²¹⁰Po法在鈾礦勘察中的應用

馬振宇 黃笑 陳凱 郝曉飛

摘要：210Po作為放射性測量方法廣泛運用在鈾礦勘察中。鈾元素在衰變過程中形成能溶于水惰性氣體222Rn，當發生構造運動時，含222Rn地下水會沿著構造運動產生的斷裂等通道運移至地表，然后經過一系列的長、短期衰變形成穩定的210Po，吸附在土壤中。通過210Po測量可以推斷斷裂構造的位置，間接的指導鈾礦勘察工作。本文通過土壤210Po測量大致查明研究區內，北東向斷裂為主干斷裂，并發育多條北西向次級斷裂。

關鍵詞：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

核技術在地學中的應用是21世紀在放射性礦床勘探中發展起來一種新穎的物化探方法。它測量的是巖、土中天然放射性元素的含量或是子體所輻射的射線活度，具有方法簡便、施工靈活、工作效率高、影響因素少等優點[1]。核技術在地學中應用的發展相當迅速，被廣泛地應用在礦產資源、能源勘察，環境監測及地質災害等諸多方面。并發展有測氡法、自然γ測量、α卡法、α徑跡法、活性炭測量、210Po法等20余種[1]。本文將簡要分析210Po法在沉積盆地中推斷構造效果，從而指導鈾礦找礦工作。

1.210Po測量原理

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

234U經過長時間的衰變，產生一氣體形式存在的222Rn。222Rn是惰性氣體，能溶于水，具有較強的遷移能力。由于構造斷裂的形成，使處于封閉狀態的巖層變為開放或半開放的狀態。在溫差、濃度差、壓力差的條件下，222Rn由構造斷裂形成的通道遷移到地表。在遷移擴散的過程中，氡氣衰變成一系列的短壽命子體后，變成長壽命子體210Pb。210Pb為固體，不溶于水，一旦形成不易離開巖層。所以210Pb基本反映了母元素氡的含量。經試驗論證210Pb經過五天的衰變形成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.研究區地質概況

研究區位于松遼盆地開魯凹陷北部。基底為前寒武紀中深變質巖、前古生代變質巖和酸性侵入巖。蓋層主要為上白堊統青山口組、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。研究區構造演化大致經歷了前中生代盆地基地形成階段、早白堊世裂谷發育階段、晚白堊世早期熱降坳陷階段、晚白堊世反轉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、北北東向為主的褶皺構造及切穿嫩江組沉積蓋層的斷裂，為地下水向地表運移提供了良好的通道。

3.數據處理及分析

3.1數據歸一化

C為某一元素第j幅或第j種巖性在第i個測點的歸一化的含量；Cij為第j幅或第j種巖性在第i個測點實測含量；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基巖出露，主要為砂土與黏土，經統計210Po均值，及均方差見表1

由上表可以看出砂土與黏土210Po含量背景值差異大。所以應對研究區210Po含量進行歸一化處理，消除不同背景的異常區圈定因素的影響，見表2。

3.2異常下限的確定

通過對研究區1920個210Po土壤樣品數據綜合分析，符合正態分布，采用剔除法及迭代法確定了背景值及其標準偏差等多項參數（表3），確定研究區內210Po的異常暈下限為31.37 Bq/kg。

4.成果解釋

釙元素在試驗區內整體呈現北部高南部低的趨勢（圖2）。工作區南部釙含量普遍偏低，局部高暈、異常暈規模相對較小且連續性較差，呈點狀、不規則面狀；其中，北東部釙含量相對較高，增高暈、異常暈整體呈北東向帶狀展布；工作區西南部以增高暈為主，東南部由于多為砂帶，對釙元素吸附較差，整體偏低。

根據工作區內210Po偏高暈、增高暈及異常暈的空間分布情況，在研究區內共解譯出5條斷裂構造（圖2）：

1.210Po異常暈編號；2.反轉構造；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，規模較大，整體呈帶狀沿北東向分布；增高暈規模較小，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，貫穿整個試驗區。

F5'NE向斷裂：位于愛國屯—后敖包營子一帶，斷裂規模較大，延伸較長。該處210Po分布以團塊狀偏高暈，增高暈為主，并見多處異常暈。偏高暈、增高暈沿北東向零散分布。

F3近SN向斷裂：位于胡立海—青龍山一帶，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。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：位于胡立海—愛國屯一帶，斷裂延伸較短。該處210Po偏高暈呈不規則面狀，規模較大；增高暈呈團塊狀。偏高暈、增高暈帶沿NE向展布；局部見規模較大的異常暈。

5.結論

通過在試驗區土壤210Po測量，查清試驗區內210Po含量在空間分布呈現北高南低特點，同時偏高暈、增高暈、異常暈呈現明顯的分帶性，利用上述特點在試驗區內解譯出5條斷裂構造，其中F2'NE向斷裂和F5'NE向斷裂為試驗區內的主干構造；F3近SN向斷裂、F6'近EW向斷裂及F4'NW向斷裂為試驗區內的次級斷裂構造。為在試驗區開展鈾礦勘查工作提供有力的依據。

參考文獻：

[1]劉正林.釙—210法探測煤礦地質構造的實例與效果.物探與化探. 1994. 18（3）：166-173.

[2]劉志華，徐漢濱.化探數據處理方法對比研究.世界有色金屬. 2018.