地面伽馬總量測量在砂巖型鈾礦勘查中的應用

楊興+趙旭+王逢濤

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

關鍵詞：地面伽馬總量測量；鈾礦勘查；分形方法

1.前言

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

工作區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展。而分形方法的研究對象即為自然界和社會活動中廣泛存在的復雜無規則且具有自相似性的系統。因此，針對鈾資源礦產的分布特點，利用分形方法自身特性優點，本文將分形方法應用到放射性鈾礦勘探的數據處理當中，并結合鉆探勘查結果，希望對找礦工作能提供較好的工作方向。

2.區域地質概況

工作區位于吐哈盆地西南緣艾丁湖斜坡帶中西段。中下侏羅統總體呈相對平緩（<10°）的單斜構造向盆內延伸。構造總體較穩定，斷裂及褶皺不發育，但受盆地后期、特別是新構造運動階段陸內南北向擠壓作用的影響，區內形成不同類型的斷裂（隱伏斷裂）和次級褶皺構造。

斷裂構造特征：中下侏羅統中斷裂構造總體不發育。主要受基底斷裂的制約，多為基底斷裂復活形成。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間較早，規模較大、有多期活動的特點，斷層性質為逆沖斷層，斷層面向南陡傾，在盆緣沿斷裂可見晚古生代地層逆沖于侏羅系和古近系之上。其延伸長度幾十公里至上百公里，控制著盆緣和區域排泄區的邊界；北西向斷裂多為基底斷裂，構造性質為壓扭性，以高角度逆沖斷裂為特征，并使中下侏羅統蓋層發生背斜撓曲變形，斷層延伸長度一般在十公里至幾十公里。北東向斷裂在區內多為隱伏斷裂，與南部蝕源區基底斷裂相配套，斷裂構造性質為壓扭性或張扭性，延伸長度一般在十公里至幾十公里。北東向隱伏斷裂對次級隆起或凹陷構造有一定的控制作用。這些斷裂大部屬基底斷裂，在后期地質作用過程中多次復活、繼續活動，并直接控制和影響了區內的地形地貌格局和成礦地質作用。

3.區域地球物理特征

工作區位于艾比湖—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，北邊為準噶爾重力異常區的東部，南邊為塔里木重力異常區。整個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。

工作區位于準噶爾—吐哈正磁異常區中的吐魯番—哈密正磁異常分區，整個盆地異常呈近EW向延伸，長800km，寬200km，自西向東由沙家子—梧桐窩子、大南湖、底坎爾—康古爾塔格三個串珠狀異常構成。工作區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.數據采集及整理

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，它也是集系統思想和幾何學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的一種基本屬性：即局部與局部，局部與整體在形態、功能和信息方面具有自相似性。分形的本質是標度不變性，自組織臨界性是分形生長之源。分形（fractal）原意為破碎和不規則，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，分形具有以下幾個特征[3]：

（1）該集合具有精細的結構，即有任意小比例的細節（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一般不是整數，而是分數，且一般大于它的拓撲維數；

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

（5）在大多數情況下，分形集合可以以非常簡單的方法來定義，可能由迭代產生。

4.2數據采集整理及圖件繪制

本文針對新疆吐魯番市艾丁湖地區，利用數字伽馬輻射儀FD-3013對該地區開展地面伽馬總量測量，在測量整個過程，所使用數字伽馬輻射儀穩定性較好，保證了原始數據的準確性。

基于γ測量的原理及分形計算方法中的盒維數法，可以把測量值的高低近似看成測點處放射性物質含量或者濃度的大小，以測量值為“含量”，相同“含量”在平面等值線上圍成的周長為相應“含量”的“周長”。按照分形幾何中盒維數法衍生出“含量-周長法”，對研究區進行分析。以MapGIS為平臺，按上述思路對γ測量的測量值繪制的等值線圖進行統計，得到不同“含量”的屬性值，即得到一個含量與周長的數據文件，并將該數據求對數，進行歸一化處理（如表1所示）。

利用表1中等值線周長與“含量”的雙對數關系lgN和lgr進行最小二乘擬合，得到兩條近似直線（圖1），求得相交直線交點的值，確定其對應的“含量”。用此方法得出此次伽馬總量測量值為18ppm，將其定為該工作區中數據應具有的背景值及異常值[4]，從而利用surfer軟件繪制該地區的伽馬總量測量的等值線圖（圖2）。

4.3結果比較

從圖2可以看出，在研究區西南方向可以圈定出四片伽馬異常暈圈。四個暈圈相對比較集中，如圖所示，測得1號異常區面積為0.14km2，2號異常區面積為0.69km2，3號異常區面積為0.34km2，4號異常區面積為0.11km2。四個異常暈圈均主要分布在斷裂附近出露的中侏羅統西山窯組地層中，巖性為灰色砂巖和灰黑色炭質泥巖。

該地區已施工的鉆孔中，在西山窯組地層中已發現礦化顯示（圖3），結合此次地面測量成果，可以將該地層作為迪哈爾地區的重點找礦目的層。同時可以得出，利用分形理論處理放射性數據得出其異常下限值方法準確可行。

5.結語

通過對工作區的地面伽馬總量測量及數據分析，得到以下幾點認識：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；結合該地區地質勘查成果，可以將西山窯組作為該工作區的重點找礦目的層；由于該地區開展的地面工作較少，且勘探程度較低，建議進一步開展地面工作及加大勘探力度。

參考文獻：

[1]地面伽馬總量測量規范[S].中華人民共和國核行業標準EJ/ T831-94，1994.

[2]靳軍.分形理論及其在地理研究中的應用[J].信陽師范學院學報：自然科學版，2000，13（4）：425-428.

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[4]楊興，鄭勇明，楊亞新，等.分形理論在放射性勘探數據處理中的應用[J].物探與化探，2010，34（3）：396-398.

[5]張云海.地面γ總量測量綜合成果對地下隱伏鈾礦體的指示作用[J].煤炭技術，2011，30（9）：157-158.

[6]張錦由.鈾礦物化探數據處理方法[M].原子能出版社，2001.

[7]李建東，龔慶杰，竇金龍，等.分形理論在勘查地球化學中的應用[J].中國礦業，2006，15（11）：91-94.endprint