Question

地面γ测量的比例尺与工作方法

Answer 1

地面伽马测量的比例尺(即精度),是代表对找矿工作地区进行地质、物探研究详细程度的一个重要标志。精度不同,观测网密度也不同。γ测量比例尺的选择,要以地质找矿任务为前提,以工作区所具有的找矿远景,地质地形条件以及工作程度为依据。根据地面γ测量比例尺,可将铀矿勘查划分为四个阶段,即预查、普查、详查和勘探四个阶段。

(一)各勘查阶段比例尺与任务

1.预查

预查是找矿的初级阶段,常用比例尺为1：10万～1：5万。工作区一般位于地质工作程度很低,或航测不易进行的地区。其任务是研究工作区的区域地质条件和放射性地球物理场特征；寻找有利的含铀层位(地段)、构造、岩性,并确定找矿标志,为进一步开展较高精度地面普查找出远景区提供依据。随着可查面积的日益减少与航测的进一步发展,预查并非是每个地区都要进行的必要阶段。

2.普查

普查是对预查提供的矿化潜力较大的地区开展的地质工作。普查的一般比例尺为1：2.5万～1：1万,是铀矿勘查的主要阶段。此阶段的任务主要是：研究工作地区的地质构造特征,寻找异常点(带),并研究其分布规律、矿化特征和成矿条件,为详查选区提供依据。

3.详查

详查是在普查阶段选出的具有成矿远景的地段,或在矿区(床)外围进行勘查的地质工作。一般比例尺为1：5000～1：1000。其任务是对有意义的异常点带进行追索,扩大远景,进而圈定出异常的形态、规模；查明异常的性质与分布规律、赋存的地质条件、矿化特征,为揭露评价提供依据。

4.勘探

勘探是对已知具有工业价值的矿床或经详查圈出的勘探区,通过加密各种采样工程,其间距足以肯定矿体(层)的连续性；详细查明矿床地质特征,确定矿体的形态、产状、大小、空间位置和矿石质量特征,详细查明矿体开采技术条件,对矿石进行加工选冶性能实验室流程试验或实验室扩大流程试验,必要时应进行半工业试验,为可行性研究或矿山建设设计提供依据。其常用比例尺为1：1000以上。

系统的地面γ测量一般在普查和详查阶段实施,这是面积性放射性测量首选的工作方法,其比例尺一般不严格执行“普查”或“详查”的比例尺。

进行小比例尺的面积性γ测量时一般不事先布置观测网,以自由路线测量为主。在确定普查路线时应充分考虑地质地形条件与普查精度。路线布置要灵活,但必须垂直或尽可能垂直于与成矿有利的构造线或岩层走向。

大比例尺γ测量时,根据选定的比例尺事先布置好观测网。观测网的基线(根据测区大小、地形条件复杂程度可用单基线、双基线或多基线),用经纬仪或罗盘仪测定,测线要垂直于基线(基线应与主要含矿构造方向一致),测线可用罗盘定向,测绳丈量距离,并做好测点的标志。γ详查除逐点测量外,还应在测线的两侧进行全面控制。

铀矿勘查中对γ测量精度及点线距的要求列于表5-6。

表5-6 γ普查和详查比例尺及精度要求

表5-6中的点距一般是指地形图上点与点的水平距离,实际工作中还有一个“记录点距”,就是在记录本上反应的点距；此点距在表5-6的基础上加密一倍。

野外γ测量的点距控制一般不太严格,重点地段或异常地段应该加密测量；在覆盖层较厚的地段可以适当放稀,但必须保证平均密度达到表5-6的要求。

(二)自然底数、正常底数及异常的确定

1.自然底数

辐射仪在放射性元素含量增高地段观测到的射线照射量率,实际上由下面几部分组成,即

I_总=I_仪器+I_宇宙+I_岩石+I_矿石=I_自+I_岩+I_矿　　(5-1)

式中：I_矿——矿体引起的放射性照射量率；

I_岩石——岩石(或土壤)中正常放射性元素所产生的射线照射量率；

I_宇宙——宇宙射线的照射量率；

I_仪器——由于探测器材料不纯(含有放射性物质)或被污染而产生的照射量率,以及由于仪器漏电而产生的读数。

辐射仪的自然底数由I_宇宙和I_仪器两部分组成,即

I_自=I_仪器+I_宇宙　　(5-2)

仪器的自然底数并非一个常数,因为I_宇宙随地区不同而变化。I_仪器也会因污染程度不同、漏电所产生的读数也不可能一致。故在地面γ测量工作中,在一个新的地区,对每一台仪器都要实际测定其自然底数。测定自然底数的方法常用的有水面法与铅屏法两种。

(1)水面法

因为河流、湖泊中水的放射性元素含量很低,往往只有正常岩石中的1/100～1/1000。所以水面上测得的射线照射量率实际上就是辐射仪的自然底数。这是目前测定辐射仪自然底数的主要方法。

