土壤氡气测量在核桃坝铀矿勘查中的应用与研究

李喜彬　史贵兵

摘 要： 核桃坝地区位于内蒙古锡林郭勒盟，是我国近年来在北方发现的少数铀矿床之一。为进一步挖掘潜力，扩大找矿范围，寻找隐伏构造和隐伏铀矿体已经成为该区今后的主要任务。论文利用已知地质特征和铀矿化条件，通过土壤氡气测量方法，寻找核桃坝地区的隐伏构造和隐伏铀矿体。经过钻孔验证，在钻孔深部中发现了铀工业矿体和构造破碎带，进一步验证使用土壤氡气测量方法在寻找隐伏构造和隐伏铀矿体方面行之有效。

关键词： 核桃坝； 土壤氡气； 铀矿； 隐伏构造

Abstract： HeTaoba area is located in County， Xilin Gol League， Inner Mongolia. Its one of the few uranium deposits which were found in North China in recent years. In order to further explore the potential and expand the range of exploration， it has become the main task of the area which searching concealed structures and concealed uranium ore bodies.The paper whose research object is HeTaoba area， looks for controlling structures and concealed uranium ore bodies of HeTaoba area， through the soil radon measurement，combining with the known geological features and uranium mineralization conditions. After Borehole verification， we found the uranium ore bodies and structural fracture zone in deep boreholes. Using soil radon measurement is effective in finding the Concealed structure and uranium ore bodies.

Keywords： HeTaoba Soil radon Uranium deposits Controlling structures

我國目前铀矿探明储量较低，且大型铀矿床少，这主要是因为我国铀矿床的地质和地球物理勘探工作程度比较低。此外，原先的勘查工作着重于地表矿和地下深度较浅部位，深部铀矿的工作资料极其匮乏，随着铀资源需求的不断扩大，对深部进行地质、地球物理勘探，寻找深部铀矿床已经成为未来找矿工作的发展方向。

核桃坝地区位于燕辽成矿火山岩带，是近几年来北方发现的铀矿床之一，近年来铀矿找矿工作取得较大突破，但是矿体呈短小分散、脉状，品位较低，且对核桃坝地区构造分布特征、控矿构造研究等没有明确厘定。为了扩大找矿成果，在核桃坝利用土壤氡气方法研究工作区的构造分布特征，查明主要控矿构造，查明铀矿化发育情况和规模，取得了较好效果。

1. 地质概况

核桃坝位于华北地块北缘，内蒙古地轴腹地。属于燕山期大兴安岭—太行山构造岩浆活动带与燕辽构造岩浆活动带的复合交汇部位，区内构造复杂，断裂构造极为发育。结晶基地主要是太古界高级变质岩和混合岩、下元古界中—低级变质岩系。主要出露地层为满克头鄂博组（J3mk）、白音高老组（J3b）和第四系（Q）。区域断裂主要有NNW、NE、NW和近EW向4组，其中以NNW向最为发育，是区内主要控矿断裂构造。

区内发现有铀异常点，主要受火山构造控制。铀矿化无论在成因和空间上都与次火山岩体—流纹斑岩有着密切的关系，均属于火山岩型铀矿化。总体上受火山机构塌陷作用形成的近南北向断裂和次火山岩体联合控制，产出部位主要集中在白音高老期次火山岩体与满克头鄂博组火山碎屑岩内外接触带上，铀矿体主要呈透镜状、扁豆状、斜脉状产于次火山岩体内外接触带上，铀矿化与次火山岩体、构造关系密切。

2. 测量方法及数据处理

土壤氡气测量采用的仪器是核工业北京地质研究院生产的FD-216型环境氡测量仪，具有体积小、重量轻、灵敏度高、功耗低等特点，土壤氡的测量范围是（300～300000）Bq/m3，测量重复性误差≤5%，为数据的准确性提供了保障。

本次氡气的测线垂直于工作区的构造，穿越重点构造，覆盖了整个区域。

影响氡气异常的因素主要有随机误差、放射性涨落误差、系统误差以及工作区的土壤结构、气候条件等，因此，在野外采集原始数据后，要对所采数据进行分析处理。主要数据处理有基础数据处理和异常分析和图件绘制。基础数据处理包括标准化、浅部校正、气象校正、仪器校正、归一化和均滑处理等；异常分析包括趋势面分析和剖面统计分析；处理流程图见（图1）。

