²¹⁰Po法在鈾礦勘察中的應(yīng)用

馬振宇 黃笑 陳凱 郝曉飛

摘要：210Po作為放射性測(cè)量方法廣泛運(yùn)用在鈾礦勘察中。鈾元素在衰變過(guò)程中形成能溶于水惰性氣體222Rn，當(dāng)發(fā)生構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)，含222Rn地下水會(huì)沿著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷裂等通道運(yùn)移至地表，然后經(jīng)過(guò)一系列的長(zhǎng)、短期衰變形成穩(wěn)定的210Po，吸附在土壤中。通過(guò)210Po測(cè)量可以推斷斷裂構(gòu)造的位置，間接的指導(dǎo)鈾礦勘察工作。本文通過(guò)土壤210Po測(cè)量大致查明研究區(qū)內(nèi)，北東向斷裂為主干斷裂，并發(fā)育多條北西向次級(jí)斷裂。

關(guān)鍵詞：210Po法；斷裂；鈾礦勘察

Application of210Po method in prospecting uranium

Ma-Zhen yu，Huang Xiao，Chen Kai，Hao-Xiao fei Geologic Party No.243，CNNC，Chifeng，024000

Abstract：210Po radioactive measurement method，and is used to prospecting uranium.222Rn is formed when the uranium decay，and dissolve in water.222Rn will be transported to the ground，through the track， for example fracture and so on.According to a series of decays and form210Po which is a stable element， and adorbed on the soil.So according to measurement of210Po infer the location of the fracture and indirect the work of uranium prospecting. According to measurement of210Po in this paper ascertain the main fracture locateNE and there are some secondary fracture which locate NW in the research area.

Key words：210Po； Fracture； The prospecting uranium

核技術(shù)在地學(xué)中的應(yīng)用是21世紀(jì)在放射性礦床勘探中發(fā)展起來(lái)一種新穎的物化探方法。它測(cè)量的是巖、土中天然放射性元素的含量或是子體所輻射的射線活度，具有方法簡(jiǎn)便、施工靈活、工作效率高、影響因素少等優(yōu)點(diǎn)[1]。核技術(shù)在地學(xué)中應(yīng)用的發(fā)展相當(dāng)迅速，被廣泛地應(yīng)用在礦產(chǎn)資源、能源勘察，環(huán)境監(jiān)測(cè)及地質(zhì)災(zāi)害等諸多方面。并發(fā)展有測(cè)氡法、自然γ測(cè)量、α卡法、α徑跡法、活性炭測(cè)量、210Po法等20余種[1]。本文將簡(jiǎn)要分析210Po法在沉積盆地中推斷構(gòu)造效果，從而指導(dǎo)鈾礦找礦工作。

1.210Po測(cè)量原理

在天然放射系列中共有7個(gè)釙的放射性同位素，分析鈾的衰變系列，便可以掌握210Po法測(cè)量的基本原理，如圖1。

234U經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的衰變，產(chǎn)生一氣體形式存在的222Rn。222Rn是惰性氣體，能溶于水，具有較強(qiáng)的遷移能力。由于構(gòu)造斷裂的形成，使處于封閉狀態(tài)的巖層變?yōu)殚_(kāi)放或半開(kāi)放的狀態(tài)。在溫差、濃度差、壓力差的條件下，222Rn由構(gòu)造斷裂形成的通道遷移到地表。在遷移擴(kuò)散的過(guò)程中，氡氣衰變成一系列的短壽命子體后，變成長(zhǎng)壽命子體210Pb。210Pb為固體，不溶于水，一旦形成不易離開(kāi)巖層。所以210Pb基本反映了母元素氡的含量。經(jīng)試驗(yàn)論證210Pb經(jīng)過(guò)五天的衰變形成210Po，210Po溶解度極小，不易流失，在地表基本恒定，所以土壤中的210Po的含量代表了氡的含量[2]。

2.研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于松遼盆地開(kāi)魯凹陷北部?；诪榍昂浼o(jì)中深變質(zhì)巖、前古生代變質(zhì)巖和酸性侵入巖。蓋層主要為上白堊統(tǒng)青山口組、姚家組、嫩江組及新近系泰康組。其中嫩江組為一套半深湖—淺湖相沉積，巖性為黑色、深灰色泥巖，分布范圍廣，具有較好的隔水性。研究區(qū)構(gòu)造演化大致經(jīng)歷了前中生代盆地基地形成階段、早白堊世裂谷發(fā)育階段、晚白堊世早期熱降坳陷階段、晚白堊世反轉(zhuǎn)褶皺隆升萎縮剝蝕階段、古新世—始新世隆升剝蝕階段及漸新世—第四系差異升降階段。其中晚白堊世反轉(zhuǎn)褶皺隆升萎縮剝蝕階段、古新世—始新世隆升剝蝕階段及漸新世—第四系差異升降階段形成以北東向、北北東向?yàn)橹鞯鸟薨櫂?gòu)造及切穿嫩江組沉積蓋層的斷裂，為地下水向地表運(yùn)移提供了良好的通道。

