地面伽馬總量測(cè)量方法在大興安嶺成礦帶淺覆蓋區(qū)地質(zhì)填圖中的應(yīng)用

[摘要]隨著區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作比例尺的精度要求不斷的提高，地質(zhì)調(diào)查的工作區(qū)也由簡(jiǎn)單地區(qū)向淺層覆蓋區(qū)，在林區(qū)及草地等淺覆蓋區(qū)，多為第四系所覆蓋。根據(jù)巖石放射性差異，利用地面伽馬總量在大興安嶺成礦帶北段天池地區(qū)開(kāi)展填圖工作，并有效的圈定出各巖性分布范圍，取得了較好成效。

[關(guān)鍵詞]放射性元素；伽馬測(cè)量；淺覆蓋區(qū)

隨著區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作比例尺的精度要求不斷的增加，地質(zhì)調(diào)查的工作區(qū)也由簡(jiǎn)單地區(qū)向淺層覆蓋區(qū)，在林區(qū)及草地等淺覆蓋區(qū)，地質(zhì)現(xiàn)象自然露頭較差，并多為第四系所覆蓋。目前開(kāi)展在大興安嶺成礦帶北段森林覆蓋的淺覆蓋區(qū)，筆者參加的1∶5萬(wàn)天池淺覆蓋區(qū)區(qū)調(diào)項(xiàng)目利用地面伽馬總量測(cè)量來(lái)分析并總結(jié)淺覆蓋區(qū)中各巖性的地表放射性特征[1]，為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作中各巖性界線的圈定提供行之有效的方法。

1.地質(zhì)背景及放射性特征

1.1研究區(qū)地質(zhì)背景

天池地區(qū)位于大興安嶺中段東側(cè)，西伯利亞板塊東南陸緣增生帶，東烏旗-扎蘭屯火山型被動(dòng)陸緣內(nèi)。地表多為第四系覆蓋，以侏羅系及少量石炭系地層、中侏羅世及早白堊世巖體為主[1-2]（圖1）。

1.2研究區(qū)放射性特征

眾所周知，不同巖石中的放射性元素含量是不同的，同一類巖石生成的時(shí)代不同，其放射性元素含量也不相同[3-5]，經(jīng)統(tǒng)計(jì)天池地區(qū)各地層巖性、侵入巖的伽馬照射量率（表1）。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看：

（1）在侵入巖中，花崗斑巖伽馬照射量率最高，其次為黑云母二長(zhǎng)花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、正長(zhǎng)花崗巖。具有年代越新，巖性伽馬照射量率越高之特點(diǎn)，但相差甚微。

（2）在火山巖中，流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r伽馬照射量率最高，英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r、安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r次之，玄武巖伽馬照射量率最低。巖性從酸性-中性-基性伽馬照射量率逐漸降低，酸性流紋巖伽馬照射量率（平均5.85nC/kg·h）是基性玄武巖（平均2.50nC/kg·h）的2～3倍，中性安山巖伽馬照射量率（平均4.77nC/kg·h）是基性玄武巖的2倍。

據(jù)研究區(qū)地質(zhì)背景和巖性照射量率特征可知，區(qū)內(nèi)地層巖性、侵入巖之間的伽馬照射量率是有區(qū)分的，特別是上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3m）酸性火山巖與玄武巖、侵入巖之間伽馬照射量率差別大，故而可區(qū)分產(chǎn)生伽馬異常的原因，據(jù)此在本區(qū)利用伽馬測(cè)量區(qū)分其巖性界線的物理前提成立，結(jié)合這些特點(diǎn)開(kāi)展伽馬測(cè)量，根據(jù)研究區(qū)巖性伽馬照射量率數(shù)據(jù)圈定各自區(qū)域范圍。

通過(guò)以上規(guī)律可知，大興安嶺成礦帶北段大部為森林覆蓋的淺覆蓋區(qū)，地質(zhì)填圖使用伽馬測(cè)量方法推測(cè)巖性界線是有其地質(zhì)依據(jù)的[4]。

