γ能譜測(cè)量在某礦區(qū)的應(yīng)用與研究

張正文

1 測(cè)區(qū)地質(zhì)背景

測(cè)區(qū)內(nèi)出露的地層有寒武系、泥盆—石炭系、白堊系、古近系及第四系，以白堊系的火山巖地層分布最廣。地層總體產(chǎn)狀平緩，傾角10°～15°為開(kāi)闊的箕狀向斜盆地。地層、巖性由老到新：寒武系（∈）主要巖性為青灰色砂質(zhì)板巖、千枚巖、變質(zhì)砂巖；泥盆—石炭系（D—C1）主要巖性為石英質(zhì)礫巖、長(zhǎng)石石英砂巖、變質(zhì)砂巖；白堊系上統(tǒng)中組（K22）巖性主要為紫紅色砂巖、砂礫巖、礫巖，白堊系上統(tǒng)上組（K23）巖性主要為一套流紋質(zhì)酸性火山雜巖，由下到上為集塊熔巖、火山碎屑巖、熔結(jié)凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r等，是主要鈾含礦層，厚度大于2000m。平行不整合于白堊系上統(tǒng)中組（K22）之上；古近系（E）主要巖性為灰色、青灰色鈣質(zhì)砂頁(yè)巖、泥灰?guī)r、粗砂巖、砂巖。

巖漿巖：中生代以來(lái)，區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)較頻繁且強(qiáng)烈，而且類型較多，與礦化關(guān)系密切。早期大規(guī)?；◢弾r侵入，形成本區(qū)鷓鴣隆斷裂下盤(pán)的桂坑巖體和本區(qū)北東側(cè)的大神壩巖體，晚期火山活動(dòng)強(qiáng)烈，形成厚度大于2000余米的火山熔巖、火山碎屑巖以及次火山巖。工作區(qū)巖漿巖主要為酸性火山巖，少量的中基性巖脈，酸性火山巖有熔巖、火山碎屑巖等。火山碎屑巖有集塊巖、火山角礫巖、角礫凝灰?guī)r、含礫凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r等，為流紋質(zhì)富硅偏鉀系列，是鈾多金屬礦化有利巖性。

構(gòu)造：本區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，按斷裂的走向，主要可分為北北東向（鷓鴣隆斷裂、豬麻壩斷裂、咸水?dāng)嗔选⒙棺涌訑嗔?、上村一?hào)斷裂），近東西向（麻樓斷裂、竹子嶺一號(hào)斷裂、竹子嶺二號(hào)斷裂），近南北向（上村二號(hào)、三號(hào)斷裂）、北西向（主要表現(xiàn)為硅化帶及中基性脈巖（輝綠巖、閃長(zhǎng)巖）四組。

2 地球物理、地球化學(xué)特征

根據(jù)前人在工作區(qū)內(nèi)開(kāi)展的放射性測(cè)量成果，該盆地內(nèi)各主要含礦層的伽瑪?shù)讛?shù)為9nc/kg·h～11nc/kg·h。該盆地伽瑪異常場(chǎng)暈圈主要分布在火山巖盆地的四周，北部、南部、西部異常場(chǎng)分布密度大，梯度變化較大，異常場(chǎng)呈大面積出露，且場(chǎng)值高、點(diǎn)帶多，好的點(diǎn)、帶都進(jìn)行過(guò)揭露評(píng)價(jià)，有的發(fā)展為礦床、礦點(diǎn)。北、南、西部的異常暈控制了該盆地已知礦床（點(diǎn)）的90%以上。東部異常場(chǎng)相對(duì)稀疏，場(chǎng)值不高，梯度變化小，東部異常發(fā)現(xiàn)有豆子坑礦點(diǎn)，異常零星，地表礦化微弱，淺部評(píng)價(jià)有901、902等礦化點(diǎn)。伽瑪異常場(chǎng)分布表明異常產(chǎn)出直接受到蓋層構(gòu)造控制，盆邊蓋層構(gòu)造相對(duì)發(fā)育并出露地表。西部異常產(chǎn)出主要受北東向鷓鴣隆斷裂及其次級(jí)裂隙構(gòu)造、火山斷陷構(gòu)造控制；北部異常主要受火山構(gòu)造與北東向構(gòu)造控制；南部異常主要受近東西向麻樓斷裂帶、推覆構(gòu)造以及火山斷陷構(gòu)造聯(lián)合控制，異常通常反映在巖體接觸帶內(nèi)外，東部異常產(chǎn)出也與北東向構(gòu)造有關(guān)。

