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安徽黄梅尖铀矿区铀镭平衡系数特征分析研究

Summary：黄梅尖地区是安徽省铀矿深部找矿最具潜力的地区之一，区内矿石类型以长英质砂岩型铀矿石为主，少数为石英正长岩型铀矿石。通过采取矿区钻孔内岩矿样进行铀、镭化学分析研究发现，U-Ra平衡系数与矿石铀品位呈负相关关系，与矿体埋藏深度无相关性，平均铀镭平衡系数Kp值为0.99，总体处于铀镭平衡状态，这对矿区内放射性测井数据的修正、矿体的圈定、铀资源量的估算以及今后矿区铀资源的开采具有重要指示意义。
Keys：铀矿区 铀镭平衡系数 黄梅尖地区 伽玛测井；
在铀矿勘查中，伽玛测井是确定钻孔中放射性矿体的具体位置、厚度和品位不可替代的工作手段，铀资源量的计算均是以伽玛测井解译结果为准，而并非是以岩矿石取样化学元素含量分析结果为依据，使得伽玛测井在铀资源勘查过程中显得十分重要，而铀镭平衡系数又是影响伽玛测井解译结果的重要参数之一。由于在自然条件下镭实际上始终与自己的短寿命同位数氡处于平衡状态，伽玛测井实质上是探测铀的衰变产物氡子体的伽玛辐射强度，从而间接测量铀含量[1、2]，如果铀镭处于放射平衡状态时，通过探测铀的衰变产物氡子体的伽玛强度可以直接计算铀的含量，如果出现放射性平衡状态破坏现象，用伽玛测井解译结果计算出的铀含量是必须进行矿层铀含量修正。因此，有效判断铀矿区铀镭平衡状态和分析研究其变化规律特征对于准确估算铀资源量、了解铀成矿过程以及深部铀资源开采均具有十分重要的意义。
1矿区地质特征
黄梅尖铀矿区位于庐枞中生代火山盆地东南缘，是长江中下游铀成矿带的重要组成部分，区内黄梅尖岩体是安徽江北A型花岗岩带出露面积最大的产铀岩体，面积约120 km2,目前已在岩体内带发现3个铀矿点和大量铀异常点（带），在岩体外带早—中侏罗世砂岩中发育了8411、8413两个中型铀矿床和3个铀矿点（图3），是我国产于特殊地质环境下的典型铀矿聚集区[3]。岩体接触带附近铀矿化主要产于岩体与近东西向断裂夹持部位，矿体主要受顺层构造和层间裂隙破碎蚀变带控制，矿体产状大多与含矿地层基本一致，主要呈似层状或透镜状，在接触带及断裂构造中见有陡倾脉状矿体存在；岩体内带铀矿化主要产于北西向构造破碎带和构造裂隙内，赋矿围岩为石英正长岩，矿体产状较陡，显脉状、细脉状。

图1 安徽省黄梅尖地区地质略图[3]
1-第四系；2-下侏罗统磨山组；3-中侏罗统罗岭组；4-下白恶统龙门院组；5-下白恶统砖桥组；6-燕山晚期第一次阶段第一次侵入黑云母石英正长岩；7-燕山晚期第一次阶段第二次侵入石英正长岩；8-燕山晚期第二次阶段第一次侵入正长斑岩；9-燕山晚期第二次阶段第一次侵入细粒似斑状石英正长岩；10- 燕山晚期第二次阶段第二次侵入细粒花岗岩；11-隐爆角砾岩；12-石英正长岩脉；13-闪长玢岩脉；14-辉绿玢岩脉；15-花岗岩脉；16-正长岩脉；17-正长斑岩脉；18-断裂构造；19-铀矿床；20-铀矿点；
2.样品采集与分析方法
为了测定黄梅尖铀矿区钻孔岩 (矿)石中的铀和镭含量，确定铀矿化体与围岩的界限、矿体中铀镭放射性平衡变化规律。本次采样按伽玛测井解译结果铀含量 0.01%～0.029%、0.03%～0.049%、0.05%～0.099%、大于 0.1%4个品级结合岩性、厚度、矿层边界划分样品，同时岩心采取率均大于80%的异常段，且测井曲线形态与岩心放射性编录曲线形态一致，铀含量大于0.01%，样品长度一般0.2cm-0.50cm，采取二分之一劈心法连续取样，共采样了黄梅尖铀矿区8413铀矿床、周潭铀矿点、8412铀矿点钻孔伽玛测井异常段中岩矿样品93件，矿石以为中细粒砂岩为主，极少数为粉砂岩。样品分析均由江西省核工业地质局分析测试研究中心完成。铀含量采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS)方法进行测定（仪器型号：美国PerkinElmer公司生产的Nexion300X）；镭含量采用FD-125型氡钍分析仪测定。
3铀镭平衡系数特征分析
3.1铀镭平衡系数计算
根据实验室提供的样品分析测试结果，按下式[4]：
Kp＝（QRa／Qu）×[1/（3.4×10-7）] （1）
式中：Kp—铀镭平衡系数
QRa——样品中镭的含量，10-6；
Qu ——样品中铀的含量，10-6；
当Kp=1时，表示铀镭平衡；当Kp＞1时，表示偏镭；当Kp＜1时，表示偏铀。
根据公式（1）计算，获得93个样品铀镭平衡系数，平衡系数统计表见（表1。
表1 黄梅尖铀矿区铀镭平衡系数统计表
铀含量品级（%）
样品数
平均铀含量（%）
平均平衡系数
均方差
变化系数（%）
0.010-0.029
35
0.018
1.03
0.16
15.24
0.030-0.049
20
0.037
1.00
0.19
18.63
0.050-0.099
18
0.068
0.97
0.19
19.19
≥0.10
20
0.334
0.95
0.15
15.46
总体
93
0.099
0.99
0.17
17.17

