摘要：鐳氡平衡系數(shù)是地浸砂巖型鈾礦儲(chǔ)量計(jì)算的重要參數(shù)之一。通過(guò)施工物探參數(shù)鉆孔，使鉆孔中含礦含水層原有的鐳氡平衡被暫時(shí)破壞。利用伽馬測(cè)井對(duì)孔內(nèi)鐳氡平衡由最初破壞狀態(tài)恢復(fù)到原有動(dòng)態(tài)平衡進(jìn)行連續(xù)觀(guān)測(cè)，并將觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，以便實(shí)際工作中開(kāi)展鐳氡平衡系數(shù)的研究和評(píng)價(jià)，為鈾資源儲(chǔ)量計(jì)算提供更準(zhǔn)確的參數(shù)。

關(guān)鍵詞：地浸砂巖型鈾礦；鐳氡平衡系數(shù)；線(xiàn)性擬合；曲線(xiàn)擬合

Wu Yong-li

Geologic Party No.216，CNNC， Urumqi 830011，China

Abstract：Ra-Rn equilibrium coefficient is one of the most important guidelines of leaching sandstone type uranium deposit parameters calculation。Drilling through the construction geophysical parameters，the original radium radon balance in the borehole is temporarily destroyed。Using gamma logging to observe the equilibrium of radon in the hole from the initial state of destraction to the original state of dynamic balance then fitting the observe data.According to the data above，we can study and evaluate the equilibrium coefficient of radium radon in actual work and provide more accurate parameters for the calculation of uranium resource reserves。

Key words：in-situ leachable sandstone-type uranium deposi；Ra-Rn equilibrium coefficient；linear fitting；curve fitting

在可地浸砂巖型鈾礦勘查過(guò)程中，伽馬測(cè)井是地浸砂巖型鈾礦勘查的重要手段，通過(guò)伽馬測(cè)井可以確定鈾礦體的空間位置、品位及厚度，為提交鈾礦資源儲(chǔ)量提供計(jì)算依據(jù)。鐳氡平衡系數(shù)是地浸砂巖型鈾礦勘查工作中的一個(gè)重要參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算鐳氡平衡系數(shù)是保證伽馬測(cè)井定量解釋準(zhǔn)確性的必要條件之一。所以必須確定在進(jìn)行伽馬測(cè)井的具體條件下鈾鐳平衡系數(shù)、鐳氡平衡系數(shù)及其他必要參數(shù)，才能利用伽馬測(cè)井的結(jié)果計(jì)算真實(shí)鈾含量并準(zhǔn)確地確定含礦體邊界。

1.鐳氡平衡的破壞

影響鐳氡平衡系數(shù)變化的主要原因是氡的遷移或屏蔽作用。地浸砂巖型鈾礦含礦含水層中的鈾-鐳-氡總是處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，然而天然鈾系的伽馬射線(xiàn)90%來(lái)自氡衰變的短壽子體RaB、RaB和RaC[1]，所以這種效應(yīng)大大影響著伽馬測(cè)井的結(jié)果，而γ測(cè)井定量解釋計(jì)算的是鈾含量鉆進(jìn)過(guò)程中，由于井液的循環(huán)及砂體中含鈾含氧水的運(yùn)動(dòng)，礦層中的鐳和氡的累積或遷移都會(huì)造成鐳氡平衡的破壞，而氡（222Rn）又是鐳（226Ra）的次級(jí)衰變產(chǎn)物，很容易隨著鉆探貫穿礦層或井液循環(huán)而流失，因此，鐳氡放射性平衡狀態(tài)的研究具有重要意義。其平衡很容易受到了破壞，這種破壞會(huì)使實(shí)測(cè)的γ射線(xiàn)強(qiáng)度與平衡鈾系所應(yīng)有的射線(xiàn)強(qiáng)度之間產(chǎn)生差別。