區(qū)內(nèi)各種巖石底數(shù)為：鈾1.6×10-6g/L，氡111.0 Bq/L，鈾異常值大于2.0×10-6g/L，氡異常值大于259.0Bq/L。區(qū)內(nèi)放射性水化學(xué)分布具一定的方向性，異常數(shù)值較高，鈾水異常數(shù)值一般為4×10-6g/L～8.15×10-6g/L，最高215.3×10-6g/L，最低3×10-6g/L。氡水異常數(shù)值一般為100Bq/L～260Bq/L，最高為25130Bq/L，最低為20Bq/L。

根據(jù)前人資料工作區(qū)及其附近處于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)放射性異常區(qū)中。Ⅱ-1位于立項(xiàng)區(qū)內(nèi)王竹鳳至八字岌一帶；Ⅱ-3位于立項(xiàng)區(qū)南部文西一帶。Ⅲ-3位于鹿子坑南東、下舉村西一帶。

根據(jù)前人資料，工作區(qū)內(nèi)存在著Ⅱ-4、Ⅱ-5、Ⅱ-9三個(gè)Ⅱ級(jí)水暈遠(yuǎn)景區(qū)以及Ⅲ-13、Ⅲ-14兩個(gè)Ⅲ級(jí)水暈遠(yuǎn)景區(qū)。Ⅱ-4：位于工作區(qū)中北部鹿子坑至牛尾岌一帶。Ⅱ-5：位于工作區(qū)南部文西下村一帶。Ⅱ-9：位于工作區(qū)西部的胡屋一帶。Ⅲ-13、Ⅲ-14位于工作區(qū)西部王竹鳳、麻塘尾一帶。區(qū)內(nèi)的水暈與物探異常暈圈套合較好，為區(qū)內(nèi)尋找鈾多金屬礦提供了較好的找礦線索。

3 區(qū)內(nèi)多金屬礦控礦因素及成礦作用認(rèn)識(shí)

通過(guò)對(duì)工作區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的鈾礦化控礦因素研究，分析和總結(jié)了區(qū)內(nèi)已知鈾礦化的富集規(guī)律。初步認(rèn)為區(qū)內(nèi)鈾礦空間定位控制因素為斷裂構(gòu)造、酸性蝕變與堿性蝕變疊加、層間界面（層間破碎帶）、基底界面（火山斷陷構(gòu)造）及晚期巖脈。最關(guān)鍵控礦因素為斷裂構(gòu)造，基底斷裂及其次級(jí)斷裂構(gòu)造控制鈾礦體空間定位。區(qū)內(nèi)鈾礦化熱液蝕變?yōu)樗嵝晕g變和堿性蝕變，酸、堿蝕變疊合控制了鈾礦化的富厚程度。層間破碎帶控礦為發(fā)育于巖性接觸面和地層界面中的層間構(gòu)造和裂隙控礦。晚期巖脈控礦主要是指晚期輝綠巖脈控礦。

4 地面伽瑪能譜測(cè)量工作方法、成果及效果

4.1 地面伽瑪能譜測(cè)量工作方法

本次開(kāi)展γ能譜剖面測(cè)量工作，目的是圈定伽瑪能譜異常，查證前人圈定的物化探異常，尋找新的放射性異常點(diǎn)、帶，進(jìn)一步縮小找礦靶區(qū)，為下步槽探揭露及深部鉆探施工提供依據(jù)，為該地區(qū)找礦預(yù)測(cè)提供依據(jù)。測(cè)區(qū)采用比例尺1：5000，100×20網(wǎng)格法測(cè)量，完成6條剖面，工作量為6.2km，完成基本測(cè)量點(diǎn)316點(diǎn)，檢查測(cè)量點(diǎn)91點(diǎn)，加密測(cè)量點(diǎn)28點(diǎn)。用高精度GPS測(cè)量?jī)x布置基線，采用測(cè)量方位為120°，點(diǎn)距20m方式進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量。布設(shè)的剖面能夠穿過(guò)所測(cè)的斷裂構(gòu)造，并能在剖面看見(jiàn)地質(zhì)體良好的露頭。

工作儀器是采用核工業(yè)航測(cè)遙感中心研發(fā)的ARD型便攜式多道伽瑪能譜儀，儀器較輕便，穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、一致性良好，測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。若被測(cè)對(duì)象為正常含量，測(cè)量時(shí)間為1min～2min，取一次讀數(shù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)取兩次，遇雨要停止工作，雨后3h～4h方可繼續(xù)工作；出工前要把已知的地層、巖體、斷層構(gòu)造的位置、物探和化探異常事先標(biāo)在地形圖上，測(cè)量時(shí)認(rèn)真觀察地質(zhì)現(xiàn)象；對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常點(diǎn)（帶），必須進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，追索異常，記述異常位置、形態(tài)、異常產(chǎn)出部位的巖性、圍巖蝕變、礦化特征、異常規(guī)模和控制因素；在異常值最高部位取巖石樣，進(jìn)行鈾、鐳及伴生元素分析；儀器需按相關(guān)要求進(jìn)行“三性”檢查；測(cè)線檢查主要布置在成礦有利或工作質(zhì)量有懷疑的地方，以互檢方式進(jìn)行，不少于總工作量的5%。