2.儀器和工作方法簡(jiǎn)介

2.1儀器

野外測(cè)量?jī)x器為FD-71A輻射儀是由上海申核電子儀器廠生產(chǎn)的，主要以巖（礦）石中放射性元素放出γ射線為基礎(chǔ)，測(cè)量地表巖石的γ射線，在研究巖石γ場(chǎng)的基礎(chǔ)上找出增高場(chǎng)和相對(duì)偏高場(chǎng)，借以發(fā)現(xiàn)放射性礦床或解決其他地質(zhì)問(wèn)題。儀器測(cè)量范圍：0～250nC/kg·h，Ⅰ測(cè)程0～12.5nC/kg·h，Ⅱ測(cè)程0～50nC/kg·h，Ⅲ測(cè)程0～250nC/kg·h，各測(cè)程非線性系數(shù)<8%（表頭滿刻度為50格，相當(dāng)于Ⅱ測(cè)程，Ⅰ測(cè)程除4，Ⅲ測(cè)程乘5，即為Ⅰ、Ⅲ測(cè)程量程）。

儀器按規(guī)范要求進(jìn)行調(diào)試或檢修，定期用伽馬標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)（圖2），其儀器“三性”均符合要求，能滿足生產(chǎn)需求。

2.2工作方法

伽馬測(cè)量比例尺1∶50000，采用不規(guī)則測(cè)網(wǎng)，與區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查采用相同路線。測(cè)量過(guò)程中儀器采取連續(xù)聽(tīng)測(cè)，探測(cè)器靠近地面左右擺動(dòng)，按布設(shè)路線“蛇曲”前進(jìn)，擺動(dòng)幅度在線距的四分之一與二分之一之間，同時(shí)注意伽馬背景值的變化，若發(fā)現(xiàn)儀器讀數(shù)偏高，立即追索，圈定范圍，分析原因，浮土覆蓋地段出現(xiàn)偏高點(diǎn)采用刨坑測(cè)量，仔細(xì)觀察巖性、構(gòu)造、找礦標(biāo)志、地貌、浮土覆蓋及植被情況，發(fā)現(xiàn)成礦有利的地質(zhì)條件時(shí)，應(yīng)仔細(xì)尋找異常。

測(cè)量時(shí)隨時(shí)檢查儀器的工作狀態(tài)，注意自然環(huán)境（溫度、濕度等）的變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，按100m左右點(diǎn)距進(jìn)行測(cè)量和記錄，并把實(shí)際測(cè)量路線、測(cè)量點(diǎn)位置、巖性、地貌和伽馬值標(biāo)在1∶25000數(shù)字化地形圖上，測(cè)量點(diǎn)盡量選在基巖（或風(fēng)化基巖）露頭上，基巖表面盡可能平整。室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，用計(jì)算機(jī)繪制相應(yīng)圖件。

3.伽馬測(cè)量結(jié)果與地質(zhì)解譯

從伽馬測(cè)量等值線圖上看出整體上研究區(qū)伽馬場(chǎng)變化明顯，東北部平穩(wěn)低值，中南部平穩(wěn)中值、局部伴隨低值異常，其他各部伽馬值高，變化大之特點(diǎn)?；究煞譃?個(gè)區(qū)域：東北部藍(lán)色區(qū)域，整體較為平穩(wěn)，伽馬值低，一般在2.4～2.6nC/kg·h之間。中南部淺紅色區(qū)域，伽馬值變化范圍為5.3～5.8nC/kg·h，局部伴隨伽馬值4.0～4.5nC/kg·h的低值區(qū)域。其他區(qū)域?yàn)橘ゑR值高，變化范圍大，伽馬值在4.3～6.6nC/kg·h之間的區(qū)域。

異常區(qū)Y-1位于研究區(qū)的東北部（圖3），異常區(qū)整體呈北東向展布，為低值伽馬強(qiáng)度異常帶，地表與第四系玄武巖對(duì)應(yīng)，推測(cè)該低值伽馬異常帶是由小東溝玄武巖和大黑溝組玄武巖導(dǎo)致的。異常區(qū)Y-2位于研究區(qū)西北角，Y-3位于研究區(qū)中南部，兩處異常區(qū)均呈團(tuán)塊狀、東北角略顯北東向帶狀的中值伽馬異常、局部伴隨灰白色低值伽馬異常的區(qū)域，該區(qū)域地表巖性多樣，即有上石炭-下二疊統(tǒng)寶力高廟組（C2P1bl）的變質(zhì)粉砂巖、上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組（J3mn）的安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)凝灰?guī)r，又有中晚三疊世的正長(zhǎng)花崗巖（ξγT3）、晚侏羅世的正長(zhǎng)花崗巖（ξγJ3）與之對(duì)應(yīng)，推測(cè)該區(qū)域的西側(cè)C1、C2為上石炭-下二疊統(tǒng)寶力高廟組（C2P1bl）的變質(zhì)粉砂巖，北側(cè)C3為上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組（J3mn）的安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、英安質(zhì)凝灰?guī)r，中南側(cè)C4、C5及東北側(cè)C6、C7、C8為中晚三疊世的正長(zhǎng)花崗巖（ξγT3），其他區(qū)域?yàn)橥碣_世的正長(zhǎng)花崗巖（ξγJ3）。研究區(qū)內(nèi)紅色伽馬高值異常區(qū)，伽馬值高且變化大，地表與之對(duì)應(yīng)的是上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3m）的流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、英安巖、英安質(zhì)凝灰?guī)r，推測(cè)是上述地層巖性的反映，局部的伽馬低值區(qū)域可能是中侏羅統(tǒng)塔木蘭溝組（J2t）的安山質(zhì)凝灰?guī)r，晚侏羅世黑云母二長(zhǎng)花崗巖（ηγβJ3）的反映。

