若爾蓋鈾礦田向陽溝鈾鐳平衡系數特征

王　春，馬　光，李寶新，李宏濤

若爾蓋鈾礦田向陽溝鈾鐳平衡系數特征

王春1，馬光1，李寶新2，李宏濤2

（1.河南理工大學 資源環(huán)境學院，河南 焦作 454000；2.四川省核工業(yè)地質調查院，成都 610061）

鈾鐳平衡系數是衡量鈾鐳平衡狀態(tài)的重要參數，不僅反映礦體所處的地球化學環(huán)境以及鈾與鐳的貧化、富集、遷移狀況，也影響鈾礦床儲量計算的準確性和可靠性。通過計算了向陽溝礦床鈾鐳平衡系數，探討了鈾鐳平衡系數與鈾含量的關系，得出了向陽溝處于氧化—還原過渡帶、礦床總體偏鈾的結論，為修正該區(qū)測井解釋結果、確定礦體邊界、估算鈾礦資源量以及預測成礦有利地段提供了科學依據。

鈾礦；平衡系數；地球化學；向陽溝

由于鈾與鐳的地球化學性質不同，不僅受地球化學環(huán)境與地質構造的影響，還與礦體埋深、礦石類型與鈾含量級別等多種因素相關，因此鈾鐳往往處于不平衡狀態(tài)，平衡系數變化很大，即使是同一礦體，也可能存在偏鐳、偏鈾、鈾鐳平衡的情況［1、2］。鈾鐳平衡系數不僅關系到鈾礦床儲量計算的可靠性，而且關系到尋找鈾礦床的某些方法的應用效果（測井、鉆探等）［3］。因此，研究掌握鈾鐳平衡特征，準確確定平衡系數，切實把握其變化規(guī)律，對于鈾礦勘查具有至關重要的意義。

表1　向陽溝主要地層及巖性

1　區(qū)域地質

若爾蓋鈾礦田位于秦—祁—昆活動帶西秦嶺—南秦嶺華力西—印支褶皺帶，南秦嶺鈾成礦帶西端。其南緣以瑪沁—略陽深大斷裂為界，南鄰前震旦紀若爾蓋古陸。區(qū)域地層出露比較齊全，震旦系至白堊系均有發(fā)育［4～6］。其中震旦系為一套富含以近源為主的中酸性火山巖、遠源的花崗巖及白色石英礫石組成的粗碎屑巖和細碎屑巖組合，沉積厚度大于2 097m；寒武系—志留系為活動型障壁海灣環(huán)境下形成的巨厚復理石與炭硅泥巖建造，志留系炭硅泥巖建造為區(qū)域性富鈾層，厚達4 600m，同時也是區(qū)內最重要的成礦層位；泥盆系—中三疊統(tǒng)轉為穩(wěn)定型淺海陸棚環(huán)境下的砂、泥、碳酸鹽建造。其間缺失上震旦統(tǒng)、上寒武統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)、中石炭統(tǒng)等，常構成地層間的平行不整合和角度不整合；印支運動使三疊紀及以前地層遭受區(qū)域變質，變質程度達低綠片巖相；侏羅紀開始進入陸相山間斷陷盆地沉積，形成含煤建造、火山巖和紅色碎屑巖沉積。第四系為殘坡積、沖積、碎屑堆積［7］。

區(qū)域褶皺以白依背斜為中心構成白龍江復背斜，北側有斑周向斜和帕熱背斜，南側有迭部背斜和當額向斜［8］。區(qū)內斷裂構造十分發(fā)育，在展布上可分為與區(qū)域褶皺軸線相一致（近EW向）的走向斷裂（瑪沁-略陽深大斷裂等），斜切區(qū)域主體構造線的NE向斷裂和NW向斷裂及SN向斷裂等。其南緣邊界為郎木寺-熱爾茸斷裂帶，北緣以扎爾蓋山-迭山斷裂帶為界。

