现代矿产勘查技术与理论

1、专 业 矿产普查与勘探指导老师 董 树 义铀矿勘查的重要性铀矿分类及介绍铀矿勘查方法活性炭测氡法在蒙其古尔矿区的应用铀矿是非常重要的战略性资源，它主要用于制造核武器与核能发电。核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，一座一百万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨，而相同功率的核电站每年仅需铀燃料三四十吨。核电的另一大优势就是清洁环保，它几乎不会产生加重地球温室作用的二氧化碳。对于能源消耗巨大，环境压力十分严重的中国来说，是非常符合当前的能源需求的。20世纪70年代，中国主要工业铀矿床按照产出的围岩成分和分布规律分为花岗岩型、火山岩型、砂岩型和碳硅泥岩型四大铀矿床类型。花岗岩型铀矿床产于花岗

2、岩体内部的铀矿床产于花岗岩体外接触带的铀矿床产于岩体上叠断陷红盆中的铀矿床火山岩型铀矿床火山爆发相中的铀矿床溢流侵出相中的铀矿床火山口相中的铀矿床次火山岩相中的铀矿床砂岩型铀矿床层间氧化带砂岩型（卷状）铀矿床潜水氧化带及复成因砂岩型（板状）铀矿床古河谷型铀矿床热水改造砂岩型铀矿床碳硅泥岩型铀矿床风化壳型铀矿床沉积成岩型铀矿床淋积型铀矿床热液叠加改造型铀矿床前寒武纪特殊、超大型铀矿床不整合面型铀矿床石英卵石砾岩型铀金矿床赤铁矿角砾岩型铜金铀矿床变质混合交代岩型铀矿床铁铀型铀矿床混合交代岩型铀矿床钠质交代岩型铀矿床表生型铀矿床钙结砾岩型铀矿床泥炭粘土型铀矿床其他富铀岩石型铀矿床含铀岩浆岩型铀矿床含

3、铀伟晶岩型铀矿床含铀矽卡岩型铀矿床砂岩型铀矿床是指以砂岩（部分为砂砾岩、粉砂岩、泥岩）为主的后生、表生铀矿床。层间氧化带型砂岩铀矿床系指夹持于不透水岩层（如泥岩）之间的透水砂岩中的、由于携铀的含氧承压地下水沿透水砂岩向下方运移，在氧化带前锋处铀被还原而沉淀富集形成的铀矿床。图1 层间氧化带砂岩型铀矿成矿示意图1强氧化砂岩；2弱氧化砂岩；3氧化带尖灭端，铀矿体；4原生未蚀变砂岩；5不透水泥质岩；6含氧含铀水流动方向铀矿找矿工作按照循序渐进、逐步深入的原则分阶段进行。现行铀矿找矿勘查划分为铀矿地质调查和铀矿地质勘查两个大的阶段。（1）找矿标志：找矿标志是指直接或间接指示有铀矿化的那些标志。铀矿找矿

4、标志主要有矿体露头、滚石、铀分散晕、近矿围岩蚀变、各种放射性异常及指示植物等。矿体露头：直接出露地表的未经氧化或轻微氧化的矿体露头。分散晕：铀矿分散晕指在铀成矿过程中或在外力地质作用影响下铀（或铀矿物）与成矿有关元素（或矿物）扩散到围岩或周围介质中形成的、高出背景的各种地球化学晕圈。近矿围岩蚀变：在热液铀矿床中常见的近矿围岩蚀变有赤铁矿化（红化）、硅化、萤石化、粘土化、黄铁矿化、碳酸盐化（常见为方解石化）、绿泥石化和钠长石化（或钾长石化）等。（2）找矿方法：铀矿找矿方法包括地质学方法 、地球化学方法、地球物理方法等。地质学方法：地质学方法是通过研究区域地质和铀矿成矿地质条件以指导找矿的方法，它

5、主要包括铀矿地质填图、遥感地质学方法等。地球化学方法：地球化学方法是从研究铀及其他成矿元素的分散、迁移和富集规律入手，采用地球化学手段，查明铀及其他成矿元素的分散晕，以此指导寻找原生铀矿体的一种找矿方法。包括岩石地球化学法、土壤地球化学法、水系沉积物地球化学法、放射性水文地球化学法、放射性生物地球化学法和气晕测量法等。地球物理法：矿体和围岩物理性质的差别。利用这种物理场的差别可以来寻找矿床或矿化体。铀矿找矿勘查中使用地球物理方法包括重力法、磁法、地震法、电法等普通物探方法和特殊的放射性物探方法（活性炭测氡法）。活性炭可以吸附各种气、液态物质, 具有较强的吸附能力。活性炭为非极性吸附剂,而氡为非

6、极性单原子分子,因此活性炭对氡具有较强的吸附能力。当氡运移到活性炭表面时,很快被吸附,造成其周围的氡浓度降低。在浓度差作用下,高浓度处的氡不断地向活性炭运移,直至它吸附的氡量达最大值,并与周围的氡浓度达到平衡。在自然界中,氡及其子体凭借着自身机制,有着很强的向上运移的能力。由于氡的母体及其子体的地球化学特性不同,在自然界不同地质体中的分布也各有差异,并有一定的规律,所以在地表通过对氡异常的观察和分析,就可以探测出地下的一些地质情况。图2 238U 系自222Rn 以后子体衰变示意图 活性炭测氡的方法特点 活性炭测氡方法是一种累积测量方式，具有以下特点：（1）具有较高的精度和灵敏度，对于地下微弱

