最終形成擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)。

另一方面，吸附電動(dòng)勢(shì)。與上文一樣，如果在實(shí)踐中，我們利用泥漿將溶液區(qū)分開(kāi)，由于泥漿當(dāng)中含有硅、鋁等晶體，被低濃度離子取代后，泥漿顆粒表面將被賦予帶負(fù)電，而為了保持平衡狀態(tài)，需要吸附離子，進(jìn)而出現(xiàn)一方面富集大量正電荷，另一方面蘊(yùn)含大量負(fù)電荷，該過(guò)程被稱(chēng)為擴(kuò)散吸附電動(dòng)勢(shì)。因此在找礦工作中，可以充分借助這一理論，深入到可地浸砂巖鈾礦中開(kāi)展找礦工作，明確礦產(chǎn)資源分布等情況，達(dá)到事半功倍的勘探及開(kāi)采目標(biāo)，從而提高礦產(chǎn)資源開(kāi)采效率。

3　可地浸砂巖型鈾礦找礦中自然電位測(cè)井的應(yīng)用

3.1采取合理措施，掌握自然電位曲線特點(diǎn)

在實(shí)踐過(guò)程中，自然電位測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用，首先應(yīng)將A電極置于井內(nèi)，B電極置于地表，并進(jìn)行有效的固定處理。隨著電極系發(fā)生變化，可動(dòng)電極A測(cè)量的數(shù)據(jù)信息等將會(huì)反映到電極B上，如果將B電極視為零電位，獲得的電位差便能夠形成自然電位測(cè)井曲線，反映井下實(shí)際情況。

在砂巖型鈾礦找礦中利用這一方法，針對(duì)理論方面來(lái)說(shuō)，橫坐標(biāo)是自然電位與靜電位之間的比值，而縱坐標(biāo)為地層的厚度。如果上、下圍巖厚度較高，曲線將會(huì)呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：曲線將會(huì)圍繞著地層中點(diǎn)呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布，且地層中點(diǎn)位置異常值較大。也就是說(shuō)地層厚度越大，那么自然電位與靜電位之間將會(huì)趨于一致；反之地層厚度越小，那么二者之間的差別也會(huì)越大?？梢?jiàn)，在實(shí)踐中，該方法較適用于地層厚度較大的可地浸砂巖找礦。

3.2科學(xué)劃分地層，確認(rèn)其界面

自然電位測(cè)井法在應(yīng)用中對(duì)滲透性地層較為敏感，由于該類(lèi)地層具有明顯的異?，F(xiàn)象，對(duì)此在具體實(shí)踐中，科學(xué)劃分地層能夠顯著提高自然電位測(cè)井法應(yīng)用效果。如若地層水礦化程度較深，具有良好滲透性的地層，其自然電位曲線將會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)異常；反之，滲透性較差的地層，將會(huì)呈現(xiàn)出較小的負(fù)異常。如果泥漿礦化程度較深，自然電位曲線與前者恰恰相反，將會(huì)出現(xiàn)正異常情況，且砂巖層中含有泥質(zhì)夾層時(shí)，自然電位曲線能夠更加清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。對(duì)此，工作人員在工作開(kāi)展之前，需要對(duì)周邊地質(zhì)情況進(jìn)行深入考察，科學(xué)劃分地層，并充分利用自然電位測(cè)井技術(shù)獲取曲線情況判斷礦產(chǎn)資源實(shí)際狀況。值得注意的是，由于電位曲線拐點(diǎn)確定難度較大，可以將該方法應(yīng)用于厚度較大的地層中，而針對(duì)厚度較小的地層，可以將自然電位測(cè)井曲線與視電阻率等傳統(tǒng)方式和方法有機(jī)結(jié)合到一起，整合各種方法的優(yōu)勢(shì)，提高找礦工作有效性。

3.3根據(jù)泥質(zhì)含量情況，掌握鈾礦情況

針對(duì)可地浸砂巖型鈾礦找礦而言，砂巖層滲透性直接取決于巖石中的含泥量，而自然電位曲線會(huì)隨著泥質(zhì)含量的變化而發(fā)生變化。當(dāng)砂巖中含有泥質(zhì)時(shí)，由于泥質(zhì)顆粒能夠吸附大量負(fù)離子，促使負(fù)離子發(fā)生運(yùn)動(dòng)。而與此同時(shí)，砂巖形成電動(dòng)勢(shì)勢(shì)必會(huì)發(fā)生變化，形成“擴(kuò)散——吸附”型電動(dòng)勢(shì)。如果砂巖當(dāng)中含有的泥質(zhì)較少、或者基本沒(méi)有情況，砂巖部分電動(dòng)勢(shì)不會(huì)發(fā)生變化，始終處于擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)狀態(tài)。可見(jiàn)，隨著泥質(zhì)含量的增加，電動(dòng)勢(shì)也會(huì)隨之發(fā)生變化。工作人員根據(jù)自然電位曲線的變化情況，便能夠掌握鈾礦情況。在實(shí)踐工作中，工作人員要充分利用地質(zhì)自然情況，并借助自然電位曲線，更好地開(kāi)展找礦工作。

砂巖自然電位曲線能夠真實(shí)反映其與泥質(zhì)含量之間的關(guān)系，如果在特定條件下，電位幅值變化與泥質(zhì)含量之間的關(guān)系為：

SP=a+bVsh

除了上述因素之外，找礦工作中的自然電位曲線還會(huì)受到流體、巖性等因素的影響，在實(shí)踐中，應(yīng)堅(jiān)持具體問(wèn)題具體分析原則，結(jié)合鈾礦所在地區(qū)的實(shí)際情況，綜合考慮各方面因素，通過(guò)對(duì)自然電位曲線的觀察，找到鈾礦發(fā)展規(guī)律，更好地完成找礦工作，提高礦產(chǎn)資源勘探、開(kāi)采工作有效性。

4　結(jié)論

綜上所述，找礦工作是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，涉及內(nèi)容較多、覆蓋范圍較廣，而將自然電位測(cè)井技術(shù)應(yīng)用到可地浸砂巖型鈾礦找礦工作中，在提高工作效率及質(zhì)量等方面占據(jù)至關(guān)重要的位置。因此在具體工作中，應(yīng)綜合各方面因素，加強(qiáng)對(duì)影響電位曲線因素的研究，并通過(guò)觀察曲線變化情況，判斷地下礦產(chǎn)資源情況，從而推進(jìn)該項(xiàng)工作可持續(xù)發(fā)展。

[1]李立亮,阮傳俠.自然電位測(cè)井的應(yīng)用與探討 [J].中國(guó)煤炭地質(zhì),2010,（S1）.

[2]徐國(guó)蒼,張紅建,朱琳.淺層地震勘探在砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用研究 [J].鈾礦地質(zhì), 2013,（01）.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～163～1