地面伽瑪能譜測量在實際工作中的應用

邢立民　張江旭

摘 要： 地面伽瑪能譜測量，是伽瑪能譜用儀器直接測定巖石（土壤）和礦石中鈾（鐳）、釷、鉀的含量。通過對地面伽瑪能譜測量數據綜合處理，除了可以直接尋找近地表鈾異常外，它還提供了地層巖石中鈾、釷、鉀含量信息。利用鈾元素在氧化帶的化學性質活潑和釷元素的氧化物非常穩定的特性[1]，也為我們提供了地層中鈾、釷、鉀放射性元素的遷移和富集規律，對下一步找礦工作具有指導意義。

關鍵詞： 地面伽馬能譜測量； 含量； 鈾異常； 遷移和富集

1. 引言

鈾礦找礦工作始于20世紀五、六十年代，大面積找礦工作到目前已開展了七十多年，經過地質工作者的辛苦努力，淺部礦產基本被完全發掘，近地表礦產資源已近枯竭，開始了鈾礦找礦攻深找盲階段，并取得豐碩成果，進入二十一世紀，為更好的找礦、找大礦，整合財力和人力資源，國土資源部設立了鄂爾多斯盆地砂巖型鈾礦整裝勘查區，開展了地表物、化探找礦工作，其主要工作方法有地面伽瑪能譜測量、氡氣測量、音頻大地電磁測深及Po法找礦。2016年度，根據國土資源部中國地質調查局的項目要求在鄂爾多斯盆地北東部達拉特旗耳字壕幅開展了150000地面能譜測量工作。

2. 地質概況[2]

工作區位于鄂爾多斯盆地北東部，地質構造為鄂爾多斯盆地三級構造單元伊陜斜坡，伊陜斜坡是鄂爾多斯盆地的主要構造單元，占據了盆地的絕大部分地區，鄂爾多斯整裝勘查區位于伊盟隆起和伊陜斜坡的東勝—靖邊單斜，二者對中生代沉積作用和鈾成礦作用有直接的影響。出露地層主要有中新生界三疊系（T）、侏羅系（J）、白堊系下統（K1）、第四系（Q）。其中北部主要為白堊系下統（K1）東勝組，三疊系（T）的灰白、灰綠含礫砂巖二馬營組、棕紅色粉砂巖、泥巖和尚溝組及第四系（Q）地層；南部主要為侏羅系（J）延安組、直羅組和第四系（Q）地層。延安組巖性主要為黑灰色、灰色、灰白色砂巖和、泥巖和煤層；目的層直羅組的分布范圍較小，只在工作區南部小面積出露。直羅組巖性主要為灰綠、灰黃、紫紅色中細砂巖、砂質泥巖、粉砂巖和煤。

3. 鈾、釷、鉀元素異常分布特征

3.1 鈾元素異常分布特征

從鈾元素地球化學異常分布圖來看（圖1），鈾元素高值區位于工作區南西部，出露地層主要侏羅系（J）延安組、直羅組；北部及北東部為鈾元素含量低值區，僅有部分增高點零星分布，出露地層主要為三疊系（T）的二馬營組、和尚溝組、白堊系下統東勝組（K1dn1）和第四系（Q）地層；鈾元素異常區大的有兩處，異常點有三處。Ⅰ異常區位于工作區中部，其地層主要為三疊系（T）的灰白、灰綠含礫砂巖二馬營組；Ⅱ號異常區異常高點位于工作區南部邊界，其地層主要為侏羅系（J）直羅組黃色中砂巖，該區直羅組地層出露地表，說明本區異常中巖性異常。

3.2 釷元素異常分布特征

從釷元素地球化學異常分布圖來看（圖2），釷元素含量異常暈（帶）位于工作區北東部，呈帶狀北西—南東向展布，主要有三條異常暈（帶），分別編為Ⅰ號、Ⅱ號和Ⅲ號，分別為杜家圪塄—白家梁一線、可圖梁向南東向展布和郭家渠向南東向展布；異常的展布方向與地層及構造的方向基本一致，異常區出露的地層均為白堊系下統東勝組第一巖段、三疊系的二馬營組、和尚溝組地層；低值區主要位于工作區的西部和西南部，其對應出露地層西部主要為白堊系下統東勝組第二巖段、三疊系的二馬營組、和尚溝組地層，西南部主要為侏羅系延安組和直羅組地層。

