趙迷迷

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)，廣東 廣州 510800）

0 引言

氡是天然放射性鈾系的唯一氣態(tài)元素，屬于惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在自然界中有3 種同位素：219Rn、220Rn 和222Rn，半衰期分別為3.825 d、3.96 s 和55.65 s。氡的來源與地下深部母巖中的放射性核素息息相關(guān)，這些核素衰變時(shí)會(huì)產(chǎn)生放射性氣體氡，氡則以擴(kuò)散、對(duì)流、抽吸、搬運(yùn)、應(yīng)力應(yīng)變和團(tuán)簇等作用沿構(gòu)造帶或裂隙從地下遷移至地表，并在地質(zhì)構(gòu)造的正上方及放射性礦產(chǎn)富集地段形成氡異常［1］。土壤氡測(cè)量是一種常用的放射性物探方法，所測(cè)氡異常數(shù)據(jù)能較好地反映測(cè)區(qū)的放射性特征、地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)狀、寬度充填物及覆蓋層等，近年來廣泛用于隱伏構(gòu)造探測(cè)、放射性礦產(chǎn)勘查、地下水資源勘查及放射性環(huán)境評(píng)價(jià)等領(lǐng)域［2］。

目前，鈾礦勘查方法主要有放射性物化探、普通物化探等，其中放射性物化探方法有地面和航空伽馬總量測(cè)量、伽馬能譜測(cè)量、放射性水化測(cè)量、氡及子體測(cè)量等；普通物探方法主要有電法勘探、磁法勘探、電磁法勘探和淺層地震勘探等；普通化探主要有水系沉積物調(diào)查、土壤調(diào)查、巖石伴生元素測(cè)量等［3］。我國(guó)在華南地區(qū)近半個(gè)世紀(jì)的鈾礦勘查工作中，采用放射性物探方法發(fā)現(xiàn)了大量的鈾異常點(diǎn)、礦化點(diǎn)及礦點(diǎn)，并采用槽探、鉆探、坑探等多種手段進(jìn)行了揭露，在鈾資源的開發(fā)利用中發(fā)揮了很大作用［4］。隨著勘查程度的提高，地表及淺地表的鈾礦已基本得到評(píng)價(jià)，鈾礦勘查工作逐漸向?qū)ふ疑畈侩[伏礦體及隱伏構(gòu)造轉(zhuǎn)變，加之華南地區(qū)十余米至數(shù)十米厚的花崗巖風(fēng)化殼使得常規(guī)的放射性物化探方法已不能適應(yīng)當(dāng)下的工作環(huán)境，放射性物化探如伽瑪總量測(cè)量、伽瑪能譜測(cè)量，普通物探如電法勘探、電測(cè)深等由于覆蓋層的影響效果堪憂［5-6］。土壤氡測(cè)量具有快速、易操作、本底影響低、不受地形起伏影響且現(xiàn)場(chǎng)能得到結(jié)果等優(yōu)點(diǎn)，在放射性礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊［7］。本論文探究了土壤氡測(cè)量在華南地區(qū)某花崗巖型鈾礦勘查應(yīng)用，分析該地區(qū)氡異常原因，為鈾礦成礦機(jī)理研究和礦產(chǎn)勘查提供參考。

1 測(cè)區(qū)基本概況

測(cè)區(qū)位于華南地區(qū)富鈾巖體——羅浮巖體南部，區(qū)內(nèi)中三疊世—早白堊世巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈且頻繁，為多期次巖漿活動(dòng)發(fā)育區(qū)和多次成礦熱液活動(dòng)中心疊加部位（見圖1），以早侏羅世斑狀黑云母花崗巖（J1γ）為主，其次為早白堊世中細(xì)粒黑（二）云母花崗巖（K1γ）。

圖1 測(cè)區(qū)區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Regional geological map of the survey area