區(qū)域巖漿活動較弱，但有多期次的特點。三疊紀以前地層均受了輕度變質作用，由老到新變質程度趨于減弱。變質作用類型以區(qū)域動力變質作用為主，熱變質作用僅在規(guī)模較大的巖漿巖體外接觸帶發(fā)育。

2　礦床地質

2.1地層

研究區(qū)內主要出露下志留統(tǒng)羊腸溝組下段（S1y1）、羊腸溝組上段（S1y2）、塔爾組下段（S1t1）、塔爾組上段（S1t2）和第四系（Q）。其中下志留統(tǒng)羊腸溝組上段（S1y2）和塔爾組上段（S1t2）為區(qū)內主要含礦層（表1、圖1）。

2.2構造

區(qū)內斷裂構造較發(fā)育，主要為近東西向、北西向和北東向。近東西向斷裂構造規(guī)模較大，走向近東西，傾向北，傾角60°～80°，展布方向和地層傾向相近。巖石沿斷裂構造破碎呈角礫狀，局部可見糜棱巖化、石墨化、褐鐵礦化。該組斷裂是與白依背斜同褶皺的產物，形成較早，具多期活動特點。北西向和北東向斷裂構造為為低序次的張扭性斷裂，其中北東向斷裂構造與近東西向斷裂構造的復合部位，控制礦床的產出。

向陽溝位于白依背斜傾伏端的北側翼部，在伴隨斷裂構造的同時，板巖中常有小型褶皺產生。由于含礦巖系多為剛性巖石，故次級小褶曲構造不發(fā)育。含礦巖系頂底板的砂板巖中可見小型褶曲構造，局部巖層發(fā)生倒轉。

2.3巖漿巖與變質作用

礦區(qū)內巖漿活動多為脈巖零星出露，鉆孔見輝綠巖、英安斑巖、閃長玢巖、煌斑巖。脈巖順層或切層貫入，寬0.6m～9.7m，未見其對礦體的破壞作用。

區(qū)內志留系在印支期普遍經受區(qū)域性輕度變質，變質程度由老到新趨于減弱，局部出現斷裂帶動力變質或侵入巖旁側接觸變質。

2.4圍巖蝕變

研究區(qū)與礦化密切的圍巖蝕變主要有碳酸鹽化，硅化、黃鐵礦化、粘土化和退色現象等。礦化富集部位及礦石具脫炭、砂化、鈣質淋失、角礫狀構造等特征。地表鈾礦化多見褐鐵礦化及次生鈾礦。

圖1　向陽溝地質略圖

3　鈾鐳平衡概念

圖2　鈾鐳平衡系數頻率分布曲線圖

礦石中鈾鐳質量比值與其平衡時的質量比值（3.4 10-7）之比稱為鈾鐳平衡系數，它是表征鈾礦床物理特性的重要參數，用字符Kp表示［9］。

表2　鈾鐳平衡系數頻率分布表

其中：Qv—樣品中鈾的含量（10-6），QRa—樣品中鐳的含量（10-6）。若Kp=1，表示鈾鐳處于平衡狀態(tài)，若 Kp＜1，則富鐳，若Kp＞1，則富鈾。

4　向陽溝鈾鐳平衡特征

4.1采樣的原則

研究鈾礦體鈾鐳平衡變化規(guī)律，必須對礦體進行取樣分析。由于取樣具有隨機性，因而樣品是一個隨機變量，根據隨機變量的性質，當樣品達到一定數量時，可以用統(tǒng)計學方法研究它的變化規(guī)律［10、11］。

對ZK27-6-2、ZK31-4鉆孔鈾含量大于0.01%的巖心取1/2劈心法連續(xù)取樣，將采樣重量與理論重量誤差小于20%的樣品進行鈾、鐳的化學分析。對符合條件的65件樣品所得結果進行含量分段，得到鈾含量為0.01%～0.03%、0.03%～0.05%、0.05%～0.1%、＞0.1%等幾個品級，結合巖性劃分樣品。

