土壤氡氣測量在核桃壩鈾礦勘查中的應用與研究

李喜彬　史貴兵

摘 要： 核桃壩地區位于內蒙古錫林郭勒盟，是我國近年來在北方發現的少數鈾礦床之一。為進一步挖掘潛力，擴大找礦范圍，尋找隱伏構造和隱伏鈾礦體已經成為該區今后的主要任務。論文利用已知地質特征和鈾礦化條件，通過土壤氡氣測量方法，尋找核桃壩地區的隱伏構造和隱伏鈾礦體。經過鉆孔驗證，在鉆孔深部中發現了鈾工業礦體和構造破碎帶，進一步驗證使用土壤氡氣測量方法在尋找隱伏構造和隱伏鈾礦體方面行之有效。

關鍵詞： 核桃壩； 土壤氡氣； 鈾礦； 隱伏構造

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，這主要是因為我國鈾礦床的地質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大，對深部進行地質、地球物理勘探，尋找深部鈾礦床已經成為未來找礦工作的發展方向。

核桃壩地區位于燕遼成礦火山巖帶，是近幾年來北方發現的鈾礦床之一，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，且對核桃壩地區構造分布特征、控礦構造研究等沒有明確厘定。為了擴大找礦成果，在核桃壩利用土壤氡氣方法研究工作區的構造分布特征，查明主要控礦構造，查明鈾礦化發育情況和規模，取得了較好效果。

1. 地質概況

核桃壩位于華北地塊北緣，內蒙古地軸腹地。屬于燕山期大興安嶺—太行山構造巖漿活動帶與燕遼構造巖漿活動帶的復合交匯部位，區內構造復雜，斷裂構造極為發育。結晶基地主要是太古界高級變質巖和混合巖、下元古界中—低級變質巖系。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）。區域斷裂主要有NNW、NE、NW和近EW向4組，其中以NNW向最為發育，是區內主要控礦斷裂構造。

區內發現有鈾異常點，主要受火山構造控制。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系，均屬于火山巖型鈾礦化。總體上受火山機構塌陷作用形成的近南北向斷裂和次火山巖體聯合控制，產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外接觸帶上，鈾礦體主要呈透鏡狀、扁豆狀、斜脈狀產于次火山巖體內外接觸帶上，鈾礦化與次火山巖體、構造關系密切。

2. 測量方法及數據處理

土壤氡氣測量采用的儀器是核工業北京地質研究院生產的FD-216型環境氡測量儀，具有體積小、重量輕、靈敏度高、功耗低等特點，土壤氡的測量范圍是（300～300000）Bq/m3，測量重復性誤差≤5%，為數據的準確性提供了保障。

本次氡氣的測線垂直于工作區的構造，穿越重點構造，覆蓋了整個區域。

影響氡氣異常的因素主要有隨機誤差、放射性漲落誤差、系統誤差以及工作區的土壤結構、氣候條件等，因此，在野外采集原始數據后，要對所采數據進行分析處理。主要數據處理有基礎數據處理和異常分析和圖件繪制。基礎數據處理包括標準化、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計分析；處理流程圖見（圖1）。

3. 應用效果分析

3.1 剖面分布特征和地質解譯

在核桃壩地區地表地質特征較為明顯處、構造發育較好、基巖露頭發育較好，地質測量兩條剖面，近南北向剖面P1、近東西向地質剖面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。異常變化表現為：在0～450m處為氡濃度低值區，且該區氡濃度曲線平緩，變化不大，分布的巖體為熔結凝灰巖；450～600m處，氡濃度值明顯變高，且有相對高異常點，分布的巖體為流紋質凝灰巖和流紋巖，600m附近經過鉆探施工驗證，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，且此處經鉆探施工驗證，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，表現為多峰形態，主峰值為56953Bq/m3，次峰為38125Bq/m3，分布的巖體主要為流紋巖，還有少量的菲細巖，在1100m處，在地表可見明顯的斷層，且此處經鉆探施工驗證，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，可認為是找礦有利地段。

3.2 平面分布特征和地質解譯

野外采集原始數據后，按照處理流程圖對原始數據進行了處理，經過統計分析，核桃壩地區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，經統計分析，不同巖性的背景值也不同，凝灰巖最低，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的氡異常時，要考慮不同巖性出露區的背景值差異。

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

由于氡氣遷移的特殊性，氡很容易經過數十米甚至數百米的巖石進入土壤中，因此在鈾、鐳富集地段或地質構造破碎帶上方都可能形成氡異常。所以可根據氡氣異常暈、帶以及分布特征，圈定隱伏構造。

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

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

以上氡氣解譯構造經鈾礦地質填圖實地檢查，進行了統一編號和整理，氡氣異常解譯的構造，可劃分為2組，一組為近SN向構造（F2、F8、F9、F10、F11）：氡氣異常呈串珠狀連續分布，沿南北向延伸，東西向較窄，連續性較好，為核桃壩地區主要控礦斷裂構造；另一組為近EW向構造（F13、F14）：氡氣異常呈長條狀、圓狀北東向延伸，趨勢明顯，為核桃壩地區次要控礦斷裂構造。2組斷裂構造疊加之處，氡氣異常最為顯著。如F9、F14構造疊加處、F2、F14構造疊加處。

氡氣異常是隱伏鈾礦體衰變產生氡，通過構造（上升通道），在地表富集產生。因此，根據氡氣異常高值的分布范圍、2組構造的疊加情況，認為核桃壩地區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. 結論

通過對研究區地質資料、土壤氡氣測量資料的綜合分析研究，對核桃壩地區的構造分布有了一定的認識，取得了如下成果和認識：

（1）對核桃壩地區的土壤氡氣異常分布特征有了全面的了解，核桃壩地區存在較多氡異常或高值異常帶，氡氣異常呈半連續長條狀、橢圓狀、串珠狀、不規則狀展布，主要分布于基巖出露區及第四系覆蓋區，尤其在基巖與第四紀沉積接觸部位較為發育。

（2）根據氡氣異常高值的分布范圍，2組構造的疊加情況，認為核桃壩地區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構造帶進行了鉆探查證，結果深部見到了較好的鈾工業礦化，顯示了氡氣測量能作為該區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造，通過本次的綜合地球物理方法在核桃壩地區的應用研究，土壤氡氣可以探測隱伏鈾礦體和隱伏構造。

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