地面伽瑪能譜測量和氡及其子體測量在找礦中的應用

李金艷

（廣東省核工業地質局291大隊，廣東 佛山 528133）

鈾礦找礦目前仍舊是地質工作者需要不斷探索重點，通過前人研究，發現地面伽瑪能譜測量能夠測量地表淺部土壤（或巖石）中的鈾、釷、鉀元素含量，并通過計算其比值等多參量，可快速確定淺部異常的范圍和屬性；氡及其子體測量方法是基于巖石裂隙、土壤中能逸散巖石和礦石中放射性元素Ra衰變時產生的Rn進行勘察的物探找礦方法，相對基于γ射線的測量方法，具有測量深度大、異常明顯等特征，尤其是對隱伏斷裂構造的識別遠遠優于基于γ射線的測量方法。本文通過地面伽瑪能譜測量和氡及其子體測量的物探組合方法對工作區鈾成礦研究區進行面積性工作，認為該物探組合方法工作簡單、經濟、快速，對尋找淺覆蓋層下的隱伏構造及鈾礦床效果顯著。

1 地質概況

研究區位于粵西鈾成礦區，處于國家重點攻關的南嶺東西向鈾多金屬成礦帶與郴懷北北東向鈾多金屬成礦帶的交匯部位，大地構造位置位于云開大山后加里東隆起北東邊緣與湘、桂、粵北海西—印支凹陷的接觸部位，所處區域構造位置對鈾多金屬成礦十分有利。研究區出露的地層有第四系、白堊系、石炭系、泥盆系、寒武系、震旦系，以淺海相碳酸巖、碎屑沉積為主，為類復理石、硅質巖夾火山碎屑巖建造。寒武系、震旦系變質巖包圍花崗巖體，地層與巖體接觸部位見不同程度的接觸變質，形成角巖、大理巖等。研究區以發育北東向斷裂構造為特征，F3二級斷裂斜貫工作區，是主要的控礦構造；三、四級斷裂密集發育于F3斷裂兩側，是主要的成礦構造。F3斷裂帶走向北東（30°～40°），傾向北西，傾角70°～85°，長7km，寬2～40m，主要充填白、灰白、灰色硅化巖，北西側次級構造非常發育，主要蝕變為硅化、絹云母化和赤鐵礦化。

研究區內中粒黑云母花崗巖γ背景值最高，而硅化脈γ背景值較低（見表1）。認為中粒黑云母花崗巖是本區找鈾的有利巖性。通過對研究區鈾成礦花崗巖體開展1：10000綜合物探工作，收集研究區的巖石放射性參數，結合不同地質背景綜合分析圈定異常區，從而達到放射性礦物勘查的目的。

表1 研究區不同巖性γ背景值一覽表

2 原理及工作方法

2.1 地面伽瑪能譜剖面測量

地面伽瑪能譜測量主要是通過測量不同地質體中鈾、釷、鉀元素含量及其總量含量，大概了解區內放射性分布情況了解不同地層、巖性的放射性背景值，了解放射性分布情況及其與構造、巖性的礦化關系。

地面伽瑪能譜測量選在基巖露頭好，穿過地層、巖體多，易通行處。測線左右偏離幅度要小于線距的四分之一。測點選擇有針對性，既能研究更多的地質體，又盡量均勻分布。在斷層、蝕變帶、不同巖性接觸帶上適當加密測點。路線及測點要準確標在地形圖上。

測量時將探頭直立在比較平坦的基巖露頭或地面上進行測量，要保證輻射立體角為2π；若被測對象為正常含量，測量時間為2分鐘，取一次讀數。當發現異常時取兩次讀數。遇雨要停止工作，雨水干后方可繼續工作避免儀器受潮導致測量不準。沿路線測量時，要認真觀察地質現象。

在普查階段進行路線測量時，對發現的異常點必須做下列工作：①進行重復測量；②觀察地質現象；③追索異常，利用剖面法或編錄法圈定異常范圍，點線距視具體情況而定；④記述異常位置、形態、異常產出位置的巖性、圍巖蝕變、礦化特征、異常規模和控制因素等；⑤在異常值最高部位可取巖石樣，進行鈾、鐳、釷及伴生元素分析。必要時需取得巖礦鑒定資料；⑥對異常進行初步評價，提出進一步工作意見。