实际经验证明,测定辐射仪的自然底数,并不一定要到大江大河中去测定,只要水面附近没有悬崖陡壁,水又未被放射性污染,只需选取20m²左右,1～1.3m深的水面即可。观测时将探头置于水域中央并使其靠近水面的位置,辐射仪的读数即为自然底数。把仪器手柄以下伸入水中,测得的自然底数更小些,但要确保仪器不漏水才可测量。

(2)铅屏法

在很难找到适合的水面条件下,可用铅屏法测定自然底数。

测量时先在无屏条件下读数,后在带铅屏的条件下读数。则

I_无屏=I_岩+I_自　　(5-3)

I_有屏=I_岩e^－μ·d+I_自　　(5-4)

根据式(5-3),有

I_自=I_无屏－I_岩　　(5-5)

由式(5-4)可知

I_岩e^－μ·d=I_有屏－I_自　　(5-6)

由式(5-5)代入式(5-6),得

放射性勘探技术

将式(5-7)代入式(5-5),有

放射性勘探技术

式中：μ——铅屏的有效衰减系数；

d——铅屏厚度。

铅屏的有效衰减系数μ与铅屏的形状和厚度有关。因此,实际工作中,要实际测定其有效衰减系数。测定方法简介于下：

在一个照射量率大于200γ的放射性岩石上,带铅屏和不带铅屏测量γ射线照射量率。由于仪器的自然底数远小于岩石的照射量率,故仪器的自然底数可忽略不计。因此有

I_无屏≈I_岩

I_有屏≈I_岩e^－μ·d　　(5-9)

即

放射性勘探技术

两边取自然对数,得

放射性勘探技术

故

放射性勘探技术

铅屏厚度以0.3～0.6cm为宜。根据实测结果,当铅屏厚0.3cm时,μ=3.9cm^－1,当d=0.6cm时,μ=3.1cm^－1。

2.正常底数(简称底数)

地壳表面岩石与土壤中正常放射性元素含量所产生的射线照射量率称为底数。正常底数随着地区、岩性(或地层)等因素的不同而不同。

正常底数就是I_岩,而我们测得的某点岩石的射线照射量率,则包含着自然底数。因此,要求取某种岩石的正常底数,就必须取同种岩石的若干个测点的射线照射量率的平均值并减去自然底数。

3.异常

严格地说,异常是指测值x≥

+3s的值(

为均值,s为均方差),其理论依据就是正态分布。但工程上常常用3

作为异常,如某岩性的正常底数为30γ,则在该岩性上进行放射性测量,90γ才算异常。

(三)地面路线γ测量工作方法

1)地面伽马测量仪器应达到仪器“三性”要求,即应具有良好的准确性、稳定性、一致性。为了确保仪器的“三性”,必须统一仪器的能量起始阈、统一标定仪器、统一测定仪器自然底数、统一仪器的三性检查。此外,工作前后要严格进行仪器工作灵敏度的检查,其误差不能超过±10%；仪器更换重要元件后,要对仪器进行必要的调试,重新进行标定。

2)工作前要将起始点标在地形图上。探测器要靠近地面(离地面5～10cm)左右摆动。要及时检查仪器工作状态,注意温度、湿度变化对测量的影响。工作路线不能是直线,必须沿“S”形方向前进,尽可能扩大探测范围。工作路线要尽量控制基岩出露较好的地段。观测点最好定在基岩(或风化基岩)上,并尽可能平整,使立体角ω接近2π,按点距要求进行测量,逐点进行记录(必须注明测点是定在某种基岩上还是定在浮土上),并及时标在路线图上。当遇到有利成矿地段和底数发生明显变化时,要注意加强追索和加密测点。

3)充分运用地质规律指导找矿。路线测量时要仔细观察并记录对成矿有关的构造、岩性、矿化和各种找矿标志,并及时标在地形图上。认真分析地形地貌特征、浮土覆盖等情况。如果遇到浮土地段γ照射量率偏高,则应刨坑测量。

4)发现异常后,对异常应进行较详细的追索,初步了解异常的分布范围、照射量率和异常所处的地质条件,做较详细的文字描述。对有意义的异常点(带)要编绘异常素描图、采集矿石标本,并做出适当的标志,以备检查。异常点的位置、最高照射量率、岩层、构造、产状等必须标在地形图上。如发现滚石异常,应追根求源。

5)路线测量工作结束后,要将终点位置标在地形图上。回到驻地后要检查仪器,整理记录和图件,对当天的工作进行小结,并向班组负责人汇报当天的工作情况。如果地质成果较好,还必须向分队有关地质物探技术人员汇报所获得的成果,同时交验记录本、图纸和标本。

