特征參數(shù)GU、FU在處理伽瑪能譜資料中的應(yīng)用

王 煒

(安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院，安徽 蕪湖 241000)

伽瑪能譜測(cè)量可以直接地分別測(cè)量被測(cè)對(duì)象中鈾、釷、鉀三種放射性元素含量[1]。在硬巖型鈾礦勘查中，該方法在區(qū)分鈾、釷異常，分析鈾元素的遷移、富集規(guī)律和發(fā)現(xiàn)與評(píng)價(jià)鈾礦床等方面有著其特有的應(yīng)用效果。通過對(duì)伽瑪能譜測(cè)量取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，統(tǒng)計(jì)工作區(qū)各地質(zhì)體鈾、釷、鉀元素背景含量及其變化情況。系統(tǒng)分析伽瑪能譜特征參數(shù)，有效地劃分出鈾源體(層)、含鈾體(層)、富鈾體(層)，并結(jié)合地質(zhì)信息可為鈾礦找礦工作提供一定的依據(jù)。

鈾和釷兩種放射性元素有類似的原子結(jié)構(gòu)，都屬于親石元素。在地殼形成時(shí)，鈾、釷元素共生，分布不均勻[2]。由于鈾的地球化學(xué)性質(zhì)活潑，在地史演化過程中，在大氣層氧元素的作用下，易于遷移，而釷的地球化學(xué)特征與鈾不同，不易遷移，仍保留原地，從而U-Th原始組合狀態(tài)遭到破壞，即現(xiàn)代的高釷含量區(qū)，可視為原始高鈾區(qū)。鈾含量的遷入、遷出直接影響區(qū)域某一地質(zhì)體(層)中的Th/U比值，隨著鈾的遷入富集，形成現(xiàn)代的富鈾區(qū)。因此Th/U比值(各地質(zhì)體)是找尋鈾礦重要判據(jù)之一。為了表征鈾元素的遷移特性，結(jié)合上述理論，現(xiàn)引出兩個(gè)伽瑪能譜特征參數(shù)。

1 能譜特征參數(shù)理論基礎(chǔ)

1.1 古鈾豐度(GU)和活化鈾(FU)

大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究表明，在相對(duì)的封閉系統(tǒng)內(nèi)，同一類巖石或地質(zhì)體中的Th/U比值是一個(gè)近于常數(shù)值[3]，鈾的遷出、遷入在區(qū)域內(nèi)眾多的地質(zhì)體(層)中機(jī)率均等，Th、U元素的半衰期相當(dāng)長，可視區(qū)域上的現(xiàn)代Th/U比值相當(dāng)于原始的Th/U比值。為此，可以把伽瑪能譜測(cè)得的釷含量(eTh)與區(qū)域Th/U比值平均值之比近似地看成是原始鈾含量的豐度值，稱它為“古鈾豐度“(原始鈾含量)，以GU表示。

(1)

根據(jù)“古鈾豐度”可以求得另一個(gè)特征參數(shù)“活化鈾”(鈾的遷移量)，以FU表示。

FU=eU-GU(10-6)

(2)

式中：eU為伽瑪能譜測(cè)得的鈾含量。

1.2 鈾源體(層)、含鈾體(層)、富鈾體(層)劃分標(biāo)準(zhǔn)

鈾源體(層)、含鈾體(層)、富鈾體(層)的劃分是在大區(qū)域?qū)Ρ妊芯康幕A(chǔ)上界定的。當(dāng)FU>0時(shí)，可認(rèn)為后期通過活化疊加使鈾進(jìn)一步富集，F(xiàn)U<0時(shí)，則為后期流失了一定量的鈾。FU>2或FU<-2時(shí)，有大量的鈾遷入、遷出；1

本文應(yīng)用的是《華東鈾礦地質(zhì)志》中確定的劃分標(biāo)準(zhǔn)，凡是U、Th含量高于全區(qū)總背景值，并存在著鈾礦床、礦點(diǎn)、異常點(diǎn)帶，且符合下列條件之一的地質(zhì)體(層)，可確定為鈾源體(層)、含鈾體(層)和富鈾體(層)，其判別標(biāo)準(zhǔn)如下[4]：

富鈾體(層)：有明顯外來鈾遷入的地質(zhì)體(層)，現(xiàn)代鈾大于原始鈾，Th/U<3.5，鈾遷移量FU>2×10-6。

含鈾體(層)：U、Th含量背景值大于全區(qū)U、Th含量背景值，3.5

鈾源體(層)：指能提供鈾源，地質(zhì)體(層)富釷，Th/U>5.5，鈾的遷移量FU<-2×10-6。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 地質(zhì)概況

貴池地區(qū)構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊下?lián)P子前陸帶與江南隆起帶之間的江南前陸反向褶沖帶構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育由南華紀(jì)-早三疊世地層所構(gòu)成的蓋層。受印支運(yùn)動(dòng)的影響，NE向褶皺構(gòu)造及伴生斷層發(fā)育。受濱太平洋構(gòu)造域應(yīng)力場(chǎng)改造作用，在褶皺構(gòu)造的基礎(chǔ)上，蓋層疊加了NNE向褶皺及以NNE向?yàn)橹鞯男聰嗔严到y(tǒng)，并伴隨大量的巖漿活動(dòng)，形成區(qū)內(nèi)復(fù)雜的斷褶構(gòu)造-巖漿巖體系。