3.3 鉀元素異常分布特征

從釷元素地球化學異常分布圖來看（圖3），鉀元素含量異常暈（帶）有兩條，編號分別為Ⅰ號和Ⅱ號。異常暈（帶）位于工作區北東部康家灣—杜家疙楞—沙嵩塔—李家渠—郭家渠之間，呈帶狀北西—南東向展布，其展布方向與地層及構造的方向基本一致。異常區出露的地層大部分為河道、邊灘及第四系（Q）覆蓋農田，少部分為三疊系（T）的二馬營組、和尚溝組地層。低值區位于工作區西部和西南部，出露地層西部主要為白堊系下統（K1）東勝組第二巖段、三疊系（T）的二馬營組、和尚溝組地層，西南部主要為侏羅系（J）延安組和直羅組地層。

3.4 鈾元素遷移特征

從釷鈾比數據可得出，釷鈾比高值區（Th/U≥3.3）位于工作區北東部，基本上以康家灣—杜家疙楞—孫家渠一線為分界線，該區出露的地層主要有白堊系下統（K1）東勝組第一巖段、三疊系（T）的二馬營組、和尚溝組地層；釷鈾比低值區（Th/U<3.3）位于工作區南西部，其主要出露的為侏羅系（J）延安組和直羅組地層。在鄂爾多斯盆地，侏羅系（J）直羅組地層為要找礦目的層，延安組為次要找礦目的層，從以上可得出，鈾元素主要從北東向南西方向遷移，在地層上主要從白堊系下統（K1）東勝組第一巖段、三疊系（T）的二馬營組、和尚溝組地層向侏羅系（J）延安組和直羅組地層遷移，這對于成礦是非常有利的。

4. 結論

（1）通過伽瑪能譜測量，大體掌握了鈾、釷、鉀元素在工作區的分布規律及變化特征，新發現鈾異常暈（點）6處；釷異常暈（帶）3處、鉀異常暈（帶）2條。鈾異常高值區分布于工作區南部，主要地層為延安組和直羅組，低值區分布于工作區北部，主要地層為白堊系（K）下統東勝組和第四系（Q）；釷元素含量異常暈（帶）呈帶狀北東向展布，主要有三條異常暈（帶），分別為杜家圪塄—白家梁一線、可圖梁向南東向展布和郭家渠向南東向展布；鉀元素含量高值區異常暈（帶）分布于工作區的北東部的哈什拉川和可圖溝河谷地帶，主要地層為白堊系（K）下統東勝組、第四系（Q）。

（2）基本查明了鈾異常成因，Ⅰ號區鈾異常暈由侏羅系（J）延安組地層經煤層燒燃后形成的燒變巖所致，屬巖性異常；Ⅱ號區鈾異常暈高點位于侏羅系（J）直羅組地層出露地表或覆蓋層較薄黃色中細砂巖上，且兩片異常的釷鈾比較小，屬鈾異常。

（3）基本了解了工作區鈾元素的遷移規律。鈾元素遷出區為工作區的北部和北東部，遷入區為工作區的南西部，南西部地層主要為找礦目的層直羅組和次要找礦目的層延安組，這也充分說明侏羅系（J）直羅組，延安組地層具有有利于富集成礦作用的巖性巖相條件。這也符合區域上層間氧化帶從北東向南西展布的規律。

（4）地面伽瑪能譜的測量，需要和其它方法（Po法測量、氡氣測量、音頻大地電磁測深和高精度磁法測量）測量成果有機的結合起來，分析構造及構造與各種異常的關系、異常成因。達到攻深找盲的目的。

參考文獻：

[1] 李運跋，趙元洪，童純涵等.放射性勘探方法[M]。北京：原子能出版社， 1978。

[2] 苗愛生，王貴等.內蒙古鄂爾多斯市納嶺溝鈾礦床（N37～N88線）鈾礦勘查地質報告，2015.12。

[3] 祁占虎， 蔣艷春. 鄂爾多斯盆地西部砂巖型鈾礦目的層中侏羅世古壓榨水頭探討[J]. 西部資源， 2015（2）：129-130.

[4] 王強， 薛偉. 核桃壩地區火山巖型鈾礦成礦過程及成礦條件分析研究[J]. 西部資源， 2016（5）：88-90.