广西向阳坪铀矿床铀镭平衡系数特征

陈峰，李大雁

（核工业二三〇研究所，湖南 长沙 410007）

向阳坪铀矿床位于资源铀矿田中西部苗儿山复式岩体中段燕山早期豆乍山岩体内接触带。前人主要研究了区内断裂的展布规律，重新厘定了部分断裂的空间展布形态，并对主要成矿断裂带的蚀变特征、成矿条件和控矿规律等进行了研究［1-3］，但对矿床形成及成矿后的铀元素迁移及富集情况研究较少，由于铀系各核素的迁移能力有所差异，特别是由于风化作用对铀镭的平衡状态存在一个破坏现象，因此对向阳坪铀矿床铀镭平衡系数的特征展开研究探讨，总结其变化规律，为γ测井的解释工作以及铀资源储量的估算提供参考依据。

1 矿床地质概况

广西向阳坪铀矿床出露的主要岩体有燕山晚期细粒花岗岩脉、花岗细晶岩脉，燕山早期第2阶段豆乍山岩体和印支期香草坪岩体等（图1）。主要产铀花岗岩体为印支期香草坪岩体和燕山早期豆乍山岩体，两者铀含量都相对较高［4］。

图1 向阳坪铀矿床地质简图（据参考文献［3］修改）Fig.1 Sketch geology map of Xiangyangping uranium deposit（modified after reference［3］）

构成工作区构造基本格架的主要有5 组断裂构造，分别为 近NE 向、EW 向、NW 向、SN 向和NNE 向，其中控矿的主要断裂为NNE 向和SN 向，两者断裂最为发育。从东往西分布一系列的近似等间距的断裂组，依次为F7～F10断裂组（图2），各断裂带组均含各类次级断裂，发育较好，分别成带出现，部分呈相交、平行和尖灭侧现。控制区内异常点带、铀矿体和矿化体的分布位置一般处于构造变异部位或断裂交汇夹持部位，或切割主要含矿岩体的接触带等部位［4］。

图2 向阳坪铀矿床构造简图（据参考文献［3］修改）Fig.2 Sketch structural map of Xiangyangping uranium（modified after reference［3］）

围岩蚀变类型主要包括：赤铁矿化、高岭土化、黄铁矿化、萤石化、钾长石化、绢云母化、绿泥石化、硅化、碳酸盐化和水云母化等，其中黄铁矿化、赤铁矿化、钾长石化和硅化（红色硅质脉）为最有利的围岩蚀变，当含有两种或两种以上的蚀变类型时，可以认为构成铀矿化的成矿条件最为有利［5］。

2 铀镭平衡系数的定义

通常把任意两类核素在岩（矿）石中的质量比值和平衡状态下的质量之比称作放射性核素的放射性平衡系数。因此铀镭平衡系数是指岩（矿）石中铀镭质量比值和平衡状态下的质量之比，其中在1 g 自然状态下，与铀平衡的镭的量值为3.4×10-7g。故铀镭平衡系数Kp的计算公式如下［6］：

式中：QRa—样品镭含量（×10-6）；QU—样品铀含量（×10-6）；Kp=1 表示铀镭平衡；Kp＜1 表示偏铀；Kp＞1 表示偏镭。

3 取样分析

为保证野外取样的代表性，取样主要考虑了矿石类型、铀含量及取样标高的影响，同时要求取样样品要均匀分布，根据地质与物探的特征，合理划分取样位置，矿心的采取率应不小于85%，矿心中铀无溶蚀淋滤现象［7］。本次取样共计完成151 个（表1），通过测定其中的铀镭含量，寻找矿体中的铀镭平衡规律，为保证取样的准确性，取样方法严格按照铀镭平衡系数测量规程进行［6］，其中表2 为钻孔ZK7-8-3的主要测定数据。

表1 向阳坪铀矿床铀镭平衡系数取样分布Table 1 The level distribution of samples for uranium radium equilibrium coefficient in Xiangyangping uranium deposit

