γ能譜測量在某礦區的應用與研究

張正文

1 測區地質背景

測區內出露的地層有寒武系、泥盆—石炭系、白堊系、古近系及第四系，以白堊系的火山巖地層分布最廣。地層總體產狀平緩，傾角10°～15°為開闊的箕狀向斜盆地。地層、巖性由老到新：寒武系（∈）主要巖性為青灰色砂質板巖、千枚巖、變質砂巖；泥盆—石炭系（D—C1）主要巖性為石英質礫巖、長石石英砂巖、變質砂巖；白堊系上統中組（K22）巖性主要為紫紅色砂巖、砂礫巖、礫巖，白堊系上統上組（K23）巖性主要為一套流紋質酸性火山雜巖，由下到上為集塊熔巖、火山碎屑巖、熔結凝灰巖、晶屑凝灰巖等，是主要鈾含礦層，厚度大于2000m。平行不整合于白堊系上統中組（K22）之上；古近系（E）主要巖性為灰色、青灰色鈣質砂頁巖、泥灰巖、粗砂巖、砂巖。

巖漿巖：中生代以來，區內巖漿活動較頻繁且強烈，而且類型較多，與礦化關系密切。早期大規模花崗巖侵入，形成本區鷓鴣隆斷裂下盤的桂坑巖體和本區北東側的大神壩巖體，晚期火山活動強烈，形成厚度大于2000余米的火山熔巖、火山碎屑巖以及次火山巖。工作區巖漿巖主要為酸性火山巖，少量的中基性巖脈，酸性火山巖有熔巖、火山碎屑巖等。火山碎屑巖有集塊巖、火山角礫巖、角礫凝灰巖、含礫凝灰巖、凝灰巖、熔結凝灰巖、晶屑凝灰巖等，為流紋質富硅偏鉀系列，是鈾多金屬礦化有利巖性。

構造：本區斷裂構造發育，按斷裂的走向，主要可分為北北東向（鷓鴣隆斷裂、豬麻壩斷裂、咸水斷裂、鹿子坑斷裂、上村一號斷裂），近東西向（麻樓斷裂、竹子嶺一號斷裂、竹子嶺二號斷裂），近南北向（上村二號、三號斷裂）、北西向（主要表現為硅化帶及中基性脈巖（輝綠巖、閃長巖）四組。

2 地球物理、地球化學特征

根據前人在工作區內開展的放射性測量成果，該盆地內各主要含礦層的伽瑪底數為9nc/kg·h～11nc/kg·h。該盆地伽瑪異常場暈圈主要分布在火山巖盆地的四周，北部、南部、西部異常場分布密度大，梯度變化較大，異常場呈大面積出露，且場值高、點帶多，好的點、帶都進行過揭露評價，有的發展為礦床、礦點。北、南、西部的異常暈控制了該盆地已知礦床（點）的90%以上。東部異常場相對稀疏，場值不高，梯度變化小，東部異常發現有豆子坑礦點，異常零星，地表礦化微弱，淺部評價有901、902等礦化點。伽瑪異常場分布表明異常產出直接受到蓋層構造控制，盆邊蓋層構造相對發育并出露地表。西部異常產出主要受北東向鷓鴣隆斷裂及其次級裂隙構造、火山斷陷構造控制；北部異常主要受火山構造與北東向構造控制；南部異常主要受近東西向麻樓斷裂帶、推覆構造以及火山斷陷構造聯合控制，異常通常反映在巖體接觸帶內外，東部異常產出也與北東向構造有關。

區內各種巖石底數為：鈾1.6×10-6g/L，氡111.0 Bq/L，鈾異常值大于2.0×10-6g/L，氡異常值大于259.0Bq/L。區內放射性水化學分布具一定的方向性，異常數值較高，鈾水異常數值一般為4×10-6g/L～8.15×10-6g/L，最高215.3×10-6g/L，最低3×10-6g/L。氡水異常數值一般為100Bq/L～260Bq/L，最高為25130Bq/L，最低為20Bq/L。

