放射性方法找矿

放射性方法找铀矿

利用铀矿体本身的最大特点——具有放射性来寻找铀矿，是应用最广、经济效果最佳的找矿方法。按探测铀及其衰变子体所产生的辐射种类，找铀的放射性方法可以大致分为下列数类。

①γ法 航空γ测量，汽车γ测量，步行γ测量，孔中γ测量，水中γ测量

②α径迹蚀刻测量，²¹⁰Po量测量，α卡测量，α杯测量，²²⁶Ra测量等等

③β法 单独使用β测量来找铀的方法尚为少见，多半采用β＋γ测量法，如孔中β＋γ测量，岩芯β＋γ测量等。

此外，热释光、铀同位素法、铅同位素、He气测量、Hg蒸汽测量等，也是在某些特定地质条件下所采用的找铀方法。

应用放射性方法找铀矿的一个实例

一、方法技术

（一）γ能谱测量基本原理

地面γ能谱测量是一种地面地球物理勘探方法。它利用铀系、钍系和钾-40的γ射线能谱存在一定的差异，利用这种差异选择几个合适的谱段作地面γ能谱测量，以推算出地面岩石（矿石）中的铀、钍、钾的含量。

在野外通常采用四道能谱仪。为了推算岩石中铀、钍和钾的含量，分别选择铀系²¹⁴Bi的1.76MeV的光电峰、钍系²⁰⁸Tl2.62MeV的光电峰和⁴⁰K的1.46MeV的光电峰；并分别选择相应的能谱段为1.66-1.86MeV、2.52-2.72MeV和1.36-156MeV,再按能量测量结果列出三元一次方程组:

    　　　　　　　　（1）

式中， 、 、 （ ＝1,2，3）为换算系数，该组系数需要在已知模型上对能谱进行标定后求出； 为能谱仪在相应道测得的计数率（减去底数后）； 、 、 分别为需要获得的岩石或土壤中的铀、钍和钾的含量。

解方程组（1）即可求出岩石或土壤中的铀、钍和钾的含量。

γ能谱测量工作方法

地面γ能谱测量主要用于测定浮土、岩石和矿体中铀、钍和钾的含量，确定异常的性质。其工作方法简述为：

A．在正式工作之前，对γ能谱仪进行性能检查，选择测量谱段，标定仪器等。

B．测线线垂直地层和构造的主要走向。

C．在每个测点上，γ能谱仪作定时计数，测定铀、钍和钾道的计数率。

D．根据野外测量结果，在室内计算铀、钍和钾的含量，并绘制各种图件。

（二）土壤天然热释光测量方法

方法原理

土壤天然热释光测量方法是采集地表一定深度的土壤样品，用高灵敏度热释光测量装置测量样品中天然矿物在最后一次热事件以来的热释光强度，利用其强度差异解决铀矿找矿及有关地质问题的一种方法。

工作方法

1、野外取样  野外取样按照土壤地球化学规范（DZ/T 0145-94）的要求，采集野外样品，按规范要求土壤样品应取自B层土壤样。取样点距10米，每个测点取土壤样80-100g。

2、室内测量  对样品过筛后，用高灵敏度的热释光测量仪器（RGD-3A型）测量样品的热释光强度(单位为辐射剂量单位：μGy/g)。

在工作过程中应注意，必须采取新鲜的B层土壤样品。样品采集后用黑色布袋或纸袋装好，避光、避高温、避辐射保存。另外样品必须自然风干，既不能加热烘干，也不能日晒。

（三）氡气测量方法

Rn是铀系的唯一气态元素，直接母体是镭( Ra)。母体元素的含量在一定程度上决定了岩石、土壤中氡浓度的高低。氡的物理性质十分活泼，表现出很强的迁移能力，较容易从地下经过数米到数百米的岩石进入地表土壤中。因此，在铀、镭富集地段，或地质构造破碎带上都可能形成氡的富集，而在其附近地段，氡含量明显减少。根据氡异常的高低，可以寻找铀矿体和构造破碎带。

工作方法

氡气测量分为累积测量和瞬时测量两种方法。累积氡测量就是将取样器（如α径迹片、氡管等）埋置在土壤中，采样时间一般为二十天至一个月，异常稳定性、重现性较好，但工作效率较低；瞬时氡测量是在现场打孔、抽气进行测量，其工作效率高，方法灵敏度相对于累积测量并不差。本次野外工作采用瞬时的氡气测量。

野外测量工作按照氡气测量规范（EJ/T 605-91）进行。在测量点上用钢钎打出一个0.5-0.7 m深的小孔，然后把取样器插入孔内抽气，最后用FD-3017仪器进行测量。