表2 ZK7-8-3 钻孔铀镭平衡测定数据Table 2 The measured data of uranium radium equilibrium of borehole ZK7-8-3

4 铀镭平衡系数特征

4.1 铀镭平衡系数分布规律

根据铀镭平衡系数的频率分布曲线可大致将其变化规律分为3 类［8］：

第1 类，曲线呈单峰状态，峰值近似处于铀镭平衡系数为1.0 的位置，曲线满足正态分布要求，曲线形态呈规则变化，纵坐标两边曲线形态基本对称。这种情况下矿床或者矿体在γ测井解释或γ取样结果的定量计算时可以不做铀镭平衡系数修正。

第2 类，频率分布曲线整体偏向平衡系数纵坐标左边或者右边时，其离散程度变大，铀镭平衡状态为偏铀或偏镭，这种情况下矿床或者矿体在γ测井解释或γ取样结果的定量计算时需做铀镭平衡系数修正。

第3 类，频率分布曲线无明显变化规律，曲线峰值可能存在连续起伏情况，形态不对称，这种情况对γ测井和取样结果将会有较大的影响。

4.2 向阳坪铀镭平衡系数特征

根据151件样品的铀镭平衡系数测定结果（图3），矿石的铀镭平衡系数主要是在1.0 左右变化，其峰度检验值为1.85，偏度检验值为1.76，满足在α=0.05检验水平下，偏度和峰度的检验值在±1.96之间的要求，矿石的铀镭平衡系数分布满足正态分布要求［9］；矿石铀镭平衡系数的变异系数为15.96%，铀镭平衡系数平均数值为1.02，整体铀镭处于平衡状态。根据铀矿地质勘查规范要求，当矿床铀镭平衡系数的变异系数小于20%，矿床平均铀镭平衡系数值介于0.9～1.1之间时，γ测井结果可不做铀镭平衡修正。

图3 向阳坪铀矿床铀镭平衡系数频数分布图（据参考文献［6］修改）Fig.3 Frequency distribution curve of uranium radium equilibrium coefficient of Xiangyangping uranium deposit（modified after reference［6］）

4.3 平均铀镭平衡系数与矿石类型的关系

向阳坪铀矿床主要矿石类型分为花岗碎裂岩型与构造角砾岩型（表3）。根据矿石类型分类，花岗碎裂岩型的平均铀镭平衡系数均值为1.03，略高于构造角砾岩型的平均铀镭平衡系数均值1.00，略偏镭，分析其原因可能为碎裂岩受破碎程度的影响，增加了含铀矿物与水化学环境接触的机会，导致铀发生迁移而略偏镭，但总体仍于平衡状态。

表3 向阳坪铀矿床平均铀镭平衡系数与矿石类型统计Table 3 Statistics of average uranium radium equilibrium coefficient and ore type of Xiangyangping uranium deposit

4.4 平均铀镭平衡系数与铀含量的关系

根据矿石铀含量对矿石铀镭平衡系数进行统计分析，平均铀镭平衡系数变化范围介于1.01～1.09 之间（表4）。当铀含量小于0.05%时，矿石的平均铀镭平衡系数略偏镭，当矿石品位大于0.10%时，平均铀镭平衡系数为1.01，表明矿石平均铀镭平衡系数随着铀含量升高而降低，直至趋于铀镭平衡状态。

表4 向阳坪铀矿床平均铀镭平衡系数与品位统计Table 4 Statistics of average uranium radium equilibrium coefficient and the grade of Xiangyangping uranium deposit

图4 为151 个样品的平均铀镭平衡系数与铀含量关系的散点图。结果表明，当铀含量较低时，平均铀镭平衡系数与铀含量的关系为负相关，随着铀含量值的增大而减小，主要表现为样品中铀元素迁移活动明显，且随着铀含量的增加，平均铀镭平衡系数大多处于0.9～1.1 之间的平衡状态（图4）。

图4 向阳坪铀矿床平均铀镭平衡系数与铀含量关系（据参考文献［6］修改）Fig.4 The relation of average uranium radium equilibrium coefficient and uranium grade in Xiangyangping uranium deposit（modified after reference［6］）

