分量化探方法稳定性、异常重现性及有效性研究——以相山铀矿田为例

吴国东，王勇，朱万锋，王东升，宋亮

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

分量化探是尹金双等（2004）在传统偏提取和元素活动态测量方法的基础上，结合铀元素的地质地球化学特征，提出的一种针对深部隐伏铀矿勘查的穿透性地球化学方法技术，其通过不同的试剂提取土壤中不同的铀元素分量，来获取与深部铀矿化有关的地球化学信息［1］。经过近年来的试验研究与改进优化，该方法在我国多个地区的隐伏铀矿勘查中得到应用［2-8］。在方法的研究及应用过程中，研究者的目光多聚焦于相关元素分量的地球化学异常特征和对于深部隐伏铀矿的指示效果，关于方法稳定性及异常重现性的评价则鲜有提及或关注。由于化探方法的稳定性及异常的重现性关系到所圈定异常的可靠性及预测评价的准确性，直接影响方法的实际应用效果，具有重要的实践意义；故而，就此问题，笔者在相山铀矿田开展了相关研究工作。此外，在相山铀矿田的云际工作区开展了分量化探面积性测量，评价了分量化探的有效性及应用效果。

1 研究区地质概况

相山火山盆地地处江西省乐安和崇仁两县境内。火山盆地呈椭圆形地貌，东西长26 km，南北宽16 km，面积约316 km2［9］。该盆地位于我国著名的赣杭火成岩铀成矿带的西南端，产出一系列铀矿床，组成了相山铀矿田［9］。相山火山盆地由基底和盖层组成；基底地层为中元古界低绿片岩相-低角闪岩相变质岩系，盖层主要为下白垩统打鼓顶组、鹅湖岭组两个明显的火山-沉积亚旋回，岩性主要为中酸性流纹英安岩、碎斑流纹岩和陆相碎屑沉积岩，局部夹火山碎屑岩［10］。铀矿床受EW 向、NE 向、NW 向、近SN 向构造及火山塌陷构造控制，火成岩为主要赋矿岩性，矿床多定位于NE 向、EW 向构造、推覆构造和环状火山塌陷构造复合部位［11］。

2 分析方法稳定性评价

分量化探的样品分析包括元素分量的提取和元素分量含量的测试。笔者认为分量化探分析方法的稳定性应包含两层含义，其一是同一样品在一定条件下多次测量结果之间的符合程度，即方法的精密度；其二是同一样品在不同时间（批次）测量结果之间的一致程度。为了对分量化探分析方法的稳定性有客观的认识与评价，笔者在相山铀矿田进行分量化探面积性测量的同时，开展了分析方法的稳定性评价工作。

在相山铀矿田无矿化的背景区，选择多处点位取样，采集深度约40～50 cm 的淀积层粘土。将所采样品充分干燥后，过不锈钢筛，截取-80 目粒度，将过筛后的各样品充分混合均匀、组成一个“标准”样品。从“标准”样品中取40 份作为试验样品，每份质量不少于20 g，加密编号。选取其中20 件插入第1 批次面积性测量样品，送实验室用分量化探的专属试剂提取以粘土吸附态为主的元素分量，用等离子体质谱法（ICP-MS）测定相关元素含量。剩余20 件插入第2 批次面积性测量样品。40 件试验样品的分量铀含量测试结果如图1 所示。

从图1 可以看出，第1 批次和第2 批次40 件试验样品的分量铀含量基本接近、变化波动不大，主要分布于（500～600）×10-9之间。为了定量评价分量化探分析方法的精密度，参照土壤化探规范中对于分析方法精密度的评价方式和相对标准偏差计算方法（公式1）［12］，对同一批次20 次测试结果之间的相对标准偏差进行了计算。

式中：n 为测试次数，Ci为第i 次测试的实测值，C0为n 次测试结果的平均值。

计算结果显示，第1 批次20 次测试结果之间的相对标准偏差为8.18%，第2 批次20次测试结果之间的相对标准偏差为4.81%，均小于土壤化探中对于分析结果相对标准偏差小于10%的精密度要求［12］。

