地面伽马总量测量在砂岩型铀矿勘查中的应用

2018-02-25杨兴赵旭王逢涛

西部资源 2017年6期

关键词：伽马铀矿分形

杨兴+赵旭+王逢涛

摘要：在工作区开展地面伽马总量测量，并用分形方法确定其异常下限值，圈定出异常区，将其结果与该地区的现有工作成果相对比分析，最终确定该工作区铀矿勘查较为有利的目的层，对该地区找矿工作提供了较好的指示作用。

关键词：地面伽马总量测量；铀矿勘查；分形方法

1.前言

地面伽马总量测量是铀矿勘查中一种常用的地面测量方法，通过地面伽马总量测量可以寻找伽马异常点（带），圈定有意义的异常场区，研究伽马场特征及其与铀矿化的关系[1]，并探查其分布规律、成矿条件和矿化特征，对铀矿勘查有一定指导作用。

工作区开展铀矿勘查工作多年以来，由于种种原因，并未取得较大的找矿进展。而分形方法的研究对象即为自然界和社会活动中广泛存在的复杂无规则且具有自相似性的系统。因此，针对铀资源矿产的分布特点，利用分形方法自身特性优点，本文将分形方法应用到放射性铀矿勘探的数据处理当中，并结合钻探勘查结果，希望对找矿工作能提供较好的工作方向。

2.区域地质概况

工作区位于吐哈盆地西南缘艾丁湖斜坡带中西段。中下侏罗统总体呈相对平缓（<10°）的单斜构造向盆内延伸。构造总体较稳定，断裂及褶皱不发育，但受盆地后期、特别是新构造运动阶段陆内南北向挤压作用的影响，区内形成不同类型的断裂（隐伏断裂）和次级褶皱构造。

断裂构造特征：中下侏罗统中断裂构造总体不发育。主要受基底断裂的制约，多为基底断裂复活形成。按照断层线方向可分为近东西向、北西向、北东向等几组。近东西向断裂形成时间较早，规模较大、有多期活动的特点，断层性质为逆冲断层，断层面向南陡倾，在盆缘沿断裂可见晚古生代地层逆冲于侏罗系和古近系之上。其延伸长度几十公里至上百公里，控制着盆缘和区域排泄区的边界；北西向断裂多为基底断裂，构造性质为压扭性，以高角度逆冲断裂为特征，并使中下侏罗统盖层发生背斜挠曲变形，断层延伸长度一般在十公里至几十公里。北东向断裂在区内多为隐伏断裂，与南部蚀源区基底断裂相配套，断裂构造性质为压扭性或张扭性，延伸长度一般在十公里至几十公里。北东向隐伏断裂对次级隆起或凹陷构造有一定的控制作用。这些断裂大部属基底断裂，在后期地质作用过程中多次复活、继续活动，并直接控制和影响了区内的地形地貌格局和成矿地质作用。

3.区域地球物理特征

工作区位于艾比湖—乌鲁木齐重力梯度带与柯坪—博斯腾湖重力梯度带向东延伸的交汇线部位，北边为准噶尔重力异常区的东部，南边为塔里木重力异常区。整个盆地重力等值线近东西向分布，北稀南密，异常值为（-150～ 200）×105m/s2，由南向北重力值呈“U”形变化。

工作区位于准噶尔—吐哈正磁异常区中的吐鲁番—哈密正磁异常分区，整个盆地异常呈近EW向延伸，长800km，宽200km，自西向东由沙家子—梧桐窝子、大南湖、底坎尔—康古尔塔格三个串珠状异常构成。工作区位于大南湖异常与迪哈尔—康古尔塔格异常东部，等值线分布较为稀疏，南低北高。

4.数据采集及整理

4.1分形理论

分形，即那些局部和整體按某种方式相似的集合，它也是集系统思想和几何学于一体的自组织的理论。分形反映了自然界中很广泛的一类物质的一种基本属性：即局部与局部，局部与整体在形态、功能和信息方面具有自相似性。分形的本质是标度不变性，自组织临界性是分形生长之源。分形（fractal）原意为破碎和不规则，用以指代那些由与整体以某种方式相似的局部组成的一类形体[2]。一般地说，分形具有以下几个特征[3]：

（1）该集合具有精细的结构，即有任意小比例的细节（无限可分性）；

（2）该集合整体与局部间有某种自相似性；

（3）分形集合的分形维数一般不是整数，而是分数，且一般大于它的拓扑维数；

（4）分形集合是如此的不规则，以至它的整体与局部都不能用传统的几何语言来描述；

（5）在大多数情况下，分形集合可以以非常简单的方法来定义，可能由迭代产生。

4.2数据采集整理及图件绘制

本文针对新疆吐鲁番市艾丁湖地区，利用数字伽马辐射仪FD-3013对该地区开展地面伽马总量测量，在测量整个过程，所使用数字伽马辐射仪稳定性较好，保证了原始数据的准确性。

基于γ测量的原理及分形计算方法中的盒维数法，可以把测量值的高低近似看成测点处放射性物质含量或者浓度的大小，以测量值为“含量”，相同“含量”在平面等值线上围成的周长为相应“含量”的“周长”。按照分形几何中盒维数法衍生出“含量-周长法”，对研究区进行分析。以MapGIS为平台，按上述思路对γ测量的测量值绘制的等值线图进行统计，得到不同“含量”的属性值，即得到一个含量与周长的数据文件，并将该数据求对数，进行归一化处理（如表1所示）。

利用表1中等值线周长与“含量”的双对数关系lgN和lgr进行最小二乘拟合，得到两条近似直线（图1），求得相交直线交点的值，确定其对应的“含量”。用此方法得出此次伽马总量测量值为18ppm，将其定为该工作区中数据应具有的背景值及异常值[4]，从而利用surfer软件绘制该地区的伽马总量测量的等值线图（图2）。

4.3结果比较

从图2可以看出，在研究区西南方向可以圈定出四片伽马异常晕圈。四个晕圈相对比较集中，如图所示，测得1号异常区面积为0.14km2，2号异常区面积为0.69km2，3号异常区面积为0.34km2，4号异常区面积为0.11km2。四个异常晕圈均主要分布在断裂附近出露的中侏罗统西山窑组地层中，岩性为灰色砂岩和灰黑色炭质泥岩。