根據前人資料工作區及其附近處于Ⅱ級、Ⅲ級放射性異常區中。Ⅱ-1位于立項區內王竹鳳至八字岌一帶；Ⅱ-3位于立項區南部文西一帶。Ⅲ-3位于鹿子坑南東、下舉村西一帶。

根據前人資料，工作區內存在著Ⅱ-4、Ⅱ-5、Ⅱ-9三個Ⅱ級水暈遠景區以及Ⅲ-13、Ⅲ-14兩個Ⅲ級水暈遠景區。Ⅱ-4：位于工作區中北部鹿子坑至牛尾岌一帶。Ⅱ-5：位于工作區南部文西下村一帶。Ⅱ-9：位于工作區西部的胡屋一帶。Ⅲ-13、Ⅲ-14位于工作區西部王竹鳳、麻塘尾一帶。區內的水暈與物探異常暈圈套合較好，為區內尋找鈾多金屬礦提供了較好的找礦線索。

3 區內多金屬礦控礦因素及成礦作用認識

通過對工作區內已發現的鈾礦化控礦因素研究，分析和總結了區內已知鈾礦化的富集規律。初步認為區內鈾礦空間定位控制因素為斷裂構造、酸性蝕變與堿性蝕變疊加、層間界面（層間破碎帶）、基底界面（火山斷陷構造）及晚期巖脈。最關鍵控礦因素為斷裂構造，基底斷裂及其次級斷裂構造控制鈾礦體空間定位。區內鈾礦化熱液蝕變為酸性蝕變和堿性蝕變，酸、堿蝕變疊合控制了鈾礦化的富厚程度。層間破碎帶控礦為發育于巖性接觸面和地層界面中的層間構造和裂隙控礦。晚期巖脈控礦主要是指晚期輝綠巖脈控礦。

4 地面伽瑪能譜測量工作方法、成果及效果

4.1 地面伽瑪能譜測量工作方法

本次開展γ能譜剖面測量工作，目的是圈定伽瑪能譜異常，查證前人圈定的物化探異常，尋找新的放射性異常點、帶，進一步縮小找礦靶區，為下步槽探揭露及深部鉆探施工提供依據，為該地區找礦預測提供依據。測區采用比例尺1：5000，100×20網格法測量，完成6條剖面，工作量為6.2km，完成基本測量點316點，檢查測量點91點，加密測量點28點。用高精度GPS測量儀布置基線，采用測量方位為120°，點距20m方式進行定點測量。布設的剖面能夠穿過所測的斷裂構造，并能在剖面看見地質體良好的露頭。

工作儀器是采用核工業航測遙感中心研發的ARD型便攜式多道伽瑪能譜儀，儀器較輕便，穩定性、準確性、一致性良好，測量數據真實、可靠。若被測對象為正常含量，測量時間為1min～2min，取一次讀數。當發現異常時取兩次，遇雨要停止工作，雨后3h～4h方可繼續工作；出工前要把已知的地層、巖體、斷層構造的位置、物探和化探異常事先標在地形圖上，測量時認真觀察地質現象；對發現的異常點（帶），必須進行重復測量，追索異常，記述異常位置、形態、異常產出部位的巖性、圍巖蝕變、礦化特征、異常規模和控制因素；在異常值最高部位取巖石樣，進行鈾、鐳及伴生元素分析；儀器需按相關要求進行“三性”檢查；測線檢查主要布置在成礦有利或工作質量有懷疑的地方，以互檢方式進行，不少于總工作量的5%。

背景值、標準偏差和變異系數按照《數據的統計處理和解釋正態性檢驗》（GB4882-2001）進行正態、偏度、峰值檢驗，檢驗各元素含量服從何種分布，檢查點數不小于30個；統計區內地層、巖體的主要巖性及特定地質環境（如巖體相帶等）的鈾、釷、鉀、總量含量背景值（X）、標準偏差（S）、變異系數（CV）、釷鈾比值、鈾鉀比值等參數。

γ能譜測量按《地面伽瑪能譜測量規范》（EJT363-2012）執行。

4.2 地面伽瑪能譜測量數據處理

ARD型儀器自帶存儲和傳輸功能。每次測量完成后存入電腦，再用excel軟件分析處理，用數理統計方法分別求出鈾、釷、鉀元素含量和總量的背景平均值（）、標準偏差（S）和變異系數（CV）等參數。建立取樣點空間坐標（X，Y），利用Mapgis的DTM分析將數據距離冪函數反比加權網絡柵格化，按測線、測點距建立DTM模型，繪制鈾、釷、鉀、總量等含量等值線圖。通過分析圖件，可以清楚的看出鈾、釷、鉀等含量異常及分布情況。

