孫瀟

（核工業(yè)216大隊，烏魯木齊 830011）

新疆頂山礦點鈾鐳平衡系數(shù)特征研究

孫瀟

（核工業(yè)216大隊，烏魯木齊 830011）

在鈾礦石中，鈾與鐳往往產(chǎn)生空間分離，出現(xiàn)鈾鐳平衡破壞的現(xiàn)象，因此研究礦石中鈾鐳平衡狀態(tài)十分重要。通過對頂山地區(qū)330個樣品的鈾鐳平衡系數(shù)的計算，并進行統(tǒng)計分析，總結(jié)了該地區(qū)鈾鐳平衡系數(shù)特征及其影響因素，并對該地區(qū)鉆孔γ測井解釋的修正及巖心取樣工作提出建議。

頂山礦點；砂巖型鈾礦；鈾鐳平衡系數(shù)

在鈾礦石中，由于鈾系核素的地球化學性質(zhì)和遷移能力的差異，鈾與鐳往往產(chǎn)生空間分離，出現(xiàn)鈾鐳平衡破壞的現(xiàn)象［1］，因此，在鈾礦勘查工作中研究礦石中鈾鐳平衡狀態(tài)及其變化特征有非常重要的意義［2-3］。

1 頂山地區(qū)地質(zhì)概況

頂山礦點處于準噶爾盆地北緣烏倫古坳陷中紅巖斷階與索索泉凹陷的交接部位，北鄰烏倫古河，西鄰德南、石英灘凸起，南至三個泉斷裂，東達青格里底山。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育NW向的斷裂構(gòu)造，最主要的是吐絲托依拉斷裂，其次為黃花溝斷裂、烏倫古北斷裂、烏倫古南斷裂、陸東北側(cè)斷裂及索一紅南斷裂。區(qū)內(nèi)沉積自下往上為上白堊統(tǒng)艾里克湖組（K2a）、上白堊統(tǒng)紅礫山組（K2h）、古近系烏倫古河組（E2-3w）、新近系索索泉組（N1ss）和第四系（Q）（林雙幸和王果，2003），其中烏倫古河組總體為一套濕熱氣候條件下形成的富含塊狀碳化植物殘骸和粉末狀黃鐵礦的灰色礫-砂-泥沉積組合，廣泛分布于烏倫古河南岸（王果，2003），并且具有發(fā)育層間氧化帶、形成工業(yè)鈾礦化的條件（馮世榮和周佺，2003）。頂山礦點已發(fā)現(xiàn)的礦（化）體基本產(chǎn)出于古近系烏倫古河組。烏倫古河組為一套辮狀平原扇沉積體系，砂體以粗碎屑沉積為主，主要巖性為礫巖、砂礫巖（含礫）、中粗砂巖等，內(nèi)夾薄層透鏡狀泥巖。根據(jù)鉆孔測井曲線和層間氧化帶發(fā)育狀況可將烏倫古河組分為W1旋回和W2旋回。W1旋回砂體厚度大，礫巖類比例高，泥巖粉砂巖夾層少而?。籛2旋回砂巖粒度明顯小于W1旋回，礫巖類巖石不發(fā)育，泥巖粉砂巖厚度較大、分布多，較穩(wěn)定。

2 樣品采集分析

樣品采集與分析工作是該項研究的基礎(chǔ)。所采集的樣品應(yīng)具有代表性、可靠性以及完整性，并且樣品要達到一定的數(shù)量。取樣時，先小心清理巖心表面的污染物，再根據(jù)地質(zhì)、物探編錄并結(jié)合測井曲線，確定樣品分段，劈半取樣［4］。本次研究采用 《新疆準噶爾盆地砂巖型鈾礦資源綜合評價》項目采集的330個巖心鈾鐳平衡系數(shù)分析樣的測試分析結(jié)果進行統(tǒng)計分析，其中W1旋回中采集樣品242個，W2旋回中采集樣品88個。

3 鈾鐳平衡系數(shù)

3.1 鈾鐳平衡系數(shù)計算

3.1.1 樣品的鈾鐳平衡系數(shù)

利用核工業(yè)新疆理化分析測試中心反饋的樣品分析測試結(jié)果，按公式（1）計算各個樣品的鈾鐳平衡系數(shù)。

經(jīng)過計算與統(tǒng)計，該區(qū)烏倫古河組W1旋回和W2旋回的鈾鐳平衡系數(shù)具有一定的離散度（圖1、2）。W1旋回中半數(shù)以上樣品的Kp值小于1，整體呈現(xiàn)偏鈾特征；部分樣品的Kp值等于1，達到鈾鐳平衡狀態(tài)；僅有個別樣品的Kp值大于1，顯示偏鐳特征。W2旋回中85%左右的樣品的Kp值小于1，呈現(xiàn)偏鈾；少數(shù)樣品的Kp值等于1，可達到鈾鐳平衡狀態(tài)；10%左右樣品的Kp值大于1，偏鐳。從整體看來，該地區(qū)烏倫古河組顯示偏鈾特征。

