胡 航，蔣 喆，李世龍

(中國煤炭地質(zhì)總局特種技術(shù)勘探中心(中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司)，北京 100040)

土壤氡氣測量是我國自20世紀(jì)50年代即開始廣泛使用的鈾礦找礦勘查方法，其具有經(jīng)濟(jì)、快捷、反應(yīng)綜合信息較強(qiáng)的特點(diǎn)，對于埋藏深度較淺、礦體頂板隔水層不發(fā)育的砂巖型鈾礦勘查具有良好的指導(dǎo)效果。

內(nèi)蒙古二連盆地馬尼特坳陷是中國北方重要的砂巖型鈾成礦區(qū)帶之一。EG研究區(qū)位于馬尼特坳陷南緣，是近年來通過煤田鉆孔二次開發(fā)及土壤氡氣測量方法新發(fā)現(xiàn)的一處大型鈾礦遠(yuǎn)景區(qū)，目前已初步顯示出長度大于70km的鈾礦化帶雛形，其有利的地質(zhì)環(huán)境及鈾成礦條件顯示出極為廣闊的找礦遠(yuǎn)景。本文對土壤氡氣測量在EG地區(qū)砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用進(jìn)行介紹及初步探討。

1 地質(zhì)概況

馬尼特坳陷位于二連盆地中東部，總體呈NE向展布，面積約1.4×104km2。坳陷被NW部巴音寶力格隆起及SE部蘇尼特隆起夾持，兩隆起構(gòu)成盆地內(nèi)主要物源及鈾源區(qū)。受NE向賀根山基底斷裂及其派生的次級斷裂的控制，坳陷內(nèi)部2個凸起和7個次級凹陷均呈近NE向。

基底地層由前侏羅系組成，主體為古生界中-淺變質(zhì)巖系、侏羅系含煤碎屑巖、火山巖及海西、印支、燕山多期中基性-酸性巖漿巖構(gòu)成，在盆地周邊隆起區(qū)有大面積出露(圖1)。

蓋層主要為白堊系下統(tǒng)巴彥花群，白堊系上統(tǒng)二連組(K1e)雜色細(xì)碎屑巖、古近系伊爾丁曼哈組(E2y)雜色碎屑巖建造、新近系中新統(tǒng)通古爾組(N1t)紅色碎屑巖建造、上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組(N2b)及第四系碎屑巖系，EG研究區(qū)主要含礦地層為巴彥花群的賽漢組(K1bs)[1]。

白堊系下統(tǒng)巴彥花群為盆地的沉積主體，自下而上分為阿爾善組(K1ba)、騰格爾組(K1bt)和賽漢組(K1bs)，其上、下層位及群內(nèi)各組之間均為角度不整合接觸。阿爾善組為灰綠、棕紅色礫巖、夾灰綠色、深灰色泥巖、凝灰?guī)r等，區(qū)內(nèi)鉆探未揭露；騰格爾組為灰、灰綠色泥巖夾礫巖，下部深灰色泥巖、粉砂巖、砂巖互層，頂為鈣質(zhì)砂巖、夾白云巖，上部灰、深灰色泥巖夾薄砂巖，為淺-深湖沉積，分布穩(wěn)定；賽漢組縱向可分為三個部分，下段紅色泥質(zhì)礫巖夾灰色、灰綠色砂巖，中部灰綠色砂礫巖夾黑色炭質(zhì)頁巖及褐煤層，上部灰綠色、灰色粗砂巖、砂礫巖夾泥巖，地層分布穩(wěn)定，厚50～500m。

1-第四系；2-寶格達(dá)烏拉組；3-通古爾組；4-伊爾丁曼哈組；5-大磨拐河組；6-白音高老組；7-瑪尼吐組；8-紅旗組；9-林西組；10-哲斯組；11-大紅山組；12-本巴圖組；13-寶力高廟組；14-泥鰍河組；15-溫都爾廟群；16-寶音圖群；17-更新統(tǒng)玄武巖；18-花崗巖；19-花崗閃長巖；20-閃長巖；21-輝綠巖；22-超基性巖；23-斷層(斷裂帶、斷層和隱伏斷層)；24-角度不整合；25-平行不整合；26-區(qū)域?qū)娱g氧化帶前鋒；27-EG研究區(qū)；28-古地下水流向；29-剖面位置及編號

EG研究區(qū)內(nèi)賽漢組上段主要分布于研究區(qū)中東部，西部及北部零星分布，是中東部地區(qū)主要找礦目的層；西部主要出露中段及下段，為該地段主要找礦目的層。