循環(huán)井液泥漿壓力大于含礦段含水層的壓力，在圍巖和含礦層均出現(xiàn)了井液沁入帶，井液泥漿將會(huì)進(jìn)入鈾礦層巖石孔隙，使得層間水及溶解于其中的氡（222Rn）一起被擠壓而離開(kāi)孔壁，這一過(guò)程被稱(chēng)為“壓氡現(xiàn)象[2]”?！皦弘爆F(xiàn)象”的存在，氡氣的遷移使得巖礦石的鐳氡含量出現(xiàn)暫時(shí)的不平衡。同時(shí)，鉆進(jìn)過(guò)程中，泥漿滲入井壁周?chē)欢ǚ秶?，也?huì)在井壁形成一層厚厚的泥漿餅，都會(huì)對(duì)伽馬射線(xiàn)有一定的屏蔽吸收作用，會(huì)使伽馬測(cè)井照射量率數(shù)值降低。鉆探鉆進(jìn)結(jié)束后進(jìn)行的γ測(cè)井是在鐳氡含量不平衡的條件下測(cè)量的，這造成伽馬測(cè)井解釋結(jié)果系統(tǒng)偏低[2、3]。

目前，鐳氡平衡系數(shù)確定有兩種方法，樣品對(duì)比法和物探參數(shù)孔法?？陀^(guān)存在的地質(zhì)情況是砂巖型鈾礦床鈾礦石極其松散，取芯難度大，絕大部分礦心采取率達(dá)不到85%的要求，即便從表面上看，巖心采取率為100%，但仍有可能發(fā)生放射性高點(diǎn)所在的礦心未取上來(lái)的情況，而實(shí)際觀(guān)測(cè)法以γ探管實(shí)測(cè)物探參數(shù)孔氡氣恢復(fù)過(guò)程中的放射性增長(zhǎng)，測(cè)全了整個(gè)礦段，準(zhǔn)確可靠穩(wěn)定完全，求得的鐳氡平衡系數(shù)相對(duì)準(zhǔn)確可靠。

2.觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和分析

物探參數(shù)孔是施工針對(duì)目的含礦含水層，為了定量確定擠壓效應(yīng)的校正值（鐳氡平衡系數(shù)）的鉆孔。利用無(wú)縫鋼管和安裝有止水器套管對(duì)目的含礦含水層進(jìn)行密閉封堵，在套管內(nèi)（物探參數(shù)孔）通過(guò)多次連續(xù)伽馬測(cè)井進(jìn)行恢復(fù)情況的觀(guān)測(cè)。

在鉆進(jìn)過(guò)程中氡和鐳之間的平衡被破壞，則經(jīng)過(guò)氡的8～10個(gè)半衰期，它們之間的平衡就相當(dāng)于鈾礦石中鐳含量的γ射線(xiàn)原始的（未鉆探前）強(qiáng)度進(jìn)行了恢復(fù)。通過(guò)可滲透性鈾礦段恢復(fù)前后的γ射線(xiàn)強(qiáng)度的比較，就可以得到鐳氡平衡系數(shù)[3]。

物探參數(shù)孔封孔后，接著進(jìn)行參數(shù)孔礦層中氡氣的恢復(fù)測(cè)試，根據(jù)氡的半衰期（t=3.82d），理論上講，10個(gè)半衰期后，鐳氡即達(dá)到平衡，因此應(yīng)在38d內(nèi)進(jìn)行γ測(cè)井狀態(tài)觀(guān)測(cè)。

前4d因?yàn)殡睔夥e累的較快，每8h進(jìn)行一次γ測(cè)井，之后4d每24h測(cè)量一次，再后每2d～5d測(cè)量一次，直到鐳氡達(dá)到平衡。為了前后資料的可對(duì)比性并盡可能地減少誤差，狀態(tài)觀(guān)察使用的γ測(cè)井儀應(yīng)于終孔測(cè)井（生產(chǎn)）使用同一臺(tái)儀器，在實(shí)際觀(guān)測(cè)中，為了盡可能地把恢復(fù)曲線(xiàn)記錄完整，一般觀(guān)測(cè)40d左右。endprint

3.觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的擬合

因?yàn)楦鞣N因素，包括每次測(cè)井的速度差異、放射性本身的漲落現(xiàn)象等必然造成數(shù)據(jù)的波動(dòng)，在實(shí)際應(yīng)用中，采用最后幾次觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)平均值作為飽和值與起始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，必然不能完全反映氡氣的恢復(fù)情況，觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)只是圍繞真實(shí)恢復(fù)曲線(xiàn)的一些觀(guān)測(cè)值，因此，有必要對(duì)參數(shù)孔的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，最大限度的接近參數(shù)孔中氡氣的恢復(fù)情況。通過(guò)表1得到圖1觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的散點(diǎn)圖1。

