地面伽玛能谱测量和氡及其子体测量在找矿中的应用

李金艳

（广东省核工业地质局291大队，广东 佛山 528133）

铀矿找矿目前仍旧是地质工作者需要不断探索重点，通过前人研究，发现地面伽玛能谱测量能够测量地表浅部土壤（或岩石）中的铀、钍、钾元素含量，并通过计算其比值等多参量，可快速确定浅部异常的范围和属性；氡及其子体测量方法是基于岩石裂隙、土壤中能逸散岩石和矿石中放射性元素Ra衰变时产生的Rn进行勘察的物探找矿方法，相对基于γ射线的测量方法，具有测量深度大、异常明显等特征，尤其是对隐伏断裂构造的识别远远优于基于γ射线的测量方法。本文通过地面伽玛能谱测量和氡及其子体测量的物探组合方法对工作区铀成矿研究区进行面积性工作，认为该物探组合方法工作简单、经济、快速，对寻找浅覆盖层下的隐伏构造及铀矿床效果显著。

1 地质概况

研究区位于粤西铀成矿区，处于国家重点攻关的南岭东西向铀多金属成矿带与郴怀北北东向铀多金属成矿带的交汇部位，大地构造位置位于云开大山后加里东隆起北东边缘与湘、桂、粤北海西—印支凹陷的接触部位，所处区域构造位置对铀多金属成矿十分有利。研究区出露的地层有第四系、白垩系、石炭系、泥盆系、寒武系、震旦系，以浅海相碳酸岩、碎屑沉积为主，为类复理石、硅质岩夹火山碎屑岩建造。寒武系、震旦系变质岩包围花岗岩体，地层与岩体接触部位见不同程度的接触变质，形成角岩、大理岩等。研究区以发育北东向断裂构造为特征，F3二级断裂斜贯工作区，是主要的控矿构造；三、四级断裂密集发育于F3断裂两侧，是主要的成矿构造。F3断裂带走向北东（30°～40°），倾向北西，倾角70°～85°，长7km，宽2～40m，主要充填白、灰白、灰色硅化岩，北西侧次级构造非常发育，主要蚀变为硅化、绢云母化和赤铁矿化。

研究区内中粒黑云母花岗岩γ背景值最高，而硅化脉γ背景值较低（见表1）。认为中粒黑云母花岗岩是本区找铀的有利岩性。通过对研究区铀成矿花岗岩体开展1：10000综合物探工作，收集研究区的岩石放射性参数，结合不同地质背景综合分析圈定异常区，从而达到放射性矿物勘查的目的。

表1 研究区不同岩性γ背景值一览表

2 原理及工作方法

2.1 地面伽玛能谱剖面测量

地面伽玛能谱测量主要是通过测量不同地质体中铀、钍、钾元素含量及其总量含量，大概了解区内放射性分布情况了解不同地层、岩性的放射性背景值，了解放射性分布情况及其与构造、岩性的矿化关系。

地面伽玛能谱测量选在基岩露头好，穿过地层、岩体多，易通行处。测线左右偏离幅度要小于线距的四分之一。测点选择有针对性，既能研究更多的地质体，又尽量均匀分布。在断层、蚀变带、不同岩性接触带上适当加密测点。路线及测点要准确标在地形图上。

测量时将探头直立在比较平坦的基岩露头或地面上进行测量，要保证辐射立体角为2π；若被测对象为正常含量，测量时间为2分钟，取一次读数。当发现异常时取两次读数。遇雨要停止工作，雨水干后方可继续工作避免仪器受潮导致测量不准。沿路线测量时，要认真观察地质现象。

在普查阶段进行路线测量时，对发现的异常点必须做下列工作：①进行重复测量；②观察地质现象；③追索异常，利用剖面法或编录法圈定异常范围，点线距视具体情况而定；④记述异常位置、形态、异常产出位置的岩性、围岩蚀变、矿化特征、异常规模和控制因素等；⑤在异常值最高部位可取岩石样，进行铀、镭、钍及伴生元素分析。必要时需取得岩矿鉴定资料；⑥对异常进行初步评价，提出进一步工作意见。