區(qū)內(nèi)斷裂主體走向?yàn)镹E向，其中克拉麥里-二連和錫林浩特北緣區(qū)域性大斷裂控制了坳陷的主體形成演化[2]，區(qū)內(nèi)存在次一級的坳陷內(nèi)隱伏斷層，控制了內(nèi)部凸起和凹陷分布特征并提供了局部排泄空間。EG研究區(qū)范圍內(nèi)未見巖漿巖出露。

EG研究區(qū)位于二連盆地，屬半干旱大陸性氣候，大部分為草原覆蓋，地勢非常平坦，降水稀少，日照充足。地區(qū)較適合開展土壤氡氣測量工作。

2 儀器及測量方法

氡元素原子序數(shù)是86，氡氣分子是氡原子的單原子分子，是唯一一個常規(guī)條件下全部由放射性同位素構(gòu)成的氣體。氡是由放射性元素鐳衰變產(chǎn)生，鐳又是由放射性元素鈾衰變而來。

本次氡氣測量工作采用的是土壤瞬時測氡法，儀器采用石家莊核工業(yè)航測遙感中心生產(chǎn)的HDC-C測氡儀。該儀器采用負(fù)高壓靜電吸附法進(jìn)行采樣，使用雙向探測器結(jié)構(gòu)和α射線可以穿透的薄膜材料作為采集器。

將帶采集片的電極板置于被測空氣空間中，電極板通過高壓建立起靜電場，并使正離子形式存在的氡子體被吸附于采集片上，使用雙向探測器結(jié)構(gòu)和α射線可以穿透的薄膜材料作為采集器，對采樣片采集的氡子體進(jìn)行α譜測量，以測得氡的濃度和氡與其子體的平衡因子，從而確定土壤氡濃度。該方法及儀器具有探測效率高、操作簡便、使用難度低等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠測試出氡與其子體的平衡因子，減少了其他子體污染，提高了測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性[3]。

儀器操作方法：首先對使用儀器進(jìn)行三性檢查(一致性、短期穩(wěn)定性、長期穩(wěn)定性)。確認(rèn)儀器穩(wěn)定后進(jìn)行野外工作。

野外測試過程包括：①打孔，使用直徑約5cm鋼釬進(jìn)行打孔，孔深不小于70cm；②抽氣，將鋼釬拔出后插入抽氣桿，并使用抽氣筒抽氣至1.5倍大氣壓放氣，目的為清空氣筒中存在空氣，進(jìn)行第二次抽氣至1.5倍大氣壓以上；③采樣及測量：對樣片進(jìn)行高壓靜電場采樣完畢后，插入主機(jī)進(jìn)行測量。

測網(wǎng)布置：EG研究區(qū)采取線距1 000m點(diǎn)距100m進(jìn)行布置，對異常高值區(qū)域進(jìn)行500m×100m加密測試，共測量面積約300km2，測點(diǎn)4 044個。目的為測量EG研究區(qū)氡氣異常模型，指導(dǎo)地區(qū)砂巖型鈾礦找礦。

背景值和均方差的確定：首先對土壤氡氣測量濃度值進(jìn)行形態(tài)檢驗(yàn)，采用逐步挑剔異常數(shù)據(jù)的方法至無異常值數(shù)據(jù)，以此散點(diǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果作為統(tǒng)計(jì)單元或地質(zhì)景觀的統(tǒng)計(jì)背景值和均方差[4,5,6]。

3 成果分析

通過對EG研究區(qū)土壤氡氣測量數(shù)據(jù)的處理，研究區(qū)背景值為4 253Bq/m3，標(biāo)準(zhǔn)差為1 578Bq/m3。

依據(jù)規(guī)范計(jì)算，異常值下限(均值+2×標(biāo)準(zhǔn)差)為7 410Bq/m3。本次測量高于背景值的測點(diǎn)共有2 141個，低于背景值的有1 899個。土壤氡氣異常分布情況見圖2。

圖2 EG研究區(qū)土壤氡氣異常等值線圖Figure 2 Isogram of soil radon anomalies in Engerz area

本次工作共圈定氡氣異常區(qū)域四處,異常區(qū)整體呈近東西向分布，與東南側(cè)蝕源區(qū)分布形態(tài)大致吻合，初步顯示出古河道分布形態(tài)，河道呈近東西向展布，寬度約800m。

目前主要對研究區(qū)Ⅰ、Ⅱ號異常區(qū)進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證。通過施工共發(fā)現(xiàn)工業(yè)鉆孔10個，礦化孔8個。大部分工業(yè)礦體分布于氡氣異常高值向低值過渡區(qū)邊部，大致沿異常走向軸部展布。見礦鉆孔主要分布于氡氣異常區(qū)內(nèi)，與氡氣異常分布具有較明顯分布關(guān)系。主異常區(qū)北部多為異常背景值附近，結(jié)合煤田鉆孔放射性異常二次解釋，該區(qū)存在放射性異常，但異常值較低，不具備鈾礦開采價(jià)值。