二、下庄花岗岩型铀矿田研究实例（方法选用热释光测量和氡气测量结合）

（一）330矿床的试验结果

330矿床(又名希望矿床)是我国发现的第1个花岗岩型铀矿床，它属于硅化破碎带型铀矿床。该矿床已有多年的开采历史，为了扩大其范围，布置了32条测线，其中3条测线在已知区，29条测线在未知区。21号测线位于矿床的已知区，测线长240 m。氡气测量、土壤天然热释光测量凹线基本相似(图1)。从图1(b)中可看出， 在-20～2O号点处出现了两种方法重叠的异常，是92号构造带在地表的反映， 由于热释光和氡气测量凹线的幅度小，因此推测该地的含矿性不好；在3O～5O号点处，氡气测量的异常明显，但热释光测量没有异常显示，是92号构造带通过的位置。在50～7O号点的位置上土壤天然热释光测量有异常显示；在70～200号点的范围内两种方法的凹线变化比较大， 且线异常重合较好。从图1(a)中可以看出，热释光测量凹线异常的范围比氡气测量凹线异常的范围小。在图1 (c)中5O～11O号点范围内有3条近似平行的垂直二级含矿构造带，但是它们都处于一级构造之间，而且矿体均较富。由测量结果可知，氡气测量和土壤天然热释光测量反映了地下深部的信息，特别是土壤天然热释光法利用了辐射照射的长期积累效应，非常稳定，更能反映铀矿化信息。依据上述已知资料，在120～200号点范围内，热释光测量和氡气测量的异常幅度较大，并且吻合较好，推测在与该异常对应的地下有铀矿体存在，并且矿体较富，埋藏较浅。

15号测线长200m，位于21线西南边120 m处的未知区。在该测线上两条曲线的形态基本相似，异常重合较好(图2)。对比已知剖面的资料及所测量的结果推测，在一10～10号点范围内，两种方法的异常显示是92号矿化构造破碎带的反映；在20～90号点处有一个复合异常，可能是86号构造带北带及其下盘次一级的含矿构造所引起，基于两种方法的异常幅度较大，推断这里矿体埋深可能较浅，并且含矿性可能较好；在90～130号点范围内， 氡气测量和土壤天然热释光测量的异常重合非常好，可能是86号构造带下盘的次级含矿构造在地面的反映，含矿性可能较好。

（二）小水矿区已知剖面的试验结果

小水矿区的矿化类型属于“交点” 型铀矿化，8号测线就位于该矿区内，测线长140 m。氡气测量和土壤天然热释光测量的两条曲线形态各异，均有各自不同的特点(图3)。氡气测量曲线特征比较简单，可以分成0～50号点和60～130号点两个跳变带。从已知的地质剖面上可以看出，0～50号点跳变带对应着一条规模较小的构造带；而60～130号点的跳变带对应着规模较大的一条构造带，并且该构造带与铀成矿关系密切。土壤天然热释光曲线较简单，只是在20～120号点范围内有一个变化带，主跳变带范围为20～70号点内，该跳变点对应着顶部埋深约为60 m 的铀矿体。从已知地质剖面可知，此矿体沿着构造带产出，其在地面上的投影宽度约40 m。

该剖面的测量结果显示：对于铀矿体赋存于构造破碎带与辉绿岩岩脉交点处时，氡气测量主要反映了构造破碎带的位置，土壤天然热释光测量的异常则反映了“交点” 型铀矿体的位置。

三、讨论

图1和图2代表了铀矿赋存于直立构造破碎带内的主要铀矿类型，而图3则是含矿构造破碎带与中基性岩脉交汇处成矿的另一类主要铀矿类型。这两类不同的矿化类型在氡气测量和土壤天然热释光测量曲线中的异常特征有所不同。

从330矿床21号测量剖面上可以看出，该区铀矿体的产出形态比较特殊，几乎都呈直立的柱形沿次级构造破碎带分布。土壤天然热释光的异常都呈尖峰状，主要反映了铀矿化的产出位置；构造破碎带是氡气运移的通道，氡气测量主要反映了构造破碎带的位置。当这两种方法的异常吻合时，矿体产出的可能性较大。15号测量剖面的验证结果证实了这一点。但由于野外的具体地质情况较复杂，在未知地区进行氡气测量和土壤天然热释光测量时， 只要二者的数据可靠，它们的异常都应进行解释。两种异常并不一定要完全重叠，单种异常也要引起注意。

从小水矿区8号测量剖面可以看出，铀矿体产出并赋存在构造破碎带与中基性岩脉的交汇处，是构造破碎带与中基性岩脉共同作用的结果。该类矿体在氡气测量和土壤天然热释光测量曲线上的特点非常特殊，氡气测量的异常很明确地反映了构造破碎带的位置，而土壤天然热释光测量的异常则明显对应着铀矿体的位置。

四、结论

在下庄铀矿田经过对硅化破碎带型和“交点型”铀矿床大量的实际研究工作，初步得出以下几点认识：

t>(1)氡气测量和土壤天然热释光测量两种物探方法联合使用是寻找隐伏花岗岩型铀矿床、扩大老矿区的有效、廉价方法。在硅化破碎带型铀矿床上，氡气测量的异常主要反映了构造破碎带的位置，而土壤天然热释光测量的异常则反映铀矿体的位置，当两种异常重合时，找到该类铀矿体的可能性更大。在“交点” 型铀矿体上，氡气测量的异常反映了构造破碎带的位置，而土壤天然热释光测量的异常则反映了构造与中基性岩脉的交汇位置，并且该位置通常是“交点型”铀矿体的赋存部位，两种方法的异常基本上不重合。

t>(2)通过“下庄铀矿田物化探找矿方法应用研究”项目的完成，初步建立了一套下庄铀矿田“攻深找盲” 的物化探找矿模式，其中主要的方法是氡气测量和土壤天然热释光测量两种方法。经实践证明，该组合比较有效，目前已将该成果应用于广东省南雄盆地花岗岩型铀矿床和江西省相山火山岩型铀矿床的“攻深找盲，扩大老矿区” 中，适于推广应用。