一种用于铀还原沉淀成矿测定的氧化-还原电位测井仪

摘要

本发明涉及一种用于铀还原沉淀成矿测定的氧化一还原电位测井仪，它包括探头、读数仪及电缆，电缆缠绕在绞盘上，两端分别与探头及读数仪连接，所述的探头包括不锈钢外管，外管上端设有系电缆环，外管下端开有透水孔，在外管内部设有电极固定座，电极固定座上分别安装有甘汞电极和铂金电极；电缆的一端将甘汞电极和铂金电极连接后，再固定在系电缆环上；在甘汞电极、铂金电极与电缆的连接头处采用高压防水胶带和沥青作防水处理。本发明所得数据真实可靠，解决了井口取样测量地下水氧化一还原电位因空气快速溶入而难以取得真实数据的弊端。

权利要求

1.一种用于铀还原沉淀成矿测定的氧化-还原电位测井仪，它包括探头、读数仪(14)及电缆(11)，电缆(11)缠绕在绞盘(13)上，两端分别与探头及读数仪(14)连接，其特征在于：所述的探头包括不锈钢外管(6)，外管(6)上端设有系电缆环(8)，外管(6)下端开有透水孔(12)，在外管(6)内部设有电极固定座(7)，电极固定座(7)上分别安装有甘汞电极(9)和铂金电极(10)；电缆(11)的一端将甘汞电极(9)和铂金电极(10)连接后，再固定在系电缆环(8)上；在甘汞电极(9)、铂金电极(10)与电缆(11)的连接头处采用高压防水胶带和沥青作防水处理。

说明书

一种用于铀还原沉淀成矿测定的氧化-还原电位测井仪

技术领域

[0001] 本发明涉及铀矿成矿的测定方法及测量装置，具体涉及一种铀还原沉淀成矿的测定方法及其测量装置。

背景技术

[0002] 层间氧化带地浸砂岩型铀矿属于后生水成铀矿床，其成矿作用有多种类型，其中还原沉淀成矿是主要类型之一。如何测定并确定某一矿床属于还原沉淀成矿类型，对于研究矿床成因类型和进一步扩大矿床找矿成果都具有十分重要的意义。目前国内测定铀还原沉淀成矿的方法都是在实验室进行的，其由于缺乏第一手原始资料而使实验测定方法的可靠性难以保证，在指导进一步扩大矿床找矿成果等实际应用方面更是有失偏颇。

发明内容

[0003] 本发明针对实验室测定方法因原始资料的误差而导致测定结果不可靠性的问题，提供一种能够适于现场，测定结果可靠的用于铀还原沉淀成矿测定的氧化-还原电位测井仪。

[0004] 本发明所述的用于铀还原沉淀成矿测定的氧化-还原电位测井仪，它包括探头、读数仪及电缆，电缆缠绕在绞盘上，两端分别与探头及读数仪连接，所述的探头包括不锈钢外管，外管上端设有系电缆环，外管下端开有透水孔，在外管内部设有电极固定座，电极固定座上分别安装有甘汞电极和铂金电极；电缆的-端将甘汞电极和铂金电极连接后，再固定在系电缆环上；在甘汞电极、铂金电极与电缆的连接头处采用高压防水胶带和沥青作防水处理。

[0005] 本发明的效果在于：本发明采用现场测定，通过定深取样器采取水样进行分析，所得数据能够反映含矿含水层最为接近实际的数据；在现场通过氧化-还原电位测井仪测定地下水的氧化-还原电位值，所得数据真实可靠，解决了井口取样测量地下水氧化-还原电位因空气快速溶入(空压机抽水的空气溶入和空气自然溶入)而难以取得真实数据的弊端。本发明的铀还原沉淀成矿的测定方法准确可靠，尤其适用于判断后生水成铀矿是否为还原沉淀类型。

附图说明

[0006] 图1定深取样器结构示意图；

[0007] 图2氧化还原电位测井仪结构示意图；

[0008] 图中1.取样器筒壁；2.系绳环；3塑膜套；4.纱网；5.底座；6.外管；7.电极固定座；8.系电缆环；9.甘汞电极；10.铂金电极；11.电缆；12.透水孔；13.绞盘；14.读数仪。具体实施方式：

[0009] 下面结合具体实例及附图对本发明所提供的铀还原沉淀成矿的测定方法及其测量装置作进一步说明。

[0010] (1)铀矿物存在形式分析：

[0011] 采取伊犁盆地南缘某地区的铀矿床的原状矿心样品(固体)，利用电子探针分析确定铀矿物存在形式，分析结果见表1。

[0012] 表1铀矿物存在形式分析结果

[0013]矿床名称 沥青铀矿比例(％) 分析单位
I 98 核工业地质分析测试中心

[0014] 由表1可知，该铀矿床的铀矿物存在形式主要是沥青铀矿(UO2C)，初步判断铀还原沉淀成矿类型占主导地位。如果沥青铀矿比例小，则还原沉淀成矿作用较弱，其它成矿类型占主导地位，可终止测定。

[0015] (2)采集水样及水样分析：

[0016] 在上述铀矿床内钻出水文孔，待抽水试验结束恢复水位稳定后，用定深取样器在水文孔内含矿含水层段每隔5米分别采集水样。间隔距离的大小根据矿层所在位置适当选取。将系定深取样器的缆绳进行深度刻度，然后通过井口滑轮下入水文孔中，当定深取样器到达预定深度时，向上提升定深取样器进行水样采集。对所采集水样均进行水质分析，测定+ + + + - 2- -出水样pH值，以及水样中的K、Na、Ca、Mg、HCO3、SO4 、Cl 的含量；另外，测定出水样中铀含量。

