目前,國內(nèi)鈾礦勘查重點領(lǐng)域已由前期的熱液型鈾礦勘查領(lǐng)域轉(zhuǎn)為相對經(jīng)濟環(huán)保的砂巖型鈾礦勘查領(lǐng)域,但砂巖型鈾礦由于具有獨特的成礦機制,礦產(chǎn)埋藏深、使得傳統(tǒng)的化探、放射性勘查方法收效甚微,急需一種能夠?qū)ι畈库櫟V信息指示靈敏的勘查技術(shù)。對于砂巖型鈾礦這類的隱伏型鈾礦產(chǎn),礦床上方的表層土壤在沉積之前,受光、熱事件等的影響導(dǎo)致其積累的釋光信號被清零或降低到可忽略的水平,被掩埋后開始積累釋光信號,其不僅受環(huán)境、宇宙射線的輻射作用,同樣也會受到產(chǎn)自鈾礦床的中間子體222Rn和210Pb等放射性核素的輻射作用。因此,在理論上,隱伏鈾礦區(qū)域的土壤等效劑量應(yīng)在鈾礦體賦存區(qū)域周圍存在異常分布,此為釋光方法(包括光釋光、熱釋光)應(yīng)用于砂巖型鈾礦勘查的理論基礎(chǔ)。因釋光法屬于累積測氡法的范疇,具有累積測量時間長、靈敏度高以及環(huán)境因素干擾小的特點,國內(nèi)鈾礦勘探領(lǐng)域已廣泛利用土壤礦物的熱釋光信號特征來指示深部隱伏鈾礦體。

相對熱釋光測量方法,光釋光測量方法可通過改變激發(fā)光源的波長選取不同的釋光信號進行激發(fā)和探測,測量準確度可大幅提升,且具有激發(fā)過程快,測量效率高的優(yōu)勢。因此,光釋光測量方法是一種潛在的高效礦產(chǎn)勘查技術(shù)。然而,土壤光釋光測量方法主要應(yīng)用于地質(zhì)年代測定領(lǐng)域,對使用人員的技術(shù)水平及樣品采集規(guī)范流程要求較為嚴格,使得其未能廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域。


目前光釋光技術(shù)主要用于第四系沉積物的年代測量,應(yīng)用于地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造和考古等研究領(lǐng)域,其測量方法和測試技術(shù)是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點,建立了多種測量方法與測試流程,主要包括多片再生劑量法(SCG)、單片再生劑量法(SAR)和熱轉(zhuǎn)移回授光釋光測年法(TT-OSL)等。上述相關(guān)測量技術(shù)的目標在于環(huán)境本底所致等效劑量的準確測量,因此在土壤樣品處理和測試方法均針對單一的特定釋光礦物(如:石英、鉀長石等),在砂巖型鈾礦勘查中操作復(fù)雜、效率較低,使得該測試技術(shù)未能在鈾礦勘查中得到廣泛應(yīng)用。


現(xiàn)有的光釋光測量方法應(yīng)用于砂巖型鈾礦勘查中具有的缺點如下:


1、現(xiàn)有光釋光測量技術(shù)中土壤樣品制備流程為提取土壤樣品中的石英礦物,需通過化學(xué)處理從土壤樣品中分離出中顆粒(38-63μm)或粗顆粒(90-120μm)石英礦物成分作為光釋光測量對象,且化學(xué)處理流程復(fù)雜、樣品處理周期較長,無法滿足砂巖型鈾礦勘探中大批量樣品的測試需求。


2、現(xiàn)有的光釋光測量技術(shù)中光釋光信號的測量流程與測量參數(shù)均以石英礦物為測量對象展開設(shè)定,無法滿足砂巖型鈾礦土壤釋光勘查的測量需求,不能保證鈾礦勘查應(yīng)用對鈾礦化體指示的靈敏度,從而導(dǎo)致勘查測量土壤樣品的相對釋光強度/等效劑量變化并不明顯。


一種砂巖型鈾礦勘查的土壤光釋光等效劑量測量方法,該方法以石英長石混合礦物作為土壤光釋光測量對象,能夠簡化光釋光測量過程中土壤樣品制備的化學(xué)處理流程,縮短樣品處理周期,大幅提升土壤光釋光測量效率,滿足砂巖型鈾礦勘探中大批量樣品的測量需求。


