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γ能谱测量在某矿区的应用与研究论文

发布时间:2022-08-05 11:24:29 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要:地面伽玛能谱测量通过把自然伽玛能谱仪的探头置于地表目标处、或井中进行测量,定量测定其铀、钍、钾含量及总放射剂量,是放射性勘探技术的重要手段。在实际应用中作为地质勘查的先行手段,可以查明并圈定地面伽玛能谱一级异常晕及多级异常晕的形态及规模,结合地质和地球物理资料,寻找有利成矿地段。本次工作主要目的是重点了解该地段的金属铀、钍、钾元素含量及其分布特征,圈定γ能谱异常,通过与前人工作成果对比,查证已圈定的物化探晕圈,结合地质和地球物理资料,进一步缩小找矿靶区。

  关键词:γ能谱测量;放射性异常;晕圈;找矿

  1测区地质背景

  测区内出露的地层有寒武系、泥盆—石炭系、白垩系、古近系及第四系,以白垩系的火山岩地层分布最广。地层总体产状平缓,倾角10°~15°为开阔的箕状向斜盆地。地层、岩性由老到新:寒武系(∈)主要岩性为青灰色砂质板岩、千枚岩、变质砂岩;泥盆—石炭系(D—C1)主要岩性为石英质砾岩、长石石英砂岩、变质砂岩;白垩系上统中组(K22)岩性主要为紫红色砂岩、砂砾岩、砾岩,白垩系上统上组(K23)岩性主要为一套流纹质酸性火山杂岩,由下到上为集块熔岩、火山碎屑岩、熔结凝灰岩、晶屑凝灰岩等,是主要铀含矿层,厚度大于2000m。平行不整合于白垩系上统中组(K22)之上;古近系(E)主要岩性为灰色、青灰色钙质砂页岩、泥灰岩、粗砂岩、砂岩。

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  岩浆岩:中生代以来,区内岩浆活动较频繁且强烈,而且类型较多,与矿化关系密切。早期大规模花岗岩侵入,形成本区鹧鸪隆断裂下盘的桂坑岩体和本区北东侧的大神坝岩体,晚期火山活动强烈,形成厚度大于2000余米的火山熔岩、火山碎屑岩以及次火山岩。工作区岩浆岩主要为酸性火山岩,少量的中基性岩脉,酸性火山岩有熔岩、火山碎屑岩等。火山碎屑岩有集块岩、火山角砾岩、角砾凝灰岩、含砾凝灰岩、凝灰岩、熔结凝灰岩、晶屑凝灰岩等,为流纹质富硅偏钾系列,是铀多金属矿化有利岩性。

  构造:本区断裂构造发育,按断裂的走向,主要可分为北北东向(鹧鸪隆断裂、猪麻坝断裂、咸水断裂、鹿子坑断裂、上村一号断裂),近东西向(麻楼断裂、竹子岭一号断裂、竹子岭二号断裂),近南北向(上村二号、三号断裂)、北西向(主要表现为硅化带及中基性脉岩(辉绿岩、闪长岩)四组。

  2地球物理、地球化学特征

  根据前人在工作区内开展的放射性测量成果,该盆地内各主要含矿层的伽玛底数为9nc/kg·h~11nc/kg·h。该盆地伽玛异常场晕圈主要分布在火山岩盆地的四周,北部、南部、西部异常场分布密度大,梯度变化较大,异常场呈大面积出露,且场值高、点带多,好的点、带都进行过揭露评价,有的发展为矿床、矿点。北、南、西部的异常晕控制了该盆地已知矿床(点)的90%以上。东部异常场相对稀疏,场值不高,梯度变化小,东部异常发现有豆子坑矿点,异常零星,地表矿化微弱,浅部评价有901、902等矿化点。伽玛异常场分布表明异常产出直接受到盖层构造控制,盆边盖层构造相对发育并出露地表。西部异常产出主要受北东向鹧鸪隆断裂及其次级裂隙构造、火山断陷构造控制;北部异常主要受火山构造与北东向构造控制;南部异常主要受近东西向麻楼断裂带、推覆构造以及火山断陷构造联合控制,异常通常反映在岩体接触带内外,东部异常产出也与北东向构造有关。

  区内各种岩石底数为:铀1.6×10-6g/L,氡111.0 Bq/L,铀异常值大于2.0×10-6g/L,氡异常值大于259.0Bq/L。区内放射性水化学分布具一定的方向性,异常数值较高,铀水异常数值一般为4×10-6g/L~8.15×10-6g/L,最高215.3×10-6g/L,最低3×10-6g/L。氡水异常数值一般为100Bq/L~260Bq/L,最高为25130Bq/L,最低为20Bq/L。