3. 应用效果分析

3.1 剖面分布特征和地质解译

在核桃坝地区地表地质特征较为明显处、构造发育较好、基岩露头发育较好，地质测量两条剖面，近南北向剖面P1、近东西向地质剖面P2（图2），同时开展土壤氡气测量工作。

由剖面P1氡浓度曲线（图4）可知，在该剖面上氡浓度的最大值为56953Bq/m3，去除高异常和低异常后，其值一般在2500～12000 Bq/m3之间。异常变化表现为：在0～450m处为氡浓度低值区，且该区氡浓度曲线平缓，变化不大，分布的岩体为熔结凝灰岩；450～600m处，氡浓度值明显变高，且有相对高异常点，分布的岩体为流纹质凝灰岩和流纹岩，600m附近经过钻探施工验证，存在铀矿体，矿体埋深550m左右，说明此处可能有隐伏铀矿化体；600～800m，氡浓度曲线变化明显，分布的岩体为流纹岩，且硅化明显，800m处可以看见明显的断层，且此处经钻探施工验证，存在铀矿体，矿体埋深600m左右，说明此处可能有隐伏铀矿化体；800～1800m，氡浓度曲线变化明显，表现为多峰形态，主峰值为56953Bq/m3，次峰为38125Bq/m3，分布的岩体主要为流纹岩，还有少量的菲细岩，在1100m处，在地表可见明显的断层，且此处经钻探施工验证，存在铀矿体，矿体埋深580m左右，说明此处可能有隐伏铀矿化体；在1350m、1600m等处，在地表均可见明显断层，且断层附近有氡浓度高值，可认为是找矿有利地段。

3.2 平面分布特征和地质解译

野外采集原始数据后，按照处理流程图对原始数据进行了处理，经过统计分析，核桃坝地区土壤氡气浓度最高值56953Bq/m3，最低值1230Bq/m3，背景值4050Bq/m3，异常值下限为12150Bq/m3。

去除异常值后，经统计分析，不同岩性的背景值也不同，凝灰岩最低，流纹岩次之，流纹斑岩较高，第四系最高。因此，在分析整个核桃坝地区的氡异常时，要考虑不同岩性出露区的背景值差异。

从图5上，可以看到核桃坝地区存在较多氡异常或高值异常带，总体显示了核桃坝地区具备铀成矿背景和条件。氡气异常呈半连续长条状、椭圆状、串珠状、不规则状展布，主要分布于基岩出露区及第四系覆盖区，尤在基岩与第四纪沉积接触部位较为发育，这与氡气上升通道（即断裂）及第四系较好的封闭条件有关。

由于氡气迁移的特殊性，氡很容易经过数十米甚至数百米的岩石进入土壤中，因此在铀、镭富集地段或地质构造破碎带上方都可能形成氡异常。所以可根据氡气异常晕、带以及分布特征，圈定隐伏构造。

地质填图成果显示，核桃坝东北部存在两条构造（F2、F8），其中F2构造地表可见长度约1000m沿南北向展布，且F2构造上存在铀异常点7-5，根据图4-8，沿F2构造分布多个氡异常区，呈串珠状连续分布。F8构造地表可见长度约400m，沿F8构造上分布有多个氡异常区，且异常值较高，核桃坝地区氡浓度最高值出现在F8构造上方。由此可见，在地质构造上方，存在氡异常。

因此，根据核桃坝地区氡异常的分布情况，圈定了7条隐伏构造，其中F2和F8构造是地表可见构造，根据氡异常分布情况，F2沿走向继续向南北向延伸，长约1700m，F8长约700m，是目前主要的控矿构造；F9、F10、F11、F13和F14构造是圈定的深部隐伏构造（图5）。

以上氡氣解译构造经铀矿地质填图实地检查，进行了统一编号和整理，氡气异常解译的构造，可划分为2组，一组为近SN向构造（F2、F8、F9、F10、F11）：氡气异常呈串珠状连续分布，沿南北向延伸，东西向较窄，连续性较好，为核桃坝地区主要控矿断裂构造；另一组为近EW向构造（F13、F14）：氡气异常呈长条状、圆状北东向延伸，趋势明显，为核桃坝地区次要控矿断裂构造。2组断裂构造叠加之处，氡气异常最为显著。如F9、F14构造叠加处、F2、F14构造叠加处。

氡气异常是隐伏铀矿体衰变产生氡，通过构造（上升通道），在地表富集产生。因此，根据氡气异常高值的分布范围、2组构造的叠加情况，认为核桃坝地区具备较好的铀成矿条件，深部可能存在多处隐伏铀矿（矿化、异常）体。

4. 结论

通过对研究区地质资料、土壤氡气测量资料的综合分析研究，对核桃坝地区的构造分布有了一定的认识，取得了如下成果和认识：

（1）对核桃坝地区的土壤氡气异常分布特征有了全面的了解，核桃坝地区存在较多氡异常或高值异常带，氡气异常呈半连续长条状、椭圆状、串珠状、不规则状展布，主要分布于基岩出露区及第四系覆盖区，尤其在基岩与第四纪沉积接触部位较为发育。

（2）根据氡气异常高值的分布范围，2组构造的叠加情况，认为核桃坝地区具备较好的铀成矿条件，深部可能存在多处隐伏铀矿（矿化、异常）体。对F9构造带进行了钻探查证，结果深部见到了较好的铀工业矿化，显示了氡气测量能作为该区寻找深部隐伏铀矿体的有效手段。

（3）对于寻找隐伏铀矿体和构造，通过本次的综合地球物理方法在核桃坝地区的应用研究，土壤氡气可以探测隐伏铀矿体和隐伏构造。

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