一種砂巖型鈾礦勘查的土壤光釋光等效劑量測量步驟:

步驟1、制備砂巖型鈾礦表層土壤樣品,作為待測樣品;


步驟1.1、選取待測土壤,進行烘干、一次粒徑篩分中去除粒徑>300μm的土壤樣品和植物根莖;


步驟1.2、采用10%-稀鹽酸試劑去除土壤樣品中的碳酸巖礦物;


步驟1.3、采用30%-過氧化氫液體去除土壤樣品中的有機質(zhì);


步驟1.4、對去除碳酸巖礦物和有機質(zhì)的土壤樣品進行二次粒徑篩分,二次粒徑篩分中選取粒徑為38-60μm或90-120μm的土壤樣品。。


步驟2、測量樣品光釋光,獲得樣品光釋光標準劑量生長曲線;


步驟2.1、選取制備的待測樣品,放入土壤光釋光測量儀中;


步驟2.2、待測樣品使用土壤光釋光測量儀進光釋光激發(fā),清除原有劑量信息;測量參數(shù)為:測量溫度260℃,光釋光激發(fā)50-60s。


步驟2.3、將待測樣品放入標準輻照場中,輻照再生劑量R1;


步驟2.4、預(yù)熱溫度為120~150℃,升溫速率為5℃/s,恒溫時間為10s,用于去除熱不穩(wěn)定的光釋光信號;隨后使用IR激發(fā)光源在室溫下激發(fā)60s,用于去除長石礦物中易于異常衰退的光釋光信號。


步驟2.5、測量參數(shù):加熱溫度為120~150℃,升溫速率為5℃/s;同時進行光釋光測量,測量時間為40s,并記錄待測樣品光釋光信號計數(shù)L1。


步驟2.6、將測量后的待測樣品放入標準輻照場中,輻照試驗劑量T;


步驟2.7、將輻照試驗劑量后待測樣品按照步驟2.3-2.5用土壤光釋光測量儀進行光釋光測量,并記錄待測樣品在輻照該試驗劑量下的光釋光計數(shù)T1;


步驟2.8、重復(fù)步驟2.3-2.7,循環(huán)4次,再生劑量依次輻照R2、R3、R4、R5,并記錄下相應(yīng)的光釋光信號計數(shù)L2、L3、L4、L5,試驗劑量T保持不變,并記錄下每次測量輻照試驗劑量下的光釋光計數(shù)T2、T3、T4、T5;


步驟2.9、分別計算出每個待測樣品的L/T,即L1/T1、L2/T2、L3/T3、L4/T4、L5/T5,將計算出的L/T及與之對應(yīng)的再生劑量R,即R1、R2、R3、R4、R5,投影到以L/T為縱坐標,再生劑量R為橫坐標的坐標系中,并使用最小二乘法擬合出該批次待測樣品光釋光標準劑量生長曲線。


步驟3、測量樣品光釋光,獲得砂巖型鈾礦土壤的光釋光等效劑量。


步驟3.1、選取制備的待測樣品,放入土壤光釋光測量儀中;


步驟3.2、預(yù)熱溫度為120~150℃,升溫速率為5℃/s,恒溫時間為10s,用于去除熱不穩(wěn)定的光釋光信號;隨后使用IR激發(fā)光源在室溫下激發(fā)60s,去除長石礦物中易于異常衰退的光釋光信號。


步驟3.3、測量參數(shù):加熱溫度為120~150℃,升溫速率為5℃/s;同時進行光釋光測量,測量時間為40s,并記錄待測樣品光釋光信號計數(shù)LN。


步驟3.4、將測量后的待測樣品放入標準輻照場中,輻照試驗劑量T;


步驟3.5、將輻照試驗劑量后待測樣品按照步驟3.3-3.5用土壤光釋光測量儀進行光釋光測量,并記錄待測樣品在輻照該試驗劑量下的光釋光計數(shù)TN;


步驟3.6、根據(jù)步驟3.3和步驟3.5測量的LN和TN值,計算出LN/TN,將LN/TN使用插值法代入待測樣品光釋光標準劑量生長曲線,求出LN/TN對應(yīng)的等效劑量。


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