^(210)Po法在铀矿勘察中的应用

RESOURCES
/WESTERN RESOURCES
2021核技术在地学中的应用是21世纪在放射性矿床勘探中发展起来一种新颖的物化探方法。

它测量的是岩、土中天然放射性元素的含量或是子体所辐射的射线活度，具有方法简便、施工灵活、工作效率高、影响因素少等优点[1]。

核技术在地学中应用的发展相当迅速，被广泛地应用在矿产资源、能源勘察，环境监测及地质灾害等诸多方面。

并发展
有测氡法、自然γ测量、α卡法、α径迹法、活性炭测量、210
Po
法等20余种［1］。

本文将简要分析210Po 法在沉积盆地中推断构造效果，从而指导铀矿找矿工作。

1.210Po 测量原理
在天然放射系列中共有7个钋的放射性同位素，分析
铀的衰变系列，便可以掌握210Po 法测量的基本原理，如图
1。

图1
铀系元素衰变图
234
U 经过长时间的衰变，产生一气体形式存在
的222Rn。

222Rn 是惰性气体，能溶于水，具有较强的迁移能
210
Po 法在铀矿勘察中的应用
马振宇黄笑陈凯郝晓飞核工业二四三大队赤峰024000
摘要：210Po 作为放射性测量方法广泛运用在铀矿勘察中。

铀元素在衰变过程中形成能溶于水惰性气体222Rn，当发生构造运动时，含222Rn 地下水会沿着构造运动产生的断裂等通道运移至地表，然后经过一系列的长、短期衰变形成稳定的210Po，吸附在土壤中。

通过210Po 测量可以推断断裂构造的位置，间接的指导铀矿勘察工作。

本文通过土壤210Po 测量大致查明研究区内，北东向断裂为主干断裂，并发育多条北西向次级断裂。

关键词：210
Po 法；断裂；铀矿勘察
Application of 210Po method in prospecting uranium
Ma-Zhen yu,Huang Xiao,Chen Kai,Hao-Xiao fei
Geologic Party No.243，CNNC，Chifeng，024000
Abstract：210Po radioactive measurement method，and is used to prospecting uranium.222Rn is formed when the
uranium decay,and dissolve in water.222Rn will be transported to the ground,through the track,for example fracture and so on.According to a series of decays and form 210Po which is a stable element,and adorbed on the soil.So according to measurement of 210Po infer the location of the fracture and indirect the work of uranium prospecting.According to measurement of 210Po in this paper ascertain the main fracture locateNE and there are some secondary fracture which lo-cate NW in the research area.
Key words：210
Po;Fracture;The prospecting uranium 基金项目：中国地质调查局资助项目（12120115017801、DD2016013605）。

作者简介：马振宇（1985~），男，工程硕士，工程师，现主要从事铀矿地质勘查工作。

179
RESOURCES WESTERN RESOURCES2021
力。

由于构造断裂的形成，使处于封闭状态的岩层变为开放或半开放的状态。

在温差、浓度差、压力差的条件下，222Rn由构造断裂形成的通道迁移到地表。

在迁移扩散的过程中，氡气衰变成一系列的短寿命子体后，变成长寿命子体210Pb。

210Pb为固体，不溶于水，一旦形成不易离开岩层。

所以210Pb基本反映了母元素氡的含量。

经试验论证210Pb经过五天的衰变形成210Po，210Po溶解度极小，不易流失，在地表基本恒定，所以土壤中的210Po的含量代表了氡的含量［2］。

2.研究区地质概况
研究区位于松辽盆地开鲁凹陷北部。

基底为前寒武纪中深变质岩、前古生代变质岩和酸性侵入岩。

盖层主要为上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组及新近系泰康组。

其中嫩江组为一套半深湖—浅湖相沉积，岩性为黑色、深灰色泥岩，分布范围广，具有较好的隔水性。

研究区构造演化大致经历了前中生代盆地基地形成阶段、早白垩世裂谷发育阶段、晚白垩世早期热降坳陷阶段、晚白垩世反转褶皱隆升萎缩剥蚀阶段、古新世—始新世隆升剥蚀阶段及渐新世—第四系差异升降阶段。

