土壤氡测量在呼斯梁—柴登壕地区砂岩型铀矿勘查中的应用

韩 娟，刘汉彬，孙 晔，李军杰，韩效忠，钟芳文，金贵善

（核工业北京地质研究院，北京100029）

土壤氡活度浓度测量是放射性矿床攻深找盲的一种重要手段［1-3］，在砂岩型铀矿找矿中发挥着重要的作用［4-7］。已有研究表明：在盆地砂岩型铀矿床和矿化区土壤中有显著的氡浓度异常［5-7］。为了评价鄂尔多斯盆地北缘呼斯梁—柴登壕地区砂岩型铀矿找矿前景，对该区进行了土壤氡活度浓度测量，划分了异常分布范围和有利的成矿预测区，为钻探勘查工程提供参考。

1 地质背景

工作区位于鄂尔多斯盆地北缘，鄂尔多斯市东北方向约40 km的呼斯梁—柴登壕找矿远景区内。该区是干旱沙漠草原区，沟谷纵横，地形复杂，海拔在800～1400 m。

测区内地层情况（图 1）综述如下［8］：

侏罗系主要发育杂色砂岩、泥岩夹煤层建造，为河流相、三角洲相和湖沼相沉积。

该区侏罗系主要发育：下侏罗统延安组（J1-2y），中侏罗统安定组（J2a）、 直罗组（J2z），其中延安组主要为河流-湖泊相沉积，与下部富县组呈平行不整合接触。安定组主要为河流-湖泊相沉积，为黑色、灰黑色页岩，紫红色泥灰岩、泥岩及钙质粉砂岩互层。直罗组与延安组呈平行不整合接触，为河湖相碎屑岩建造，分为上、下两段，是主要找矿目的层。

白垩系与侏罗系地层为角度不整合接触，该区存在下白垩统东胜组和伊金霍洛组，为紫红色与灰白色相间的泥岩、粉砂岩、砂砾岩和含砾砂岩。

古近系—新近系主要为土黄色粉砂岩、砂砾岩和淡黄色含砾砂岩，局部有钙质结核，分布于平缓山顶及沟掌部位。

第四系主要为冲积黄土、风成砂、风积砂土和砂质黏土等。

2 测量方法及其数据处理

使用HDC型高灵敏度测氡仪野外实地测量土壤氡活度浓度。测量前，对仪器进行鉴定，并在测量过程中对仪器稳定性进行检查，以保证数据的可靠性。

根据盆地土壤氡活度浓度测量网度试验结果［5］和工作量及区域测量的目的［9］，规划该区土壤氡活度浓度的测量方案为：点距50 m，14条测线，线距2 km，每条剖面长11.5 km，测线为SN向，每条测线测点230个，共完成测点数3220个，总测量长度161 km，测量面积 299 km2（图 1）。

测量操作步骤如下［5，10］：

（1）在取样点位置打孔，孔宽4.5 cm、深90 cm；

（2）将取样器置于土壤的取样孔中，排尽取样孔中大气；

（3）用抽气筒抽取样孔中的气样，提筒和储气时间为20 s左右，采样筒压力为0.15 MPa；

（4）启动高压，利用静电收集法测量氡子体；

（5）利用α射线原理进行测量，最后记录土壤氡活度浓度数据。

野外实地测量中应注意以下几点：

（1）在潮湿低洼位置测量时，应严防地下水进入干燥器和提筒内腔，以免损害仪器；

（2）在取样时，聚乙烯薄膜收集片需要平整放置；

（3）取样器插入用钢钎打好的抽气孔后，及时用土壤密闭压实，以免漏气；

（4）测线、测点布设和实际测量时要规避人为因素带来的干扰；

（5）及时清除抽气筒吸入的杂质，涂上黄油润滑。

表1 呼斯梁—柴登壕地区土壤氡活度浓度数据处理结果Table 1 Processed data of soil radon altivity concentration in Husiliang-Chaidenghao area

测量数据处理分为7步（表1）：数据处理后，剩余的数据均小于2310.9 Bq·m-3。数据处理的结果为：土壤氡活度浓度的背景值为1428.1 Bq·m-3，标准偏差 σ 为 441.4 Bq·m-3，异常下限为 2310.9 Bq·m-3。

本测区土壤氡活度浓度最高值为4198 Bq·m-3，最低值为 47.2 Bq·m-3。 异常点数为217个，占总点数的6.7%。

3 测量结果

对该测区14条测线分别做剖面图（图2），以便更直观地表示出每一条测线上不同测点土壤氡活度浓度的变化。把连续出现3点及以上的异常点、地段划分为异常区段，各个剖面主要异常点、区段分布的统计结果表明（表2），异常点主要分布在 11条剖面测点上：1～2、4～6、8～10和 12～14号剖面。

