地面伽玛能谱测量在实际工作中的应用

邢立民　张江旭

摘 要： 地面伽玛能谱测量，是伽玛能谱用仪器直接测定岩石（土壤）和矿石中铀（镭）、钍、钾的含量。通过对地面伽玛能谱测量数据综合处理，除了可以直接寻找近地表铀异常外，它還提供了地层岩石中铀、钍、钾含量信息。利用铀元素在氧化带的化学性质活泼和钍元素的氧化物非常稳定的特性[1]，也为我们提供了地层中铀、钍、钾放射性元素的迁移和富集规律，对下一步找矿工作具有指导意义。

关键词： 地面伽马能谱测量； 含量； 铀异常； 迁移和富集

1. 引言

铀矿找矿工作始于20世纪五、六十年代，大面积找矿工作到目前已开展了七十多年，经过地质工作者的辛苦努力，浅部矿产基本被完全发掘，近地表矿产资源已近枯竭，开始了铀矿找矿攻深找盲阶段，并取得丰硕成果，进入二十一世纪，为更好的找矿、找大矿，整合财力和人力资源，国土资源部设立了鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿整装勘查区，开展了地表物、化探找矿工作，其主要工作方法有地面伽玛能谱测量、氡气测量、音频大地电磁测深及Po法找矿。2016年度，根据国土资源部中国地质调查局的项目要求在鄂尔多斯盆地北东部达拉特旗耳字壕幅开展了150000地面能谱测量工作。

2. 地质概况[2]

工作区位于鄂尔多斯盆地北东部，地质构造为鄂尔多斯盆地三级构造单元伊陕斜坡，伊陕斜坡是鄂尔多斯盆地的主要构造单元，占据了盆地的绝大部分地区，鄂尔多斯整装勘查区位于伊盟隆起和伊陕斜坡的东胜—靖边单斜，二者对中生代沉积作用和铀成矿作用有直接的影响。出露地层主要有中新生界三叠系（T）、侏罗系（J）、白垩系下统（K1）、第四系（Q）。其中北部主要为白垩系下统（K1）东胜组，三叠系（T）的灰白、灰绿含砾砂岩二马营组、棕红色粉砂岩、泥岩和尚沟组及第四系（Q）地层；南部主要为侏罗系（J）延安组、直罗组和第四系（Q）地层。延安组岩性主要为黑灰色、灰色、灰白色砂岩和、泥岩和煤层；目的层直罗组的分布范围较小，只在工作区南部小面积出露。直罗组岩性主要为灰绿、灰黄、紫红色中细砂岩、砂质泥岩、粉砂岩和煤。

3. 铀、钍、钾元素异常分布特征

3.1 铀元素异常分布特征

从铀元素地球化学异常分布图来看（图1），铀元素高值区位于工作区南西部，出露地层主要侏罗系（J）延安组、直罗组；北部及北东部为铀元素含量低值区，仅有部分增高点零星分布，出露地层主要为三叠系（T）的二马营组、和尚沟组、白垩系下统东胜组（K1dn1）和第四系（Q）地层；铀元素异常区大的有两处，异常点有三处。Ⅰ异常区位于工作区中部，其地层主要为三叠系（T）的灰白、灰绿含砾砂岩二马营组；Ⅱ号异常区异常高点位于工作区南部边界，其地层主要为侏罗系（J）直罗组黄色中砂岩，该区直罗组地层出露地表，说明本区异常中岩性异常。

3.2 钍元素异常分布特征

从钍元素地球化学异常分布图来看（图2），钍元素含量异常晕（带）位于工作区北东部，呈带状北西—南东向展布，主要有三条异常晕（带），分别编为Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅲ号，分别为杜家圪塄—白家梁一线、可图梁向南东向展布和郭家渠向南东向展布；异常的展布方向与地层及构造的方向基本一致，异常区出露的地层均为白垩系下统东胜组第一岩段、三叠系的二马营组、和尚沟组地层；低值区主要位于工作区的西部和西南部，其对应出露地层西部主要为白垩系下统东胜组第二岩段、三叠系的二马营组、和尚沟组地层，西南部主要为侏罗系延安组和直罗组地层。