圖1 頂山地區(qū)烏倫古河組W1旋回樣品鈾鐳平衡系數(shù)（Kp）頻譜特征圖Fig.1 Histogram of U-Ra equilibrium coefficient（Kp）for the samp les in W1cycle in W ulunguhe formation，Dingshan area

圖2頂山地區(qū)烏倫古河組W2旋回樣品鈾鐳平衡系數(shù)（Kp）頻譜特征圖Fig.2 Histogram of U-Ra equilibrium coefficient（Kp）for the samp les in W2cycle in W ulunguhe formation，Dingshan area

3.1.2 平均鈾鐳平衡系數(shù)

在計算每個樣品的鈾鐳平衡系數(shù)的基礎(chǔ)上，對每個樣品的鈾鐳平衡系數(shù)值進行鈾含量和厚度的加權(quán)平均，得到平均平衡系數(shù)。計算公式如下：

式（2）中：Hi—第i個樣品的長度；Ui—第i個樣品的鈾含量；Kpi—第i個樣品的鈾鐳平衡系數(shù)；i—樣品編號；n—樣品總數(shù)。

3.2 鈾鐳平衡系數(shù)與礦石中鈾含量的關(guān)系

將W1旋回樣品按鈾含量區(qū)間進行分組，根據(jù)公式（2）計算不同鈾含量區(qū)間樣品的平均平衡系數(shù)并統(tǒng)計分析［5］，結(jié)果如表1所示。

表1 W1旋回不同含鈾量區(qū)間Kpw值統(tǒng)計表Table 1 Statistics table of Kpwof various uranium contents in W1cycle

為了更好、更直觀地反映W1旋回鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量的關(guān)系，依據(jù)表1統(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制了兩者的關(guān)系曲線（圖3）。

圖3 鈾鐳平衡系數(shù)與鈾含量關(guān)系曲線圖Fig.3 U-Ra equilibrium coefficient and its correlation with U content

從表1和圖3反映的情況看，在W1旋回中，層間氧化帶中鈾礦石的鈾鐳平衡系數(shù)與其中的鈾含量呈負消長關(guān)系，即隨著鈾含量的增高，Kp逐漸減小。結(jié)合鉆孔資料，觀察樣品分析數(shù)據(jù)及鈾鐳平衡系數(shù)，鈾含量高的樣品均處于氧化帶與還原帶過渡的位置，樣品中鈾含量最高可達0.286%，Kp值一般小于0.5；氧化帶樣品中鈾含量一般在 0.004%～0.009%之間，Kp值一般在0.8～1之間，少數(shù)大于1；還原帶樣品中鈾含量小于0.005%，Kp值變化范圍大。在氧化還原過渡帶出現(xiàn)嚴重偏鈾是由于從氧化環(huán)境過渡到還原環(huán)境，地下水從氧化帶溶淋和搬運出來的鈾被還原沉積下來而導致的。根據(jù)樣品鈾含量分析結(jié)果顯示，該區(qū)礦化不均勻，單個礦（化）體規(guī)模較小，是導致氧化帶內(nèi)鐳平衡系數(shù)變化較大，偏鐳區(qū)呈彈丸狀出現(xiàn)的原因之一。鈾含量大于0.01%的樣品的鈾鐳平衡系數(shù)都小于1，它們的偏鈾特征是鈾含量的增加引起的，鐳含量并無大的變化。而鈾含量小于0.01%的樣品中鈾鐳平衡系數(shù)暫無規(guī)律，半數(shù)樣品基本達到平衡狀態(tài)，部分樣品顯示偏鈾特征，此外，還有少部分樣品鈾鐳平衡系數(shù)大于1，偏鐳主要是由于樣品中鈾含量較低引起，推測鈾元素被帶走，因此，非礦化巖層是重要的鈾源。

由于W2旋回砂巖粒度偏小，泥巖粉砂巖厚度較大、分布多，不利于鈾的氧化運移，鈾含量較低，僅發(fā)現(xiàn)鈾異常體，樣品的鈾含量均值為0.004 4%，品位最高達0.03%，故而未討論其鈾鐳平衡系數(shù)與礦石中鈾含量的關(guān)系，根據(jù)公式（2）計算其平均平衡系數(shù)Kpw值為0.62。

