地热场与深部铀矿的关系研究及应用.pdf

《地热场与深部铀矿的关系研究及应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第37卷第1期20010年2月中国地质GEoLoGYINCHINAV01．37．No．1Feb．，2010地热场与深部铀矿的关系研究及应用李庆阳1蔡惠蓉2陈彦2(1．成都理工大学信息工程学院，四川成都610059；2．四ill省核工业地质调查院，四川成都610061)提要：根据地热学原理．本文从放射性元素富集程度、铀矿石产热数值模拟和地热资料铀矿信息识别等方面较深入地研究了地热与深部铀矿的关系，采用热红外遥感资料在若尔盖地区进行试验。结果表明，深部铀矿与地热场的分布有密切关系，可利用地热资料指导深部铀矿勘查。关键词：地热；深部铀矿；模型中图分类号：P314．3文献标志码：A文章编

2、号：1000-3657(2010)01—0198—06人们注意到．大凡盛产铀矿的地方。特别是与热液活动有关的铀矿床，一般伴随大量的热泉、温泉或高温围岩蚀变等地热异常分布。地热异常与深部铀矿有何联系?能否利用地热资料指导深部铀矿勘查?为此．在开展四川省若尔盖深部铀矿勘查工作中．笔者开展了地热场与深部铀矿关系的专题研究．本文介绍这一研究成果。1放射性元素富集程度与地层产热的关系根据地热学经典理论．地表热的显示主要由三部分构成：来自地球内部地幔热量、地壳岩石中放射性元素衰变产热和太阳的地表辐照增温．一般用热流q(W／m2)来表征。来自地幔和地壳岩石的热流称为大地热流(4。)。大地热流是

3、指单位时间内地热从壳幔深部垂直向上．通过地表单位面积向大气散发的热量．反映地质体所经受的热历史和壳幔深部热活动的强度。讯一般由地幔热流4。和地壳岩石放射性元素产生的热量玑组成，即日s2铀+日。(1)据文献研究111，地幔热流铀占60％叼0％以上，地壳岩石放射性岩石产热鼋c占30％-40％，岩石产热与岩石中的放射性元素含量有如下关系：爿=p×(3．6xK+9．7xU+2．65xTh)X10峭(2)其中p为岩石的密度(t／m3)，KU’Th分别为岩石中放射性钾、铀、钍的含量(K的单位为％。U和Th的单位为10--6)．A为岩石的产热源率(有的文献称为热辐射率)。单位是W／m3。从(2

4、)式中可看出，岩石中钾、铀、钍越富集，岩石的产热率越大，其中尤以岩石的铀元素贡献最大．约占500／0。放射性元素的富集程度．特别是铀元素的富集程度决定着地层产热率的大小。在地壳中．岩石产热率4是一个随深度增加而变化的函数，目前有3种模型(图1)。地区研究表明．垂向放射性元素的指数递减分布模式与实际情况最为接近．并与地壳中放射性元素分布的地球化学资料统计结果相一致。即：A(Z)=A(O)exp(一z／D、(3)式中，z为地下距离地表的深度(km)，A(0)为地表(z=0)岩矿石的产热率；D是一个表征地壳产热元素变化的特征物理量。对于指数分布的热源，D收稿日期：2009-11-23：

5、改回日期：2009-11—30基金项目：中国核工业地质局“四川省若尔盖降扎铀矿床中长沟地段深部及外同普查”项目(200661)资助。作者简介：李庆阳，男。1964年生，博士生，研究员级高级工程师，主要从事地球探测与信息技术研究；E-mail：lqysun@vip．163．com。第37卷第1期李庆阳等：地热场与深部铀矿的关系研究及应用1990DZ图13种热源分布模型(据A．H．Lachenbruch1970)rig．1Threekindsofheatsourcedistributionmodels(afterA．H．Lachenbruch，1970)值的大小可用下列公式求得。，D

6、吼2J0A(z)dz(4)将上式代入(1)式，则有：，D吼2鼋m+J。A(0)exp(一z／D)dz2(e-1)×D×A(O)／e所以，D=eX(qs—q旧／【(e-1)xA(0)J(5)式中，￡一2．71828。为自然常数，D的量纲是m。在地热理论中．D值的大小与地壳分异程度的高低有关。D值越小。地壳分异程度越高．U、Th等放射性元素趋于集中在地壳上部：反之。D值越大，地壳分异程度越低。放射性元素愈分散。由于D值的这一特点．被称之为地壳放射性元素集散度。由式(5)可见。D与地壳热流成正比。与放射性元素产热率成反比。由此说明，D值越小，放射性元素越富集。产生的热量越大。所产热量将

7、直接叠加在区域地热场．从而引起地热的重新分布，说明放射性元素的富集程度与地热场分布有密切的关系。2铀矿体产热数值模拟分析放射性元素富集到一定程度(按当前工业指标1×10一以上)即为矿体．一般指放射性铀矿(下称“铀矿体”)。铀矿体产热的对地热场分布影响有何特征?这是应用之前必须解决的问题．在地球物理勘探学上称之为正演问题。可采用边界单元数值模拟法求解。一般情况下。温度函数T(x，Y，Z)的热传递定解问题：V2T(x,胸=粤+粤+粤=卅∞够z)／K(6)OxayOzT(x，Y，习lF