新疆顶山矿点铀镭平衡系数特征研究

孙潇

（核工业216大队，乌鲁木齐 830011）

新疆顶山矿点铀镭平衡系数特征研究

孙潇

（核工业216大队，乌鲁木齐 830011）

在铀矿石中，铀与镭往往产生空间分离，出现铀镭平衡破坏的现象，因此研究矿石中铀镭平衡状态十分重要。通过对顶山地区330个样品的铀镭平衡系数的计算，并进行统计分析，总结了该地区铀镭平衡系数特征及其影响因素，并对该地区钻孔γ测井解释的修正及岩心取样工作提出建议。

顶山矿点；砂岩型铀矿；铀镭平衡系数

在铀矿石中，由于铀系核素的地球化学性质和迁移能力的差异，铀与镭往往产生空间分离，出现铀镭平衡破坏的现象［1］，因此，在铀矿勘查工作中研究矿石中铀镭平衡状态及其变化特征有非常重要的意义［2-3］。

1 顶山地区地质概况

顶山矿点处于准噶尔盆地北缘乌伦古坳陷中红岩断阶与索索泉凹陷的交接部位，北邻乌伦古河，西邻德南、石英滩凸起，南至三个泉断裂，东达青格里底山。区内主要发育NW向的断裂构造，最主要的是吐丝托依拉断裂，其次为黄花沟断裂、乌伦古北断裂、乌伦古南断裂、陆东北侧断裂及索一红南断裂。区内沉积自下往上为上白垩统艾里克湖组（K2a）、上白垩统红砾山组（K2h）、古近系乌伦古河组（E2-3w）、新近系索索泉组（N1ss）和第四系（Q）（林双幸和王果，2003），其中乌伦古河组总体为一套湿热气候条件下形成的富含块状碳化植物残骸和粉末状黄铁矿的灰色砾-砂-泥沉积组合，广泛分布于乌伦古河南岸（王果，2003），并且具有发育层间氧化带、形成工业铀矿化的条件（冯世荣和周佺，2003）。顶山矿点已发现的矿（化）体基本产出于古近系乌伦古河组。乌伦古河组为一套辫状平原扇沉积体系，砂体以粗碎屑沉积为主，主要岩性为砾岩、砂砾岩（含砾）、中粗砂岩等，内夹薄层透镜状泥岩。根据钻孔测井曲线和层间氧化带发育状况可将乌伦古河组分为W1旋回和W2旋回。W1旋回砂体厚度大，砾岩类比例高，泥岩粉砂岩夹层少而薄；W2旋回砂岩粒度明显小于W1旋回，砾岩类岩石不发育，泥岩粉砂岩厚度较大、分布多，较稳定。

2 样品采集分析

样品采集与分析工作是该项研究的基础。所采集的样品应具有代表性、可靠性以及完整性，并且样品要达到一定的数量。取样时，先小心清理岩心表面的污染物，再根据地质、物探编录并结合测井曲线，确定样品分段，劈半取样［4］。本次研究采用 《新疆准噶尔盆地砂岩型铀矿资源综合评价》项目采集的330个岩心铀镭平衡系数分析样的测试分析结果进行统计分析，其中W1旋回中采集样品242个，W2旋回中采集样品88个。

3 铀镭平衡系数

3.1 铀镭平衡系数计算

3.1.1 样品的铀镭平衡系数

利用核工业新疆理化分析测试中心反馈的样品分析测试结果，按公式（1）计算各个样品的铀镭平衡系数。

经过计算与统计，该区乌伦古河组W1旋回和W2旋回的铀镭平衡系数具有一定的离散度（图1、2）。W1旋回中半数以上样品的Kp值小于1，整体呈现偏铀特征；部分样品的Kp值等于1，达到铀镭平衡状态；仅有个别样品的Kp值大于1，显示偏镭特征。W2旋回中85%左右的样品的Kp值小于1，呈现偏铀；少数样品的Kp值等于1，可达到铀镭平衡状态；10%左右样品的Kp值大于1，偏镭。从整体看来，该地区乌伦古河组显示偏铀特征。

图1 顶山地区乌伦古河组W1旋回样品铀镭平衡系数（Kp）频谱特征图Fig.1 Histogram of U-Ra equilibrium coefficient（Kp）for the samp les in W1cycle in W ulunguhe formation，Dingshan area