(四)异常点(带)的标准、检查与处理

1.异常点(带)的标准

凡γ射线照射量率高于围岩底数三倍以上,受一定构造岩性控制,异常性质为铀或铀钍混合者称为异常点。若γ射线照射量率未达到底数三倍以上,但照射量率偏高,高于围岩底数加三倍均方差,受明显地质因素控制,且有一定规模,也可称为异常点。

异常点受同一岩层或构造控制,其连续长度在20m以上者,称为异常带。

2.异常点(带)的检查与处理

1)发现异常后首先要检查仪器工作状态是否正常。

2)有意义的异常点带,须布置小范围的γ详测网,测线距一般2～5m,以控制异常为准。点距0.5m左右,进一步圈定异常的形态与规模。图5-2就是对已发现的异常进行确认,同时还要进一步查明异常赋存的地质条件和控制因素。如图5-2所示,检查线要垂直于异常晕的长轴方向。

图5-2 γ异常追踪示意图

1—印支期中粒花岗岩；2—断层破碎带；3—γ照射量率等值线；4—γ检查线

3)对所有的异常点(带),要统一编号,逐个进行登记；其中有意义的异常点(带),普查分队应组织地质、物探等有关人员到现场进行检查,对具有远景的异常,必须做出初步评价意见。

4)凡属有意义的异常,都应进行异常定性。使用四道γ能谱仪、射气仪确定异常是铀、钍或铀钍混合异常。在可能的条件下还可采集一些样品,分析铀钍含量与铀镭平衡系数。

5)在对异常进行检查与初步评价的基础上对异常点(带)进行分类排队,并划定值得进一步工作的远景地段,布置γ详查、综合找矿与地质测量任务。在此基础上,有重点地布置探槽、剥土、浅井、浅钻等山地工程进行揭露,确定其是否具有工业远景价值,是否有必要进行深部揭露评价工作。

(五)孔内伽马测量

这里的“孔”是指人工所挖的深坑或简单机械的施工的浅孔,而不是钻机所打的钻孔。这种伽马测量一般用用于检查射气测量、α径迹测量、²¹⁰Po法找矿等所发现的异常。

孔内γ测量因打孔工具不同又可分为浅孔γ测量与深孔γ测量。用人工打孔可用铁锨挖坑或钢钎打孔,深度为0.4～1.8m。使用的仪器主要是FD-3013型辐射仪、FD-3017型射气仪。深孔γ测量要用机械打孔(如美国绍尔单人背包式岩心钻机),孔深一般数十米。主要用于揭露评价异常点(带)和在具有远景的、被较厚沉积层覆盖的地区。

γ照射量率随深度而增高,或者在深部发现盲矿体是说明异常具有远景的重要标志。当异常与一定地质因素有关,并在深部消失,说明异常可能属于次生富集造成,意义不大。

(六)β+γ测量

铀镭之间的放射性平衡受到破坏,且显著偏铀而又无规律的地区可采用β+γ测量。这是因为铀组核素γ射线照射量率只占整个铀镭系的2%左右,而β射线照射量率则占整个铀镭系的41%,因此采用β+γ测量就不会漏掉平衡偏铀的异常。

β+γ测量的工作方法与γ测量相似。由于β射线穿透能力小,需要把探测器敞开测量,这样容易损坏仪器,受外界干扰辐射的影响大,一般不宜于做大面积普查。目前常用β塑料闪烁体为探测器的β测量仪,如FD-3010型辐射仪。主要用来在平衡偏铀的地区确定(β+γ)/γ的比值,并大致估算地表铀镭平衡的变化规律。

(七)地面γ测量的质量检查

质量检查是确保地面γ测量工作质量的重要措施之一。由于放射性元素分布的不均匀性,加之两次重复测量的几何条件难于一致。所以很难用两次重复观测的精度来表示地面γ测量的工作质量。

目前衡量地面γ测量的质量,还缺乏统一的标准。一般可从两个方面来衡量。其一,以漏掉异常的多少来衡量,如果检查测量发现遗漏异常多(比如说多达30%以上),特别是漏掉了具有远景意义的异常(哪怕是一个),则说明质量很差；第二,如果有较大范围的γ照射量率增高地段(即γ等值图中的γ偏高值与γ高值)被遗漏,也说明工作质量差。若漏掉的异常少且此类异常没有什么远景价值,又没有遗漏大范围的γ照射量率增高地段,则证明工作质量合乎要求。

无论地面γ普查或详查,检查工作量不应少于测区(或全工作区)总工作量的10%。检查工作一般在一个测站(或测区)结束后进行。检查时应贯彻“线面结合,以面为主”的原则,检查的仪器要与基本测量时的仪器类型相同,并经过重新标定。

布置检查线时,根据区域γ场特征、地质构造、岩性、矿化有利地段,或者认为有疑问的地段,有重点地布置检查线。可采取自检、互检和专门检查的方式进行,以互检为主。