基本介紹
定義,古籍解釋,來源,性質,鍰在岩石和土壤中的分布,(一)岩石中的鍰,(二)土壤中的鍰,鍰在鈾礦石中的分布特徵,
定義
(2)鍰是238U經二次α衰變和二次β衰變所生成,原子序數90,原子量230,半衰期7.7x104年,釷的天然放射性同位素。
古籍解釋
康熙字典
《唐韻》戸關切《集韻》《韻會》《正韻》胡關切,𠀤音還。《說文》鋝也。《玉篇》六兩也。《小爾雅》二十四銖曰兩,有半曰捷,倍捷曰舉,倍舉曰鋝,謂之鍰。宋鹹曰:舉三兩,鍰六兩。《書·呂𠛬》其罰百鍰。《傳》六兩曰鍰。鍰,黃鐵也。《釋文》鍰,戸關反。六兩也。鄭及爾雅同。《說文》雲六鋝也。鋝十一銖二十五分銖之十三也。馬同:又雲,賈逵說,俗儒以鋝重六兩。《周官》劒重九鋝。俗儒近是。《疏》《考工記》雲戈矛重三鋝。馬融云:鋝,量名。當與呂𠛬鍰同。俗儒云:鋝六兩為一川。不知所出耳。鄭康成云:鍰,稱輕重之名。今代東萊稱,或以大半兩為鈞,十鈞為鍰。鍰重六兩大半兩,鍰、鋝似同也。或有存行之者,十鈞為鍰,二鍰四鈞而當一斤。然則鍰重六兩三分兩之二,《周禮》謂鍰為鋝,如鄭康成之言,一鍰之重六兩,多於孔王所說,惟挍十六銖爾黃鐵,今之銅也。互詳鋝字注。
又與環同。《前漢·五行志》宮門銅鍰。《注》鍰,讀與環同。
又《集韻》胡慣切,音患。
又《五音集韻》王眷切,音院。義𠀤同。
又《韻補》葉胡涓切,音懸。《蘇軾·月華寺詩》天公胡為不自憐,暮使百鎰朝千鍰。
又與環同。《前漢·五行志》宮門銅鍰。《注》鍰,讀與環同。
又《集韻》胡慣切,音患。
又《五音集韻》王眷切,音院。義𠀤同。
又《韻補》葉胡涓切,音懸。《蘇軾·月華寺詩》天公胡為不自憐,暮使百鎰朝千鍰。
來源
它經一次α衰變生成228Ra,放出能量主要為4.684兆電子伏(~76%)和4.621兆電子伏(~23.4%)的α粒子。鍰的化學性質使其不形成易溶於水的化合物,只有在pH<3.5的酸性硫酸鹽介質中才同鈾一起遷移,當pH值增高便水解沉澱,所以沒有明顯的遷移傾向。
眾所周知,鈾屬於變價元素,其化學性質非常活潑,它易與水反應生成主要為四價和六價鈾的化合物。在氧化帶中,U4+氧化成U8+生成為兩價的鈾醯離子,由於鈾醯離子形成的硫酸、碳酸鹽及其絡合物都易溶於水,所以在酸、中、鹼性介質中都能強烈遷移。在有利條件下,鈾醯離子又會還原沉澱。鈾的主要地球化學變化是氧化還原反應。鐳是典型的鹼土金屬,能強烈同水作用形成Ra(OH)2。與鈾相反,鐳的硫酸鹽和碳酸鹽的溶解度低,而氫氧化物的溶解度高。但是,甚至在最不利的條件下,鐳仍然顯示出比lit'活性強的特徵。它們在水巾的遷移強度依為:238U>228Ra>230Th。
性質
表生作用使具不同遷移性質的元素髮生分離。鍰在鈾系中的位置及同位素地球化學性質,使它能夠較深刻地描述鈾、鐳元素在地球化學帶內尤其是表生帶中的活動行徑。由於氧化還i原反應對鈾礦床的形成和破壞起著重要作用,所以不平衡問題的研究,是深入認識鈾遷移、富集和礦體賦存規律的重要途徑。因此鍰法尋找鈾礦的實質,就是通過岩、礦石和土壤中鍰含量的測定,揭示其空間分布特徵及其鈾、鐳元素之間的關係,藉以發現和預測鈾礦體。
鍰在岩石和土壤中的分布
(一)岩石中的鍰
主要是從化探角度出發,了解鍰的正常含量及其分布規律與鈾成礦作用之間的關係。從湘西、湘南碳矽泥岩、碳酸鹽岩、砂岩、板岩和花崗岩中取樣分析結果表明:
1、不同岩石中的鍰含量變化明顯,其中以薄層碳質泥岩夾薄層矽岩中最高,達0.95ppb,一般為0.1~0.5ppb。
2、同一岩類中鍰的含量與鈾沉澱劑分布有關,如隨泥、碳質成分增加而增高。由於地球化學條件的不完全一致,在不同地層同一岩性中也可出現很大差異。
3、鈾、鍰之間多處於不平衡狀態,其中地表岩石中鈾的遷出是主要的,鈾、鍰平衡係數(230Th/238U)值的變化與鈾浸出率測定結果相符。