图2顶山地区乌伦古河组W2旋回样品铀镭平衡系数（Kp）频谱特征图Fig.2 Histogram of U-Ra equilibrium coefficient（Kp）for the samp les in W2cycle in W ulunguhe formation，Dingshan area

3.1.2 平均铀镭平衡系数

在计算每个样品的铀镭平衡系数的基础上，对每个样品的铀镭平衡系数值进行铀含量和厚度的加权平均，得到平均平衡系数。计算公式如下：

式（2）中：Hi—第i个样品的长度；Ui—第i个样品的铀含量；Kpi—第i个样品的铀镭平衡系数；i—样品编号；n—样品总数。

3.2 铀镭平衡系数与矿石中铀含量的关系

将W1旋回样品按铀含量区间进行分组，根据公式（2）计算不同铀含量区间样品的平均平衡系数并统计分析［5］，结果如表1所示。

表1 W1旋回不同含铀量区间Kpw值统计表Table 1 Statistics table of Kpwof various uranium contents in W1cycle

为了更好、更直观地反映W1旋回铀镭平衡系数与铀含量的关系，依据表1统计数据绘制了两者的关系曲线（图3）。

图3 铀镭平衡系数与铀含量关系曲线图Fig.3 U-Ra equilibrium coefficient and its correlation with U content

从表1和图3反映的情况看，在W1旋回中，层间氧化带中铀矿石的铀镭平衡系数与其中的铀含量呈负消长关系，即随着铀含量的增高，Kp逐渐减小。结合钻孔资料，观察样品分析数据及铀镭平衡系数，铀含量高的样品均处于氧化带与还原带过渡的位置，样品中铀含量最高可达0.286%，Kp值一般小于0.5；氧化带样品中铀含量一般在 0.004%～0.009%之间，Kp值一般在0.8～1之间，少数大于1；还原带样品中铀含量小于0.005%，Kp值变化范围大。在氧化还原过渡带出现严重偏铀是由于从氧化环境过渡到还原环境，地下水从氧化带溶淋和搬运出来的铀被还原沉积下来而导致的。根据样品铀含量分析结果显示，该区矿化不均匀，单个矿（化）体规模较小，是导致氧化带内镭平衡系数变化较大，偏镭区呈弹丸状出现的原因之一。铀含量大于0.01%的样品的铀镭平衡系数都小于1，它们的偏铀特征是铀含量的增加引起的，镭含量并无大的变化。而铀含量小于0.01%的样品中铀镭平衡系数暂无规律，半数样品基本达到平衡状态，部分样品显示偏铀特征，此外，还有少部分样品铀镭平衡系数大于1，偏镭主要是由于样品中铀含量较低引起，推测铀元素被带走，因此，非矿化岩层是重要的铀源。

由于W2旋回砂岩粒度偏小，泥岩粉砂岩厚度较大、分布多，不利于铀的氧化运移，铀含量较低，仅发现铀异常体，样品的铀含量均值为0.004 4%，品位最高达0.03%，故而未讨论其铀镭平衡系数与矿石中铀含量的关系，根据公式（2）计算其平均平衡系数Kpw值为0.62。

3.3 铀镭平衡系数与岩性的关系

将W1旋回、W2旋回的样品分别按岩性分为砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、砂质泥岩和泥岩7类。W1旋回的矿化样品按照岩性分类统计（表2），砾岩的平均铀镭平衡系数为0.5；砂砾岩的平均铀镭平衡系数较砾岩的有所降低，值为0.45；粗砂岩的平均铀镭平衡系数较砾岩和砂砾岩也有所降低，值为0.4；中砂岩的平均铀镭平衡系数保持了前面的随粒度减小而降低的趋势，值为0.31；而细砂岩和泥岩的平均铀镭平衡系数并未保持前面随粒度减小而降低的趋势，反而有所增加，二者的平均铀镭平衡系数分别为0.33和0.54。

表2 W1旋回不同矿化岩性Kpw值统计表Table 2 Statistics table of Kpwof variousm ineralized rocks in W1cycle

