氡气测量在金矿地质勘查中的应用

氡气测量在金矿地质勘查中的应用
摘要:氡气测量是众多找矿方法之一,在具有氡源、明显物理化学条件差异的金矿床中,可以用壤中氡气测量圈定氡异常,结合地质、物探等方法,推测金矿体。

本文以瑶沟金矿床为例,运用该方法,对15号隐伏含金构造蚀变破碎带及隐伏的含金矿体进行测量,使得解释工作更加方便与直观,并具有较好的实用性、有效性和可操作性。

关键词:氡气测量勘查金矿
气体地球化学测量方法是众多找矿手段之一,壤中氡气测量寻找隐伏的铀矿体和断裂构造是十分有效的[1～2],氡气测量也可以用于解决非铀矿地质问题[3]。

众所周知,金元素本身并不产生放射性气体,要利用壤中氡气测量法,达到勘查金矿的目的,只有当金矿体中伴生(共生)有铀、镭放射性元素,产生氡气,也就是说具有氡源条件,才有可能用壤中氡气测量法,圈定氡气异常,建立起与金矿(化)体的联系。

根据氡异常在已知金矿段的分布特征和规律,推测金矿(化)体及含金构造在隐伏地段延伸情况,达到勘查金矿的目的。

该方法在具备氡源的金矿床勘查中具有较好的实用性和有效性。

同时,地表氡析出率和土壤氡浓度虽然与土壤含镭量有正相关关系,但在实际环境中易受含水量等多因素的影响[4],测量过程中应多加注意消除其影响或把影响降到最低限度。

壤中氡气测量在瑶沟金矿勘查中得到了较好的应用,下面以此为例来分析和阐
述。

1 瑶沟金矿地质概况
瑶沟金矿位于河南省嵩县德亭乡境内。

处于华北地台南缘熊耳山复背斜东麓的陶村—马元断裂与下蛮峪—旧县断裂夹持区内。

矿区内出露地层为中元古界熊耳群鸡蛋坪组火山岩系及第三系和第四系碎屑沉积物。

区内有燕山期辉绿玢岩,云煌岩,花岗正长斑岩等。

火山岩系地层组成向南东倾斜的单斜构造。

区内断裂构造十分发育,按方向可分为北东向,北西向,近东西向和近南北向四组。

金矿化严格受断裂构造控制,主要控矿构造为北东向和近东西向断裂构造。

金矿化类型为构造蚀变岩型和石英脉型两种,构造蚀变岩型金矿化受近东西向构造蚀变破碎带控制,矿体规模大,品位高,矿化连续性好,是勘查的重点。

15号带(F15)位于矿区的中部,是一条规模较大的构造蚀变破碎带。

走向近东西,倾向北,倾角50°左右,西段被第三系、第四系覆盖(见图1),与其南部近300m的主含矿构造蚀变破碎带F14是同期、同方向、倾向相反的一组构造,两者在西段的覆盖区趋于交汇,研究F15及F15与F14交汇地段的金矿化情况,对扩大瑶沟金矿床资源量起着重要的作用。

2 氡气测量条件
氡在元素周期表中属第六周期零族,是惰性气体族的最后一个元素,原子序数为86,氡有三个天然同位素,即222Rn、220Rn、219Rn。

222Rn的半衰期较长(3.825d),只要具备迁移条件,可迁移出矿体3～10m。

氡可溶于水和其它液体中,被带到较远的地方。

气体分子间是分离的,只要没有压力限制,就可以拉大分子间的距离均匀占满空间,气态的氡当然也不例外,这是壤中氡气测量的基本依据。

氡的迁移和其它的气体一样,主要有两种方式:扩散和对流,扩散是氡气运动的结果,只要存在浓度差异,就能自由进行;对流则需要驱动力及通道系统,这两者均可以由断裂构造提供。

F15是一条构造蚀变破碎带,带内含有承压水,给氡气的迁移提供了驱动力和通道,再加覆盖层是一些疏松的碎屑沉积物,厚度及分布范围又不是很大,有利于开展壤中氡气测量。

瑶沟金矿床中是否具有氡源是该区能否采用壤中氡气测量的一个关键问题。

氡源通常指的是母体铀、镭。

通过对瑶沟金矿9个岩石样,13个矿石样和11个地下水样的测定,岩石中铀含量为 1.91～3.96×10-6。

平均为3.21×10-6;矿石中铀含量为4.44～19.10×10-6。

平均为7.77×10-6。

岩石与矿石中铀含量有明显差异,具有中等水平异常特征。

钻孔泵压水中氡浓度平均为10.2Bq/L,地表水中氡浓度平均为1.2Bq/L,地下水中氡浓度远高于地表水中氡浓度,从测定结果看,瑶沟金矿含矿构造带及矿体中不仅有氡源,且与围岩有明显的差异,给壤中氡气测量提供了前提条件。

3 测量方法
3.1 仪器设备及主要技术指标
壤中氡气测量采用FD—3017镭A测氡仪[5],该仪器由抽气泵和测量操作台两部分组成。

抽气泵除了完成抽取地下气或水样脱水任务外,还有收集贮存氡子体的功能。

当氡气经干燥被抽入管内后,立即开始衰变,并产生新的子体—镭A(218Po),它在初始形成瞬间是带正电的离子。

本仪器就是利用它的带电性,采用加电场的方式对它进行收集,使镭A离子在电场作用下,被浓集在带负高压的金属收集片上,经过一段时间加电收集后,取出金属片放入操作台的探测器内,测量镭A的放射性,其强度与氡浓度成正比。