4.5 铀镭平衡系数与标高的关系

根据矿石取样标高位置对铀镭平衡系数进行统计分析，矿石铀镭平衡系数随着取样位置标高升高而降低（图5）。

图5 向阳坪铀矿床平均铀镭平衡系数与标高关系图（据参考文献［9］修改）Fig.5 The relation diagram of average uranium radium equilibrium coefficient and the sampling elevations in Xiangyangping uranium deposit（modified after reference［9］）

根据含矿构造的揭露情况分析（表5），F7构造带见矿标高主要在1 000 m 以深，矿石主要以硅钙铀矿、钙铀云母等次生铀矿为主；而F10构造带见矿标高主要在1 000 m 以浅，矿石主要以黄铁矿化胶结的铀黑或沥青铀矿为主。据成矿环境分析，F7构造带含矿部位后期被氧化，形成了次生铀矿物；F10构造带含矿部位可能受后期氧化作用不明显。因此，矿石平均铀镭平衡系数随着取样位置标高升高而降低。

表5 向阳坪铀矿床平均铀镭平衡系数与标高统计Table 5 The statistic of average uranium radium equilibrium coefficient and the sampling elevation in Xiangyangping uranium deposit

4.6 平均铀镭平衡系数与矿体的关系

向阳坪铀矿床主要含矿构造为F7构造与F10构造，通过研究探讨两种主要含矿构造中矿体的铀镭平衡系数变化规律，发现两类构造中的矿体平均铀镭平衡系数有较明显的差异（表6），F7构造中的矿体所揭露到的矿体主要有：F710-Ⅳ、F710-Ⅴ、F710-Ⅰ和F710-Ⅶ，其平均铀镭平衡系数变化范围介于0.97～1.03 之间，平均铀镭平衡系数均值为1.01。F10构造中的矿体为F100-1-Ⅰ，其平均铀镭平衡系数均值为0.92，明显小于F7构造4 个矿体的平均铀镭平衡系数。根据钻孔岩心地质分析结果，F10构造中矿体蚀变主要为黄铁矿化，后生氧化作用弱；F7构造中矿体蚀变主要为硅化、赤铁矿化，矿石多为硅钙铀矿，为后期被氧化形成的次生铀矿物。因此，F10构造中矿体平均铀镭平衡系数相对偏铀，F7构造中矿体平均铀镭平衡系数相对略偏镭。

表6 向阳坪铀矿床平均铀镭平衡系数与矿体统计Table 6 The statistic of average uranium radium equilibrium coefficient and ore body of Xiangyangping uranium deposit

根据向阳坪铀矿床F7构造中矿体的平均铀镭平衡系数取样分布，对F7构造中的矿体F710-Ⅳ中段做了铀镭平衡系数平面等值线图（图6），结合钻探勘探线的布置，显示7-8线至7-16线之间，铀镭平衡系数值略偏铀，呈NW 向展布，与向阳坪铀矿床F7构造中的主矿体所在位置相符合，根据铀镭平衡的分布规律对寻找矿体具有指导意义。

图6 向阳坪铀矿床F7构造中矿体中段铀镭平衡系数等值线图Fig.6 The contour map of uranium radium equilibrium coefficient in the middle section of ore body in the F7 structure of Xiangyangping uranium deposit

5 结 论

通过对向阳坪铀矿床岩矿石取样样品的分析，综合其铀镭平衡系数的变化规律，得到如下结论：1）向阳坪铀矿床铀镭平衡系数的变化规律符合正态分布规则，Kp 加权平均值为1.02，变异系数为15.96%，铀镭基本处于平衡状态，γ测井结果可不做铀镭平衡系数修正。2）当铀含量较低时，铀镭平衡系数与铀含量的关系为负相关，其随着矿石铀含量的升高而降低；3）矿化蚀变类型、构造及标高都会影响矿石的铀镭平衡系数大小；4）F10构造中矿体的平均铀镭平衡系数比F7构造中矿体的平均铀镭平衡系数小。