3.3 鈾鐳平衡系數(shù)與巖性的關(guān)系

將W1旋回、W2旋回的樣品分別按巖性分為礫巖、砂礫巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖7類。W1旋回的礦化樣品按照巖性分類統(tǒng)計（表2），礫巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)為0.5；砂礫巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)較礫巖的有所降低，值為0.45；粗砂巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)較礫巖和砂礫巖也有所降低，值為0.4；中砂巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)保持了前面的隨粒度減小而降低的趨勢，值為0.31；而細砂巖和泥巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)并未保持前面隨粒度減小而降低的趨勢，反而有所增加，二者的平均鈾鐳平衡系數(shù)分別為0.33和0.54。

表2 W1旋回不同礦化巖性Kpw值統(tǒng)計表Table 2 Statistics table of Kpwof variousm ineralized rocks in W1cycle

表3 W1旋回不同非礦化巖性Kpw值統(tǒng)計表Table 3 Statistics table of Kpwof various nonm ineralized rocks in W1cycle

W1旋回的非礦化樣品按照巖性分類統(tǒng)計（表3），礫巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)為0.70；砂礫巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)較礫巖的有所降低，為0.51；粗砂巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)較礫巖和砂礫巖的數(shù)值有所增高，為0.61；中砂巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)較粗砂巖的數(shù)值有所增長，為0.65；而細砂巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)為0.55；砂質(zhì)泥巖平均鈾鐳平衡系數(shù)達到最高，為 2.29；泥巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)為0.56。

W2旋回的非礦化樣品按照巖性分類統(tǒng)計（表4），粗砂巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)為0.53；中砂巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)較粗砂巖的大幅增長，達到1.02；而細砂巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)較中砂巖大幅降低，為0.17；泥巖的平均鈾鐳平衡系數(shù)為0.62。

表4 W2旋回不同非礦化巖性Kpw值統(tǒng)計表Table 4 Statistics table of Kpwof various nonm ineralized rocks in W2cycle

統(tǒng)計結(jié)果表明：W1旋回中礦化的礫巖、砂礫巖、粗砂巖、中砂巖隨粒級的減小偏鈾程度增加，但細砂巖和泥巖不符合這一規(guī)律。W1旋回與W2旋回中各類非礦化的巖性中并不存在平衡系數(shù)隨巖石遞增或是遞減的關(guān)系。

4 結(jié) 論

通過對頂山地區(qū)烏倫古河組鈾鐳平衡系數(shù)的整理研究，初步得出以下幾點認識：

1）烏倫古河組巖層的鈾鐳平衡系數(shù)主要以偏鈾為主，工業(yè)礦體及周邊礦化體嚴重偏鈾，表明該區(qū)地下水具有活化和遷移砂體中鈾的特性，使鈾在砂體中不斷向前遷移形成鈾礦化體。

2）應(yīng)對該地段的γ測井解釋結(jié)果作平衡系數(shù)修正，W1旋回修正系數(shù)Kpw＝0.59，W2旋回修正系數(shù)Kpw＝0.62，為在實際工作中方便應(yīng)用，求得烏倫古河組平均平衡系數(shù)為0.60。

3）鈾鐳平衡系數(shù)的大小與礦石中鈾含量呈負消長關(guān)系，鈾礦（化）體受層間氧化帶的控制，鈾元素在氧化還原過渡帶富集，平衡系數(shù)遠小于1。

4）鈾鐳平衡系數(shù)與巖性關(guān)系暫無規(guī)律可尋。

由于到目前頂山地區(qū)工作程度較低，所采集的樣品數(shù)量有一定的局限性，中砂巖、細砂巖的數(shù)量相對較少，建議在以后的工作中增加取樣數(shù)量，以便做更進一步的分析研究。

［1］徐式樸．我國鈾礦床放射性平衡系數(shù)的變化特征［J］．鈾礦地質(zhì)，1983，（4）:171-176．

［2］M B舒米林，B A維肯季耶夫．地浸鈾礦床勘探［C］．咸陽:核工業(yè)203研究所，l992．

［3］章曄，華榮洲．放射性方法勘查［M］．北京：原子能出版社，1990．

［4］EJ／T 611—2005.測井規(guī)范［S］．北京:中國標準出版社，2005．

［5］姜啟明，魯挑建．地學數(shù)據(jù)常用數(shù)理統(tǒng)計［M］．哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社，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

孫瀟（1988—），女，湖南桃江人，碩士，主要從事鈾礦地質(zhì)科研和生產(chǎn)工作。

E-mail:sunxiao-76116@163.com