FD—3017镭A测氡仪主要技术指标:
极限探测灵敏度:＜0.1爱曼;探测效率:ηπ40%(用239PuO源,活性区直径≤φ26mm);本底:4脉冲/d;抽气泵密封性能:在600泵柱时,漏气速度＜5mmHg/min。

3.2 条件试验
3.2.1 采样浓度试验
为既不漏掉异常,又要有一定的工作效率就要寻找一个最佳采样
深度。

图2是在瑶沟金矿15号带36线的1号异常点的试验效果。

图中可以看出,氡浓度随着采样深度的加深而升高,70cm处的氡浓度仍然是异常,若再加深采样深度,则工作难度增加,效率降低,故采样以70cm为宜。

3.2.2 雨水影响试验
为查明雨水对氡气测量的影响,在15号带36号线进行了雨水影响试验,(如图3)。

结果表明,雨水堵塞了土壤毛细管,阻碍了深部氡的上移,使氡浓度降低,异常宽度变窄。

因此,氡气测量要避开阴雨天,雨后也不宜立即测量。

3.2.3 氡气异常的重复性
为查明氡气异常的重复性,在瑶沟金矿15号带24号线进行重复测量,(如图4)。

图中虚线是7d以后测得的结果,可以看出,两次测量的曲线形态相似,异常地段仍然是异常,能满足在金矿上对壤中氡气异常作定性判断要求。

3.3 测量方法
测网布置是以不漏掉有意义的异常为原则,测线垂直于构造线方向,测点距5～10m,钢钎打孔,孔深70cm,将采样器插入孔中,周围用土压严实,导气管连接测氡仪和采样器,测量方法接FD—3017镭A测氡仪器使用说明书进行。

4 瑶沟金矿15号带氡气测量解释与查证
前人已有对氡气测量的解释方法[6～7],结合15号带地质特征,我们对其进行适合金矿勘查的异常解释和异常查证。

在瑶沟金矿15号带开展氡气测量,寻找隐伏含矿构造和隐伏金矿体,获得了比较好的效果。

测量结果示于图5、图6、图7。

从图5看出,1号氡异常长640m(两端亦封闭),宽20～80m不等,该异常的氡浓度平均为4.7 Bq/L,最高值为5.6 Bq/L。

平均衬度4.7,最高衬度5.6。

异常呈带状分布,长轴方向约70°,其东端与15号带大体吻合。

该氡气异常晕从已知含矿构造地段(12～24线)看,从隐伏金矿体的研究试验及测量结果验证看,勘查隐伏的含金构造蚀变破碎带及隐伏的含矿体是可行的、有效的。

15号带,从24号线向西地段,被第四系覆盖,该异常沿15号带向西延伸发展,直到44线还未封闭,与前期的电法测量结果完全一致。

图6、图7是36线、24线壤中氡气测量剖面图。

从图6看出,在36线ZK14365、ZK14366钻孔验证岩芯来看:在ZK14365孔30m以下见金品位5.89×10-6,厚度1.52m,倾向上延伸达110m的金矿体,在ZK14366孔70m以下见金品位6.26×10-6,厚度1.50m的金矿体,与圈定的氡异常基本吻合,也证明了15号带在24线以西地段也存在着金矿体。

24线在15号带地表被第四系覆盖,但其氡气测量值达到 6.3Bq/L,在钻孔Zk15241、ZK15243均见到盲金矿体,其品位6.73×10-6,倾向上延伸达
120m。

5 结论
在金矿勘查中,金矿中氡源是进行氡气测量的前提条件。

含矿构造破碎带有利于氡气扩散迁移。

构造中含有弱承压水或含水,覆盖层疏松且厚度不是很大,是进行壤中氡测量的必备条件。

雨水对壤中氡气测量影响很大,降低氡的浓度,异常幅度很低,野外工作应避开雨天大雨后,在第三天进行测量效果最佳。

本方法具快速、经济、有效。

参考文献(References)
[1] 刘江平,周斌,李庆红.氡(Ra)射气测量在胜利油田隐伏断裂研究中的应用[J].华北地震科学,2004,22(1):42～45.
[2] 张骏,高秀君,李侠.等霍州矿区隐伏断裂研(带)活动性氡气测试成果解释分析[J].高原地震,2000,12(1):16～21.
[3] 吴其,贾文懿.氡的多参数测量用于非铀矿地质问题[J].物探与化探,1991(6):33～44.
[4] 孙凯男,郭秋菊,程建平.土壤物理性对氡浓度及地表氡析出的影响[J].中华放射性医学与防护,2005,25(1):78～80.
[5] 谈成龙.当今测氡方法及设备面面观[J].核技术,2003(4):28～38.
[6] 方方.贾文懿.氡气测量研究[J].核技术,1999(4):218～222.
[7] 叶树林.氡气异常解释方法的初步探讨[J].铀矿地质,1986,2(5):288～296.。