两个批次样品分量铀测试结果的平均值分别为538.1×10-9和577.8×10-9。参照土壤化探规范中对于同一样品重复性检验分析的相对偏差计算方法：RD＝|A-B|/（A＋B）×100%［12］，两个批次平均值之间的相对偏差为3.56%，两个批次、40 次测试结果最大值与最小值的相对偏差则为13.00%，均小于土壤化探中对于同一样品重复检验分析相对偏差小于25%的误差要求［12］。也就是说，同一样品两个批次测试结果之间的相对偏差不超过允许限，两个批次测量结果具有较好的一致性。

图1 两个批次试验样品分量铀含量曲线图Fig.1 Partial extracted uranium content curve of two batch test samples

综上所述，分量化探分析方法的精密度较高，同一样品多次测试结果之间具有较高的符合度，且不同批次测试结果具有较好的一致性，认为分量化探分析方法的稳定性较好。

3 异常重现性研究

由于分量化探所提取的是元素的部分活动相态，而土壤中的元素活动相态不是完全稳定的，其受到近地表风化、剥蚀、淋滤、地表径流和水平迁移等多种因素的影响，亦有来自于深部铀矿体或地质体活动性元素的含量叠加，始终处于动态变化与平衡过程中。因此，分量化探的异常重现性不仅受到方法自身稳定性的制约，亦受到近地表多种复杂因素的影响。笔者认为，在一定时期内，土壤淀积层中微量元素含量受上述多种因素的影响是较小的，在成矿作用结束及土壤成层完善后，淀积层中的活动性元素含量在一定时期内是保持相对稳定的，垂向淋溶及水平迁移引起的变化总的来说是较弱的、局部的，短期内不会造成活动性元素地球化学场的质变与重塑。为了验证我们的观点、评价分量化探异常的重现性，2014、2016 年度笔者在相山铀矿田的石里坑地区，开展了分量化探面积性重复测量试验。

3.1 工作方法

石里坑工作区的土壤样品采集工作比例尺为1∶10 000，线距100 m、点距50 m，测线走向为北西向。为了深入了解元素分量地球化学场的稳定性，原始测量与重复测量的样品不在同一点位采集，两次测量的采样点位交叉分布，即重复测量的设计测点位于原始测量的两个测点中间25 m 处。原始测量与重复测量分别在2014 年10 月和2016 年6 月进行。

野外采用手持GPS 定位，在设计点附近选择土壤发育完善、无人为污染处，采集深度约40～50 cm 的淀积层粘土。将野外采回的土壤样品晾干或置于烘箱中在低于60 ℃的条件下烘干。待样品充分干燥后，过不锈钢筛，截取-80 目粒度样品不少于20 g，装袋、标记，送实验室分析相关元素分量含量，分量提取及测试方法同前文所述。原始测量与重复测量的分量铀特征参数统计结果见表1所示，两次测量分量铀在工作区的分布特征见图2 所示。

3.2 分量铀异常重现性

从石里坑地区分量铀的统计特征来看（表1），原始测量的极大值与极小值分别为43 593×10-9和191×10-9，重复测量的极大值与极小值分别为39 211×10-9和138×10-9，两次测量的极大值和极小值较为接近、分量铀含量变化区间相近。两次测量的分量铀平均值分别为1 744.8×10-9和1 638.7×10-9，原始测量分量铀含量水平略高于重复测量，其相对误差为6.27%。两次测量的中位数基本接近，均远小于平均值，说明两次测量的分量铀服从正偏分布。重复测量的均方差和变异系数与基本测量大体接近，表明两次测量的分量铀均一性、波动特征相似，重复测量的分量铀离散度略高。总的来说，两次测量的分量铀各统计参数较为接近，分量铀含量水平相近，波动特征相似，均一性、离散度较为一致。