3.數(shù)據(jù)處理及分析

3.1數(shù)據(jù)歸一化

C為某一元素第j幅或第j種巖性在第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的歸一化的含量；Cij為第j幅或第j種巖性在第i個(gè)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)含量；Cj為第j幅或第j種巖性該元素的平均含量；Ci為該元素總體平均值。

本次研究工作地表無(wú)基巖出露，主要為砂土與黏土，經(jīng)統(tǒng)計(jì)210Po均值，及均方差見(jiàn)表1

由上表可以看出砂土與黏土210Po含量背景值差異大。所以應(yīng)對(duì)研究區(qū)210Po含量進(jìn)行歸一化處理，消除不同背景的異常區(qū)圈定因素的影響，見(jiàn)表2。

3.2異常下限的確定

通過(guò)對(duì)研究區(qū)1920個(gè)210Po土壤樣品數(shù)據(jù)綜合分析，符合正態(tài)分布，采用剔除法及迭代法確定了背景值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差等多項(xiàng)參數(shù)（表3），確定研究區(qū)內(nèi)210Po的異常暈下限為31.37 Bq/kg。

4.成果解釋

釙元素在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)整體呈現(xiàn)北部高南部低的趨勢(shì)（圖2）。工作區(qū)南部釙含量普遍偏低，局部高暈、異常暈規(guī)模相對(duì)較小且連續(xù)性較差，呈點(diǎn)狀、不規(guī)則面狀；其中，北東部釙含量相對(duì)較高，增高暈、異常暈整體呈北東向帶狀展布；工作區(qū)西南部以增高暈為主，東南部由于多為砂帶，對(duì)釙元素吸附較差，整體偏低。

根據(jù)工作區(qū)內(nèi)210Po偏高暈、增高暈及異常暈的空間分布情況，在研究區(qū)內(nèi)共解譯出5條斷裂構(gòu)造（圖2）：

1.210Po異常暈編號(hào)；2.反轉(zhuǎn)構(gòu)造；3.正斷層；4.物探解譯斷裂

F2'NE向斷裂：位于東窯—新立屯—錢家店一帶，該處210Po分布以偏高暈為主，規(guī)模較大，整體呈帶狀沿北東向分布；增高暈規(guī)模較小，整體呈串珠狀分布。F2'NE向斷裂與F2斷裂在分布上位于同一條210Po偏高暈帶，所以推斷兩者為同一條斷裂，貫穿整個(gè)試驗(yàn)區(qū)。

F5'NE向斷裂：位于愛(ài)國(guó)屯—后敖包營(yíng)子一帶，斷裂規(guī)模較大，延伸較長(zhǎng)。該處210Po分布以團(tuán)塊狀偏高暈，增高暈為主，并見(jiàn)多處異常暈。偏高暈、增高暈沿北東向零散分布。

F3近SN向斷裂：位于胡立?！帻埳揭粠?，斷裂延伸較短。該處210Po分布以串珠狀偏高暈、增高暈為主，局部見(jiàn)異常暈，整體沿近SN向分布。

F6'近EW向斷裂：位于新立屯—青龍山—角干一帶，斷裂延伸較長(zhǎng)。該處210Po偏高暈呈帶狀沿NWW展布；增高暈呈串珠狀沿NWW密集分布。

F4'NW向斷裂：位于胡立?！獝?ài)國(guó)屯一帶，斷裂延伸較短。該處210Po偏高暈呈不規(guī)則面狀，規(guī)模較大；增高暈呈團(tuán)塊狀。偏高暈、增高暈帶沿NE向展布；局部見(jiàn)規(guī)模較大的異常暈。

5.結(jié)論

通過(guò)在試驗(yàn)區(qū)土壤210Po測(cè)量，查清試驗(yàn)區(qū)內(nèi)210Po含量在空間分布呈現(xiàn)北高南低特點(diǎn)，同時(shí)偏高暈、增高暈、異常暈呈現(xiàn)明顯的分帶性，利用上述特點(diǎn)在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)解譯出5條斷裂構(gòu)造，其中F2'NE向斷裂和F5'NE向斷裂為試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的主干構(gòu)造；F3近SN向斷裂、F6'近EW向斷裂及F4'NW向斷裂為試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的次級(jí)斷裂構(gòu)造。為在試驗(yàn)區(qū)開(kāi)展鈾礦勘查工作提供有力的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉正林.釙—210法探測(cè)煤礦地質(zhì)構(gòu)造的實(shí)例與效果.物探與化探. 1994. 18（3）：166-173.

[2]劉志華，徐漢濱.化探數(shù)據(jù)處理方法對(duì)比研究.世界有色金屬. 2018.