工作區(qū)位于貴池地區(qū)北部，區(qū)內(nèi)出露地層主要有志留系茅山組粉砂巖，分布于工作區(qū)中部；墳頭組泥質(zhì)粉砂巖，分布于工作區(qū)東南部；高家邊組細(xì)砂巖，分布于工作區(qū)東南部。另有泥盆系五通組石英砂巖零星出露。區(qū)內(nèi)巖漿巖以燕山晚期第三次侵入巖體為主體，主要有同興郭巖體石英正長巖和花崗斑巖。工作區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造較發(fā)育，構(gòu)造線方向明顯，以NE向走向?yàn)橹鳎笃诘膸r漿活動(dòng)破壞了褶皺構(gòu)造完整性。褶皺構(gòu)造主要有六峰山—虎形山向斜，斷裂構(gòu)造主要發(fā)育有東角沖—楓莊斷裂和安子山—白沙湖斷裂，受其影響，其次級(jí)或更次級(jí)構(gòu)造及裂隙構(gòu)造發(fā)育，并充填各種中酸性巖脈，為鈾礦化的形成提供了導(dǎo)礦空間和儲(chǔ)礦場(chǎng)所。

2.2 伽瑪能譜特征參數(shù)及地質(zhì)體(層)的含鈾性

表1 工作區(qū)內(nèi)伽瑪能譜特征參數(shù)

根據(jù)上述1.2劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合表1可知，工作區(qū)內(nèi)花崗斑巖U、Th含量背景值遠(yuǎn)大于全區(qū)U、Th含量背景值，Th/U=4.5，鈾遷移量FU=2.0×10-6，且區(qū)內(nèi)鈾礦化點(diǎn)都位于花崗斑巖脈中，分析認(rèn)為花崗斑巖脈是含鈾體，有大量的鈾量遷入，在地質(zhì)條件有利部位富集成礦；同興郭巖體石英正長巖U、Th含量背景值大于全區(qū)U、Th含量背景值，Th/U=5.9，鈾遷移量FU=-1.3×10-6，有一定量的鈾量遷出，且?guī)r體富釷，部分鈾異常點(diǎn)位于該巖體中，結(jié)合工作區(qū)地質(zhì)條件，認(rèn)為同興郭巖體可視為鈾源體，為區(qū)內(nèi)提供了一定量的鈾源；志留系沉積巖地層U、Th含量背景值均低于全區(qū)U、Th含量背景值，Th/U比值變化范圍為4.1～4.3，鈾遷移量FU變化范圍為(0.7～1.0)×10-6，分析認(rèn)為志留系沉積巖地層鈾量遷入不明顯。

2.3 鈾找礦靶區(qū)劃分及成因分析

通過伽瑪能譜特征參數(shù)劃分出工作區(qū)內(nèi)花崗斑巖脈為含鈾體，同興郭巖體(石英正長巖)為鈾源體，結(jié)合地質(zhì)成礦條件及其他物化探條件，在區(qū)內(nèi)劃分出一個(gè)鈾礦找礦靶區(qū)，如圖1所示。

圖1 工作區(qū)內(nèi)鈾找礦靶區(qū)圖

該靶區(qū)內(nèi)花崗斑巖脈發(fā)育，次級(jí)構(gòu)造發(fā)育，鈾異常點(diǎn)暈較多，蝕變發(fā)育，主要為硅化、褐鐵礦化、“紅化”、高嶺石化等，礦化明顯部位多見綠色銅鈾云母和黃色鈣鈾云母。在區(qū)內(nèi)還發(fā)現(xiàn)了五條鈾礦(化)體，且品位較高，多產(chǎn)于花崗斑巖脈中，受構(gòu)造裂隙控制。分析認(rèn)為同興郭巖體范圍較大，為區(qū)內(nèi)提供了充足的鈾源，在后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖漿活動(dòng)的雙重作用下于花崗斑巖脈出露部位富集成礦。

3 結(jié)論

伽瑪能譜測(cè)量是一種地球物理兼顧地球化學(xué)的找礦方法，能直接測(cè)量出巖石中鈾、釷、鉀元素含量，為計(jì)算各類特征參數(shù)提供條件[5]。本文從基本理論出發(fā)，基于大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究，利用特征參數(shù)古鈾豐度(GU)和活化鈾(FU)劃分出地質(zhì)體(層)的含鈾性，認(rèn)為區(qū)內(nèi)花崗斑巖脈為含鈾體，同興郭巖體(石英正長巖)為鈾源體，豐富了伽瑪能譜測(cè)量資料處理的效果，結(jié)合地質(zhì)成礦條件，為鈾礦找礦靶區(qū)提供了更多有利依據(jù)。