表1 石里坑地区原始测量与重复测量分量铀特征参数统计表Table 1 Statistics of characteristic parameters of partial extracted uranium content form original and repeated survey in Shilikeng area

图2 石里坑地区原始测量（左）与重复测量（右）分量铀地球化学图Fig.2 Geochemical map of partial extracted uranium of original and repeated survey in Shilikeng area

从工作区分量铀的分布特征来看，两次测量的分量铀低值区均分布于工作区的边缘位置，规模相近、展布形态相似、空间位置吻合较好，呈现出高度的一致性。原始测量在工作区的最西部出现一高强度高值区，重复测量时亦在此位置附近出现一高强度高值区，对应关系较好。原始测量分量铀在工作区的西北部出现4 处高值区，呈环状分布，在重复测量时，亦表现出相似的分布特征，而靠北部的3 处高值区强度较原始测量有所降低，但空间对应关系较好。由于上述3 处高值区均沿河流分布、地势较低，认为是季节性降水导致重复测量时原高值点附近部分点位无法进行样品采集，致使其地球化学图上表现出的高值区强度有所减弱。两次测量的分量铀在苦命山地区的偏高场展布形态有所差异。

总的来说，两次测量分量铀低值区分布特征具有高度的一致性；分量铀局部分布形态及部分高值区的强度有所差异，但总体分布形态相似、高值区空间位置吻合较好。一定程度上说明两次测量中分量铀地球化学场保持相对稳定，分量化探方法的稳定性和异常重现性较好。

4 云际工作区分量铀地球化学特征

在进行方法稳定性评价及异常重现性试验的同时，在云际工作区开展了分量化探的面积性测量工作。工作比例尺为1∶10 000，线距100 m、点距50 m，测线走向为北西向，工作方法与石里坑工作区分量化探重复性测量相同。云际工作区的分量铀分布特征见图3所示。

从云际工作区分量铀地球化学图上可以看出，分量铀在全区的分布不均匀，总体呈西北高、东南低的特征。分量铀的平均含量为1 511.1×10-9。从分量铀的空间分布及展布形态来看，其在不同地质体中的分布无明显差异，一定程度上受到断裂构造及不同岩性界面的影响。

图3 云际工作区分量铀地球化学图Fig.3 Geochemical map of partial extracted uranium in Yunji working area

工作区的分量铀高值区主要有3 片，分别位于邹家山石洞断裂附近、湖田的北部及云际附近。邹家山石洞断裂附近的高值区呈片状，规模较大、强度较高，高值区内分布有大量铀矿体，显示分量铀高值区的形成与已知铀矿体有关。湖田北部的分量铀高值区呈带状、近东西向分布，规模中等、强度中等，附近分布有若干铀矿体，认为此高值区是深部铀矿体在近地表的反映。云际东部的分量铀高值区呈带状、近南北向分布，与已知矿体的展布及延伸方向一致，空间位置相对已知矿体向东略有偏移。云际西部有一片规模较小的分量铀高值区，位于断裂构造和不同岩性的接触部位，对成矿较为有利，认为其深部具有一定的找矿潜力。

综上所述，云际工作区分量铀高值区与已知铀矿体空间对应关系较好，对深部铀矿体指示作用明显，反映了分量化探法在相山地区铀矿勘查中的有效性和适用性。

5 结论

通过分量化探的分析方法稳定性评价和石里坑工作区重复性测量结果的分析，结合分量化探在云际工作区的应用效果，可得出如下结论：

1）分量分析同一样品的多次测量结果基本接近、符合度较高，不同批次样品的测量误差较小，表现出较好的稳定性。

2）分量化探重复性测量结果表明，两次测量的分量铀平均含量相近、地球化学波动特征相似，局部分布形态及部分高值区的强度有所差异，但高值区和低值区的展布形态、空间位置吻合较好，说明分量化探的异常重现性和稳定性较好。

3）云际工作区的应用结果表明，分量铀高值区对深部隐伏铀矿化具有较好的指示作用，分量化探法在相山地区的铀矿勘查中是有效、可行的。