不同放射性測量方法在鈾礦找礦中的試驗研究

盧浩

（廣西三一〇核地質大隊 廣西桂林 541213）

不同放射性測量方法在鈾礦找礦中的試驗研究

盧浩

（廣西三一〇核地質大隊 廣西桂林 541213）

在鈾礦找礦中有很多不同放射性測量方法，這些方法適用于鈾礦產于厚覆蓋的荒漠、戈壁或者半丘陵等自然地區。本文主要通過某地區找礦方法試驗區的基本情況，以及不同放射性測量方法在鈾礦找礦中的試驗工作及其結果進行了詳細的闡述。

鈾；氡；射性測量；鈾礦找礦；試驗

1 引言

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

2 方法試驗區的基本情況

方法試驗工作在某地區某礦床上進行，選取該地區的原因有以下幾點：

（1）該試驗區內試驗區具備了各種試驗方法找礦的最基本的條件。

（2）該試驗區的氣候條件適宜，冬季寒冷干燥，春天風沙大，降雨少，晝夜溫差大，這種氣候有利于各種試驗方法找礦的順利進行。除此之外，試驗區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量方法開展工作。

（3）該地區的鈾礦化主要來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，石英以及長石是主要的成分。

（4）該試驗區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。根據原有的探究發現，該試驗區內的礦床具備開發的條件，因此，該地區是進行多種找鈾礦方法試驗的最適合的基地。

3 不同放射性測量方法試驗及結果

3.1 地面γ測量

地面γ測量需要常規便攜式γ射線測量儀或者便攜式γ能譜儀，徒步測量或者車載測量巖石中放射性元素衰變釋放的γ射線強度，探尋放射性元素的異常地段或者放射性增高的地段，從而發現鈾礦床。因為試驗區地面基本沒有露礦石的地方，而且覆蓋層的厚度也不均勻，所以地面γ測量的效果不好。

3.2 土壤鈾金屬量測量

在找礦的試驗區內取土壤的樣品，可以用方格法取土或者其他方法，把土壤樣品在實驗室里進行測定，主要是測定土壤中的鈾。通過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。因為該試驗區氣候干旱而且春季風沙大，分散暈或分散流形成的原因也很多，復雜性很高，所以土壤鈾金屬量測量效果也不好。

3.3 地氣（鈾）測量

鈾礦找礦中用的地氣測量方法是在地球深部存在上升的氣流的基礎上采用的一種方法，當上升氣流經過鈾礦體時就會把礦元素鈾的活動態部分帶到地表。在地表想辦法收集地氣樣品，然后利用靈敏度較高、精度較高的儀器設備研究分析該地氣樣品中鈾的含量，從而發現深鈾礦體存在的概率。

地氣測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性非常強的鈾元素。在該試驗區內先后進行了剖面性測量工作和面積性地氣（鈾）測量工作，通過地氣（鈾）與γ測量對比圖，以及地氣（鈾）與土壤中鈾測量結果圖可以得出結論（如圖1～2所示），地氣（鈾）效果要比地面γ測量結果和土壤中鈾測量結果好得多。

3.4 金屬活動態測量

在地質的勘查工作中，金屬元素一般以兩種形式存在，一種是活動態形式，另一種是穩定態形式。金屬的活動態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、氧化物以及有機物被吸附。金屬的這些活動可以被氣體或者流體進行搬運工作，這些金屬活動與成礦的關系很密切，可以從金屬活動中尋找地下深部的礦化信息，對鈾礦找礦有非常重要的意義。通過收集土壤地球化學樣品，就可以在實驗室用常規的方法測試到金屬各活動態形式的數量，然后我們可以根據金屬的各活動態高值發現鈾礦體。

金屬活動態測量方法的試驗選在第3號剖面進行，土壤地球化學樣的采集點距為100m，樣品采集要求同常規地球化學樣品的采集一樣。由分析測試結果剖面圖如圖3所示。

圖1 第3線地氣（鈾）和y測量對比圖

圖2 地氣（鈾）和土壤中鈾測量對比圖

圖3 3號剖面金屬（鈾）活動態測量曲線

以第3號剖面為例，第3號剖面全部樣品中各活動態鈾全數量的平均值只占樣品總鈾量的1/10以下，所以，該試驗區內呈活動態的鈾數量明顯不夠，在用活動態鈾測量方法尋找鈾礦方面有很大的困難。

