盧浩

（廣西三一〇核地質(zhì)大隊(duì) 廣西桂林 541213）

不同放射性測(cè)量方法在鈾礦找礦中的試驗(yàn)研究

盧浩

（廣西三一〇核地質(zhì)大隊(duì) 廣西桂林 541213）

在鈾礦找礦中有很多不同放射性測(cè)量方法，這些方法適用于鈾礦產(chǎn)于厚覆蓋的荒漠、戈壁或者半丘陵等自然地區(qū)。本文主要通過(guò)某地區(qū)找礦方法試驗(yàn)區(qū)的基本情況，以及不同放射性測(cè)量方法在鈾礦找礦中的試驗(yàn)工作及其結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

鈾；氡；射性測(cè)量；鈾礦找礦；試驗(yàn)

1 引言

為了讓野外找礦的方法多種多樣，近幾年來(lái)，在不斷地探究以及鉆研的情況下，先后發(fā)現(xiàn)了幾種不同的放射性測(cè)量找礦方法。

2 方法試驗(yàn)區(qū)的基本情況

方法試驗(yàn)工作在某地區(qū)某礦床上進(jìn)行，選取該地區(qū)的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）該試驗(yàn)區(qū)內(nèi)試驗(yàn)區(qū)具備了各種試驗(yàn)方法找礦的最基本的條件。

（2）該試驗(yàn)區(qū)的氣候條件適宜，冬季寒冷干燥，春天風(fēng)沙大，降雨少，晝夜溫差大，這種氣候有利于各種試驗(yàn)方法找礦的順利進(jìn)行。除此之外，試驗(yàn)區(qū)已知鈾礦存在的范圍很小，大約是1～3km2，范圍小有利于不同放射性測(cè)量方法開(kāi)展工作。

（3）該地區(qū)的鈾礦化主要來(lái)自直羅組的下段和上段，富含鈾礦層的厚度和含水層的厚度大體上相同，鈾礦體埋置深度范圍為77～144m。含有鈾礦的含水層的巖性主要是灰綠色，石英以及長(zhǎng)石是主要的成分。

（4）該試驗(yàn)區(qū)的地形起伏程度較大，地面植被的覆蓋范圍也比較廣泛，覆蓋的厚度一般在幾十厘米到幾十米不等。根據(jù)原有的探究發(fā)現(xiàn)，該試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的礦床具備開(kāi)發(fā)的條件，因此，該地區(qū)是進(jìn)行多種找鈾礦方法試驗(yàn)的最適合的基地。

3 不同放射性測(cè)量方法試驗(yàn)及結(jié)果

3.1 地面γ測(cè)量

地面γ測(cè)量需要常規(guī)便攜式γ射線(xiàn)測(cè)量?jī)x或者便攜式γ能譜儀，徒步測(cè)量或者車(chē)載測(cè)量巖石中放射性元素衰變釋放的γ射線(xiàn)強(qiáng)度，探尋放射性元素的異常地段或者放射性增高的地段，從而發(fā)現(xiàn)鈾礦床。因?yàn)樵囼?yàn)區(qū)地面基本沒(méi)有露礦石的地方，而且覆蓋層的厚度也不均勻，所以地面γ測(cè)量的效果不好。

3.2 土壤鈾金屬量測(cè)量

在找礦的試驗(yàn)區(qū)內(nèi)取土壤的樣品，可以用方格法取土或者其他方法，把土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行測(cè)定，主要是測(cè)定土壤中的鈾。通過(guò)尋找土壤中的分散暈或者分散流，找出鈾含量較高的范圍，從而找出鈾礦。因?yàn)樵撛囼?yàn)區(qū)氣候干旱而且春季風(fēng)沙大，分散暈或分散流形成的原因也很多，復(fù)雜性很高，所以土壤鈾金屬量測(cè)量效果也不好。

3.3 地氣（鈾）測(cè)量

鈾礦找礦中用的地氣測(cè)量方法是在地球深部存在上升的氣流的基礎(chǔ)上采用的一種方法，當(dāng)上升氣流經(jīng)過(guò)鈾礦體時(shí)就會(huì)把礦元素鈾的活動(dòng)態(tài)部分帶到地表。在地表想辦法收集地氣樣品，然后利用靈敏度較高、精度較高的儀器設(shè)備研究分析該地氣樣品中鈾的含量，從而發(fā)現(xiàn)深鈾礦體存在的概率。