背景值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)按照《數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋正態(tài)性檢驗(yàn)》（GB4882-2001）進(jìn)行正態(tài)、偏度、峰值檢驗(yàn)，檢驗(yàn)各元素含量服從何種分布，檢查點(diǎn)數(shù)不小于30個(gè)；統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)地層、巖體的主要巖性及特定地質(zhì)環(huán)境（如巖體相帶等）的鈾、釷、鉀、總量含量背景值（X）、標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）、變異系數(shù)（CV）、釷鈾比值、鈾鉀比值等參數(shù)。

γ能譜測(cè)量按《地面伽瑪能譜測(cè)量規(guī)范》（EJT363-2012）執(zhí)行。

4.2 地面伽瑪能譜測(cè)量數(shù)據(jù)處理

ARD型儀器自帶存儲(chǔ)和傳輸功能。每次測(cè)量完成后存入電腦，再用excel軟件分析處理，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分別求出鈾、釷、鉀元素含量和總量的背景平均值（）、標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）和變異系數(shù)（CV）等參數(shù)。建立取樣點(diǎn)空間坐標(biāo)（X，Y），利用Mapgis的DTM分析將數(shù)據(jù)距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)絡(luò)柵格化，按測(cè)線、測(cè)點(diǎn)距建立DTM模型，繪制鈾、釷、鉀、總量等含量等值線圖。通過(guò)分析圖件，可以清楚的看出鈾、釷、鉀等含量異常及分布情況。

數(shù)據(jù)分級(jí)依據(jù)：含量高出地質(zhì)體背景值三倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，但未達(dá)到異常點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的異常稱異常暈。含量低于異常暈的弱異?？煞譃槠邥灪透邥灐?/p>

4.3 地面伽瑪能譜測(cè)量結(jié)果

本次γ能譜剖面測(cè)量工作，共完成6條剖面，主要部署在工作區(qū)中部的新屋一帶，基本垂直于異常暈圈長(zhǎng)軸以及斷裂構(gòu)造走向方向，經(jīng)過(guò)加密后的伽瑪能譜測(cè)量網(wǎng)度基本形成100×20的測(cè)網(wǎng)規(guī)格。采用算術(shù)法分別對(duì)該測(cè)區(qū)的6條剖面測(cè)量數(shù)據(jù)的背景值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并求得標(biāo)準(zhǔn)偏差。根據(jù)規(guī)范，異常點(diǎn)下限為背景值加3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。經(jīng)統(tǒng)計(jì)U含量（10-6）、Th含量（10-6）、K含量（%）可獲得本次測(cè)量數(shù)值中鈾金屬含量大于3倍背景值的測(cè)量點(diǎn)16個(gè)、鉀含量大于三倍背景值的測(cè)量點(diǎn)1個(gè)。由于本次鈾、鉀異常點(diǎn)（帶）分布不在一起，而該項(xiàng)目是以找礦為目的，并通過(guò)實(shí)地異常查證可知，能譜測(cè)量可圈出U異常帶2個(gè)（U-1、U-2），鈾異常帶分別為區(qū)內(nèi)中部的謝屋異常帶U-1和中部的新屋異常帶U-2。鈾異常帶成因及與地質(zhì)關(guān)系如下。

4.3.1 U-1異常帶

該異常帶位于區(qū)內(nèi)中部的謝屋，呈橢圓形，北東向展布，長(zhǎng)766m，寬106m，暈圈面積約0.13km2。eU含量一般為4.6×10-6～10.3×10-6，最高達(dá)37.2×10-6，該異常帶范圍內(nèi)eTh含量一般32×10-6～59×10-6，eK含量1.5%～5.1%，釷鈾比值1.5～4.6、比值平均約為3.7，屬于鈾釷混合異常暈。異常帶分布在晚白堊世晶屑凝灰?guī)r（K23e）以及古近系砂巖（E）中，該異常主要與該地段白堊系與古近系不整合接觸面有關(guān)，異常帶的展布特征嚴(yán)格受不整合接觸面控制。在不整合接觸面附近見(jiàn)赤鐵礦化、絹云母化、褐鐵礦化、螢石化、高嶺土化等圍巖蝕變現(xiàn)象，后經(jīng)施工剝土工程進(jìn)行驗(yàn)證，見(jiàn)到鈾工業(yè)礦化，提供了較好的找礦線索。

