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下庄铀矿田经过近五十年的开采,寻找近地表铀矿体的第一轮找矿工作已基本结束,下一步找矿工作将转入“扩大范围,攻深找盲”阶段。为适应不断增加的找矿深度,需总结一套深穿透的地球物理找矿模式。本文在大量收集和整理下庄铀矿田地质资料的基础上,用核物理手段:穆斯堡尔谱法、X射线衍射法(XRD)和红外吸收光谱法(FT-IR)研究了仙人嶂(338)矿床的矿物组合关系,取得了新的成果;结合主元素和微量元素分析结果及大量的野外试验和室内模拟结果,研究了土壤天然热释光法、氡气测量在下庄铀矿田的可行性,得出了一些新的认识。
1.通过XRD、FT-IR和穆斯堡尔谱法测试结果的综合分析表明:
·矿脉中含铁矿物主要是黄铁矿,过渡带中以绿泥石为主,纤铁矿少量,黄铁矿含量相对减小,辉绿岩脉中则主要是阳起石、角闪石等暗色矿物。样品中铀含量随FeS<,2>和Fe<2+>减少而降低,随Fe<3+>增加而降低。
·对过渡带中两个样品做低温穆斯堡尔谱测量和加热到480℃处理后测常温穆斯堡尔谱。从测试结果中首次确认样品中含有少量纤铁矿,它们可能是赤铁矿化未完全的产物。
·首次证实:与“交点型”铀矿体关系密切的部分辉绿岩脉中不存在磁性矿物(或小于检测限)。因此,用磁法勘探方法在下庄地区寻找部分“交点式”铀矿体的效果不好。
2.实测土壤氡浓度与模拟计算的氡浓度有一定的差异,实测氡浓度反应构造破碎带比较明显;而模拟计算氡浓度能弥补实测氡浓度受湿度影响大的缺
点。因此,同时使用这两种方法探测地质构造和铀矿体,效果可能更佳。 3.在分析测试了土壤中<’226>Ra、<’232>Th和<’40>K及对大气氡进行预测的基础上,对下庄铀矿田天然放射性水平进行了初步的评价:
·下庄铀矿田平均空气吸收剂量率(D)为123.9nGy/h,是广东省平均值(85.3nGy/h)的1.45倍,是全国平均值(81.8nGy/h)的1.5倍。等效镭浓度和外照射指数均较高,平均值接近这两项指标的上限值(370Bq/kg和1),个别值超过了上限值。
·预测的下庄铀矿田空气中氡浓度平均值为80.2Bq/m<’3>,远远高于广东省平均值(15.4Bq/m<’3>)及全国平均值(13.5Bq/m<’3>),接近实测数值(126Bq/m<’3>),可以用对流和扩散理论预测空气中的氡浓度。
·下庄地区氡引起的内照射年有效剂量率估算值为3.1mSv/y,是世界正常地区平均值(1.2mSv/y)的2.6倍,陆地γ辐射在室外大气中的年有效剂量率估算值为0.75mSv/y,是正常放射性本底地区平均,γ辐射年有效剂量率0.46mSv/y的1.6倍。因此,下庄地区为高辐射区。
4.综合分析室内外大量模型试验、单矿物多晶石英和土壤热释光发光曲线特征后认为:
·单矿物多晶石英的发光强度在矿中心最强,随取样位置到矿中心距离的增加而逐渐降低。单矿物多晶石英样品有多个发光峰,但土壤天然热释光发光曲线只有一个峰,是土壤中所有矿物发光特征的综合反应。
·土壤天然热释光强度比单矿物石英的小,但它能反映取样点处辐射场的特点及其分布。因此,可用土壤取样代替单矿物石英取样寻找该地区的花岗岩型铀矿体。
·在进一步研究了土壤样品发光曲线特征后总结出:矿体边界的发光曲线极大值近似等于矿中心处发光曲线极大值的一半。因此可以用发光强度为矿中心最大发光强度二分之一的位置来估计铀矿体边界。
5.氡气测量异常反应构造破碎带在地表的出露位置,土壤天然热释光异常则反应铀矿体在地面的投影位置;在“硅化带型”铀矿床上,铀矿体赋存于构造中,当这二种方法的异常重合时,铀矿体出现的几率最大;在“交点型”铀矿床上,铀矿体在地面投影位置和构造在地面出露位置不重合,热释光的异常由铀矿体引起,而氡气测量的异常反应了构造破碎带的位置。因此,当这二种方法联合使用,并辅以土壤铀含量测量,找矿效果更好。