Ⅰ號異常區(qū)主要分布于研究區(qū)西部，呈長條狀分布。其異常最高值為24 542Bq/m3，平均值為7 573Bq/m3。目前該異常區(qū)內(nèi)施工驗(yàn)證鉆孔7個，發(fā)現(xiàn)鈾工業(yè)孔4個，礦化孔3個。

礦體總體呈近東西走向分布，鉆孔分布與氡氣異常分布較吻合，工業(yè)鉆孔主要分布于氡氣異常邊部。工業(yè)礦層分布深度50～220m，單層最高品位0.054 7%，單層最大平方米鈾含量5.49kg/m2。

Ⅱ號異常區(qū)在所有異常中表現(xiàn)出異常值最高、分布范圍最大、呈不規(guī)則狀分布的特征，其異常最高值為47 896Bq/m3，平均值為11 765Bq/m3。目前該異常區(qū)內(nèi)施工驗(yàn)證鉆孔17個，共發(fā)現(xiàn)鈾工業(yè)孔6個，礦化孔11個。

鉆孔分布與氡氣異常分布較吻合，工業(yè)鉆孔主要分布于氡氣異常邊部。工業(yè)礦層分布深度33～174m，單層最高品位0.034 8%，單層最大平方米鈾含量2.87kg/m2。為了進(jìn)一步研究規(guī)律，選取典型01線剖面進(jìn)行分析。剖面01線勘探線方位180°，施工了3個鉆孔，由北至南依次為ZK01、ZK02和ZK03號鉆孔，孔距400m(圖3)。

大致圈定礦(化)層3層，分別分布于古近系伊爾丁曼哈組、白堊系賽漢組中段和賽漢組下段中，其中ZK03工業(yè)礦層分布于賽漢組下段中。

ZK01鉆孔共揭露礦化層5層，主要賦存于賽漢組中段灰色含礫粗砂巖中，見礦深度6.65～52.95m，平方米鈾含量0.1～0.25kg/m2，品位0.011 614%～0.017 836%。

ZK02鉆孔共揭露礦化層2層，主要賦存于賽漢組中段灰色砂礫巖中，見礦深度77.75～84.95m，累計(jì)厚度1.8m，平方米鈾含量0.63kg/m2。

ZK03鉆孔共揭露礦化層3層，礦(化)層主要賦存于賽漢組下段的灰色砂巖中，發(fā)現(xiàn)其工業(yè)礦層位于第2層，其見礦深度為173.75～175.15m，礦段累計(jì)厚度為1.40m， 最大品位0.034 81%， 平方米鈾含量為1.02kg/m2，賦礦巖性多為灰色泥質(zhì)細(xì)砂巖。

1-古近系伊爾丁曼哈組；2-白堊系賽漢塔拉組中段；3-白堊系賽漢塔拉組下段；4-還原砂體；5-氧化砂體；6-泥巖隔水層；7-鈾礦化層；8-鈾工業(yè)層；9-不整合接觸；10-整合接觸

結(jié)合土壤氡氣測量結(jié)果顯示的異常分布特征分析，表明土壤氡氣異常對于指導(dǎo)淺部砂巖型鈾礦層具有重要的指導(dǎo)作用，但異常值高低與鈾礦(化)體含量高低并不具有直接的相關(guān)性。工業(yè)礦層上部異常未必是異常高值中心，高值區(qū)鉆孔揭露淺部存在鈾礦化體，礦化體頂部隔水頂板不發(fā)育，是異常高值出現(xiàn)的主要原因。目前Ⅱ號異常區(qū)東部地區(qū)及Ⅲ、Ⅳ號異常區(qū)尚未進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，仍具有進(jìn)一步找礦遠(yuǎn)景。

4 結(jié)論

①EG研究區(qū)礦體埋藏深度淺，隔水頂板不發(fā)育，土壤氡氣測異常對區(qū)內(nèi)砂巖型鈾礦找礦具有良好的指示作用，并對馬尼特坳陷南緣地帶砂巖型鈾礦找礦提供了新思路。

②EG研究區(qū)異常下限為7 410Bq/m3，對EG研究區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，共發(fā)現(xiàn)工業(yè)鉆孔10個，礦化孔8個。鈾礦化多位于異常高值向低值過渡區(qū)邊部，大致沿異常走向軸部展布。

③通過土壤氡氣測量結(jié)果，結(jié)合EG研究區(qū)基本地質(zhì)特征綜合分析，認(rèn)為該區(qū)成礦條件良好，具有較好的找礦潛力。