數據分級依據：含量高出地質體背景值三倍標準偏差，但未達到異常點標準的異常稱異常暈。含量低于異常暈的弱異常可分為偏高暈和高暈。

4.3 地面伽瑪能譜測量結果

本次γ能譜剖面測量工作，共完成6條剖面，主要部署在工作區中部的新屋一帶，基本垂直于異常暈圈長軸以及斷裂構造走向方向，經過加密后的伽瑪能譜測量網度基本形成100×20的測網規格。采用算術法分別對該測區的6條剖面測量數據的背景值進行統計，并求得標準偏差。根據規范，異常點下限為背景值加3倍標準偏差。經統計U含量（10-6）、Th含量（10-6）、K含量（%）可獲得本次測量數值中鈾金屬含量大于3倍背景值的測量點16個、鉀含量大于三倍背景值的測量點1個。由于本次鈾、鉀異常點（帶）分布不在一起，而該項目是以找礦為目的，并通過實地異常查證可知，能譜測量可圈出U異常帶2個（U-1、U-2），鈾異常帶分別為區內中部的謝屋異常帶U-1和中部的新屋異常帶U-2。鈾異常帶成因及與地質關系如下。

4.3.1 U-1異常帶

該異常帶位于區內中部的謝屋，呈橢圓形，北東向展布，長766m，寬106m，暈圈面積約0.13km2。eU含量一般為4.6×10-6～10.3×10-6，最高達37.2×10-6，該異常帶范圍內eTh含量一般32×10-6～59×10-6，eK含量1.5%～5.1%，釷鈾比值1.5～4.6、比值平均約為3.7，屬于鈾釷混合異常暈。異常帶分布在晚白堊世晶屑凝灰巖（K23e）以及古近系砂巖（E）中，該異常主要與該地段白堊系與古近系不整合接觸面有關，異常帶的展布特征嚴格受不整合接觸面控制。在不整合接觸面附近見赤鐵礦化、絹云母化、褐鐵礦化、螢石化、高嶺土化等圍巖蝕變現象，后經施工剝土工程進行驗證，見到鈾工業礦化，提供了較好的找礦線索。

4.3.2 U-2異常帶

該異常帶位于區內中部的新屋，呈橢圓形，北東向展布，長352m，寬118m，暈圈面積約0.08km2。eU含量一般為3.8×10-6～9.2×10-6，最高達19.2×10-6，該異常帶范圍內eTh含量一般31×10-6～62×10-6，eK含量1.3%～5.6%，釷鈾比值1.6～5.2、比值平均約為4.2，屬于鈾釷混合異常暈。異常帶分布在晚白堊世晶屑凝灰巖（K23e）以及古近系砂巖（E）中，經實地調查，該異常帶出露位置為白堊系與古近系不整合接觸面附近，展布特征與不整合接觸面界線基本一致，異常受不整合接觸面控制。在不整合接觸面附近巖石見絹云母化、褐鐵礦化、高嶺土化、鉀長石化等圍巖蝕變現象，發育有一條北東向的構造破碎帶。該處的FD-3013測量值為62×10-6～80×10-6。

本次地面γ能譜異常分布與巖性、地層關系較為密切，尤其是新屋至謝屋一帶異常展布與古近系砂巖、細砂巖及白堊系晶屑凝灰巖不整合接觸面聯系密切，測量結果顯示在不整合接觸面附近伽瑪能譜異常明顯，與前人圈定的放射性水化學異常吻合程度相對較好，異常主要是受不整合接觸面控制，呈現較好的鈾礦化異常特征環境，且尋找到新的放射性異常點、帶，發現了較好的鈾礦化信息，為區內尋找層控型鈾礦化提供了方向，今后鈾礦找礦的提供重要預測依據，同時有望在區內尋找到新的鈾礦體。

