地气测量寻找铀矿的机理及快速测量方法研究

Because of the transfer of uranium ore prospecting from shallow deposits to concealed ones and the smaller uranium ore bodies in China, traditional radioactive geophysical methods, by which certain uranium ore body may be leaved out, have not already satisfied the demand for prospecting. In this project, a good system including geo-gas model and covering layer model with monitoring devices will be established, as well as the transport mechanism of uranium in the geo-gas explored, to provide the reference experience of geo-gas measurement for uranium ore prospecting. This system will be based on several uranium ore models in hypothetically various conditions(such as different dimensions, temperature, humidity and radioactivity). Furthermore, a solid reagent cocktail and a convenient quick-determination method for uranium content in geo-gas will be researched based on numbers of field experiments, enhancing greatly the practical ability of geo-gas measurement for uranium ore prospecting and making it possible to prospect uranium ores with field quick-determination. Xiangshan uranium ore fieled in JiangXi and YiLi uranium ore fieled in XinJiang are going to choosed to verify the feasibility and the practicability of quick-determination method as well as means of interpretation. The methods will be used for prospecting in unknown area, which is significant for improving concealed uranium ore prospecting.

铀矿找矿工作已由浅部往深部转移，并且我国的铀矿体通常比较小，用传统的放射性地球物理方法寻找铀矿会漏掉铀矿体，因此传统的放射性地球物理方法已不能满足找矿要求。本项目拟通过使用自制的多个模型在不同环境（如不同的尺度、温度、湿度、放射性含量等）中的试验，建立一套完善的地气模拟系统、覆盖层系统以及覆盖层监测系统，探索地气中铀的迁移机理，为铀矿探矿中地气测量提供依据。另外，在大量试验的基础上，研究一种固体试剂包，探讨方便、快速的地气铀含量分析方法，从而大大提高地气测量用于隐伏铀矿探矿的实用性，使野外地气快速测量寻找铀矿成为可能。在大量试验的基础上，拟以江西象山铀矿田及新疆伊犁铀矿田为研究对象，将试验研究的成果应用于已知的矿山，以验证快速测量方法及解释方法的可行性和实用性。如果试验成功，则可将其应用到未知地区进行铀矿探测，对于推动隐伏铀矿找矿工作具有非常重要的意义。

本项目对多孔覆盖层介质中的流体流动特性、多孔介质中铀元素随流体的弥散机制等方面进行了研究，分析总结铀元素及含铀微粒在覆盖层中随地气或地下水迁移的运移规律。利用Comsol Multiphysics软件对多孔介质中流体流动和传质进行了数值分析，并通过优化的地气铀运移物理模型进一步实验验证地气运移机制的正确性和适用性。通过大量室内和室外地气采集器、地气捕集剂、采气环境的实验，系统地研究了一套地气快速测量的方法技术，并将该方法在南方地区进行了深部隐伏铀矿勘探研究。通过对这些研究内容的总结和分析，获得以下几点主要认识：.① 通过观测到的铀穿透现象来看，只要存在多孔覆盖层和上升地气流两个条件，矿体就能在地表处形成一定的元素异常，这为地气测量这一找矿方法奠定了理论基础。.② 通过模型实验观测结果可知，介质孔隙中含铀微粒的运移主要受到孔隙介质和孔隙度等特性的影响：泥质介质对含铀微粒具有较强的截留富集作用，但不足以完全压制含铀微粒的强穿透性；相同条件下孔隙度较大的介质更有利于含铀微粒的运移。.③ 在地下水发育的覆盖层介质中铀元素主要以离子态随地下水运移，而干孔覆盖层介质中铀元素则主要以微粒形式在地气流体曳力作用下运移，且具有强穿透性。铀元素随液相流体运移方面研究结果进一步完善丰富了以往地表地气元素异常形成的机制和认识。.④ 地层中横向对流地下水以及破碎带等因素能够很大程度上影响隐伏铀矿在地表形成的矿致异常信息在时间和空间上的分布。除地表矿致异常位置上的偏移外，横向对流地下水还会使得地面可观测矿致异常信息大幅度减缓；破碎带及裂隙通道则更加有利于覆盖层中铀元素“定向”运移，加速地面可观测矿致异常的形成，这两种因素在铀元素运移时间上的影响作用甚至是量级上的。.⑤ 通过大量室内和室外地气采集器、地气捕集剂、采气环境的实验，系统地研究了一套地气快速测量的方法技术，并将该方法在南方地区进行了深部隐伏铀矿勘探研究。