2.2 氡及其子體測量

氡及其子體測量是使用測氡儀測量土壤中的Rn濃度的放射性測量方法。通過氣筒抽去地下土壤中的氣體，通過高壓使其中的離子吸附在鋅片上，再次通過高壓電離通過測量離子數量從而反應地底射氣濃度進而推斷區域異常的深部找放射性礦物方法。

圖1 研究區地面伽瑪能譜鈾異常圖

圖2 研究區氡濃度異常圖

氡及其子體測量是基于巖石裂隙、土壤中能逸散巖石和礦石中放射性元素Ra衰變時產生的Rn。每日出工前需對測氡儀進行例行檢查，檢驗儀器的密封系統是否良好，電池電壓值和校驗信號是否正常，閾值旋鈕的刻度是否在原位。測量時，首先核對測點上的標志并記錄土質及景觀情況，在測點上用鋼釬打孔，孔深一般為0.7~1.0m，打孔后立即插入取氣器，并及時將取氣器上部錐體周圍的土壤用腳踏實，防止大氣竄入孔中稀釋氡濃度，影響測量效果。操作員事先連接好取氣管，放好鋅片并調試儀器至測量狀態，開始抽氣，氣筒抽氣量為1.5L ，氣筒提升速度不宜過快，停止抽氣后加高壓，2分鐘后將鋅片反面放入操作臺測量讀數。

當測點上的氡濃度高于本底2倍以上時，應在原孔附近打新孔進行測量或等待三分鐘后，在原孔二次抽氣，以檢查異常的真偽。當測點上的氡濃度達到異常值時，在原孔附近重新打孔進行第二次測量，確定氡氣來源是否充足，加密測點、測線，圈定異常范圍，繪制加密后的草圖；觀察地質、地貌情況并記錄；采集標本、樣品；設立臨時異常標志；填寫異常登記表。在測量過程中，發現計數偏高現象，要及時進行研究和追索。

3 數據處理

使用基于MapGis6.7開發的“數據一體化處理系統”（Geochem Studio）對研究區原始數據進行檢查、統計分析和制作成果圖件。側區內地面伽瑪能譜異常圖如圖1，氡及其子體測量異常圖如圖2。

4 異常解釋

鈾異常暈圈位于F3斷裂呈長條狀分布（南面未封閉）（圖1），長約500m，寬約160m，面積約0.12 km2，濃集中心位于F3斷裂帶上，最高鈾含量為35.4×10-6。最高能譜鈾含量202.12×10-6，平均鈾含量36.31×10-6，Th/U比值在3~6之間。異常暈位于已知鈾礦床附近，出露的主要巖性有細粒黑云母花崗巖、中粒黑云母花崗巖，含鈾花崗巖體中正長巖和中細粒黑云母花崗巖的自變質作用較發育，多期次巖漿活動形成的巖體接觸界面可作為鈾礦積聚、沉淀場所。異常位于斷裂交匯部位，F3斷裂是主要的控礦和導礦構造，本次測量的異常點位于其次級斷裂的拐彎部位，且鈾含量很高，暈圈沿著構造走向呈不同程度膨大收縮，且高值連續穩定，地表反應較好。暈圈內鈾含量的平均值是本底的10倍，說明該處鈾源充足。認為暈圈由巖性接觸引起的異常部分影響較小，主要由構造引起的。

射氣暈圈位于氡濃度異常（Rn-1）與地面伽瑪能譜鈾異常（U-1）形態相似，沿F3斷裂帶呈長條狀分布（南面未封閉），長約500m，寬約100～160m，有明顯濃集中心且位于F3上，最高氡濃度為46568 Bq/m3；呈橢圓狀，長軸長約150m，短軸長約100m，有較明顯的濃集中心且氡氣濃度較高但離散度相對較小（圖2）。暈圈基本沿著F3斷裂帶橫貫連續分布，推斷暈圈是由構造引起而非巖性接觸引起的，同時高值部分的連線與等值線的延伸方向基本一致，暈圈中的高值部分大都分布在F3斷裂帶的下盤，是鈾成礦的有利部位。

5 結論

在粵西北測區鈾成礦研究區中圈定鈾異常區3處、鈾礦找礦遠景區1片，認為地面伽瑪能譜測量和氡及其子體測量的物探組合方法對尋找淺覆蓋隱伏構造及鈾成礦有利部位效果顯著。