地面伽馬總量測(cè)量在砂巖型鈾礦勘查中的應(yīng)用

楊興+趙旭+王逢濤

摘要：在工作區(qū)開展地面伽馬總量測(cè)量，并用分形方法確定其異常下限值，圈定出異常區(qū)，將其結(jié)果與該地區(qū)的現(xiàn)有工作成果相對(duì)比分析，最終確定該工作區(qū)鈾礦勘查較為有利的目的層，對(duì)該地區(qū)找礦工作提供了較好的指示作用。

關(guān)鍵詞：地面伽馬總量測(cè)量；鈾礦勘查；分形方法

1.前言

地面伽馬總量測(cè)量是鈾礦勘查中一種常用的地面測(cè)量方法，通過地面伽馬總量測(cè)量可以尋找伽馬異常點(diǎn)（帶），圈定有意義的異常場(chǎng)區(qū)，研究伽馬場(chǎng)特征及其與鈾礦化的關(guān)系[1]，并探查其分布規(guī)律、成礦條件和礦化特征，對(duì)鈾礦勘查有一定指導(dǎo)作用。

工作區(qū)開展鈾礦勘查工作多年以來，由于種種原因，并未取得較大的找礦進(jìn)展。而分形方法的研究對(duì)象即為自然界和社會(huì)活動(dòng)中廣泛存在的復(fù)雜無規(guī)則且具有自相似性的系統(tǒng)。因此，針對(duì)鈾資源礦產(chǎn)的分布特點(diǎn)，利用分形方法自身特性優(yōu)點(diǎn)，本文將分形方法應(yīng)用到放射性鈾礦勘探的數(shù)據(jù)處理當(dāng)中，并結(jié)合鉆探勘查結(jié)果，希望對(duì)找礦工作能提供較好的工作方向。

2.區(qū)域地質(zhì)概況

工作區(qū)位于吐哈盆地西南緣艾丁湖斜坡帶中西段。中下侏羅統(tǒng)總體呈相對(duì)平緩（<10°）的單斜構(gòu)造向盆內(nèi)延伸。構(gòu)造總體較穩(wěn)定，斷裂及褶皺不發(fā)育，但受盆地后期、特別是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段陸內(nèi)南北向擠壓作用的影響，區(qū)內(nèi)形成不同類型的斷裂（隱伏斷裂）和次級(jí)褶皺構(gòu)造。

斷裂構(gòu)造特征：中下侏羅統(tǒng)中斷裂構(gòu)造總體不發(fā)育。主要受基底斷裂的制約，多為基底斷裂復(fù)活形成。按照斷層線方向可分為近東西向、北西向、北東向等幾組。近東西向斷裂形成時(shí)間較早，規(guī)模較大、有多期活動(dòng)的特點(diǎn)，斷層性質(zhì)為逆沖斷層，斷層面向南陡傾，在盆緣沿?cái)嗔芽梢娡砉派貙幽鏇_于侏羅系和古近系之上。其延伸長(zhǎng)度幾十公里至上百公里，控制著盆緣和區(qū)域排泄區(qū)的邊界；北西向斷裂多為基底斷裂，構(gòu)造性質(zhì)為壓扭性，以高角度逆沖斷裂為特征，并使中下侏羅統(tǒng)蓋層發(fā)生背斜撓曲變形，斷層延伸長(zhǎng)度一般在十公里至幾十公里。北東向斷裂在區(qū)內(nèi)多為隱伏斷裂，與南部蝕源區(qū)基底斷裂相配套，斷裂構(gòu)造性質(zhì)為壓扭性或張扭性，延伸長(zhǎng)度一般在十公里至幾十公里。北東向隱伏斷裂對(duì)次級(jí)隆起或凹陷構(gòu)造有一定的控制作用。這些斷裂大部屬基底斷裂，在后期地質(zhì)作用過程中多次復(fù)活、繼續(xù)活動(dòng)，并直接控制和影響了區(qū)內(nèi)的地形地貌格局和成礦地質(zhì)作用。

3.區(qū)域地球物理特征

工作區(qū)位于艾比湖—烏魯木齊重力梯度帶與柯坪—博斯騰湖重力梯度帶向東延伸的交匯線部位，北邊為準(zhǔn)噶爾重力異常區(qū)的東部，南邊為塔里木重力異常區(qū)。整個(gè)盆地重力等值線近東西向分布，北稀南密，異常值為（-150～ 200）×105m/s2，由南向北重力值呈“U”形變化。

工作區(qū)位于準(zhǔn)噶爾—吐哈正磁異常區(qū)中的吐魯番—哈密正磁異常分區(qū)，整個(gè)盆地異常呈近EW向延伸，長(zhǎng)800km，寬200km，自西向東由沙家子—梧桐窩子、大南湖、底坎爾—康古爾塔格三個(gè)串珠狀異常構(gòu)成。工作區(qū)位于大南湖異常與迪哈爾—康古爾塔格異常東部，等值線分布較為稀疏，南低北高。