地氣測(cè)量并不是研究那些地氣中氣體的組成成分，而是研究分析那些被氣流帶到地表的活動(dòng)性非常強(qiáng)的鈾元素。在該試驗(yàn)區(qū)內(nèi)先后進(jìn)行了剖面性測(cè)量工作和面積性地氣（鈾）測(cè)量工作，通過(guò)地氣（鈾）與γ測(cè)量對(duì)比圖，以及地氣（鈾）與土壤中鈾測(cè)量結(jié)果圖可以得出結(jié)論（如圖1～2所示），地氣（鈾）效果要比地面γ測(cè)量結(jié)果和土壤中鈾測(cè)量結(jié)果好得多。

3.4 金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量

在地質(zhì)的勘查工作中，金屬元素一般以?xún)煞N形式存在，一種是活動(dòng)態(tài)形式，另一種是穩(wěn)定態(tài)形式。金屬的活動(dòng)態(tài)形式不但可以以離子的形式存在于各種載體中，而且還能夠以各種可溶性鹽、氧化物以及有機(jī)物被吸附。金屬的這些活動(dòng)可以被氣體或者流體進(jìn)行搬運(yùn)工作，這些金屬活動(dòng)與成礦的關(guān)系很密切，可以從金屬活動(dòng)中尋找地下深部的礦化信息，對(duì)鈾礦找礦有非常重要的意義。通過(guò)收集土壤地球化學(xué)樣品，就可以在實(shí)驗(yàn)室用常規(guī)的方法測(cè)試到金屬各活動(dòng)態(tài)形式的數(shù)量，然后我們可以根據(jù)金屬的各活動(dòng)態(tài)高值發(fā)現(xiàn)鈾礦體。

金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量方法的試驗(yàn)選在第3號(hào)剖面進(jìn)行，土壤地球化學(xué)樣的采集點(diǎn)距為100m，樣品采集要求同常規(guī)地球化學(xué)樣品的采集一樣。由分析測(cè)試結(jié)果剖面圖如圖3所示。

圖1 第3線(xiàn)地氣（鈾）和y測(cè)量對(duì)比圖

圖2 地氣（鈾）和土壤中鈾測(cè)量對(duì)比圖

圖3 3號(hào)剖面金屬（鈾）活動(dòng)態(tài)測(cè)量曲線(xiàn)

以第3號(hào)剖面為例，第3號(hào)剖面全部樣品中各活動(dòng)態(tài)鈾全數(shù)量的平均值只占樣品總鈾量的1/10以下，所以，該試驗(yàn)區(qū)內(nèi)呈活動(dòng)態(tài)的鈾數(shù)量明顯不夠，在用活動(dòng)態(tài)鈾測(cè)量方法尋找鈾礦方面有很大的困難。

由此可以看出，如果要在該試驗(yàn)區(qū)內(nèi)進(jìn)行金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量找鈾工作還有很多不確定因素，還需要做很多的準(zhǔn)備工作，比如，我們要知道鈾的活動(dòng)態(tài)有幾種，提取的鈾是否具有代表性等等都需要去落實(shí)和探究。所以，金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量方法找鈾礦試驗(yàn)還需要進(jìn)一步的研究和分析。

3.5 大地氣態(tài)水鈾測(cè)量

大地土壤的重要組成部分是大地氣態(tài)水，利用地球深部地殼一地幔的碳循環(huán)向上遷移的鈾離子流積聚于地表土壤層，在稀松的地表土壤空氣中形成地球化學(xué)異常。該鈾離子流與下伏賦存的礦體互相呼應(yīng)，所以，只要想辦法收集到近地表土壤空氣中離子流在轉(zhuǎn)化為新形成的固態(tài)相之前的組成成分，并且拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試分析就可以發(fā)現(xiàn)鈾礦體。這種方法已經(jīng)在某地區(qū)浸砂巖型鈾礦床上進(jìn)行了初步試驗(yàn)工作，試驗(yàn)表明，這種方法的異常幅度要比常規(guī)鈾金屬量測(cè)量高得多，其地球化學(xué)異常襯度也比常規(guī)鈾金屬量測(cè)量好得多。這種方法在油氣礦藏的勘查和其他金屬礦產(chǎn)資源的勘查中也有很好的應(yīng)用。

在具體的找礦工作中，一般情況下采集以氣體為載體的固、液態(tài)鈾離子。按照大地氣態(tài)水的吸濕、凝結(jié)以及蒸發(fā)作用，能夠在勘察現(xiàn)場(chǎng)用累積方法采集氣態(tài)水，也可以選擇在實(shí)驗(yàn)室中將土壤樣品放在放在收集水溶液的容器中進(jìn)行，然后再利用設(shè)備測(cè)定水溶液中的鈾。完成測(cè)定以后，利用計(jì)算機(jī)的功能對(duì)測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行整理分析，并且繪制各種圖進(jìn)行比較。我們可以結(jié)合地質(zhì)地球化學(xué)等有關(guān)信息，對(duì)大地氣態(tài)水鈾是否存在作出預(yù)測(cè)。