其中晚白垩世反转褶皱隆升萎缩剥蚀阶段、古新世—始新世隆升剥蚀阶段及渐新世—第四系差异升降阶段形成以北东向、北北东向为主的褶皱构造及切穿嫩江组沉积盖层的断裂，为地下水向地表运移提供了良好的通道。

3.数据处理及分析
3.1数据归一化
归一化主要指的就是在不同的工作区域之中或同一工作区内不同岩性的背景值存在显著的差异，依照相同或者是临近背景值将各个区域划分之后，引用归一法彻底将不同背景异常区圈定因素的影响消除［2］。

原理如下：
C=C
ij Cj×C i
C为某一元素第j幅或第j种岩性在第i个测点的归一化的含量；C ij为第j幅或第j种岩性在第i个测点实测含量；C j为第j幅或第j种岩性该元素的平均含量；C i为该元素总体平均值。

本次研究工作地表无基岩出露，主要为砂土与黏土，经统计210Po均值，及均方差见表1
表1砂土、黏土210Po含量统计表
土壤名称
砂土黏土
210Po
平均值
10.72Bq/kg
14.72Bq/kg
均方差
6.75
10.09
由上表可以看出砂土与黏土210Po含量背景值差异大。

所以应对研究区210Po含量进行归一化处理，消除不同背景的异常区圈定因素的影响，见表2。

表2归一化后砂土、黏土210Po含量统计表
土壤名称
砂土
黏土
210Po
平均值
11.14Bq/kg
11.54Bq/kg
均方差
7.89
8.60
3.2异常下限的确定
通过对研究区1920个210Po土壤样品数据综合分析，符合正态分布，采用剔除法及迭代法确定了背景值及其标准偏差等多项参数（表3），确定研究区内210Po的异常晕下限为31.37Bq/kg。

表3210Po含量参数统计表
元素
210Po
均值
（X—）
11.52Bq/kg
标准偏差
（σ）
7.94
异常晕下限
（X—+2.5σ）
31.37Bq/kg
4.成果解释
钋元素在试验区内整体呈现北部高南部低的趋势（图2）。

工作区南部钋含量普遍偏低，局部高晕、异常晕规模相对较小且连续性较差，呈点状、不规则面状；其中，北东部钋含量相对较高，增高晕、异常晕整体呈北东向带状展布；工作区西南部以增高晕为主，东南部由于多为砂带，对钋元素吸附较差，整体偏低。

根据工作区内210Po偏高晕、增高晕及异常晕的空间分布情况，在研究区内共解译出5条断裂构造（图2）
：
图2210Po含量等值图
1.210Po异常晕编号；
2.反转构造；
3.正断层；
4.物探解译断裂
180
/
RESOURCES
/WESTERN RESOURCES
2021F 2＇NE 向断裂：位于东窑—新立屯—钱家店一带，该处210Po 分布以偏高晕为主，规模较大，整体呈带状沿北东向分布；增高晕规模较小，整体呈串珠状分布。