圖4是利用伽馬測(cè)量等值線圖（圖3），結(jié)合（表1）及1∶50000地質(zhì)圖（圖1）解譯的研究區(qū)地質(zhì)成果圖。

4.伽馬測(cè)量結(jié)果效果分析

根據(jù)伽馬測(cè)量、地質(zhì)及推斷成果，在（圖4）中AA1線做剖面及槽探驗(yàn)證（圖5）。該剖面布設(shè)在上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組（J3m）流紋質(zhì)凝灰?guī)r和更新統(tǒng)大黑溝組（QP3d）玄武巖之間，沿槽探基線做了實(shí)驗(yàn)剖面，測(cè)量了槽探基巖放射性伽馬強(qiáng)度和地表淺覆蓋層的放射性伽馬強(qiáng)度，以便對(duì)基巖中的放射性伽馬強(qiáng)度和地表淺覆蓋層的放射性伽馬強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，找出它們的關(guān)系。

（1）伽馬測(cè)量結(jié)果的分析：

通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)曲線對(duì)比分析可以看到，地表淺覆蓋層的放射性伽馬強(qiáng)度與基巖的放射性伽馬強(qiáng)度具有很強(qiáng)的相關(guān)性。

①地表淺覆蓋層的放射性伽馬強(qiáng)度曲線與基巖的放射性伽馬曲線變化形態(tài)一致。

②地表淺覆蓋層的放射性伽馬強(qiáng)度值略低于基巖的放射性伽馬強(qiáng)度值。

（2）伽馬測(cè)量對(duì)研究區(qū)巖性區(qū)分能力的分析：

在探槽（圖5）：流紋質(zhì)凝灰?guī)r、玄武巖伽馬曲線分別處于波峰、波谷狀態(tài)，且伽馬曲線波峰、波谷分界點(diǎn)正處在流紋質(zhì)凝灰?guī)r、玄武巖巖性界線點(diǎn)處。

結(jié)合上述伽馬測(cè)量、地質(zhì)情況看，驗(yàn)證了伽馬測(cè)量技術(shù)用于區(qū)分不同巖性界線的效果，為下一步伽馬測(cè)量、地質(zhì)填圖工作提供參考。

5.結(jié)論與建議

地面伽馬總量測(cè)量技術(shù)具有儀器操作簡(jiǎn)單、方便、高效、便于攜帶，室內(nèi)數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，易于計(jì)算機(jī)成圖。利用巖石放射性的差異，在大興安嶺成礦帶北段森林淺覆蓋區(qū)天池地區(qū)填圖中，有效地圈定出淺覆蓋層底下各巖性界線的范圍，取得了較好的應(yīng)用效果，為淺覆蓋區(qū)的區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查提供了新的思路。

[參考文獻(xiàn)]

[1]馬國(guó)祥，王之晟，郝曉飛，等，內(nèi)蒙古1∶5萬(wàn)天池、小東溝林場(chǎng)、三十公里、五道溝幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].2014年.

[2]鄧福理.內(nèi)蒙古阿爾山地區(qū)白音高老祖地球化學(xué)特征及形成年齡討論[C].中國(guó)核學(xué)會(huì)，2013年.

[3]魯挑建，姜啟明.放射性地球物理勘查.哈爾濱工程大學(xué)出版社，2009年.

[4]程業(yè)勛.核輻射場(chǎng)與放射線勘查.地質(zhì)出版社，2005年.

[5]黃笑，楊亞新，王殿學(xué)，等.2019.松遼盆地寶龍山地區(qū)鉆孔γ照射量率分布特征[J].鈾礦地質(zhì)，2019.35（05）：305-312.