由此可以看出，如果要在該試驗區內進行金屬活動態測量找鈾工作還有很多不確定因素，還需要做很多的準備工作，比如，我們要知道鈾的活動態有幾種，提取的鈾是否具有代表性等等都需要去落實和探究。所以，金屬活動態測量方法找鈾礦試驗還需要進一步的研究和分析。

3.5 大地氣態水鈾測量

大地土壤的重要組成部分是大地氣態水，利用地球深部地殼一地幔的碳循環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異常。該鈾離子流與下伏賦存的礦體互相呼應，所以，只要想辦法收集到近地表土壤空氣中離子流在轉化為新形成的固態相之前的組成成分，并且拿到實驗室進行測試分析就可以發現鈾礦體。這種方法已經在某地區浸砂巖型鈾礦床上進行了初步試驗工作，試驗表明，這種方法的異常幅度要比常規鈾金屬量測量高得多，其地球化學異常襯度也比常規鈾金屬量測量好得多。這種方法在油氣礦藏的勘查和其他金屬礦產資源的勘查中也有很好的應用。

在具體的找礦工作中，一般情況下采集以氣體為載體的固、液態鈾離子。按照大地氣態水的吸濕、凝結以及蒸發作用，能夠在勘察現場用累積方法采集氣態水，也可以選擇在實驗室中將土壤樣品放在放在收集水溶液的容器中進行，然后再利用設備測定水溶液中的鈾。完成測定以后，利用計算機的功能對測定的結果進行整理分析，并且繪制各種圖進行比較。我們可以結合地質地球化學等有關信息，對大地氣態水鈾是否存在作出預測。

大地氣態水鈾測量的方法如下：①剖面試驗工作；②實施面積性測量。圖4就是試驗區已知鈾礦體上的大地氣態水鈾測量平面等值線圖，該圖分為7條測線，并且每條測線都有31個測點。

圖4 大地氣態水鈾測量結果圖

3.6 累積式活性炭吸附氡測量

活性炭是把優質果殼當作原料，然后經過高溫過熱蒸汽活化精制加工形成的。活性炭的特點就是，過濾性能好，吸附性能好，穩定性好，耐酸堿腐蝕性強，最重要的是對放射性氣體氡具備非常強的吸附功能。

在地下隱藏的鈾礦體，因為鈾元素的放射性衰變的緣故，它唯一氣態放射性衰變子體氡常常借助擴散、對流等過程到達地面土壤層。人們能夠利用活性炭對氡的吸附性的特性從而達到尋找鈾礦的目的。在這種方法的的試驗研究工作中，需要將活性炭吸附氡氣的收集器具，按照特定的測量網格（比如200m×200m的網格），埋藏在地下一段時間，鈾礦體中改變的的氡及其子體產物借助擴散、對流等作用從地下一定的深度位置到達地表，繼而被活性炭所吸附，針對從野外取回的活性炭塑料小瓶，利用研制的活性炭氡測量儀，對氡衰變的γ子體活度進行全面的仔細的測量。最后對測定結果的數據進行整理，然后結合地形地質資料作出地下可能存在鈾礦的合理解釋。

圖5為試驗區已知鈾礦體上累積式活性炭吸附氡的測量平面等值線圖，該圖分為7條測線并且每條測線有31個測點。

3.7 瞬時式活性炭吸附氡測量

活性炭吸附氡測量不僅可以選取累積式測量，還可以采用瞬時式測量方案，這樣可以在很短的時間內就能獲得試驗區氡氣場的分布，從而為尋找鈾礦提供依據。

圖5 活性炭吸附氡測量結果

4 總結

綜上所述，不同放射性測量方法在鈾礦找礦中的效果是不同的，地面γ測量和土壤鈾金屬量測量是尋找鈾礦的一般方法，效果一般，地氣（鈾）測量和金屬（鈾）活動態測量分別是從國外和國土資源部引進的方法，大地氣態水鈾測量是自己探究的新技術，累積式活性炭吸附氡測量和瞬時式是傳統的方法通過改進的。這幾種試驗方法對于鈾礦找礦都有一定的作用，但是這幾種放射性測量找礦方法還存在一定的缺點不足，都需要做很多其他的輔助工作，都需要掌握一定的技術要求，還需要進一步的研究、分析、探索、鉆研。

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[3]章森，羅朝文，洪英棠，等．《找礦員手冊》[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，工學碩士，主要從事放射性物探及測量工作。