  根据前人资料工作区及其附近处于Ⅱ级、Ⅲ级放射性异常区中。Ⅱ-1位于立项区内王竹凤至八字岌一带;Ⅱ-3位于立项区南部文西一带。Ⅲ-3位于鹿子坑南东、下举村西一带。

  根据前人资料,工作区内存在着Ⅱ-4、Ⅱ-5、Ⅱ-9三个Ⅱ级水晕远景区以及Ⅲ-13、Ⅲ-14两个Ⅲ级水晕远景区。Ⅱ-4:位于工作区中北部鹿子坑至牛尾岌一带。Ⅱ-5:位于工作区南部文西下村一带。Ⅱ-9:位于工作区西部的胡屋一带。Ⅲ-13、Ⅲ-14位于工作区西部王竹凤、麻塘尾一带。区内的水晕与物探异常晕圈套合较好,为区内寻找铀多金属矿提供了较好的找矿线索。

  3区内多金属矿控矿因素及成矿作用认识

  通过对工作区内已发现的铀矿化控矿因素研究,分析和总结了区内已知铀矿化的富集规律。初步认为区内铀矿空间定位控制因素为断裂构造、酸性蚀变与碱性蚀变叠加、层间界面(层间破碎带)、基底界面(火山断陷构造)及晚期岩脉。最关键控矿因素为断裂构造,基底断裂及其次级断裂构造控制铀矿体空间定位。区内铀矿化热液蚀变为酸性蚀变和碱性蚀变,酸、碱蚀变叠合控制了铀矿化的富厚程度。层间破碎带控矿为发育于岩性接触面和地层界面中的层间构造和裂隙控矿。晚期岩脉控矿主要是指晚期辉绿岩脉控矿。

  4地面伽玛能谱测量工作方法、成果及效果

  4.1地面伽玛能谱测量工作方法

  本次开展γ能谱剖面测量工作,目的是圈定伽玛能谱异常,查证前人圈定的物化探异常,寻找新的放射性异常点、带,进一步缩小找矿靶区,为下步槽探揭露及深部钻探施工提供依据,为该地区找矿预测提供依据。测区采用比例尺1:5000,100×20网格法测量,完成6条剖面,工作量为6.2km,完成基本测量点316点,检查测量点91点,加密测量点28点。用高精度GPS测量仪布置基线,采用测量方位为120°,点距20m方式进行定点测量。布设的剖面能够穿过所测的断裂构造,并能在剖面看见地质体良好的露头。

  工作仪器是采用核工业航测遥感中心研发的ARD型便携式多道伽玛能谱仪,仪器较轻便,稳定性、准确性、一致性良好,测量数据真实、可靠。若被测对象为正常含量,测量时间为1min~2min,取一次读数。当发现异常时取两次,遇雨要停止工作,雨后3h~4h方可继续工作;出工前要把已知的地层、岩体、断层构造的位置、物探和化探异常事先标在地形图上,测量时认真观察地质现象;对发现的异常点(带),必须进行重复测量,追索异常,记述异常位置、形态、异常产出部位的岩性、围岩蚀变、矿化特征、异常规模和控制因素;在异常值最高部位取岩石样,进行铀、镭及伴生元素分析;仪器需按相关要求进行“三性”检查;测线检查主要布置在成矿有利或工作质量有怀疑的地方,以互检方式进行,不少于总工作量的5%。

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  背景值、标准偏差和变异系数按照《数据的统计处理和解释正态性检验》(GB4882-2001)进行正态、偏度、峰值检验,检验各元素含量服从何种分布,检查点数不小于30个;统计区内地层、岩体的主要岩性及特定地质环境(如岩体相带等)的铀、钍、钾、总量含量背景值(X)、标准偏差(S)、变异系数(CV)、钍铀比值、铀钾比值等参数。

  γ能谱测量按《地面伽玛能谱测量规范》(EJT363-2012)执行。

       4.2地面伽玛能谱测量数据处理

  ARD型仪器自带存储和传输功能。每次测量完成后存入电脑,再用excel软件分析处理,用数理统计方法分别求出铀、钍、钾元素含量和总量的背景平均值()、标准偏差(S)和变异系数(CV)等参数。建立取样点空间坐标(X,Y),利用Mapgis的DTM分析将数据距离幂函数反比加权网络栅格化,按测线、测点距建立DTM模型,绘制铀、钍、钾、总量等含量等值线图。通过分析图件,可以清楚的看出铀、钍、钾等含量异常及分布情况。数据分级依据:含量高出地质体背景值三倍标准偏差,但未达到异常点标准的异常称异常晕。含量低于异常晕的弱异常可分为偏高晕和高晕。

