用rad7型电子测鲫仪在广西栗木锡铌矿上寻找隐伏有色金属矿的试验研究

用rad7型电子测鲫仪在广西栗木锡铌矿上寻找隐伏有色金属矿的试验研究

加拿大开始研究并应用于污染测量技术，并在20世纪50年代和60年代采用污染测量技术进行开采。目前,我国不仅应用氡气测量法寻找隐伏铀矿、油气藏,圈定煤矿采坑,在研究现代地质构造运动,解决水文地质、工程地质中断裂的分布问题和预报地震灾害等方面也广泛应用,而把氡气测量法应用在寻找隐伏钨、锡、铅、锌等有色金属矿藏上则少有报道,其原因主要是氡气测量法对野外工作条件、土壤厚度要求较严格,对仪器设备的灵敏度和精确度要求较高,但近几年从国外大量引进的高灵敏度、高精度测氡仪,为开展氡气测量法寻找隐伏有色金属矿提供了良好条件。我们用从美国进口的RAD7型电子测氡仪进行了试验,并已在广西栗木锡铌钽矿外围找矿中取得了良好效果。1岩石学和矿物特征栗木锡铌钽矿位于南岭东西纬向构造带中段,恭城复式向斜北部扬起端西侧。地表出露的寒武系为一套浅海相复理石建造的浅变质砂岩、板岩;下泥盆统为一套碎屑岩建造,中、上泥盆统及下石炭统主要为碳酸盐岩建造(图1)。中泥盆统和下石炭统是栗木含锡花岗岩的主要围岩。区内燕山早期的花岗岩体可分为三幕:第一幕为细粒似斑状含锂白云母花岗岩;第二幕中粗粒含锂白云母花岗岩与钨矿关系密切,并伴有锡铌钽矿化;第三幕中细粒含锂云母钠长石花岗岩呈钟状突起,与锡、铌钽矿关系密切,岩体中的锡矿体与铌钽矿体呈紧密相连、逐渐过渡或相互重叠。老虎头、水溪庙和金竹源除了长石—石英脉型锡钨矿床、花岗伟晶岩脉型锡钽铌矿床外,主要锡钽铌矿体呈厚薄不均的似层状或皮壳状产于岩体顶部,这3个矿的平均厚度为12～18.7m,矿体的面积为0.03～0.12km2,Sn平均品位为0.26%～0.34%,Ta2O5平均品位为0.0096%～0.0142%,Nb2O5平均品位为0.011%～0.014%。矿石主要以稀疏浸染状和稠密浸染状产出,矿石矿物主要为锡石,其次为钽铌铁(锰)矿和黑钨矿,其他金属矿物还有黝锡铌钽矿、毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿。脉石矿物主要有石英、长石、云母、黄玉、氟磷铁锰矿、萤石和碳酸盐等。2土壤气体测量的基本原理和野外工作方法2.1近地表岩石裂隙内的氡气迁移力氡气是自然界中唯一的天然放射性惰性气体,无色,无味,化学性质十分稳定,物理性质却十分活泼。氡衰变产生RaA、RaB、RaC短寿命子体,岩石中连续不断衰变产生的RaA、RaB、RaC射气,一部分在“团簇迁移”、“接力传递”、扩散、对流、抽吸等作用下表现出很强的迁移力,在近地表岩石裂隙、土壤孔隙中形成放射性气晕,另一部分进入溶液,溶解在地下水及含脂肪、油类和各种有机物的水体中,但不同介质中氡气含量差异较大。氡在地壳中的含量为7×10-12,干空气中为4.52×10-17,土壤表面空气中为1×10-16,大洋中心为1×10-18～n×10-18,石油和矿区水中的含量为n×10-10。氡不仅在石油和矿区水中明显富集,比地壳高2个数量级,比土壤表面空气高5～6个数量级,而且在金属矿及成矿破碎带上方氡也明显富集,但在其他无矿地段氡含量则很低,这为应用氡气测量法寻找隐伏金属矿、成矿破碎带和确定矿体富集地段提供了有利条件。2.2氡气检测灵敏度美国产RAD7型电子测氡仪的野外工作方法很简单,首先在土壤中用钢钎打50～70cm深的抽气孔,把连接测氡仪的取样器插入孔中,然后用土把取样器周围埋实,打开测氡仪上的开关开始抽气和进行氡气测量,经试验一般在抽气12min后即能获得稳定、准确的氡气含量。该仪器不仅体积小[(24×19×27)cm3],重量轻(5kg),灵敏度高[监测模式:0.5(c/min)/(pCi/l)、嗅探模式:0.25(c/min)/(pCi/l)],稳定性和准确性好(精度5%),速度快(现场出数据),而且能打印和保存所有图谱、数据。