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地面γ測量數據處理與應用舉例

地面γ測量野外采集的數據,檢查無誤後,輸入計算機。根據需要繪制鈾、釷、鉀及照射量率(C/kg·s)的等值線圖、平面剖面圖、剖面圖、w(U)/w(Th)、w(U)/w(K)比值圖和相對等值圖等。如果有必要,可以對資料進行趨勢面分析,或進行判別分析。進壹步研究γ高值場的分布特征,判別異常。在區域正常場的基礎上,研究γ高場,偏高場與分散暈,含礦構造,含礦巖體的相關性。為進壹步找礦或揭露評價提供依據。

趨勢面分析,判別分析以及相關分析已有大量專門著作和專門軟件,這裏不作贅述。下面僅對相對等值圖的制作進行說明。

(壹)相對等值圖的制作

同壹種巖石中放射性核素含量呈正態分布是壹種基本規律,由(4-8-6)式可得巖石中鈾(或釷、鉀或C/kg·s)含量正態分布的概率密度函數為

核輻射場與放射性勘查

式中:x為隨機變量;n為同壹種巖性鈾含量概率的平均值;σ為巖石鈾含量變化的均方差(或稱標準誤差)。

式(5-4-9)為高斯分布,以概率函數Φ(x)為縱坐標,以x=n為對稱軸的正態分布曲線(見圖4-8-2)。解(5-4-9)式,可知巖層鈾含量高於n+σ範圍的概率為15.85%;巖層鈾含量超過n+2σ和n+3σ範圍的概率分別為2.25%和0.13%。說明巖層中某地段鈾含量超過該層平均值n+3σ時,可能是異常地段。n+2σ可能是弱異常;n+σ可能是偏高場;n為鈾含量平均值,應當稱正常值。

制作相對等值圖,主要是用統計方法,求出正常值(n)和均方差值(σ)。具體方法是將野外采集的數據按地區、巖性、巖相、風化層和土壤等分別進行統計,計算各類巖石的正常值(即平均值 )和均方差值(σ),並按 +σ, +2σ和 +3σ三類數值分類,在每壹種巖性內分別圈出偏高場、高場和異常場的等值圖。如,某地區分布有花崗巖和砂巖,而花崗巖又分為 、 和 ,分別按巖性和巖相統計地面γ測量采集的數據,得到正常值和均方差值,列於表5-4-3中。

表5-4-3 各光性γ場正常值和均方差值 (7.166×10-14/kg·s)

根據數值可以按巖性圈出其中的偏高場、高場和異常場。遇到兩種數值不同的相鄰巖性時,連線可以按分類連接,不考慮數值。這樣根據表5-4-3 數據,繪出相對等值圖(圖5-4-1)。

圖5-4-1 某地γ照射量率相對等值圖

(二)地面γ測量應用舉例

地面γ能譜測量比γ總量測量更有利於發現弱異常。鐳具有較強的活動性,容易在大範圍形成次生異常(分散暈);也往往被其他原生放射性高值淹沒,γ總量測量難以發現。如果是γ能譜測量,則鈾道異常比較有效;也同樣有利於發現在均質花崗巖中的弱異常分布;發現有利的成礦的侵入體等。

1.尋找有利成礦的熱液蝕變帶

在火成巖和變質巖中成礦熱液中,通常有更多的鉀同時進入巖石中。鉀道測量結果,有助於圈定對成礦有利的蝕變帶。如美國亞利桑那州中部的巴格達德斑巖銅礦與鈾礦***生於熱液蝕變帶的石英二長巖巖株群中。γ能譜測量表明石英二長巖中平均鉀含量大致是該區其他未受蝕變巖株中的兩倍。在本區,鉀和鉀/釷比值成為區分熱液蝕變帶的兩個重要判別參數。

2.布蘭德河地區地面γ能譜尋找鈾礦

加拿大布蘭德河地區位於安大略省魁北克湖向斜,本區巖性為休倫沈積的長石石英巖、雜砂巖、泥板巖和不同類型的礫巖。經過輕微變質和褶皺,形成很寬的向西15°~30°的傾斜層。中央厚度152m。休倫層中的兩個礫巖型鈾礦床,相距9.65km。壹個在向斜北翼達14.5km,壹個在南翼達4.83km。都有出露,並向下延深至1100m,處於厚達30m礫巖層中。

按兩個鈾礦床位置分列兩個測區。測區Ⅰ位於魁北克湖向斜北翼,測區Ⅱ位於南翼。測區Ⅰ選用測網為3.35m×2.74m,***99個測點;測區Ⅱ垂直走向布置7條測線。地質概況和測區位置如圖5-4-2所示。

圖5-4-2 布蘭德河地區魁北克向斜與測區位置

使用的儀器為3道地面γ能譜儀(NaI晶體為Φ50mm×50mm);鉀道能量選用1.46MeV,鈾道1.76MeV,釷道2.62MeV。道寬為200keV。測量精度要求±10%[對8×10-6(eU)]。儀器事先經過標定和本底測量以及穩定性檢測。

野外工作測量要求:為了探測器與地面幾何條件壹致,使用壹個木棍支承,保持距地面約7.62cm,探測器讀數時周圍2.13m地面平坦,每點測量時間5min。每天開工之前,先在選定的基點讀數。每個標準工作日完成30個測點。

測區Ⅰ鈾含量等值線圖如5-4-3所示,最小值為5×10-6(eU),最大為25×10-6(eU)。高值異常呈東西向延伸,與地層分布相壹致。兩個高值異常區,壹個在中南部,壹個在東北部與鈾礦床壹致。釷的高值異常(110×10-6)與鈾異常壹致;鉀分布散亂;w(Th)/w(K),w(U)/w(K)比值與釷、鈾含量分布相似;w(Th)/w(U)數值單壹,不顯示什麽傾向性。測區Ⅱ與測區Ⅰ分布特征基本類似,不再細述。

3.地面γ能譜測量尋找其他非金屬礦產

鈾、釷與許多稀有金屬元素有***生關系,如鈾鉭錒礦和鈾釷燒綠石礦等。在不同成礦條件下,鈮、鉭、鈾、釷等含量不同。因此,w(Th)/w(U)比值可以作為找礦的指標。

金銀礦化與鉀交代作用有密切的相關性。如前蘇聯的霍茨克·楚科特火山巖中金礦床,該地鉀交代作用表現為冰長石化,在冰長石化過程中鉀含量激增,而釷和鐳都遷移流失,使含量降低(減少1.5~2倍)。在金銀礦化帶中鉀含量增高,而鈾、釷降低。

圖5-4-3 測區Ⅰ鈾含量等值圖

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