4.3.2 U-2異常帶

該異常帶位于區(qū)內(nèi)中部的新屋，呈橢圓形，北東向展布，長(zhǎng)352m，寬118m，暈圈面積約0.08km2。eU含量一般為3.8×10-6～9.2×10-6，最高達(dá)19.2×10-6，該異常帶范圍內(nèi)eTh含量一般31×10-6～62×10-6，eK含量1.3%～5.6%，釷鈾比值1.6～5.2、比值平均約為4.2，屬于鈾釷混合異常暈。異常帶分布在晚白堊世晶屑凝灰?guī)r（K23e）以及古近系砂巖（E）中，經(jīng)實(shí)地調(diào)查，該異常帶出露位置為白堊系與古近系不整合接觸面附近，展布特征與不整合接觸面界線基本一致，異常受不整合接觸面控制。在不整合接觸面附近巖石見(jiàn)絹云母化、褐鐵礦化、高嶺土化、鉀長(zhǎng)石化等圍巖蝕變現(xiàn)象，發(fā)育有一條北東向的構(gòu)造破碎帶。該處的FD-3013測(cè)量值為62×10-6～80×10-6。

本次地面γ能譜異常分布與巖性、地層關(guān)系較為密切，尤其是新屋至謝屋一帶異常展布與古近系砂巖、細(xì)砂巖及白堊系晶屑凝灰?guī)r不整合接觸面聯(lián)系密切，測(cè)量結(jié)果顯示在不整合接觸面附近伽瑪能譜異常明顯，與前人圈定的放射性水化學(xué)異常吻合程度相對(duì)較好，異常主要是受不整合接觸面控制，呈現(xiàn)較好的鈾礦化異常特征環(huán)境，且尋找到新的放射性異常點(diǎn)、帶，發(fā)現(xiàn)了較好的鈾礦化信息，為區(qū)內(nèi)尋找層控型鈾礦化提供了方向，今后鈾礦找礦的提供重要預(yù)測(cè)依據(jù)，同時(shí)有望在區(qū)內(nèi)尋找到新的鈾礦體。

4.3.3 異常查證結(jié)果

本次在區(qū)內(nèi)中部新屋村謝屋小組的U-1異常帶附近施工1條剝土BT2，該剝土處于古近系砂巖、細(xì)砂巖與白堊系晶屑凝灰?guī)r不整合接觸面附近，受地形地貌影響，選擇在晶屑凝灰?guī)r中進(jìn)行施工，施工點(diǎn)往北西315°方向約5m處巖性為古近系砂巖、細(xì)砂巖。經(jīng)物探編錄結(jié)果顯示在該剝土中見(jiàn)有鈾礦化，礦化賦存在赤鐵礦化晶屑凝灰?guī)r中，圍巖蝕變主要有赤鐵礦化、絹云母化、褐鐵礦化、高嶺土化、螢石化等，呈帶狀分布于晶屑凝灰?guī)r中，具有一定的水平分帶性，由中心螢石化、赤鐵礦化，向外依次為鉀長(zhǎng)石化、絹云母化、褐鐵礦化、高嶺土化等；其中赤鐵礦化與鈾礦化關(guān)系密切，赤鐵礦化愈強(qiáng)，礦化愈好。在剝土的5.25m～6.25m處見(jiàn)有厚度為0.75m，品位為0.052%的鈾工業(yè)礦化，鈾異常寬為0.75m～1.80m，長(zhǎng)約21m。另外，根據(jù)物探編錄顯示在剝土底部鈾異常品位（0.016%～0.022%）比上部（0.011%～0.015%）增高，往深部鈾品位有進(jìn)一步增高趨勢(shì)，這為后期尋找古近系與白堊系不整合接觸面附近鈾礦化提供了較好的找礦線索。

4.3.4 伽瑪能譜剖面測(cè)量工作質(zhì)量

本次伽瑪剖面測(cè)量剖面的布設(shè)遵循垂直于異常暈圈長(zhǎng)軸以及構(gòu)造走向的原則，做到了布設(shè)的剖面能夠穿過(guò)所測(cè)的斷裂構(gòu)造，并能在剖面看見(jiàn)地質(zhì)體良好的露頭。本次工作布置了6條剖面（γ-1～γ-6）伽瑪能譜剖面測(cè)量，方位為120°，點(diǎn)距為20m，共完成γ能譜剖面測(cè)點(diǎn)435個(gè)，其中基本測(cè)量點(diǎn)316個(gè)，加密測(cè)點(diǎn)28個(gè)，檢查測(cè)點(diǎn)91個(gè)，達(dá)到了規(guī)范要求的對(duì)重要異常點(diǎn)進(jìn)行100%檢查，一般異常點(diǎn)50%的檢查，檢查工作量不少于總工作量的10%。