測(cè)區(qū)構(gòu)造位置位于區(qū)域性深大斷裂——河源斷裂南東段，河源斷裂為區(qū)域性控巖、控礦斷裂，活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。經(jīng)歷了從印支期——燕山晚期，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)由擠壓—拉張—擠壓的多次轉(zhuǎn)變過程，形成對(duì)偶斷裂不發(fā)育的單邊式斷陷帶。測(cè)區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，按斷裂的走向，主要以北東向?yàn)橹?，次為東西向、南北向和北西向，代表性的斷裂主要為大塘斷裂、嶺頭斷裂和F6斷裂構(gòu)造等。

2 氡氣測(cè)量工作原理

本次土壤氡測(cè)量采用FD-3017 型RnA 測(cè)氡儀（上海申核電子儀器有限公司），該儀器是一種新型的瞬時(shí)測(cè)氡儀器，利用靜電收集氡衰變的第一代子體RaA 作為測(cè)量對(duì)象，可以定量測(cè)量土壤、空氣或水中氡濃度，其特點(diǎn)是沒有探測(cè)器的污染，也不存在氡射氣的干擾影響，并且具有較高的靈敏度，操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)可直接獲取結(jié)果。該測(cè)氡儀由抽氣泵和測(cè)量操作臺(tái)兩部分組成，抽氣泵用于抽取和儲(chǔ)存氡子體，當(dāng)氡射氣經(jīng)干燥器被抽入筒內(nèi)后，隨即開始衰變，產(chǎn)生子體RaA，它在初始形成的瞬間是帶正電的離子，在靜電高壓作用下RaA 離子被濃集在帶負(fù)高壓的金屬收集片上，取出金屬片放入操作臺(tái)內(nèi)測(cè)量RaA 的電脈沖計(jì)數(shù)，再根據(jù)電脈沖與氡濃度成正比的關(guān)系從而確定氡濃度。本研究在測(cè)區(qū)內(nèi)開展1∶10 000 RaA 法測(cè)氡面積測(cè)量工作，共布設(shè)測(cè)線27 條，測(cè)量網(wǎng)度為100 m × 20 m，共完成測(cè)點(diǎn)2 279 個(gè)，其中基本測(cè)點(diǎn)1 781 個(gè)，加密測(cè)點(diǎn)498 個(gè)。

3 數(shù)據(jù)處理及測(cè)量成果

3.1 計(jì)算背景值

將各個(gè)測(cè)點(diǎn)的儀器示值錄入計(jì)算機(jī)，并根據(jù)測(cè)氡儀的換算系數(shù)求取測(cè)點(diǎn)土壤氡濃度后，再根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法求取工作區(qū)背景值及標(biāo)準(zhǔn)差。經(jīng)正態(tài)、偏度和峰度檢驗(yàn)［8］，逐次替代含量值Xi≥± 2S 的數(shù)值后，土壤氡濃度頻率分布圖服從近似正態(tài)分布（見圖2），偏度bs為0.83，峰度bk為-0.46，此時(shí)用算術(shù)平均值法確定測(cè)區(qū)土壤氡濃度背景值（-X）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）。

圖2 土壤氡濃度頻率分布直方圖Fig.2 Frequency distribution histogram of soil radon concentration

3.2 測(cè)量成果及異常圈定

測(cè)區(qū)內(nèi)土壤氡濃度為1 584.2～ 674 752.5 Bq/m3，背景值為17 765.7 Bq/m3，標(biāo)準(zhǔn)偏差為11 847.5，變異系數(shù)為0.67。采用克里金方法網(wǎng)格化數(shù)據(jù)后繪制等值線圖（見圖3），測(cè)區(qū)內(nèi)土壤氡濃度整體呈現(xiàn)西部和南部較低、北東側(cè)較高的總趨勢(shì)，且受地質(zhì)構(gòu)造的影響較大，極大值點(diǎn)一般出現(xiàn)于構(gòu)造帶上下盤附近。根據(jù)《鈾礦勘查氡及其子體測(cè)量規(guī)范》［9］，共圈定異常暈7 處（YRn1、YRn2、YRn3、YRn4、YRn5、YRn6、YRn7）、異常帶5 處（DRn1、DRn2、DRn3、DRn4、DRn5）。