  ①偏高晕:\②高晕:\\③异常晕:\

  其中:—地质体eU(或eTh、K)的背景平均值;S—背景含量的标准偏差;Q—异常晕的eU(或eTh、K)含量。

  4.3地面伽玛能谱测量结果

  本次γ能谱剖面测量工作,共完成6条剖面,主要部署在工作区中部的新屋一带,基本垂直于异常晕圈长轴以及断裂构造走向方向,经过加密后的伽玛能谱测量网度基本形成100×20的测网规格。采用算术法分别对该测区的6条剖面测量数据的背景值进行统计,并求得标准偏差。根据规范,异常点下限为背景值加3倍标准偏差。经统计U含量(10-6)、Th含量(10-6)、K含量(%)可获得本次测量数值中铀金属含量大于3倍背景值的测量点16个、钾含量大于三倍背景值的测量点1个。由于本次铀、钾异常点(带)分布不在一起,而该项目是以找矿为目的,并通过实地异常查证可知,能谱测量可圈出U异常带2个(U-1、U-2),铀异常带分别为区内中部的谢屋异常带U-1和中部的新屋异常带U-2。铀异常带成因及与地质关系如下。

  4.3.1 U-1异常带

  该异常带位于区内中部的谢屋,呈椭圆形,北东向展布,长766m,宽106m,晕圈面积约0.13km2。eU含量一般为4.6×10-6~10.3×10-6,最高达37.2×10-6,该异常带范围内eTh含量一般32×10-6~59×10-6,eK含量1.5%~5.1%,钍铀比值1.5~4.6、比值平均约为3.7,属于铀钍混合异常晕。异常带分布在晚白垩世晶屑凝灰岩(K23e)以及古近系砂岩(E)中,该异常主要与该地段白垩系与古近系不整合接触面有关,异常带的展布特征严格受不整合接触面控制。在不整合接触面附近见赤铁矿化、绢云母化、褐铁矿化、萤石化、高岭土化等围岩蚀变现象,后经施工剥土工程进行验证,见到铀工业矿化,提供了较好的找矿线索。

       4.3.2 U-2异常带

  该异常带位于区内中部的新屋,呈椭圆形,北东向展布,长352m,宽118m,晕圈面积约0.08km2。eU含量一般为3.8×10-6~9.2×10-6,最高达19.2×10-6,该异常带范围内eTh含量一般31×10-6~62×10-6,eK含量1.3%~5.6%,钍铀比值1.6~5.2、比值平均约为4.2,属于铀钍混合异常晕。异常带分布在晚白垩世晶屑凝灰岩(K23e)以及古近系砂岩(E)中,经实地调查,该异常带出露位置为白垩系与古近系不整合接触面附近,展布特征与不整合接触面界线基本一致,异常受不整合接触面控制。在不整合接触面附近岩石见绢云母化、褐铁矿化、高岭土化、钾长石化等围岩蚀变现象,发育有一条北东向的构造破碎带。该处的FD-3013测量值为62×10-6~80×10-6。

  本次地面γ能谱异常分布与岩性、地层关系较为密切,尤其是新屋至谢屋一带异常展布与古近系砂岩、细砂岩及白垩系晶屑凝灰岩不整合接触面联系密切,测量结果显示在不整合接触面附近伽玛能谱异常明显,与前人圈定的放射性水化学异常吻合程度相对较好,异常主要是受不整合接触面控制,呈现较好的铀矿化异常特征环境,且寻找到新的放射性异常点、带,发现了较好的铀矿化信息,为区内寻找层控型铀矿化提供了方向,今后铀矿找矿的提供重要预测依据,同时有望在区内寻找到新的铀矿体。

