地面伽马总量测量在施湾矿区的应用分析

张玉辉

摘要：矿区主要为石英正长岩分布区，对矿区采用地面伽马总量剖面测量，基本查明各岩石单元γ剂量率，圈定了放射性水平异常点、带的规模和空间分布特征，并对γ剂量率各值域内岩矿石进行ⅠRa、Ⅰγ采样分析，通过内、外照射指数分析结果与地面γ总量剂量率对比，大致划分出矿区内岩矿石用于建筑石料的各个类别，为矿区的进一步开发利用提供理论依据。

关键词：地面伽马；γ剂量率；施湾矿区

施湾矿区位于安徽省铜陵市境内，矿区地形东西高中部低，为长江沿岸低山丘陵平原区，东南部为沿江冲积平原；西部为低山丘陵区，山系呈近东西向展布。

通过地面γ总量剖面测量，基本查明各岩石单元γ剂量率，圈定放射性水平异常点、带的规模和空间分布特征，并对γ剂量率各值域内岩矿石进行ⅠRa、Ⅰγ采样分析，初步评价矿区内用于建筑石料的石英正长岩放射性水平。

1.矿区地质背景

1.1地质概况

矿区位于扬子陆块下扬子地块沿江褶断带庐枞火山岩盆地东缘，地层仅出露第四系，第四系覆盖层厚度0.1m～ 0.6m不等。构造发育不明显，外围有北西、东西向断裂，均未延伸至矿区。

矿區岩浆活动强烈，侵入岩为黄梅尖复式岩体，呈东宽西窄的次椭圆状岩基，可划分为四个侵入阶段，由早到晚分别为第Ⅰ阶段黑云母石英正长岩、第Ⅱ阶段正长斑岩、第Ⅲ阶段石英正长岩、第Ⅳ阶段碱性长石花岗岩，矿区内主要为第Ⅲ阶段石英正长岩。

1.2矿体特征

圈定建筑石料用石英正长岩矿体一个（拟设采矿权范围均为矿体），赋存于黄梅尖复式岩体中，裸露地表，岩性主要为石英正长岩。受勘查范围限制，矿体平面上呈东西长、南北短的不规则多边形，东西向长约3680m，南北向宽1230m～1890m不等；赋存标高+35m～+370m。

矿体基本无顶板，第四系覆盖层厚度0.1m～0.6m不等。矿体地表风化层厚度一般4.8m～5.5m。底板为石英正长岩。

1.3矿石质量特征

矿石岩性为石英正长岩，表面呈浅灰红—肉红色，以细—中粒结构为主，少量粗粒或斑状结构，块状构造，主要成分为正长石、石英及角闪石等。矿石全分析结果（%）：SiO2平均含量63.71%；TiO2平均含量0.47%；Al2O3平均含量17.89%；CaO平均含量1.16%；MgO平均含量0.37%；K2O平均含量5.05%；Na2O平均含量4.79%；Fe2O3平均含量2.16%；FeO平均含量0.91%；P2O5平均含量0.87%；Cl-平均含量0.004%；烧失量平均2.61%。

矿石结构主要为粒状、斑状、似斑状结构，矿石构造为块状构造。

矿石自然类型为石英正长岩，工业类型为建筑石料用石英正长岩。

2.地面伽马总量测量工作及数据处理分析

2.1工作方法

本次矿区工作采用1∶5000地面伽马总量测量，线距200m，点距20m，采用HD-2000智能化γ辐射仪，要求辐射仪探测垂直地面，确保测量几何条件相一致，计数时间30s。按3s时间间隔，连续读数2次，取其平均值；详细记录测点地理坐标、测量结果和岩性地质信息；测点采用GPS+罗盘定位，定位误差小于2m。测区共布设测量剖面线14条，对疑似高辐射区进行加密测量，见图1。

2.2数据处理分析

2.2.1查区内γ总量剂量率分布特征

通过对施湾查区内各剖面γ总量剂量率数据进行统计分析（见表1），基本查明区内地面γ剂量率辐射分布状况，由表1可知：查区内γ总量剂量率范围在95nGy/h～996nGy/h间，统计平均值为283nGy/h，变化系数为18%；对比岩性γ剂量率特征，其中石英正长岩测量值在135nGy/h～996nGy/h，平均值为287nGy/h，γ剂量率平均值为区内最高；细粒花岗岩测量值在186nGy/h～579nGy/h，平均值为279nGy/h，平均值仅次于石英正长岩；第四系测量值在95nGy/h～283nGy/h，平均值为215nGy/h，平均值为查区内最低，因此：查区内γ辐射水平由高到低依次为石英正长岩、细粒花岗岩、第四系。