3.2铀镭平衡系数频谱特征
根据8413铀矿床、8312铀矿点和周潭铀矿点钻孔中（Qu≥0.01%）93个铀镭样品分析结果显示，其Kp频率曲线服从正态分布，曲线明显呈现单峰形态（图2），矿石的铀镭平衡系数近似等于1，对于铀矿区内伽玛测井的定量解译结果不需要做平衡破坏修正[5]。

图2 铀镭平衡系数Kp频率分布曲线

3.3 铀镭平衡系数与铀含量的关系
根据样品分析结果计算统计，其异常矿石（0.010%～0.030%）平均Kp值为1.05 、铀矿化矿石（0.030%～0.050%）平均Kp值为1.02、工业矿石（0.050-0.099%）平均Kp值为0.99，高品位铀矿石（≥0.10%）平均Kp值为0.98，总体平均Kp值为0.99，呈现铀镭处于平衡状态，表明铀矿区成矿后未受后期环境破坏，以原生铀矿为主，铀镭平衡系数总体在规范要求（Kp值为0.90-1.1）范围内[4]，Kp与铀含量显负相关关系（图 3），相关系数为0.45。

图3 铀镭平衡系数与铀含量的关系图
3.4铀镭平衡系数与矿体埋藏深度的关系
将铀矿区矿石的铀镭平衡系数与铀矿埋深进行了统计（表2），结果显示铀镭平衡系数Kp值与矿体埋藏深度无相关性，各埋深段 值基本接近于1.0，说明钻孔Kp值不随深度变化而变化，深部矿体未遭受后期破坏，为铀资源量的估算和开采提供重要参考依据。
表2 Kp随矿体埋藏深度变化表
深度（m）
0-100
100-200
200-300
300-400
400-500
500-600
600-700
样品数
11
14
25
15
8
13
7

1.01
0.96
0.99
0.95
1.00
0.99
0.99
变化系数
16.3%
16.0%
19.3%
18.7%
18.1%
14.8%
14.52%
4结论
通过对黄梅尖铀矿区采取的砂岩型铀矿石样品铀镭平衡系数分析研究，取得以下认识：
（1）矿石Kp值与铀含量显负相关关系，平均铀镭平衡系数Kp值为0.99，总体处于铀镭平衡状态，说明铀矿区内伽玛测井定量确定的当量铀含量可不予修正。
（2）矿体样品埋深与铀镭平衡系数显示出不相关性，各埋深段 值基本接近于1.0，表面铀矿区成矿后未受后期环境破坏，以原生铀矿为主。

Reference
[1]徐式扑.我国铀矿床放射性平衡系数的变化特征[J].铀矿地质,1983,（4）:171-176.
[2]李巨初,陈友良,张成江.铀矿地质与勘查简明教程[M].北京：地质出版社,2021,97--100.
[3]杨彪,周乾,肖金根,等.安徽黄梅尖地区地面伽玛能谱钾差量异常特征及与铀成矿关系分析研[J].地球物理学进展,2020,35(3):1068-1076
[4]中华人民共和国核行业标准,EJ/ 611-2005 伽玛测规范[S]//北京:国防科学技术工业委员会.2005.
[5]李继安,周伟.十红滩铀矿床北带铀镭平衡系数计算及特征研究[J].铀矿地质,2013,29（5）:296-300.

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