4.數(shù)據(jù)采集及整理

4.1分形理論

分形，即那些局部和整體按某種方式相似的集合，它也是集系統(tǒng)思想和幾何學(xué)于一體的自組織的理論。分形反映了自然界中很廣泛的一類物質(zhì)的一種基本屬性：即局部與局部，局部與整體在形態(tài)、功能和信息方面具有自相似性。分形的本質(zhì)是標(biāo)度不變性，自組織臨界性是分形生長(zhǎng)之源。分形（fractal）原意為破碎和不規(guī)則，用以指代那些由與整體以某種方式相似的局部組成的一類形體[2]。一般地說，分形具有以下幾個(gè)特征[3]：

（1）該集合具有精細(xì)的結(jié)構(gòu)，即有任意小比例的細(xì)節(jié)（無限可分性）；

（2）該集合整體與局部間有某種自相似性；

（3）分形集合的分形維數(shù)一般不是整數(shù)，而是分?jǐn)?shù)，且一般大于它的拓?fù)渚S數(shù)；

（4）分形集合是如此的不規(guī)則，以至它的整體與局部都不能用傳統(tǒng)的幾何語言來描述；

（5）在大多數(shù)情況下，分形集合可以以非常簡(jiǎn)單的方法來定義，可能由迭代產(chǎn)生。

4.2數(shù)據(jù)采集整理及圖件繪制

本文針對(duì)新疆吐魯番市艾丁湖地區(qū)，利用數(shù)字伽馬輻射儀FD-3013對(duì)該地區(qū)開展地面伽馬總量測(cè)量，在測(cè)量整個(gè)過程，所使用數(shù)字伽馬輻射儀穩(wěn)定性較好，保證了原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

基于γ測(cè)量的原理及分形計(jì)算方法中的盒維數(shù)法，可以把測(cè)量值的高低近似看成測(cè)點(diǎn)處放射性物質(zhì)含量或者濃度的大小，以測(cè)量值為“含量”，相同“含量”在平面等值線上圍成的周長(zhǎng)為相應(yīng)“含量”的“周長(zhǎng)”。按照分形幾何中盒維數(shù)法衍生出“含量-周長(zhǎng)法”，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行分析。以MapGIS為平臺(tái)，按上述思路對(duì)γ測(cè)量的測(cè)量值繪制的等值線圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到不同“含量”的屬性值，即得到一個(gè)含量與周長(zhǎng)的數(shù)據(jù)文件，并將該數(shù)據(jù)求對(duì)數(shù)，進(jìn)行歸一化處理（如表1所示）。

利用表1中等值線周長(zhǎng)與“含量”的雙對(duì)數(shù)關(guān)系lgN和lgr進(jìn)行最小二乘擬合，得到兩條近似直線（圖1），求得相交直線交點(diǎn)的值，確定其對(duì)應(yīng)的“含量”。用此方法得出此次伽馬總量測(cè)量值為18ppm，將其定為該工作區(qū)中數(shù)據(jù)應(yīng)具有的背景值及異常值[4]，從而利用surfer軟件繪制該地區(qū)的伽馬總量測(cè)量的等值線圖（圖2）。

4.3結(jié)果比較

從圖2可以看出，在研究區(qū)西南方向可以圈定出四片伽馬異常暈圈。四個(gè)暈圈相對(duì)比較集中，如圖所示，測(cè)得1號(hào)異常區(qū)面積為0.14km2，2號(hào)異常區(qū)面積為0.69km2，3號(hào)異常區(qū)面積為0.34km2，4號(hào)異常區(qū)面積為0.11km2。四個(gè)異常暈圈均主要分布在斷裂附近出露的中侏羅統(tǒng)西山窯組地層中，巖性為灰色砂巖和灰黑色炭質(zhì)泥巖。

該地區(qū)已施工的鉆孔中，在西山窯組地層中已發(fā)現(xiàn)礦化顯示（圖3），結(jié)合此次地面測(cè)量成果，可以將該地層作為迪哈爾地區(qū)的重點(diǎn)找礦目的層。同時(shí)可以得出，利用分形理論處理放射性數(shù)據(jù)得出其異常下限值方法準(zhǔn)確可行。

5.結(jié)語

通過對(duì)工作區(qū)的地面伽馬總量測(cè)量及數(shù)據(jù)分析，得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：分形理論可以作為一種確定放射性異常下限值的方法，并且可以取得較好的效果；結(jié)合該地區(qū)地質(zhì)勘查成果，可以將西山窯組作為該工作區(qū)的重點(diǎn)找礦目的層；由于該地區(qū)開展的地面工作較少，且勘探程度較低，建議進(jìn)一步開展地面工作及加大勘探力度。

參考文獻(xiàn)：

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