  4.3.3异常查证结果

  本次在区内中部新屋村谢屋小组的U-1异常带附近施工1条剥土BT2,该剥土处于古近系砂岩、细砂岩与白垩系晶屑凝灰岩不整合接触面附近,受地形地貌影响,选择在晶屑凝灰岩中进行施工,施工点往北西315°方向约5m处岩性为古近系砂岩、细砂岩。经物探编录结果显示在该剥土中见有铀矿化,矿化赋存在赤铁矿化晶屑凝灰岩中,围岩蚀变主要有赤铁矿化、绢云母化、褐铁矿化、高岭土化、萤石化等,呈带状分布于晶屑凝灰岩中,具有一定的水平分带性,由中心萤石化、赤铁矿化,向外依次为钾长石化、绢云母化、褐铁矿化、高岭土化等;其中赤铁矿化与铀矿化关系密切,赤铁矿化愈强,矿化愈好。在剥土的5.25m~6.25m处见有厚度为0.75m,品位为0.052%的铀工业矿化,铀异常宽为0.75m~1.80m,长约21m。另外,根据物探编录显示在剥土底部铀异常品位(0.016%~0.022%)比上部(0.011%~0.015%)增高,往深部铀品位有进一步增高趋势,这为后期寻找古近系与白垩系不整合接触面附近铀矿化提供了较好的找矿线索。

  4.3.4伽玛能谱剖面测量工作质量

  本次伽玛剖面测量剖面的布设遵循垂直于异常晕圈长轴以及构造走向的原则,做到了布设的剖面能够穿过所测的断裂构造,并能在剖面看见地质体良好的露头。本次工作布置了6条剖面(γ-1~γ-6)伽玛能谱剖面测量,方位为120°,点距为20m,共完成γ能谱剖面测点435个,其中基本测量点316个,加密测点28个,检查测点91个,达到了规范要求的对重要异常点进行100%检查,一般异常点50%的检查,检查工作量不少于总工作量的10%。

  在工作过程中,野外工作仪器是采用核工业航测遥感中心研发的ARD型便携式多道伽玛能谱仪,仪器编号为ARD-0532、ARD-0533;开工前每台仪器均由国防科技工业1313二级放射性计量站检定合格,野外仪器性能检合格。两台仪器在检定合格后、项目开工前在饱和模型上都做了准确性检查,检查结果在规范要求范围内;本次两台伽玛能谱仪器一致性检查误差为-3.03%~3.03%次检查结果良好,符合规范要求;并且进行了短期稳定性和长期稳定性检查,稳定性良好。

  4.3.5检查测量工作情况

  本次检查测量工作布置主要是在异常晕区域,按规范《地面伽玛能谱测量规范》(EJ/T 363-2012)中规定不少于总工作量的5%布置。采用与基本测量相同点位,不同仪器、不同人员、在野外基本测量完成,初步圈定了铀异常后进行的。一共检查了5条测线:1号线、2号线、4号线、5号线、6号线,检查测点共91个,占整个测区工作量28.80%。

  本次测量检查线误差计算是基本测量与检查测量同等点位测量值按规范要求计算的,铀含量≤10×10-6,钍含量≤25×10-6时,按绝对误差公式△=︱Q1-Q2︱计算,当大于上述含量时用含量相对误差公式:

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  来计算;钾含量误差同时计算含量绝对误差和相对误差,并计算同时满足两个条件的合格率。即铀、钍含量分别≤10×10-6、25×10-6时,采用含量绝对误差的绝对值计算的,而大于上述含量时采用相对误差。

  通过统计:铀含量≤10×10-6时,其绝对误差范围0×10-6~2.5×10-6,合格率为94.8%,>10×10-6时,其相对误差范围-2.6%~4.2%,合格率100%;钍含量≤25×10-6时,其绝对误差范围0.2×10-6~2.3×10-6,合格率为100.00%,>25×10-6时,其相对误差范围-12.5%~3.8%,合格率96.5%;钾含量绝对误差范围为0.1%~1.5%,相对误差范围-16.5%~12.8%,而同时满足规范要求的两个条件的合格率为95.6%。另外,从基本测量与检查测量含量对比曲线可以看出,本次检查测量含量与基本测量含量吻合较好。

  5总结

  (1)本次通过地面γ能谱测量验证了老工作区矿化异常、伽玛异常,且物化探异常叠加良好,证明了方法的有效性、实用性。

  (2)γ能谱测量的多道性,可以重点了解测区铀、钍、钾元素含量及其分布特征,圈定伽玛能谱异常,帮助查证前人圈定的物化探晕圈,进一步缩小找矿靶区。

  (3)通过地面γ能谱测量出的异常分布情况,可以为槽探揭露及深部探索提供依据,研究异常与地质构造的关系,找出放射性元素富集的特点,进一步指导测区找矿工作。 
 
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