3.3 钾元素异常分布特征

从钍元素地球化学异常分布图来看（图3），钾元素含量异常晕（带）有两条，编号分别为Ⅰ号和Ⅱ号。异常晕（带）位于工作区北东部康家湾—杜家疙楞—沙嵩塔—李家渠—郭家渠之间，呈带状北西—南东向展布，其展布方向与地层及构造的方向基本一致。异常区出露的地层大部分为河道、边滩及第四系（Q）覆盖农田，少部分为三叠系（T）的二马营组、和尚沟组地层。低值区位于工作区西部和西南部，出露地层西部主要为白垩系下统（K1）东胜组第二岩段、三叠系（T）的二马营组、和尚沟组地层，西南部主要为侏罗系（J）延安组和直罗组地层。

3.4 铀元素迁移特征

从钍铀比数据可得出，钍铀比高值区（Th/U≥3.3）位于工作区北东部，基本上以康家湾—杜家疙楞—孙家渠一线为分界线，该区出露的地层主要有白垩系下统（K1）东胜组第一岩段、三叠系（T）的二马营组、和尚沟组地层；钍铀比低值区（Th/U<3.3）位于工作区南西部，其主要出露的为侏罗系（J）延安组和直罗组地层。在鄂尔多斯盆地，侏罗系（J）直罗组地层为要找矿目的层，延安组为次要找矿目的层，从以上可得出，铀元素主要从北东向南西方向迁移，在地层上主要从白垩系下统（K1）东胜组第一岩段、三叠系（T）的二马营组、和尚沟组地层向侏罗系（J）延安组和直罗组地层迁移，这对于成矿是非常有利的。

4. 结论

（1）通过伽玛能谱测量，大体掌握了铀、钍、钾元素在工作区的分布规律及变化特征，新发现铀异常晕（点）6处；钍异常晕（带）3处、钾异常晕（带）2条。铀异常高值区分布于工作区南部，主要地层为延安组和直罗组，低值区分布于工作区北部，主要地层为白垩系（K）下统东胜组和第四系（Q）；钍元素含量异常晕（带）呈带状北东向展布，主要有三条异常晕（带），分别为杜家圪塄—白家梁一线、可图梁向南东向展布和郭家渠向南东向展布；钾元素含量高值区异常晕（带）分布于工作区的北东部的哈什拉川和可图沟河谷地带，主要地层为白垩系（K）下统东胜组、第四系（Q）。

（2）基本查明了铀异常成因，Ⅰ号区铀异常晕由侏罗系（J）延安组地层经煤层烧燃后形成的烧变岩所致，属岩性异常；Ⅱ号区铀异常晕高点位于侏罗系（J）直罗组地层出露地表或覆盖层较薄黄色中细砂岩上，且两片异常的钍铀比较小，属铀异常。

（3）基本了解了工作区铀元素的迁移规律。铀元素迁出区为工作区的北部和北东部，迁入区为工作区的南西部，南西部地层主要为找矿目的层直罗组和次要找矿目的层延安组，这也充分说明侏罗系（J）直罗组，延安组地层具有有利于富集成矿作用的岩性岩相条件。这也符合区域上层间氧化带从北东向南西展布的规律。

（4）地面伽玛能谱的测量，需要和其它方法（Po法测量、氡气测量、音频大地电磁测深和高精度磁法测量）测量成果有机的结合起来，分析构造及构造与各种异常的关系、异常成因。达到攻深找盲的目的。

参考文献：

[1] 李运跋，赵元洪，童纯涵等.放射性勘探方法[M]。北京：原子能出版社， 1978。

[2] 苗爱生，王贵等.内蒙古鄂尔多斯市纳岭沟铀矿床（N37～N88线）铀矿勘查地质报告，2015.12。

[3] 祁占虎， 蒋艳春. 鄂尔多斯盆地西部砂岩型铀矿目的层中侏罗世古压榨水头探讨[J]. 西部资源， 2015（2）：129-130.

[4] 王强， 薛伟. 核桃坝地区火山岩型铀矿成矿过程及成矿条件分析研究[J]. 西部资源， 2016（5）：88-90.