2.2 氡及其子体测量

氡及其子体测量是使用测氡仪测量土壤中的Rn浓度的放射性测量方法。通过气筒抽去地下土壤中的气体，通过高压使其中的离子吸附在锌片上，再次通过高压电离通过测量离子数量从而反应地底射气浓度进而推断区域异常的深部找放射性矿物方法。

图1 研究区地面伽玛能谱铀异常图

图2 研究区氡浓度异常图

氡及其子体测量是基于岩石裂隙、土壤中能逸散岩石和矿石中放射性元素Ra衰变时产生的Rn。每日出工前需对测氡仪进行例行检查，检验仪器的密封系统是否良好，电池电压值和校验信号是否正常，阈值旋钮的刻度是否在原位。测量时，首先核对测点上的标志并记录土质及景观情况，在测点上用钢钎打孔，孔深一般为0.7~1.0m，打孔后立即插入取气器，并及时将取气器上部锥体周围的土壤用脚踏实，防止大气窜入孔中稀释氡浓度，影响测量效果。操作员事先连接好取气管，放好锌片并调试仪器至测量状态，开始抽气，气筒抽气量为1.5L ，气筒提升速度不宜过快，停止抽气后加高压，2分钟后将锌片反面放入操作台测量读数。

当测点上的氡浓度高于本底2倍以上时，应在原孔附近打新孔进行测量或等待三分钟后，在原孔二次抽气，以检查异常的真伪。当测点上的氡浓度达到异常值时，在原孔附近重新打孔进行第二次测量，确定氡气来源是否充足，加密测点、测线，圈定异常范围，绘制加密后的草图；观察地质、地貌情况并记录；采集标本、样品；设立临时异常标志；填写异常登记表。在测量过程中，发现计数偏高现象，要及时进行研究和追索。

3 数据处理

使用基于MapGis6.7开发的“数据一体化处理系统”（Geochem Studio）对研究区原始数据进行检查、统计分析和制作成果图件。侧区内地面伽玛能谱异常图如图1，氡及其子体测量异常图如图2。

4 异常解释

铀异常晕圈位于F3断裂呈长条状分布（南面未封闭）（图1），长约500m，宽约160m，面积约0.12 km2，浓集中心位于F3断裂带上，最高铀含量为35.4×10-6。最高能谱铀含量202.12×10-6，平均铀含量36.31×10-6，Th/U比值在3~6之间。异常晕位于已知铀矿床附近，出露的主要岩性有细粒黑云母花岗岩、中粒黑云母花岗岩，含铀花岗岩体中正长岩和中细粒黑云母花岗岩的自变质作用较发育，多期次岩浆活动形成的岩体接触界面可作为铀矿积聚、沉淀场所。异常位于断裂交汇部位，F3断裂是主要的控矿和导矿构造，本次测量的异常点位于其次级断裂的拐弯部位，且铀含量很高，晕圈沿着构造走向呈不同程度膨大收缩，且高值连续稳定，地表反应较好。晕圈内铀含量的平均值是本底的10倍，说明该处铀源充足。认为晕圈由岩性接触引起的异常部分影响较小，主要由构造引起的。

射气晕圈位于氡浓度异常（Rn-1）与地面伽玛能谱铀异常（U-1）形态相似，沿F3断裂带呈长条状分布（南面未封闭），长约500m，宽约100～160m，有明显浓集中心且位于F3上，最高氡浓度为46568 Bq/m3；呈椭圆状，长轴长约150m，短轴长约100m，有较明显的浓集中心且氡气浓度较高但离散度相对较小（图2）。晕圈基本沿着F3断裂带横贯连续分布，推断晕圈是由构造引起而非岩性接触引起的，同时高值部分的连线与等值线的延伸方向基本一致，晕圈中的高值部分大都分布在F3断裂带的下盘，是铀成矿的有利部位。

5 结论

在粤西北测区铀成矿研究区中圈定铀异常区3处、铀矿找矿远景区1片，认为地面伽玛能谱测量和氡及其子体测量的物探组合方法对寻找浅覆盖隐伏构造及铀成矿有利部位效果显著。