2.2.2查区内γ总量剂量率等值线特征

由剖面测量点与岩矿样测量点γ剂量率值绘制γ总量剂量率测量等值线图（图2）。据等值线图分析可知：查区内γ总量剂量率一般在238nGy/h～315nGy/h之间，γ总量剂量率低值区（≤238nGy/h）主要位于燕山以南区域，该区域主要为第四系覆盖与石英正长岩，唐家村东北与西北方石英正长岩均有低值区域分布，但低值区面积较小。γ总量剂量率偏高值区（≥348nGy/h）主要有6处，分别编号为：唐家村Ⅰ号、唐家村以东480m处Ⅱ号、唐家村以西900m处Ⅲ号、唐家村东南850m处Ⅳ号、唐家村西北980m处Ⅴ号、唐家村以北660m处Ⅵ号。

2.2.3测区内γ辐射IRa、Ir分析

通过对γ剂量率各值域内25件岩矿石样进行ⅠRa（内照射指数）、Ⅰγ（外照射指数）检测分析结果（见表2）：内照射（IRa）最高1.2，最低0.2，平均值0.7，一般为0.4～0.9；外照射（Ir）最高2.6，最低0.3，平均值1.8，一般为1.4～2.0。根据《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566-2010）分类标准（见表3）判断得出结论：IRa≤1.0，Ir≤1.3的岩矿样为A类有6件：分别为J4、J11、J18、J19、J21、J25；IRa≤1.3，Ir≤1.9的岩矿样为B类有9件：分别为J5、J10、J12、J13、J17、J20、J22、J23、J24；Ir≤2.8的岩矿样为C类有10件：分别为J1、J2、J3、J6、J7、J8、J9、J14、J15、J16。

2.2.4γ剂量率测量与IRa、Ir值对比分析

将矿区石英正長岩γ总量剂量率等值线图和γ辐射IRa（内照射指数）、Ir（外照射指数）进行对比分析可知：唐家村Ⅰ异常偏高处，该处内J16岩矿样经放射性水平分析IRa值为1.2，Ir值为2.1，属C类建筑材料；唐家村以东Ⅱ号处异常，在该处测得工区内γ剂量率最高值，最高值约为996nGy/h，异常处于构造破碎带内，破碎带内蚀变强烈，该处内J13岩矿样经放射性水平分析IRa值为0.9，Ir值为1.6，属B类建筑材料，照理论上讲，该处为γ剂量率最高值区，放射性水平分析应为C类建筑材料，而实际分析为B类建筑材料，这可能是由于γ异常严格受构造裂隙控制，导致取样过程中未完全取到放射性水平高值岩矿样；唐家村以西Ⅲ号异常偏高处，该处J10岩矿样经放射性水平分析IRa值为0.9，Ir值为1.7，属B类建材；唐家村东南Ⅳ号异常偏高处，该处岩矿样经放射性水平分析IRa值为0.7，Ir值为2.0，属C类建材；唐家村西北Ⅴ号异常偏高处分了3小处，该处J12岩矿样经放射性水平分析IRa值为1.0，Ir值为1.9，属B类建材；唐家村以北Ⅵ号异常偏高处，该处岩矿样经放射性水平分析结果为：J22、J23属B类建材，J2、J3、J6、J7为C类建材。

综上，γ总量剂量率≤258nGy/h低值区大致为A类建筑石料；γ总量剂量率在258nGy/h-387nGy/h范围内大致为B类建筑石料；γ总量剂量率≥387nGy/h偏高区大致为C类建筑石料。

2.3认识

（1）查区内IRa、Ir岩矿样件分析相对偏少，不能全面准确地反映出矿区γ辐射水平。

（2）地面γ总量测量只能反映地表放射性水平，而对于石英正长岩矿深部γ辐射水平需要进一步地质工作。

3.结论

（1）施湾矿区石英正长岩γ总量剂量率测量值一般为135nGy/h～996nGy/h，平均值为287nGy/h，γ剂量率较区内细粒花岗岩高。

（2）根据γ总量剂量率等值图，圈定了区内6处γ总量剂量率偏高区。

（3）根据25件岩矿样IRa（内照射指数）、Ir（外照射指数）的检测结果显示：A类6件，B类8件，C类11件。

（4）通过内、外照射分析结果与地面γ总量剂量率对比大致可以划分：γ剂量率≤258nGy/h低值区大致为A类建筑石料；γ剂量率在258nGy/h-387nGy/h范围内大致为B类建筑石料；γ剂量率≥387nGy/h偏高区大致为C类建筑石料。需要说明的是，A、B、C类建筑石料最终划分以IRa（内照射指数）和Ir（外照射指数）分析结果为准。

参考文献：

[1]地面伽马总量测量规范[S].中华人民共和国核行业标准GB EJ/ T831-94， 1994.

[2]程业勋，王南萍.核辐射场与放射性勘查[M].北京：地质出版社， 2005.