所謂的物探參數(shù)孔擬合就是用函數(shù)對(duì)物探參數(shù)孔實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以確定選取冪函數(shù)對(duì)物探參數(shù)孔實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合。冪函數(shù)一般地，形如y=x^a（a為常數(shù)）的函數(shù)，即以底數(shù)為自變量，冪為因變量，指數(shù)為常量的函數(shù)稱(chēng)為冪函數(shù)。

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)觀(guān)測(cè)點(diǎn)時(shí)間求得實(shí)際觀(guān)測(cè)值與理論值如表2和圖2：

通過(guò)對(duì)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理計(jì)算和對(duì)擬合公式求極值分別得到鐳氡平衡系數(shù)為0.8889和0.8595，相對(duì)誤差-3.35%。

4.結(jié)論

從擬合結(jié)果看來(lái)，根據(jù)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)擬合的曲線(xiàn)明顯比實(shí)際觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)符合理論上氡氣的恢復(fù)情況，擬合后的計(jì)算結(jié)果均比利用實(shí)際觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果要小一些，造成這一結(jié)果的原因有：1.儀器與放射性漲落等一些客觀(guān)因素影響，2.雖然理論上來(lái)講，40多天的觀(guān)測(cè)時(shí)間足以使氡氣達(dá)到飽和，但因?yàn)榫袕?fù)雜環(huán)境等因素影響，40多天后氡氣可能并未達(dá)到鉆井施工前氡氣飽和程度，也就是說(shuō)，最后幾次觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)可能并不代表氡氣飽和時(shí)的數(shù)值。

根據(jù)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)擬合的曲線(xiàn)明顯比實(shí)際觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)符合理論上氡氣的恢復(fù)情況，其形態(tài)符合指數(shù)逼近形態(tài)，最大限度的消除了偶然誤差的影響，以參數(shù)孔計(jì)算的鐳氡平衡系數(shù)相對(duì)觀(guān)測(cè)結(jié)果更為真實(shí)合理。

參考文獻(xiàn)：

[1]成都地質(zhì)學(xué)院三系編.放射性勘探方法[M].原子能出版社，1978.

[2]EJ/T 1032-1996.地浸砂巖型鈾礦鐳氡平衡系數(shù)測(cè)量規(guī)程[S].2008

[3]鄧小衛(wèi)，李繼安，馮志杰，等.可地浸砂巖型鈾礦儲(chǔ)量計(jì)算中的鐳-氡放射性平衡系數(shù)研究[J].鈾礦地質(zhì)，2003，19（6）：355-359.

[4]李進(jìn)學(xué)，李錦，闞小波，等.地浸砂巖型鈾礦鐳-氡放射性平衡對(duì)伽馬測(cè)井解釋結(jié)果的影響研究[J].陜西地質(zhì)，2010，28（2）：66-71.

[5]李繼安，喬成，武永利，黃笑等.地浸砂巖型鈾礦鈾鐳、鐳氡平衡系數(shù)修正方法研究[R].陜西咸陽(yáng)：核工業(yè)二○三研究所.2015.

[6]褚立國(guó).基于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)內(nèi)蒙古碳排放庫(kù)茲涅茨曲線(xiàn)的優(yōu)化分析[J].西部資源，2013，（01）：137-141+144.

[7]李志華，王威，李群生，王建鋒，盧顯成，張國(guó)輝.地面高精度磁測(cè)在西藏恰功鐵礦勘查中的應(yīng)用效果[J].西部資源，2014，（05）：85-89.

[8]邢立民，張江旭.地面伽瑪能譜測(cè)量在實(shí)際工作中的應(yīng)用[J].西部資源，2017，（01）：140-141+143.

[9]彭云彪.改變中國(guó)鈾礦資源分布格局的勘查實(shí)踐——核工業(yè)二O八大隊(duì)近年來(lái)內(nèi)蒙古鈾資源勘查工作綜述[J].西部資源，2013，（03）：81-82.endprint