表3 W1旋回不同非矿化岩性Kpw值统计表Table 3 Statistics table of Kpwof various nonm ineralized rocks in W1cycle

W1旋回的非矿化样品按照岩性分类统计（表3），砾岩的平均铀镭平衡系数为0.70；砂砾岩的平均铀镭平衡系数较砾岩的有所降低，为0.51；粗砂岩的平均铀镭平衡系数较砾岩和砂砾岩的数值有所增高，为0.61；中砂岩的平均铀镭平衡系数较粗砂岩的数值有所增长，为0.65；而细砂岩的平均铀镭平衡系数为0.55；砂质泥岩平均铀镭平衡系数达到最高，为 2.29；泥岩的平均铀镭平衡系数为0.56。

W2旋回的非矿化样品按照岩性分类统计（表4），粗砂岩的平均铀镭平衡系数为0.53；中砂岩的平均铀镭平衡系数较粗砂岩的大幅增长，达到1.02；而细砂岩的平均铀镭平衡系数较中砂岩大幅降低，为0.17；泥岩的平均铀镭平衡系数为0.62。

表4 W2旋回不同非矿化岩性Kpw值统计表Table 4 Statistics table of Kpwof various nonm ineralized rocks in W2cycle

统计结果表明：W1旋回中矿化的砾岩、砂砾岩、粗砂岩、中砂岩随粒级的减小偏铀程度增加，但细砂岩和泥岩不符合这一规律。W1旋回与W2旋回中各类非矿化的岩性中并不存在平衡系数随岩石递增或是递减的关系。

4 结 论

通过对顶山地区乌伦古河组铀镭平衡系数的整理研究，初步得出以下几点认识：

1）乌伦古河组岩层的铀镭平衡系数主要以偏铀为主，工业矿体及周边矿化体严重偏铀，表明该区地下水具有活化和迁移砂体中铀的特性，使铀在砂体中不断向前迁移形成铀矿化体。

2）应对该地段的γ测井解释结果作平衡系数修正，W1旋回修正系数Kpw＝0.59，W2旋回修正系数Kpw＝0.62，为在实际工作中方便应用，求得乌伦古河组平均平衡系数为0.60。

3）铀镭平衡系数的大小与矿石中铀含量呈负消长关系，铀矿（化）体受层间氧化带的控制，铀元素在氧化还原过渡带富集，平衡系数远小于1。

4）铀镭平衡系数与岩性关系暂无规律可寻。

由于到目前顶山地区工作程度较低，所采集的样品数量有一定的局限性，中砂岩、细砂岩的数量相对较少，建议在以后的工作中增加取样数量，以便做更进一步的分析研究。

［1］徐式朴．我国铀矿床放射性平衡系数的变化特征［J］．铀矿地质，1983，（4）:171-176．

［2］M B舒米林，B A维肯季耶夫．地浸铀矿床勘探［C］．咸阳:核工业203研究所，l992．

［3］章晔，华荣洲．放射性方法勘查［M］．北京：原子能出版社，1990．

［4］EJ／T 611—2005.测井规范［S］．北京:中国标准出版社，2005．

［5］姜启明，鲁挑建．地学数据常用数理统计［M］．哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社，2010:30-50.

Study on characteristics of uranium-radium equilibrium in Dingshan ore occurrence，Xinjiang

SUN Xiao
（Geologic Party No.216，CNNC，Urumqi 830011，China）

Because of uranium and radium often separated from each other in uranium ores，the phenomenon that equilibrium of uranium and radium was damaged.Therefore studying the uranium radium equilibrium state in ores is very important.By calaulating uranium and radium equilibrium coefficient of 330 samples in Dingshan deposit and analyzing the statistical results，the characteristics and influential factors of the area of the uranium radium equilibrium coefficient are summarized，and some suggestion on revision of the drill gamma logging data and sampling in drills are provided.

Dingshan ore occurrence； sandstone type uranium deposit； uranium and radium equilibrium coefficient

P631.8+17;P619.14

A

1672-0636（2015）01-0035-04

10.3969/j.issn.1672-0636.2015.01.007

2014-07-16；

2014-09-23

孙潇（1988—），女，湖南桃江人，硕士，主要从事铀矿地质科研和生产工作。

E-mail:sunxiao-76116@163.com