于2004年和2005年用该测氡仪在四川盆地某气田5线上分别进行了7.74km长、71个点的重复测量,其结果见图2。从图中可看出,虽然2次氡气测量的时间不同,温度、湿度等气候条件变化较大,测点位置、土壤介质有所差异,但2次测量获得的氡气含量差异不大,变化曲线基本一致,高低含量分布位置吻合性很好,这反映了该仪器的稳定性和准确性较好,也为以后发现和评价氡气异常提供良好的基础。3测剖面和测点间距在栗木矿区沿着水溪庙9号和0号勘探线,穿过三个黄牛和水溪庙隐伏锡铌钽矿体布置了2条东西向氡气测量剖面,长度分别为2.64km和2.1km。测点间距视矿体规模和实际情况而定,当野外发现异常时则在异常地段加密测点,以使异常完整,无异常地段则相对放稀测点。本次异常地段点距较密,一般在20～60m,非异常地段点距较稀,一般在80～150m,其氡气测量结果见图3和图4。3.1水溪庙间的氡气异常特征从图3可看出:三个黄牛和水溪庙地段深部花岗岩体明显向上凸起,锡铌钽矿在岩体顶部呈层状产出。常规土壤地球化学测量除W、Sn、Cu、Be在水溪庙锡铌钽矿西边和大石桥附近有少量点异常显示,形成狭窄峰值异常外,其他地段异常反映不明显。氡气测量与常规方法相比具有明显优势,从西到东分别在三个黄牛、断裂、水溪庙和大石桥形成了4个清晰连续的异常,且异常范围较大,宽度分别为400、160、310、270m;最高含量分别达到21896、25580、34476、22176Bq/m3,是背景值(1500Bq/m3)的15～30倍。西边三个黄牛的氡气异常形态与深部岩体、矿体凸起形态相似,分布位置与锡铌钽矿体吻合,异常宽度与锡铌钽矿体范围基本一致,很好地指示了深部锡铌钽矿体的赋存部位和大致规模。水溪庙矿西边为采空区,其上方土壤中氡气异常反映不明显;东边异常清晰、范围宽广,不仅很好地指示了深部水溪庙锡铌钽矿体的赋存部位,而且其异常范围比锡铌钽矿体大得多,推测水溪庙矿向东仍有较大延伸,后经ZK701孔钻探验证,在375～410m深度见到厚28.04m,锡品位0.25%的矿体。三个黄牛和水溪庙间的氡气异常范围虽然不大,仅有160m宽,但异常强度较高,最高含量达25580Bq/m3,又位于断裂上方,故认为是断裂在地表的反映。大石桥地段氡气异常虽然其连续性、强度不如三个黄牛和水溪庙矿,但异常形态、分布位置与岩体顶部较吻合,推测该岩体顶部仍有一定的矿化体存在,具体结果正等待钻探验证。3.2异常的异常范围及分布位置从图4同样可看出:从西到东,氡气在三个黄牛、断裂和水溪庙形成了3个宽度分别为250、70、650m,最高含量分别为27812、11264和38640Bq/m3的连续异常。这说明三个黄牛的氡气异常范围、分布位置与锡铌钽矿体基本一致,很好地指示了深部锡铌钽矿体的赋存部位和大致规模。三个黄牛和水溪庙间的异常范围较小,强度较低,主要反映的是断裂在地表的分布位置,而水溪庙的氡气异常范围十分宽广,除隐伏锡铌钽矿体上方有很好的异常反映外,矿体东边仍发育有大范围的氡气异常。根据本区地表氡气异常形态与深部矿体相似、异常分布位置与深部矿体吻合性较好、异常范围与深部矿体规模相当的特点,推测水溪庙矿向东仍有很大延伸,经ZK001孔钻探验证,在480～520m深度见到厚18.34m,品位0.217%的锡矿体,这为该区找矿、扩大矿产资源储量提供了一种有效的地球化学勘查方法。4氡气野外测量结果分析通过栗木及四川、新疆等地的广泛试验和研究,初步得出了以下几点认识。(1)氡气不仅在铀矿、油气田上明显富集,而且在金属矿及含矿破碎带上也较富集,这为应用氡气测量法寻找隐伏金属矿和含矿破碎带提供了先决条件。(2)RAD7型电子测氡仪体积小、重量轻、野外工作方法简单,受温度、湿度等气候条件影响小,速度快、稳定性好、准确度高,为野外准确发现异常创造了良好条件。(3)氡气测量野外现场出数据,基本不受点距控制,异常更完整,位置更准确。(4)断裂上基本都有氡气异常反映,但含矿断裂上氡气异