圖3 測(cè)區(qū)土壤氡濃度等值線圖Fig.3 Contour map of soil radon concentration in the survey area

3.3 異常解釋

經(jīng)氡氣和能譜剖面測(cè)量、地質(zhì)測(cè)量、伽馬總量測(cè)量等工作手段對(duì)異常進(jìn)行查證，推斷YRn1、YRn2 和YRn3 這3 個(gè)異常暈為礦致異常（見圖4），對(duì)這3 處異常暈解釋如下。

圖4 測(cè)區(qū)土壤氡測(cè)量成果圖Fig.4 Soil radon measurement results in the survey area

3.3.1 YRn1 異常暈 該異常暈位于測(cè)區(qū)北東側(cè)并延伸至外圍，平面形狀近乎橢圓—圓形，面積約20 986.76 m2，共有異常點(diǎn)39個(gè)，土壤氡濃度最大值為125 425.5 Bq/m3，平均值為62 642.9 Bq/m3，均方差為16 157.0。經(jīng)氡氣和能譜剖面測(cè)量（點(diǎn)距為10 m）查證，該暈在B1 剖面10 m、40～ 110 m范圍內(nèi)均見有土壤氡濃度異常高峰（見圖5），在B2 剖面30～ 330 m 范圍內(nèi)土壤氡濃度曲線見7 處異常高峰（見圖6），異常曲線均具有較高的峰背比，為2.0～ 2.6；在氡異常曲線范圍內(nèi)，鈾和鉀含量曲線起伏均較小，均處于正常背景范圍內(nèi)，而釷含量達(dá)鈾含量的4 倍。因此，該射氣異常屬氡、釷混合異常。根據(jù)地質(zhì)測(cè)量及伽馬總量測(cè)量查證，YRn1 異常暈范圍內(nèi)見有F22-1、F22-2和F22-3及其諸多次級(jí)構(gòu)造，各構(gòu)造中蝕變強(qiáng)烈，主要有硅化、鉀長(zhǎng)石化、螢石化、絹云母化和赤鐵礦等，局部還可見滑石及透鏡狀鉛鋅礦，推測(cè)此處異常峰值受F22-3與F22-1主構(gòu)造及其夾持部位的次級(jí)構(gòu)造——赤鐵礦化碎裂巖帶疊加控制。通過研究氡濃度隨測(cè)孔深度的變化規(guī)律（見圖7），氡濃度隨取氣深度的加深而增加，但在深處測(cè)得的數(shù)據(jù)曲線斜率有所變緩，推測(cè)此處為礦致異常，礦（化）體位于F22-3與F22-1主構(gòu)造上盤及其夾持部位，且埋深較淺。

圖5 B1 地質(zhì)-物探綜合剖面圖Fig.5 B1 comprehensive geological and geophysical profile

圖6 B2 地質(zhì)-物探綜合剖面圖Fig.6 B2 comprehensive geological and geophysical profile

圖7 YRn1 異常暈地帶土壤氡濃度隨深度變化曲線Fig.7 Variation curve of soil radon concentration with depth in YRn1 abnormal halo zone

3.3.2 YRn2 異常暈 該異常暈平面呈橢圓狀，呈北東向展布，面積約28 578.89 m2，共有異常點(diǎn)16 個(gè)，最大值為197 659.6 Bq/m3，平均值為92 812.49 Bq/m3，均方差為36 977.21。經(jīng)地質(zhì)測(cè)量查證，該異常暈主要受F1、F3、F9這3 條構(gòu)造影響，其中F1構(gòu)造性質(zhì)為張扭性、剪性斷裂，充填硅化碎裂巖、硅化角礫巖、白色塊狀石英、梳狀石英、螢石等，普遍見硅化、絹云母化、螢石化等蝕變；F3受F1剪性應(yīng)力作用影響，由近南北向變異為北東向展布，并與F1、F9及東西向中-基性巖脈復(fù)合，主要充填塊狀石英、碎裂巖、微晶石英、玉髓巖、角礫巖、輝綠巖等，主要蝕變有硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、絹云母化、螢石化；F9充填花崗碎裂巖、石英脈，局部具強(qiáng)赤鐵礦化、硅化、絹云母化、構(gòu)造角礫等。3 條構(gòu)造的復(fù)合部位為異常暈的濃集中心，地表出露有鈾礦化體，伽馬總量測(cè)值最高達(dá)3 576 × 10-6eU，為4 號(hào)礦化點(diǎn)。通過研究氡濃度隨測(cè)孔深度的變化規(guī)律（見圖8），可知氡濃度隨著取氣深度的加深而增加，屬礦致異常，但愈向深部曲線斜率有變緩趨勢(shì)，推測(cè)此處礦化體埋深較淺。

