地面伽馬總量測量在施灣礦區的應用分析

張玉輝

摘要：礦區主要為石英正長巖分布區，對礦區采用地面伽馬總量剖面測量，基本查明各巖石單元γ劑量率，圈定了放射性水平異常點、帶的規模和空間分布特征，并對γ劑量率各值域內巖礦石進行ⅠRa、Ⅰγ采樣分析，通過內、外照射指數分析結果與地面γ總量劑量率對比，大致劃分出礦區內巖礦石用于建筑石料的各個類別，為礦區的進一步開發利用提供理論依據。

關鍵詞：地面伽馬；γ劑量率；施灣礦區

施灣礦區位于安徽省銅陵市境內，礦區地形東西高中部低，為長江沿岸低山丘陵平原區，東南部為沿江沖積平原；西部為低山丘陵區，山系呈近東西向展布。

通過地面γ總量剖面測量，基本查明各巖石單元γ劑量率，圈定放射性水平異常點、帶的規模和空間分布特征，并對γ劑量率各值域內巖礦石進行ⅠRa、Ⅰγ采樣分析，初步評價礦區內用于建筑石料的石英正長巖放射性水平。

1.礦區地質背景

1.1地質概況

礦區位于揚子陸塊下揚子地塊沿江褶斷帶廬樅火山巖盆地東緣，地層僅出露第四系，第四系覆蓋層厚度0.1m～ 0.6m不等。構造發育不明顯，外圍有北西、東西向斷裂，均未延伸至礦區。

礦區巖漿活動強烈，侵入巖為黃梅尖復式巖體，呈東寬西窄的次橢圓狀巖基，可劃分為四個侵入階段，由早到晚分別為第Ⅰ階段黑云母石英正長巖、第Ⅱ階段正長斑巖、第Ⅲ階段石英正長巖、第Ⅳ階段堿性長石花崗巖，礦區內主要為第Ⅲ階段石英正長巖。

1.2礦體特征

圈定建筑石料用石英正長巖礦體一個（擬設采礦權范圍均為礦體），賦存于黃梅尖復式巖體中，裸露地表，巖性主要為石英正長巖。受勘查范圍限制，礦體平面上呈東西長、南北短的不規則多邊形，東西向長約3680m，南北向寬1230m～1890m不等；賦存標高+35m～+370m。

礦體基本無頂板，第四系覆蓋層厚度0.1m～0.6m不等。礦體地表風化層厚度一般4.8m～5.5m。底板為石英正長巖。

1.3礦石質量特征

礦石巖性為石英正長巖，表面呈淺灰紅—肉紅色，以細—中粒結構為主，少量粗粒或斑狀結構，塊狀構造，主要成分為正長石、石英及角閃石等。礦石全分析結果（%）：SiO2平均含量63.71%；TiO2平均含量0.47%；Al2O3平均含量17.89%；CaO平均含量1.16%；MgO平均含量0.37%；K2O平均含量5.05%；Na2O平均含量4.79%；Fe2O3平均含量2.16%；FeO平均含量0.91%；P2O5平均含量0.87%；Cl-平均含量0.004%；燒失量平均2.61%。

礦石結構主要為粒狀、斑狀、似斑狀結構，礦石構造為塊狀構造。

礦石自然類型為石英正長巖，工業類型為建筑石料用石英正長巖。

2.地面伽馬總量測量工作及數據處理分析

2.1工作方法

本次礦區工作采用1∶5000地面伽馬總量測量，線距200m，點距20m，采用HD-2000智能化γ輻射儀，要求輻射儀探測垂直地面，確保測量幾何條件相一致，計數時間30s。按3s時間間隔，連續讀數2次，取其平均值；詳細記錄測點地理坐標、測量結果和巖性地質信息；測點采用GPS+羅盤定位，定位誤差小于2m。測區共布設測量剖面線14條，對疑似高輻射區進行加密測量，見圖1。

2.2數據處理分析

2.2.1查區內γ總量劑量率分布特征

通過對施灣查區內各剖面γ總量劑量率數據進行統計分析（見表1），基本查明區內地面γ劑量率輻射分布狀況，由表1可知：查區內γ總量劑量率范圍在95nGy/h～996nGy/h間，統計平均值為283nGy/h，變化系數為18%；對比巖性γ劑量率特征，其中石英正長巖測量值在135nGy/h～996nGy/h，平均值為287nGy/h，γ劑量率平均值為區內最高；細粒花崗巖測量值在186nGy/h～579nGy/h，平均值為279nGy/h，平均值僅次于石英正長巖；第四系測量值在95nGy/h～283nGy/h，平均值為215nGy/h，平均值為查區內最低，因此：查區內γ輻射水平由高到低依次為石英正長巖、細粒花崗巖、第四系。