主要利用异常峰值和异常衬度等参数进行异常评价。异常峰值是异常中最高含量值。本测区土壤氡活度浓度的异常峰值为4198 Bq·m-3，土壤氡活度浓度总平均异常强度为2644.1 Bq·m-3，异常衬度为 1.85。

表2 呼斯梁—柴登壕地区土壤氡浓度异常分布和评价Table 2 Distribution and assessment of soil radon concentration anomalies in Husiliang-Chaidenghao area

单剖面异常评价时，异常区段的异常衬度＞1.5、＞1.3～＜1.5和＞1.0～＜1.3分别划分出异常强度为较高、中等和较弱。可以看出，所有异常段的异常衬度都＞1.5，其异常段强度较高，且在2、4、5、9、13和14号剖面的某些异常段，异常显示更加显著（表2）。以9号剖面为例，在3号异常段内有146～152号共7个连续异常点，平均异常强度为3409.3 Bq·m-3，异常衬度为 2.4。

在异常强度较高的2、4、5、9、13和14号剖面的主要异常段内，异常点的个数一般＞5，异常宽度一般＞250 m，异常的连续性较好。9号剖面中第134～144号点异常段内异常点数甚至达到了11个，异常宽度为500 m，说明该异常范围大且连续。

基于该区土壤氡活度浓度测量数据，用Surfer 7.0绘图软件进行了移动平均值及克里格估值等趋势分析，用异常下限，设定的浓度含量间距，圈定测区土壤氡活度浓度等值线图（图 3）。

该区土壤氡活度浓度等值线图表明：土壤氡活度浓度大于背景值且成区带的区域分布范围主要有两个，西部分布于张盖塔—油坊梁—博龙梁一带，为一片面积约为30 km2的近半圆形分布区。中东部分布于小艾来色台—盐路渠—板旦梁—兔令沟—巴定壕—鸡盖沟一带，为“s”型条带状分布区，长度约为20 km。

按异常下限圈定出的异常范围主要分布在测区中东部，其中，中部异常分布在盐路渠附近，异常面积约为4 km2，东部异常分布在巴定壕附近，面积约为1 km2。

绘制出土壤氡活度浓度等值线立体分布图（图4），可进一步分析土壤氡活度浓度在空间上变化分布趋势。由图4可见，土壤氡活度浓度异常主要分布在测区中部和东部，在主要异常段内，异常值相对较高。

4 解释和结论

呼斯梁—柴登壕地区的沉积砂岩岩体规模、层间氧化带发育情况、潜水氧化带发育情况、砂体的成岩度和砂体埋深等均具有较好的砂岩型铀矿成矿地质条件［8］。测区内钻探工程已经发现工业矿化孔，初步圈定了该区氧化还原带前锋线位置［8］（图1）。对比氧化还原带前锋线与土壤氡气异常分布范围，可以看出，测区西部和中东部两个土壤氡活度浓度大于背景值，且成区带的区域分布范围位置与氧化还原带前锋线的边界位置大致相当，并在盐路渠和巴定壕附近的局部地段发现了一定范围的异常（图1、3）。

该区土壤氡活度浓度测量结果表明，土壤氡浓度测量在泊江海子—柴登壕地区有明显异常，且连续性相对较好，异常衬度较大。结合上述的地质背景，该区具有找矿潜力，特别是测区中东部局部地段，土壤氡活度浓度异常更加显著，预示着成矿的可能性较大。

综上所述，初步得出如下结论：

（1）土壤氡活度浓度测量方法是在鄂尔多斯地区寻找隐伏砂岩型铀矿床可开展的一种可行的区域评价方法，能划分出氧化还原带前锋线分布趋势，快速圈定土壤氡活度浓度的异常分布，为铀矿勘探提供参考依据。

（2）测区内划分出了两个土壤氡活度浓度异常区：西部张盖塔—油坊梁—尔子壕—博龙梁区带及中东部小艾来色台—盐路渠—板旦梁—兔令沟—巴定壕—鸡盖沟区带，其中中东部盐路渠和巴定壕附近异常分布范围可作为勘查砂岩型铀矿的重点预测区，需进一步进行研究及勘查工作。

［1］李家俊.铀矿勘查地球化学的简要回顾和展望［C］//第6届全国勘查地球化学学术讨论会论文选编.北京：地质出版社，2000:16-21.

［2］吴慧山，林云飞，白云生，等.氡测量方法与应用［M］.北京:原子能出版社，1995.

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［7］宋培杨，刘汉彬，金贵善，等.土壤氡气测量在鄂尔多斯盆地西缘砂岩型铀矿勘查中的应用［J］.世界核地质科学，2010，27（2）:106-110.

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［9］侯惠群，等.外生铀矿床勘察中的地球物理方法及应用［M］.北京：海洋出版社，2002.

［10］刘汉彬，范 光.民用建筑场地氡气测量研究［J］.世界核地质科学，2004，21（1）:51-54.