圖8 YRn2 異常暈地帶土壤氡濃度隨深度變化曲線Fig.8 Variation curve of soil radon concentration with depth in YRn2 abnormal halo zone

3.3.3 YRn3 異常暈 該異常暈位于測(cè)區(qū)東部邊緣一帶，平面呈不規(guī)則條帶狀，呈北東南西展布，面積約28 683.21 m2，共有異常點(diǎn)41 個(gè)，最大值為160 851.1 Bq/m3，平均值為74 785.1 Bq/m3，均方差為29 887.5。經(jīng)氡氣和能譜剖面查證，該暈在B3 剖面80～ 240 m 范圍內(nèi)見有6 處異常高峰（見圖9），在150 m 處達(dá)異常最高值；峰背比高，為3.0～ 6.0；在氡異常曲線范圍內(nèi)，鈾和鉀均處于正常背景范圍內(nèi)，釷含量達(dá)鈾含量的3～ 5 倍，屬氡、釷射氣混合異常；經(jīng)地質(zhì)測(cè)量查證，該異常暈內(nèi)見一組多條與F21平行的次級(jí)構(gòu)造，F(xiàn)21為一條蝕變礦化較強(qiáng)的斷裂構(gòu)造，具有較強(qiáng)的赤鐵礦化、鉀長(zhǎng)石化、硅化、絹云母化等蝕變，異常暈北側(cè)邊界為震旦系砂巖與早侏羅世花崗巖構(gòu)造接觸面和侵入接觸面，接觸面附近均發(fā)育有小規(guī)模的碎裂巖帶，局部具硅化。氡濃度分布與深度呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系（見圖10），相關(guān)系數(shù)為0.986，屬?gòu)?qiáng)相關(guān)關(guān)系，即氡濃度隨著取氣深度的加大而增加，屬礦致異常，礦體可能受F21-2及其次級(jí)構(gòu)造與構(gòu)造接觸帶聯(lián)合控制，可能位于F21-2與構(gòu)造接觸帶的上盤部位，且礦化體埋深較深。

圖9 大塘地區(qū)水門口地段物探綜合剖面圖Fig.9 Comprehensive geophysical profile of Shuimenkou section in Datang area

圖10 YRn3 異常暈土壤氡濃度隨深度變化曲線Fig.10 Variation curve of soil radon concentration with depth in YRn3 abnormal halo zone

3.4 遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)

通過對(duì)異常暈的解釋評(píng)價(jià)，可圈定具有成礦有利的遠(yuǎn)景區(qū)2 處，編號(hào)分別為Ⅰ、Ⅱ。簡(jiǎn)述如下：

Ⅰ號(hào)遠(yuǎn)景區(qū)位于測(cè)區(qū)北東部一帶，面積約為0.58 km2。區(qū)內(nèi)異常點(diǎn)多，異常連續(xù)性好，異常值高，異常與地質(zhì)構(gòu)造及各類蝕變的吻合程度高，主要存在YRn1、YRn2 兩處礦致異常暈。區(qū)內(nèi)有F1、F3、F9、F22及諸多其次級(jí)構(gòu)造，構(gòu)造裂隙發(fā)育，蝕變礦物豐富，找礦標(biāo)志明顯，并發(fā)現(xiàn)4 號(hào)礦化點(diǎn)。對(duì)照前人開展的地球化學(xué)找礦成果，該遠(yuǎn)景區(qū)處于S-5 水異常和U-5 伽馬異常范圍內(nèi)，具備較有利的鈾成礦地質(zhì)條件，具有較好的資源潛力，可能賦存小型鈾礦床，值得進(jìn)一步探索研究。