2.2.2查區內γ總量劑量率等值線特征

由剖面測量點與巖礦樣測量點γ劑量率值繪制γ總量劑量率測量等值線圖（圖2）。據等值線圖分析可知：查區內γ總量劑量率一般在238nGy/h～315nGy/h之間，γ總量劑量率低值區（≤238nGy/h）主要位于燕山以南區域，該區域主要為第四系覆蓋與石英正長巖，唐家村東北與西北方石英正長巖均有低值區域分布，但低值區面積較小。γ總量劑量率偏高值區（≥348nGy/h）主要有6處，分別編號為：唐家村Ⅰ號、唐家村以東480m處Ⅱ號、唐家村以西900m處Ⅲ號、唐家村東南850m處Ⅳ號、唐家村西北980m處Ⅴ號、唐家村以北660m處Ⅵ號。

2.2.3測區內γ輻射IRa、Ir分析

通過對γ劑量率各值域內25件巖礦石樣進行ⅠRa（內照射指數）、Ⅰγ（外照射指數）檢測分析結果（見表2）：內照射（IRa）最高1.2，最低0.2，平均值0.7，一般為0.4～0.9；外照射（Ir）最高2.6，最低0.3，平均值1.8，一般為1.4～2.0。根據《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2010）分類標準（見表3）判斷得出結論：IRa≤1.0，Ir≤1.3的巖礦樣為A類有6件：分別為J4、J11、J18、J19、J21、J25；IRa≤1.3，Ir≤1.9的巖礦樣為B類有9件：分別為J5、J10、J12、J13、J17、J20、J22、J23、J24；Ir≤2.8的巖礦樣為C類有10件：分別為J1、J2、J3、J6、J7、J8、J9、J14、J15、J16。

2.2.4γ劑量率測量與IRa、Ir值對比分析

將礦區石英正長巖γ總量劑量率等值線圖和γ輻射IRa（內照射指數）、Ir（外照射指數）進行對比分析可知：唐家村Ⅰ異常偏高處，該處內J16巖礦樣經放射性水平分析IRa值為1.2，Ir值為2.1，屬C類建筑材料；唐家村以東Ⅱ號處異常，在該處測得工區內γ劑量率最高值，最高值約為996nGy/h，異常處于構造破碎帶內，破碎帶內蝕變強烈，該處內J13巖礦樣經放射性水平分析IRa值為0.9，Ir值為1.6，屬B類建筑材料，照理論上講，該處為γ劑量率最高值區，放射性水平分析應為C類建筑材料，而實際分析為B類建筑材料，這可能是由于γ異常嚴格受構造裂隙控制，導致取樣過程中未完全取到放射性水平高值巖礦樣；唐家村以西Ⅲ號異常偏高處，該處J10巖礦樣經放射性水平分析IRa值為0.9，Ir值為1.7，屬B類建材；唐家村東南Ⅳ號異常偏高處，該處巖礦樣經放射性水平分析IRa值為0.7，Ir值為2.0，屬C類建材；唐家村西北Ⅴ號異常偏高處分了3小處，該處J12巖礦樣經放射性水平分析IRa值為1.0，Ir值為1.9，屬B類建材；唐家村以北Ⅵ號異常偏高處，該處巖礦樣經放射性水平分析結果為：J22、J23屬B類建材，J2、J3、J6、J7為C類建材。

綜上，γ總量劑量率≤258nGy/h低值區大致為A類建筑石料；γ總量劑量率在258nGy/h-387nGy/h范圍內大致為B類建筑石料；γ總量劑量率≥387nGy/h偏高區大致為C類建筑石料。

2.3認識

（1）查區內IRa、Ir巖礦樣件分析相對偏少，不能全面準確地反映出礦區γ輻射水平。

（2）地面γ總量測量只能反映地表放射性水平，而對于石英正長巖礦深部γ輻射水平需要進一步地質工作。

3.結論

（1）施灣礦區石英正長巖γ總量劑量率測量值一般為135nGy/h～996nGy/h，平均值為287nGy/h，γ劑量率較區內細粒花崗巖高。

（2）根據γ總量劑量率等值圖，圈定了區內6處γ總量劑量率偏高區。

（3）根據25件巖礦樣IRa（內照射指數）、Ir（外照射指數）的檢測結果顯示：A類6件，B類8件，C類11件。

（4）通過內、外照射分析結果與地面γ總量劑量率對比大致可以劃分：γ劑量率≤258nGy/h低值區大致為A類建筑石料；γ劑量率在258nGy/h-387nGy/h范圍內大致為B類建筑石料；γ劑量率≥387nGy/h偏高區大致為C類建筑石料。需要說明的是，A、B、C類建筑石料最終劃分以IRa（內照射指數）和Ir（外照射指數）分析結果為準。

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GB EJ/ T831-94， 1994.

[2]程業勛，王南萍.核輻射場與放射性勘查[M].北京：地質出版社， 2005.