4、沿鑽孔的垂深變化特點是:
(1)無礦孔鍰量曲線只是反映了它在不同岩石中背景值的差異及自身分布的不均勻性,同比值的起伏基本吻合。
(2)見礦孔岩石中授量曲線的變化與無礦孔相似,賦礦部位峰形陡、峰值高,在圍岩分界處反映清晰(圖1)。230Th/238U比值表現有明顯的垂直分帶,如圖1所示,自地表往下曲線急劇下降,當進入未風化岩石至見獷前一直處於嚴重富鈾狀態,在礦段平衡位移程度減弱但仍富鈾,礦層間夾石及礦下圍岩貧鈾,再往深部呈局部平衡破壞,礦化趨於尖滅。
(二)土壤中的鍰
1、背景值受地層、岩性控制明顯,一般較岩石中要低,說明土壤中鍰的主要來源是其母岩中鈾衰變所生成。
2、有利含礦地層風化土壤中的瞬平均含量比非含礦地層中要高,如在412、387礦床和312礦點為1. 72~3. 55倍。
3、在不同岩石形成的土壤中的分布均勻程度有顯著差異。如花崗岩地區其變異係數VTh達79.6%;碳質泥岩、矽質或白雲質泥岩的土壤中為55.2~64.6,紫紅色泥質粉砂岩形成的紅層中變化穩定,VTh=7.2%。
4、鍰和鈾、鐳元素之間都存在著密切的線性統計關係。它們在不同岩石的土壤中的平衡破壞基本特徵是:鹼性岩石分布地區鈾都被不同程度淋失,但泥、碳質透鏡體出露部位往往趨向富鈾,花崗岩、砂岩、碳質泥岩的土壤中主要也為鈾的遷出。鐳的分布相對鈾要穩定,僅白雲岩形成的土壤中出現嚴重貧鐳,228Ra/238U平均比值在不同岩石的土壤中都大於1,這說明風化作用過程中鈾比鐳更易遷移具有其普遍性。
5、鍰含量沿土壤層的垂深變化特點是:A層中自地面向下曲線趨於下降,B層上部出現不同程度回升,再往下(包括C層)呈無規律性變化。上述分布特徵,與土壤對地表水中鍰的吸附作用,腐植酸和有機質組合形成的有利鈾同位素沉澱條件及隨這種有利程度的減弱兩造成的不均勻性有關。
鍰在鈾礦石中的分布特徵
根據樣品分析結果,當U>0.0l%時,鍰含量在1.0~984.5ppb之間,說明鍰的富集度可以在很大範圍內變化,差異最大達1000倍左右。研究表明:
(一)無論是不同類型礦床(包括礦點,下同)或其總體,礦石中鈾、鍰、鐳之間都有著密切的線性相關性:散點沿230Th=238U、 230Th=228Ra,方向展布,相關係數Y>0.9。
(二)按礦石類型巾鈾、鍰、鐳之間平衡係數的組合特點,大致可劃分為以下三類:(1)主要過程是袖或錳的宮集;(2)主要過程是鈾或鐳的遷出;(3)呈局部平衡破壞。所以,即使在同一礦體中,不同含礦岩性的平衡位移特徵可以有顯著差異。
(三)與礦石和圍岩物質成分的關係有下述規律:
1、鍰與礦石化學組分間的關係,很大程度上相似於鈾同沉澱條件的關係。如326礦床中鍰和鈾具有完全一致的相關特徵。但在碳、矽、泥交替分布的礦床中,上述規津性不明顯。
2、在弱氧化條件下K2O/Na2O比值的顯著增大,是有利鈾、鐳元素吸附環境的反映,並且鐳比鈾更易發生沉澱。
3、泥質白雲岩或白雲質泥岩型礦床氧化帶礦石中,隨FeO/Fe2O3。比值減小而趨向富鈾。
4、與232Th的關係視不同礦床而異,如在326、327礦床無線性關係387礦床有正變趨勢。
(四)垂深方向的變化規律有兩個特點:
1、礦石中平衡係數在垂深方向的散點展布特點,可初步歸納為具相對穩定的平衡狀態,有不同的垂深變化特徵和無一定的規律性顯示三種情況。其中後者對產於寒武系中受地層、構造聯合控制的礦宋來講,有一定代表性。
2、不同剝蝕程度礦體中的放射性平衡位移特徵有明顯差異:地表殘留礦體中鈾大量遷出,鐳和鍰處於放射平衡;中等剝蝕礦體中鈾的遷入占主要地位,鍰、鐳之間呈局部平衡破壞;尚未剝蝕的礦體中總的趨於平衡,局部位移顯著,可能與鈾礦物存在等因素有關。因此,放射性平衡破壞在空間上分布的規律性,與其在時間上的階段性是互相聯繫的。