大地氣態(tài)水鈾測(cè)量的方法如下：①剖面試驗(yàn)工作；②實(shí)施面積性測(cè)量。圖4就是試驗(yàn)區(qū)已知鈾礦體上的大地氣態(tài)水鈾測(cè)量平面等值線(xiàn)圖，該圖分為7條測(cè)線(xiàn)，并且每條測(cè)線(xiàn)都有31個(gè)測(cè)點(diǎn)。

圖4 大地氣態(tài)水鈾測(cè)量結(jié)果圖

3.6 累積式活性炭吸附氡測(cè)量

活性炭是把優(yōu)質(zhì)果殼當(dāng)作原料，然后經(jīng)過(guò)高溫過(guò)熱蒸汽活化精制加工形成的?；钚蕴康奶攸c(diǎn)就是，過(guò)濾性能好，吸附性能好，穩(wěn)定性好，耐酸堿腐蝕性強(qiáng)，最重要的是對(duì)放射性氣體氡具備非常強(qiáng)的吸附功能。

在地下隱藏的鈾礦體，因?yàn)殁櫾氐姆派湫运プ兊木壒?，它唯一氣態(tài)放射性衰變子體氡常常借助擴(kuò)散、對(duì)流等過(guò)程到達(dá)地面土壤層。人們能夠利用活性炭對(duì)氡的吸附性的特性從而達(dá)到尋找鈾礦的目的。在這種方法的的試驗(yàn)研究工作中，需要將活性炭吸附氡氣的收集器具，按照特定的測(cè)量網(wǎng)格（比如200m×200m的網(wǎng)格），埋藏在地下一段時(shí)間，鈾礦體中改變的的氡及其子體產(chǎn)物借助擴(kuò)散、對(duì)流等作用從地下一定的深度位置到達(dá)地表，繼而被活性炭所吸附，針對(duì)從野外取回的活性炭塑料小瓶，利用研制的活性炭氡測(cè)量?jī)x，對(duì)氡衰變的γ子體活度進(jìn)行全面的仔細(xì)的測(cè)量。最后對(duì)測(cè)定結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后結(jié)合地形地質(zhì)資料作出地下可能存在鈾礦的合理解釋。

圖5為試驗(yàn)區(qū)已知鈾礦體上累積式活性炭吸附氡的測(cè)量平面等值線(xiàn)圖，該圖分為7條測(cè)線(xiàn)并且每條測(cè)線(xiàn)有31個(gè)測(cè)點(diǎn)。

3.7 瞬時(shí)式活性炭吸附氡測(cè)量

活性炭吸附氡測(cè)量不僅可以選取累積式測(cè)量，還可以采用瞬時(shí)式測(cè)量方案，這樣可以在很短的時(shí)間內(nèi)就能獲得試驗(yàn)區(qū)氡氣場(chǎng)的分布，從而為尋找鈾礦提供依據(jù)。

圖5 活性炭吸附氡測(cè)量結(jié)果

4 總結(jié)

綜上所述，不同放射性測(cè)量方法在鈾礦找礦中的效果是不同的，地面γ測(cè)量和土壤鈾金屬量測(cè)量是尋找鈾礦的一般方法，效果一般，地氣（鈾）測(cè)量和金屬（鈾）活動(dòng)態(tài)測(cè)量分別是從國(guó)外和國(guó)土資源部引進(jìn)的方法，大地氣態(tài)水鈾測(cè)量是自己探究的新技術(shù)，累積式活性炭吸附氡測(cè)量和瞬時(shí)式是傳統(tǒng)的方法通過(guò)改進(jìn)的。這幾種試驗(yàn)方法對(duì)于鈾礦找礦都有一定的作用，但是這幾種放射性測(cè)量找礦方法還存在一定的缺點(diǎn)不足，都需要做很多其他的輔助工作，都需要掌握一定的技術(shù)要求，還需要進(jìn)一步的研究、分析、探索、鉆研。

[1]成龍，謝海寧．一種全新的鈾礦勘查方法：大地氣態(tài)水鈾測(cè)量[J]．東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，29（1）：366～369．

[2]謝學(xué)錦．面向21世紀(jì)的應(yīng)用地球化學(xué)[M]．北京：地質(zhì)出版社，2002．

[3]章森，羅朝文，洪英棠，等．《找礦員手冊(cè)》[M]．北京：原子能出版社，2003．

P619.14

A

1004-7344（2016）23-0183-02

2016-7-15

盧浩（1978-），男，工程師，工學(xué)碩士，主要從事放射性物探及測(cè)量工作。