210Po法在铀矿勘察中的应用

马振宇 黄笑 陈凯 郝晓飞

摘要：210Po作为放射性测量方法广泛运用在铀矿勘察中。铀元素在衰变过程中形成能溶于水惰性气体222Rn，当发生构造运动时，含222Rn地下水会沿着构造运动产生的断裂等通道运移至地表，然后经过一系列的长、短期衰变形成稳定的210Po，吸附在土壤中。通过210Po测量可以推断断裂构造的位置，间接的指导铀矿勘察工作。本文通过土壤210Po测量大致查明研究区内，北东向断裂为主干断裂，并发育多条北西向次级断裂。

关键词：210Po法；断裂；铀矿勘察

Application of210Po method in prospecting uranium

Ma-Zhen yu，Huang Xiao，Chen Kai，Hao-Xiao fei Geologic Party No.243，CNNC，Chifeng，024000

Abstract：210Po radioactive measurement method，and is used to prospecting uranium.222Rn is formed when the uranium decay，and dissolve in water.222Rn will be transported to the ground，through the track， for example fracture and so on.According to a series of decays and form210Po which is a stable element， and adorbed on the soil.So according to measurement of210Po infer the location of the fracture and indirect the work of uranium prospecting. According to measurement of210Po in this paper ascertain the main fracture locateNE and there are some secondary fracture which locate NW in the research area.

Key words：210Po； Fracture； The prospecting uranium

核技術在地学中的应用是21世纪在放射性矿床勘探中发展起来一种新颖的物化探方法。它测量的是岩、土中天然放射性元素的含量或是子体所辐射的射线活度，具有方法简便、施工灵活、工作效率高、影响因素少等优点[1]。核技术在地学中应用的发展相当迅速，被广泛地应用在矿产资源、能源勘察，环境监测及地质灾害等诸多方面。并发展有测氡法、自然γ测量、α卡法、α径迹法、活性炭测量、210Po法等20余种[1]。本文将简要分析210Po法在沉积盆地中推断构造效果，从而指导铀矿找矿工作。

1.210Po测量原理

在天然放射系列中共有7个钋的放射性同位素，分析铀的衰变系列，便可以掌握210Po法测量的基本原理，如图1。

234U经过长时间的衰变，产生一气体形式存在的222Rn。222Rn是惰性气体，能溶于水，具有较强的迁移能力。由于构造断裂的形成，使处于封闭状态的岩层变为开放或半开放的状态。在温差、浓度差、压力差的条件下，222Rn由构造断裂形成的通道迁移到地表。在迁移扩散的过程中，氡气衰变成一系列的短寿命子体后，变成长寿命子体210Pb。210Pb为固体，不溶于水，一旦形成不易离开岩层。所以210Pb基本反映了母元素氡的含量。经试验论证210Pb经过五天的衰变形成210Po，210Po溶解度极小，不易流失，在地表基本恒定，所以土壤中的210Po的含量代表了氡的含量[2]。

2.研究区地质概况

研究区位于松辽盆地开鲁凹陷北部。基底为前寒武纪中深变质岩、前古生代变质岩和酸性侵入岩。盖层主要为上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组及新近系泰康组。其中嫩江组为一套半深湖—浅湖相沉积，岩性为黑色、深灰色泥岩，分布范围广，具有较好的隔水性。研究区构造演化大致经历了前中生代盆地基地形成阶段、早白垩世裂谷发育阶段、晚白垩世早期热降坳陷阶段、晚白垩世反转褶皱隆升萎缩剥蚀阶段、古新世—始新世隆升剥蚀阶段及渐新世—第四系差异升降阶段。其中晚白垩世反转褶皱隆升萎缩剥蚀阶段、古新世—始新世隆升剥蚀阶段及渐新世—第四系差异升降阶段形成以北东向、北北东向为主的褶皱构造及切穿嫩江组沉积盖层的断裂，为地下水向地表运移提供了良好的通道。

3.数据处理及分析

3.1数据归一化

C为某一元素第j幅或第j种岩性在第i个测点的归一化的含量；Cij为第j幅或第j种岩性在第i个测点实测含量；Cj为第j幅或第j种岩性该元素的平均含量；Ci为该元素总体平均值。

本次研究工作地表无基岩出露，主要为砂土与黏土，经统计210Po均值，及均方差见表1

由上表可以看出砂土与黏土210Po含量背景值差异大。所以应对研究区210Po含量进行归一化处理，消除不同背景的异常区圈定因素的影响，见表2。

3.2异常下限的确定

通过对研究区1920个210Po土壤样品数据综合分析，符合正态分布，采用剔除法及迭代法确定了背景值及其标准偏差等多项参数（表3），确定研究区内210Po的异常晕下限为31.37 Bq/kg。

4.成果解释

钋元素在试验区内整体呈现北部高南部低的趋势（图2）。工作区南部钋含量普遍偏低，局部高晕、异常晕规模相对较小且连续性较差，呈点状、不规则面状；其中，北东部钋含量相对较高，增高晕、异常晕整体呈北东向带状展布；工作区西南部以增高晕为主，东南部由于多为砂带，对钋元素吸附较差，整体偏低。

根据工作区内210Po偏高晕、增高晕及异常晕的空间分布情况，在研究区内共解译出5条断裂构造（图2）：

1.210Po异常晕编号；2.反转构造；3.正断层；4.物探解译断裂

F2'NE向断裂：位于东窑—新立屯—钱家店一带，该处210Po分布以偏高晕为主，规模较大，整体呈带状沿北东向分布；增高晕规模较小，整体呈串珠状分布。F2'NE向断裂与F2断裂在分布上位于同一条210Po偏高晕带，所以推断两者为同一条断裂，贯穿整个试验区。

F5'NE向断裂：位于爱国屯—后敖包营子一带，断裂规模较大，延伸较长。该处210Po分布以团块状偏高晕，增高晕为主，并见多处异常晕。偏高晕、增高晕沿北东向零散分布。

F3近SN向断裂：位于胡立海—青龙山一带，断裂延伸较短。该处210Po分布以串珠状偏高晕、增高晕为主，局部见异常晕，整体沿近SN向分布。

F6'近EW向断裂：位于新立屯—青龙山—角干一带，断裂延伸較长。该处210Po偏高晕呈带状沿NWW展布；增高晕呈串珠状沿NWW密集分布。

F4'NW向断裂：位于胡立海—爱国屯一带，断裂延伸较短。该处210Po偏高晕呈不规则面状，规模较大；增高晕呈团块状。偏高晕、增高晕带沿NE向展布；局部见规模较大的异常晕。

5.结论

通过在试验区土壤210Po测量，查清试验区内210Po含量在空间分布呈现北高南低特点，同时偏高晕、增高晕、异常晕呈现明显的分带性，利用上述特点在试验区内解译出5条断裂构造，其中F2'NE向断裂和F5'NE向断裂为试验区内的主干构造；F3近SN向断裂、F6'近EW向断裂及F4'NW向断裂为试验区内的次级断裂构造。为在试验区开展铀矿勘查工作提供有力的依据。

参考文献：

[1]刘正林.钋—210法探测煤矿地质构造的实例与效果.物探与化探. 1994. 18（3）：166-173.

[2]刘志华，徐汉滨.化探数据处理方法对比研究.世界有色金属. 2018.