7、信息探测效果明显。（2）抗干扰性强，便于有利信息的提取。 （3）具有较大的探测深度。（4）操作方便、成本低，在北方干旱地区易于推广。 蒙其古尔矿床作为伊犁盆地南缘典型的层间氧化带型砂岩铀矿床，主矿体的勘探工作已经结束。勘探资料表明，蒙其古尔矿床的成矿条件清晰，主要矿体赋存于中下侏罗统水西沟群西山窑组第旋回，矿体的发育规模较大，现在已经控制了超过万吨的铀资源量。选择在该已知地区开展活性炭氡气测量，便于将实测氡浓度异常与已知地质情况进行对比分析，认识异常与铀矿体的对应关系，为异常解释和地质推断提供依据。 图3 蒙其古尔铀矿床地质图 1. 第四系，2. 中下侏罗统水西沟群，3. 中上三叠统小泉沟群，

8、4. 石炭系，5. 逆断层，6. 逆冲断裂， 7. 盆地边界，8. 层间氧化带砂岩型铀矿床，9. 河流，10. 村镇 图4 工区地形和等高图工作方法技术1、测网:在蒙其古尔研究区共布置16条测线，方位为NW345，共355个测点。每条测线长约2.5km，线距250m，点距100m，测线纵穿该区已知见矿孔。2、质量控制：为了保证测量数据稳定可靠，我们需要采取一系列质量保证措施。吸附器埋置深度：砂砾区埋置深度为50cm，土壤区埋置深度为60cm。吸附器埋置时间：吸附器埋置时间应当尽量达到吸附器内活性炭吸附饱和为止。选取该区吸附器埋置时间为5天。吸附器埋置位置：吸附器的埋置位置基本按照该区测点测线布

9、置情况定点埋置，为了降低地表情况（如果园、耕种地、河沟等）的影响，可视情况加大埋置深度或者偏移埋置点位置。多次测量：室内氡浓度测量的过程中，进行多次测量（一般是三次）。图5 蒙其古尔矿区活性炭测氡法测量点布署图图6 蒙其古尔矿区氡浓度图 1.钻孔 2.见矿孔 3.地层边界 4.逆断层 5.剖面线 6.扎基斯坦河 整体上看，氡浓度异常分布规律不明显，东北部展布有一条状高值异常带，西南部和东南角也有零星高值异常分布。低值异常分布不明显，在西北边缘沿扎基斯坦河方向有明显的低值异常区。其他低值异常区没有明显规律。而从数值上看该区氡浓度数值整体偏大，最小的浓度值都接近 5000Bq/m3，最大的浓度值达

10、到了 12500Bq/m3。 研究区高值异常分布趋势表现为南西部偏低，北东部相对较高。这种异常现象与该区地应力向北东方向的延展逐渐减弱相关。矿区三条逆断层皆为北北东向展布，说明矿区的主要地应力集中为南东北西向方向。中部断裂与南部断裂之间的夹角向北东方向张开，说明南东北西方向的挤压应力在北东方向减弱。氡气延着断裂向地应力减弱的北东方向逸散，所以出现了氡浓度北东部总体大于南西部的趋势。 由氡浓度等值图看，该区见矿孔的分布主要集中在高值旁边或者低值附近，这一特点说明，高值区包围的低值异常区是有利的成矿地带。 a 图为 P32 钻孔线对应的氡浓度剖面图，该剖面长约 1200 米，方位为NW320，位于

11、该已知区的中东部。地下铀矿体对应测线 400-950 米。该剖面对应的氡浓度异常呈现两端高中间低的特点，氡浓度低值地段与地下铀矿体位置有极好的对应关系。 b图为P07钻孔线对应的氡浓度剖面图，该剖面长约900米，方位为SW250，位于该已知区的中东部。地下铀矿体对应测线 100-600 米。该剖面对应的氡浓度异常呈现两端高中间低的特点，氡浓度低值地段与地下铀矿体位置有极好的对应关系。 图6为活性炭测氡原始数据图，图中异常信息对矿体的指示作用不明显，为进一步探讨和分析氡浓度异常信息，使用传统绘图（均值加标准差和 85%累频）、异常衬值度和剩余异常值三种方法绘制氡浓度等值线图。均值加标准差85%累

12、频剩余异常值衬值法可以看出，采用均值加二倍标准差的氡浓度等值线图或剩余异常的氡浓度等值线图，有利于圈定氡浓度低值异常，即有利的成矿地段，因此找矿效果较好；而 85%累频氡浓度等值线图只能突出氡浓度异常高晕，衬值法绘制的氡浓度等值线图，则对水系影响有较好的消除作用，但对成矿有利地段的氡浓度低值异常反应不佳。在伊犁盆地南缘蒙其古尔铀矿区开展活性炭测氡找矿研究，结合已知钻孔资料，总结出了依据氡浓度异常圈定铀矿体的基本原则，即铀有利成矿地带为氡浓度高值异常所包围的低值异常区。据此确立了根据氡浓度异常圈定铀矿体的基本原则，即以氡浓度异常高值所包围的低值异常区为依据，圈定铀矿远景区。1李巨初,陈友良,张成江.铀矿地质