在工作過(guò)程中，野外工作儀器是采用核工業(yè)航測(cè)遙感中心研發(fā)的ARD型便攜式多道伽瑪能譜儀，儀器編號(hào)為ARD-0532、ARD-0533；開(kāi)工前每臺(tái)儀器均由國(guó)防科技工業(yè)1313二級(jí)放射性計(jì)量站檢定合格，野外儀器性能檢合格。兩臺(tái)儀器在檢定合格后、項(xiàng)目開(kāi)工前在飽和模型上都做了準(zhǔn)確性檢查，檢查結(jié)果在規(guī)范要求范圍內(nèi)；本次兩臺(tái)伽瑪能譜儀器一致性檢查誤差為-3.03%～3.03%次檢查結(jié)果良好，符合規(guī)范要求；并且進(jìn)行了短期穩(wěn)定性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性檢查，穩(wěn)定性良好。

4.3.5 檢查測(cè)量工作情況

本次檢查測(cè)量工作布置主要是在異常暈區(qū)域，按規(guī)范《地面伽瑪能譜測(cè)量規(guī)范》（EJ/T 363-2012）中規(guī)定不少于總工作量的5%布置。采用與基本測(cè)量相同點(diǎn)位，不同儀器、不同人員、在野外基本測(cè)量完成，初步圈定了鈾異常后進(jìn)行的。一共檢查了5條測(cè)線：1號(hào)線、2號(hào)線、4號(hào)線、5號(hào)線、6號(hào)線，檢查測(cè)點(diǎn)共91個(gè)，占整個(gè)測(cè)區(qū)工作量28.80%。

本次測(cè)量檢查線誤差計(jì)算是基本測(cè)量與檢查測(cè)量同等點(diǎn)位測(cè)量值按規(guī)范要求計(jì)算的，鈾含量≤10×10-6，釷含量≤25×10-6時(shí)，按絕對(duì)誤差公式△=︱Q1-Q2︱計(jì)算，當(dāng)大于上述含量時(shí)用含量相對(duì)誤差公式：

來(lái)計(jì)算；鉀含量誤差同時(shí)計(jì)算含量絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，并計(jì)算同時(shí)滿足兩個(gè)條件的合格率。即鈾、釷含量分別≤10×10-6、25×10-6時(shí)，采用含量絕對(duì)誤差的絕對(duì)值計(jì)算的，而大于上述含量時(shí)采用相對(duì)誤差。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)：鈾含量≤10×10-6時(shí)，其絕對(duì)誤差范圍0×10-6～2.5×10-6，合格率為94.8%，＞10×10-6時(shí)，其相對(duì)誤差范圍-2.6%～4.2%，合格率100%；釷含量≤25×10-6時(shí)，其 絕 對(duì) 誤 差 范 圍0.2×10-6～2.3×10-6，合 格 率 為100.00%，＞25×10-6時(shí)，其相對(duì)誤差范圍-12.5%～3.8%，合格率96.5%；鉀含量絕對(duì)誤差范圍為0.1%～1.5%，相對(duì)誤差范圍-16.5%～12.8%，而同時(shí)滿足規(guī)范要求的兩個(gè)條件的合格率為95.6%。另外，從基本測(cè)量與檢查測(cè)量含量對(duì)比曲線可以看出，本次檢查測(cè)量含量與基本測(cè)量含量吻合較好。

5 總結(jié)

（1）本次通過(guò)地面γ能譜測(cè)量驗(yàn)證了老工作區(qū)礦化異常、伽瑪異常，且物化探異常疊加良好，證明了方法的有效性、實(shí)用性。

（2）γ能譜測(cè)量的多道性，可以重點(diǎn)了解測(cè)區(qū)鈾、釷、鉀元素含量及其分布特征，圈定伽瑪能譜異常，幫助查證前人圈定的物化探暈圈，進(jìn)一步縮小找礦靶區(qū)。

（3）通過(guò)地面γ能譜測(cè)量出的異常分布情況，可以為槽探揭露及深部探索提供依據(jù)，研究異常與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，找出放射性元素富集的特點(diǎn)，進(jìn)一步指導(dǎo)測(cè)區(qū)找礦工作。