張江旭　齊建全　張寶林　李振成

摘 要： 多年來(lái)在層間氧化帶型砂巖鈾礦床勘查過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)在砂體氧化還原過(guò)渡帶附近存在比較明顯的自然電位異常。本文通過(guò)對(duì)該類異常的研究，分析了其與層間氧化帶各亞帶間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為鈾礦鉆探工作提供布設(shè)依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 自然電位； 層間氧化帶型砂巖鈾礦； 氧化前鋒線

隨著近年來(lái)環(huán)境問(wèn)題的不斷加重，我國(guó)正在加大力度調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，竭力促進(jìn)核電、太陽(yáng)能等新型清潔能源發(fā)展。鈾礦資源作為發(fā)展核能的物質(zhì)前提，其需求量正在不斷加大。

20世紀(jì)80年代以來(lái)，在我國(guó)北方地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型、超大型的砂巖型鈾礦床，伴隨著地浸技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得尋找北方可地浸砂巖鈾礦成為我國(guó)鈾礦勘查工作的重心。

就目前發(fā)現(xiàn)的砂巖鈾礦而言，由于含礦砂體與圍巖之間電、磁、密度、波阻抗等物性差異小，常規(guī)物探方法效果并不明顯；放射性物探方法則由于覆蓋層較厚也難以發(fā)揮有效作用。當(dāng)前在砂巖鈾礦勘查過(guò)程中，主要還是依靠大范圍的鉆探施工，人力、物力成本很高，而且效率低下。

理論和實(shí)際表明，在層間氧化帶型砂巖鈾礦上可以觀測(cè)到明顯的自然電位異常。因此，很有必要對(duì)該類自然電場(chǎng)的異常特征及形成機(jī)理進(jìn)行研究，并分析其對(duì)于鈾礦勘查的指示意義。

1. 層間氧化帶型砂巖鈾礦成礦過(guò)程

層間氧化帶型砂巖鈾礦床的形成與層間氧化帶的發(fā)育情況有關(guān)。按巖石的顏色、礦物成分、化學(xué)成分、物理化學(xué)條件等的不同，一般可順著水流方向，將層間氧化帶分為3個(gè)亞帶：氧化帶、氧化還原過(guò)渡帶和還原帶。鈾成礦包括鈾的活化、遷移、沉淀富集等一系列物理化學(xué)過(guò)程。在富氧弱堿條件下，U元素在蝕源區(qū)富氧弱堿的環(huán)境中被地表降水氧化淋濾、活化成U6+，并以UO22+的形式隨含氧水在層間運(yùn)移。隨著水中游離氧含量不斷減小，到達(dá)了氧化還原過(guò)渡帶，由于該處富含有機(jī)質(zhì)、硫化物等強(qiáng)還原劑，致使水中Eh、pH值急劇變小，U、Re等金屬元素沉淀富集成礦。

2. 層間氧化帶型砂巖鈾礦自然電場(chǎng)形成機(jī)理

通過(guò)上述討論可知，在氧化帶中，主要發(fā)生游離氧、UO22+、Fe3+等離子的還原反應(yīng)。過(guò)渡帶中由于還原劑豐富，主要發(fā)生硫化物及有機(jī)質(zhì)等還原劑的氧化反應(yīng)。發(fā)生在層間氧化帶的上述氧化還原反應(yīng)構(gòu)成了自然電場(chǎng)的形成機(jī)理。

正是由于大氣降雨、地下水的不斷循環(huán)對(duì)流，使得氧化劑、還原劑持續(xù)得到補(bǔ)充，自然電流才得以維持，形成在地表上能觀測(cè)到的穩(wěn)定的自然電場(chǎng)。

此外，地下水沿層間氧化帶流動(dòng)，由于砂體的滲濾作用，形成滲濾電場(chǎng)。地表觀測(cè)到的自然電場(chǎng)是氧化還原電場(chǎng)和滲濾電場(chǎng)的疊加場(chǎng)。

3. 層間氧化帶型砂巖鈾礦自然電場(chǎng)特征

在地面上觀測(cè)到的自然電場(chǎng)強(qiáng)度和特征與很多因素有關(guān)，包括礦體及圍巖砂體溶液的Eh、pH差異、離子濃度、滲濾能力、砂體厚度、產(chǎn)狀、埋深等。

理論與實(shí)際表明，在地表測(cè)量中自然電位異常高值區(qū)往往對(duì)應(yīng)的是還原帶，低值區(qū)對(duì)應(yīng)氧化帶，過(guò)渡帶則對(duì)應(yīng)的是異常自低向高陡變區(qū)域，自然電位曲線拐點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)氧化前鋒線。

4. 結(jié)語(yǔ)

自然電位異常與層間氧化帶各亞帶之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以有效指示氧化前鋒線位置，指導(dǎo)鈾礦鉆探布設(shè)。

由于地表觀測(cè)到的自然電場(chǎng)是氧化還原電場(chǎng)和滲濾電場(chǎng)的疊加場(chǎng)。自然電位測(cè)量工作中必須考慮區(qū)域水文地質(zhì)環(huán)境及天氣等因素，減少滲濾電場(chǎng)的影響。

目前很多學(xué)者致力于自然電位場(chǎng)理論計(jì)算，認(rèn)為只要能給出電位方程，就能通過(guò)組合模擬單獨(dú)的電位來(lái)解釋SP 資料。筆者從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，認(rèn)為自然電位法作為一種間接找礦方法，只要能大致指示氧化前鋒線位置即可，應(yīng)該更多的致力于研究其異常特征與層間氧化帶各分帶之間的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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