Ⅱ號(hào)遠(yuǎn)景區(qū)位于大塘地區(qū)水門口一帶，面積約為0.17 km2。區(qū)內(nèi)異常點(diǎn)較多，異常連續(xù)性較好，異常值高，異常與地質(zhì)構(gòu)造及各類蝕變的吻合程度較高，存在YRn3 礦致異常暈。對(duì)照前人開展的水地球化學(xué)找礦成果，該遠(yuǎn)景區(qū)處于U-3 伽馬異常范圍南東側(cè)，位于一處水中氡異常暈和水中鈾暈?zāi)衔鞑块L(zhǎng)軸延伸方向，在該區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了3 號(hào)鈾礦點(diǎn)。因此，該遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)具備較有利的鈾成礦地質(zhì)條件，具有一定的找礦標(biāo)志，各種物探、化探異常吻合程度一般，異常類型主要為水中氡異常和土壤氡異常，可能賦存鈾礦化點(diǎn)或者小型鈾礦床，值得進(jìn)一步開展地質(zhì)勘查工作。

4 結(jié)論

1）土壤氡測(cè)量具有快速、易操作、便捷、本底影響低等優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量過程不受地形起伏和植被覆蓋影響，對(duì)環(huán)境的破壞最小，符合綠色勘查理念，且現(xiàn)場(chǎng)能得到結(jié)果，所測(cè)數(shù)據(jù)能較好地反映測(cè)區(qū)的放射性特征。

2）華南地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼較厚，能譜測(cè)量和伽馬總量測(cè)量效果較差，不能有效反映測(cè)點(diǎn)的放射性特征，而土壤氡測(cè)量工作能快速、有效地鎖定礦化靶區(qū)，土壤氡剖面則能有效區(qū)分礦致異常及礦（化）體賦存部位，為地質(zhì)、槽探、鉆探等工作提供明確的線索。加之花崗巖風(fēng)化殼質(zhì)地較疏松，透氣性較好，易打孔，工作效率較高，因此在華南花崗巖地區(qū)土壤氡測(cè)量是尋找深部隱伏構(gòu)造及隱伏鈾礦（化）體的有效手段。

3）根據(jù)土壤氡測(cè)量成果及異常查證可知，測(cè)區(qū)內(nèi)異常暈、異常帶及異常點(diǎn)分布范圍、展布方向均與構(gòu)造帶的性質(zhì)、蝕變的強(qiáng)弱、裂隙的發(fā)育情況等息息相關(guān)，表現(xiàn)為碎裂巖、構(gòu)造破碎帶、裂隙發(fā)育帶及多條多組構(gòu)造帶相交匯部位。這些部位往往形成氡異常，主要原因?yàn)椴煌较虿煌?jí)別的斷裂構(gòu)造相交匯部位往往能夠形成良好的成礦空間，有利于鈾元素的運(yùn)移、存儲(chǔ)，進(jìn)而在構(gòu)造帶的產(chǎn)狀和物質(zhì)成分發(fā)生變化的部位富集形成礦產(chǎn)。

4）根據(jù)土壤氡測(cè)量及多種地質(zhì)、物探方法相互驗(yàn)證，測(cè)區(qū)內(nèi)圈定了具有成礦有利的遠(yuǎn)景區(qū)2 處，縮小了找礦靶區(qū)，為下一步鈾礦勘查工作提供了依據(jù)。建議開展槽探、鉆探及其他物探方法，查明構(gòu)造性質(zhì)、產(chǎn)狀、規(guī)模、蝕變特征及含礦性，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)鈾礦化情況，尋找有利成礦地段，確定找礦靶區(qū)。