4.2鈾鐳平衡系數的特征

從所采樣品中篩選出61件滿足鈾、鐳平衡系數計算要求的樣品。對選定樣品用數理統(tǒng)計法分組統(tǒng)計頻數和頻率，制作頻率分布曲線圖（表2，圖2）。從圖中看出，曲線峰值位于縱軸的左邊，表明向陽溝礦體明顯偏鈾。

表3　各礦體鈾鐳平衡系數、變化系數統(tǒng)計表

經正態(tài)檢驗分析，ZK31-4、ZK27-6-2鉆孔61件樣品的鈾鐳平衡系數（Kp）服從正態(tài)分布，利用公式：

其中：Xi——第i個樣品的鈾鐳平衡系數；S——均方差；——鈾鐳平衡系數平均值；Cv——變化系數；n——參加計算的樣品數。

圖3　不同礦體Kp對比

算出鈾含量＞0.03%樣品的鈾鐳平衡系數變化系數（表3）。由圖3可以看出，各單工程中不同礦體的鈾鐳平衡系數變化不大，通過不同礦體鈾鐳平衡系數計算結果的對比（圖3），鈾鐳平衡系數基本一致，總體偏鈾，說明向陽溝的鈾礦化總體處于氧化-還原過渡帶。

根據樣品初步統(tǒng)計，鈾含量在0.01%～0.03%平衡系數接近平衡，鈾含量在0.03%～0.1%平衡系數成下降趨式，鈾含量在0.1%～0.3%平衡系數成上升趨式，鈾鐳平衡系數隨鈾含量增高趨于平衡（表4、圖4）。

表4　鈾鐳平衡系數與鈾含量相關關系表

5　結論

通過對該區(qū)鈾鐳平衡系數研究，得出以下結論：

1）由向陽溝鈾鐳平衡系數頻率變化曲線看出，峰值位于縱軸左邊，表明向陽溝礦體明顯偏鈾；

2）通過不同礦體鈾鐳平衡系數及其變化系數的對比，說明向陽溝的鈾礦化總體處于氧化-還原過渡帶；

3）鈾含量在0.01%～0.03%平衡系數接近平衡，鈾含量在0.03%～0.1%平衡系數成下降趨式，鈾含量在0.1%～0.3%平衡系數成上升趨式，表明向陽溝鈾鐳平衡系數隨鈾含量增高趨于平衡；

4）向陽溝各礦體的鈾鐳平衡系數范圍大體在0.80～0.96之間，明顯偏鈾，因而測井解釋結果不能直接用于資源量估算，應對其進行修正后再進行資源量計算。

圖4　平衡系數與鈾含量關系圖

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Uranium-Radium Equilibrium Coefficient of the Xiangyanggou Uranium Deposit in Roigê

WANG Chun1MA Guang1LI Bao-xin2LI Hong-tao2
（1-School of Resources and Environment， Henan University of Technology， Jiaozuo， Henan 454000； 2-Sichuan Institute of Uranium Geological Survey， Chengdu 610061）

U-Ra equilibrium coefficient is an important parameter measuring U-Ra equilibrium state. It not only touches on the geochemical environment of U ore body and enrichment or depletion of uranium and radium，but also relates to accuracy and reliability of calculation of reserves of uranium deposits. This paper calculates U-Ra equilibrium coefficient of the Xiangyanggou deposit， and has a discussion on the relationship between U-Ra equilibrium coefficient and uranium content. From those it is concluded that the Xiangyang Valley lies in an oxidation-reduction transition zone which provides a scientific basis for the correction of logging data，determination of cut—off grade of the U ore， estimation of uranium resource and prediction of favorable metallogenic district.

U-Ra equilibrium coefficient； Geochemistry，； U ore； Xiangyang Valley

P619.14

A

1006-0995（2015）04-0548-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.016

2014-12-05

王春（1990-），女，河南南陽人，助理工程師，研究方向：固體礦產資源勘查、評價與綜合利用