[0017] (3)现场氧化-还原电位测定：

[0018] 用氧化-还原电位测井仪在水文孔内含矿含水层段每隔5米分别测定含矿含水层地下水的氧化-还原电位值(Eh水)，测定结果见表2。间隔距离的大小根据矿层所在位置适当选取。对氧化-还原电位测井仪的电缆进行深度刻度，然后通过井口滑轮下入水文孔中，当探头到达含矿含水层时，测定地下水的氧化-还原电位。通过氧化-还原电位测井仪现场测定的氧化-还原电位测井测量的Eh值一般为-100～+100mV，而现有技术井口常规测定的Eh值一般为+300mV以上，相对误差较大(大于200％)。

[0019] 表2铀矿床氧化-还原电位测井结果

[0020]水文孔号 I II
Eh水(mV) -38.0～1.0 -73.0～20.0

[0021] (4)计算比较氧化-还原电位值：

[0022] 根据步骤(2)水质分析所得结果以及测定的水样中铀含量计算出铀还原沉淀成矿的氧化-还原电位临界值(Ehc，u)。计算过程如下：

[0023] ①计算水的离子强度：

[0024] I＝(∑miZi)/2

[0025] I-离子强度

[0026] mi-第i种离子的摩尔浓度

[0027] Zi-第i种离子的电荷数

[0028] ②计算各离子的活度系数：

[0029] lgri＝(-0.059Zi2I0.5)/(1+1.64I0.5)

[0030] ri-第i种(价态)离子的活度系数

[0031] ③计算配位体阴离子的活度：

[0032] lgai＝lgmi+lgri

[0033] ai-第i种(价态)离子的活度

[0034] mi-第i种离子的摩尔浓度

[0035] ④计算各种形式铀的浓度系数Bj(Bj＝[Uj]/[UO22+])：

[0036] Bj-j形式铀的浓度系数

[0037] [Uj]-j形式铀的浓度

[0038] [UO22+]-UO22+离子的浓度

[0039] 如：lgBUO22+＝lg[UO22+]/[UO22+]＝0

[0040] lgBUO2CO30＝10.07+lgaco32-+lgr2

[0041] lgBUO2(CO3)22-＝16.98+2lgaco32-

[0042] lgBUO2(CO3)34-＝21.40+3lgaco32--lg(r4/r2)

[0043] r2为二价离子的活度系数

[0044] r4为四价离子的活度系数

[0045] ⑤计算铀存在形式的百分含量：

[0046] Dj＝(Bj/∑Bj)×100％

[0047] Dj-第j种铀存在形式的百分含量

[0048] ⑥计算各种形式铀的绝对含量：

[0049] 如：lgauo22+＝lg∑U-lg∑Bj+lgr2

[0050] ⑦计算铀还原沉淀的氧化-还原电位临界值(Ehc，u)：

[0051] UO22++2e→UO2c↓

[0052] Eh(UO22+/UO2c)＝0.409+0.0295(lg auo22++lgr2)

[0053] 铀还原沉淀的氧化-还原电位临界值计算结果见表3。

[0054] 表3铀还原沉淀氧化-还原电位临界值计算结果

[0055]孔号 I II
Ehc，u(mV) -26.0～1.0 12.0～25.0

[0056] 将步骤(3)用氧化-还原电位测井仪测定所得地下水的氧化-还原电位值(Eh水)与铀还原沉淀成矿的氧化-还原电位临界值(Ehc，u)进行比较，可知：Eh水-Ehc，u＜0，说明该铀矿床地下水中的铀正处于还原沉淀状态，在此之前的地质历史中铀还原沉淀成矿作用一直存在，并且铀还原沉淀成矿作用仍在进行，由此确定该铀矿床为还原沉淀类型。

[0057] 如图1所示，上述测量方法中所采用的定深取样器包括一个采用PVC管加工的取样器筒壁1，其长度为60cm，外径为73cm，在取样器筒壁1上端设有系绳环2。在取样器筒壁1下端内部固定有环形底座5，底座5为不锈钢加工而成，以增加定深取样器的重量，底座5与取样器筒壁1以丝扣相连接。底座5上端面采用纱网4封住，一个长度不小于20cm的塑膜套3套于底座5上端。采集水样时将定深取样器用缆绳放入水文孔中，在自重作用下定深取样器在水中下降，塑膜套3被冲成直立状，水从底座5底部依次通过纱网4、塑膜套3进入取样器筒壁1内，定深取样器到达预定位置后即向上提取，此时塑膜套3下落至底座5，在水压力作用下底座5上端口被塑膜套3封闭，定深采集水样得以实现。

[0058] 如图2所示，上述测量方法中氧化-还原电位测井仪包括探头、读数仪14及电缆11。电缆11为钢芯电缆，其缠绕在绞盘13上，两端分别与探头及读数仪14连接。所述的探头包括一个不锈钢外管6，外管6长度为45cm，直径为60cm，外管6上端设有系电缆环8，外管6下端开有若干个透水孔12，在外管6内部设有电极固定座7，电极固定座7上分别安装有甘汞电极9和铂金电极10；钢芯电缆11的一端将甘汞电极9和铂金电极10连接后，再固定在系电缆环8上。在甘汞电极9、铂金电极10与钢芯电缆11的连接头处采用高压防水胶带和沥青作防水处理，即先在连接头上缠绕高压防水胶带，然后在高压防水胶带外涂二至三次沥青以用于防水。使用时将探头通过电缆下入水文孔中含矿含水层预定位置测定地下水的氧化-还原电位值。