4.3.3 異常查證結果

本次在區內中部新屋村謝屋小組的U-1異常帶附近施工1條剝土BT2，該剝土處于古近系砂巖、細砂巖與白堊系晶屑凝灰巖不整合接觸面附近，受地形地貌影響，選擇在晶屑凝灰巖中進行施工，施工點往北西315°方向約5m處巖性為古近系砂巖、細砂巖。經物探編錄結果顯示在該剝土中見有鈾礦化，礦化賦存在赤鐵礦化晶屑凝灰巖中，圍巖蝕變主要有赤鐵礦化、絹云母化、褐鐵礦化、高嶺土化、螢石化等，呈帶狀分布于晶屑凝灰巖中，具有一定的水平分帶性，由中心螢石化、赤鐵礦化，向外依次為鉀長石化、絹云母化、褐鐵礦化、高嶺土化等；其中赤鐵礦化與鈾礦化關系密切，赤鐵礦化愈強，礦化愈好。在剝土的5.25m～6.25m處見有厚度為0.75m，品位為0.052%的鈾工業礦化，鈾異常寬為0.75m～1.80m，長約21m。另外，根據物探編錄顯示在剝土底部鈾異常品位（0.016%～0.022%）比上部（0.011%～0.015%）增高，往深部鈾品位有進一步增高趨勢，這為后期尋找古近系與白堊系不整合接觸面附近鈾礦化提供了較好的找礦線索。

4.3.4 伽瑪能譜剖面測量工作質量

本次伽瑪剖面測量剖面的布設遵循垂直于異常暈圈長軸以及構造走向的原則，做到了布設的剖面能夠穿過所測的斷裂構造，并能在剖面看見地質體良好的露頭。本次工作布置了6條剖面（γ-1～γ-6）伽瑪能譜剖面測量，方位為120°，點距為20m，共完成γ能譜剖面測點435個，其中基本測量點316個，加密測點28個，檢查測點91個，達到了規范要求的對重要異常點進行100%檢查，一般異常點50%的檢查，檢查工作量不少于總工作量的10%。

在工作過程中，野外工作儀器是采用核工業航測遙感中心研發的ARD型便攜式多道伽瑪能譜儀，儀器編號為ARD-0532、ARD-0533；開工前每臺儀器均由國防科技工業1313二級放射性計量站檢定合格，野外儀器性能檢合格。兩臺儀器在檢定合格后、項目開工前在飽和模型上都做了準確性檢查，檢查結果在規范要求范圍內；本次兩臺伽瑪能譜儀器一致性檢查誤差為-3.03%～3.03%次檢查結果良好，符合規范要求；并且進行了短期穩定性和長期穩定性檢查，穩定性良好。

4.3.5 檢查測量工作情況

本次檢查測量工作布置主要是在異常暈區域，按規范《地面伽瑪能譜測量規范》（EJ/T 363-2012）中規定不少于總工作量的5%布置。采用與基本測量相同點位，不同儀器、不同人員、在野外基本測量完成，初步圈定了鈾異常后進行的。一共檢查了5條測線：1號線、2號線、4號線、5號線、6號線，檢查測點共91個，占整個測區工作量28.80%。

本次測量檢查線誤差計算是基本測量與檢查測量同等點位測量值按規范要求計算的，鈾含量≤10×10-6，釷含量≤25×10-6時，按絕對誤差公式△=︱Q1-Q2︱計算，當大于上述含量時用含量相對誤差公式：

來計算；鉀含量誤差同時計算含量絕對誤差和相對誤差，并計算同時滿足兩個條件的合格率。即鈾、釷含量分別≤10×10-6、25×10-6時，采用含量絕對誤差的絕對值計算的，而大于上述含量時采用相對誤差。

通過統計：鈾含量≤10×10-6時，其絕對誤差范圍0×10-6～2.5×10-6，合格率為94.8%，＞10×10-6時，其相對誤差范圍-2.6%～4.2%，合格率100%；釷含量≤25×10-6時，其 絕 對 誤 差 范 圍0.2×10-6～2.3×10-6，合 格 率 為100.00%，＞25×10-6時，其相對誤差范圍-12.5%～3.8%，合格率96.5%；鉀含量絕對誤差范圍為0.1%～1.5%，相對誤差范圍-16.5%～12.8%，而同時滿足規范要求的兩個條件的合格率為95.6%。另外，從基本測量與檢查測量含量對比曲線可以看出，本次檢查測量含量與基本測量含量吻合較好。

5 總結

（1）本次通過地面γ能譜測量驗證了老工作區礦化異常、伽瑪異常，且物化探異常疊加良好，證明了方法的有效性、實用性。

（2）γ能譜測量的多道性，可以重點了解測區鈾、釷、鉀元素含量及其分布特征，圈定伽瑪能譜異常，幫助查證前人圈定的物化探暈圈，進一步縮小找礦靶區。

（3）通過地面γ能譜測量出的異常分布情況，可以為槽探揭露及深部探索提供依據，研究異常與地質構造的關系，找出放射性元素富集的特點，進一步指導測區找礦工作。