F 2＇NE 向断裂与F 2断裂在分布上位于同一条210Po 偏高晕带，所以推断两者为同一条断裂，贯穿整个试验区。

F 5＇NE 向断裂：位于爱国屯—后敖包营子一带，断裂规模较大，延伸较长。

该处210Po 分布以团块状偏高晕，增高晕为主，并见多处异常晕。

偏高晕、增高晕沿北东向零散分布。

F 3近SN 向断裂：位于胡立海—青龙山一带，断裂延伸较短。

该处210Po 分布以串珠状偏高晕、增高晕为主，局部见异常晕，整体沿近SN 向分布。

F 6＇近EW 向断裂：位于新立屯—青龙山—角干一带，断裂延伸较长。

该处210Po 偏高晕呈带状沿NWW 展布；增高晕呈串珠状沿NWW 密集分布。

F 4＇NW 向断裂：位于胡立海—爱国屯一带，断裂延伸
较短。

该处210Po 偏高晕呈不规则面状，规模较大；增高晕呈团块状。

偏高晕、增高晕带沿NE 向展布；局部见规模较大的异常晕。

5.结论
通过在试验区土壤210Po 测量，查清试验区内210Po 含量在空间分布呈现北高南低特点，同时偏高晕、增高晕、异常晕呈现明显的分带性，利用上述特点在试验区内解译出5条断裂构造，其中F 2＇NE 向断裂和F 5＇NE 向断裂为试验区内的主干构造；F 3近SN 向断裂、F 6＇近EW 向断裂及F 4＇NW 向断裂为试验区内的次级断裂构造。

为在试验区开展铀矿勘查工作提供有力的依据。

参考文献：
［1］刘正林.钋—210法探测煤矿地质构造的实例与效果.物探与化
探.1994.18（3）:166-173.
［2］刘志华,徐汉滨.化探数据处理方法对比研究.世界有色金属.
2018.
（上接178页）
与当地需求布置钻孔进行验证。

图3地质断面图
3.成果验证
根据高密度剖面解译成果，钻孔位置设在地表里程630m 处，即高密度剖面G701第64号测点处，据钻探结果显示，此处0m~22m 为黏土、砂土等覆盖层，较松散，含水性较好为主要含水层位，22m~66m 为安山玢岩，灰紫色，斑状结构，块状结构，期间有些许破碎带，其下部为凝灰岩，岩芯完整，青灰色—浅紫色，凝灰结构，块状结构，开采价值不大。

含水层中日最大涌水量达105m 3/d，基本满足当地民众生活需求。

4.结论
高密度电法的本质是直流电法。

与常规电阻率法相比，高密度电阻率法不仅减少了电极设置带来的故障和干扰，而且提高了效率。

它还可以选择多种电极排列进行测量，并可以获得丰富的地电截面信息。

现场数据采集也实现了自动化或半自动化，提高了数据采集速度，避免了人工误操作。

本次研究依托大别山西段生态修复支撑调查，以兴隆村找水为实例，根据剖面解译成果结合钻探验证，证明高
密度电法在第四系孔隙找水方面是行之有效的，日涌水量达到要求，基本解决民众需求，为同类工程探测提供了借鉴依据。

参考文献：
［1］傅良魁.电法勘探教程[M].地质出版社.1983.
［2］张银松,张家刘,李斌.综合物探电法在岩溶石山找水中的研究
及其应用[J].工程勘察,2014,42（08）:89-92.
［3］程光贵.高密度电法在渝东南地区找水勘察中的应用[J].地下水,
2013,35（03）:106-109.
［4］刘振夏,陈植华,龚冲.高密度电法在变质岩山区找水中的应用
研究[J].地下水,2019,41（01）:81-82.［5］杨湘生.高密度电法在湘西北岩溶石山区找水中的应用[J].湖南
地质,2001（03）:230-232+236.
［6］方明发.山区地下水勘察研究与探索[J].西部资源,2017（01）:
68-69.
［7］郭刚强.高密度电法在寻找地下水中的应用[J].四川地质学报,
2020,40（02）:298-300.
［8］田玉昆,刘怀山,张晶,等.高密度电法寻找地下水在即墨地区的
应用[J].工程地球物理学报,2008,5（06）:670-674.
［9］杨志鹏.高密度电法物探技术在岩溶地区地质勘察中的应用[J].
西部资源,2019(03):163+166.
［10］邵东桥,李荣亮,郭一兵,尤志明.高密度电法在地下洞室探测中
的应用[J].西部资源,2020(04):175-177.
181。