Question

野外地面γ测量工作方法

Answer 1

大多数地面γ测量都和地质调查紧密配合或同步进行，这样既有利于提高找矿效果，又有利于对找到的放射性异常及时处理。

（一）测网布置和路线γ测量

利用地面γ测量进行放射性矿产普查，根据要求找矿的详细程度，大致分为概查、普查和详查。比例尺是测量详细程度的标志（表5-4-1）。

表5-4-1 地面γ测量比例尺的点线距

1）概查。比例尺一般为1∶10万到1∶5万，或者只做几条剖面。主要任务是研究工作区区域岩性的放射性特征，找出有利含矿层位、构造的分布情况，大致圈定找矿远景地区。

2）普查。比例尺一般为1∶2.5万到1∶1万。以概查为基础，主要任务是寻找γ异常点、异常带并探查其分布规律、成矿条件和矿化特征。

3）详查。比例尺主要为1∶5000到1∶1000。一般是在成矿的远景区或矿区的外围进行详查。主要任务是对具有成矿可能的异常点、异常带进行追索，查明异常的特征、规模、赋存的地质条件、矿化特征，为揭露评价提供依据。

这里讲的地面γ测量，主要是步行γ测量，使用γ辐射仪或轻便γ能谱仪。进行路线γ测量时，必须将探测器靠近地面连续听测，路线成“S”形前进，以便扩大测量范围，提高找矿效果。定点进行记录。值得注意的是每次定点记录时，探测器高度保持一致，并选在平坦地区，标在地形图上。如读数升高，要及时加密测点，进行追索，详细记录。

（二）铀、钍、钾含量测量与计算

应把γ能谱仪、积分谱仪和γ辐射仪的测量结果，换算成统一的以当量平衡铀为单位（eU，g/t）的放射性元素含量和照射量率（C/kg·s）。对各类测量仪器有大致相同的换算方法，简要介绍如下。

1.4道γ能谱仪的标定和含量计算

与航空γ能谱测量相似，根据铀、钍、钾放出的γ射线能量特征，选择下列四个能量测量道和道宽。

钾道：1.35～1.55 MeV；

铀道：1.65～1.95 MeV；

钍道：2.5～2.7 MeV；

总道：0.3～3.0 MeV。

总道给出的是照射量率（C/kg·s）。根据其余三道测量结果，可列出以下联立方程：

核辐射场与放射性勘查

式中：N₁、N₂、N₃分别为钾、铀、钍三个能量道测得的岩（矿）石γ射线（扣除本底后的）计数率；C_K、C_U、C_Th为测点岩（矿）石中钾、铀、钍的含量；a_i、b_i、c_i（i=1，2，3）为钾、铀、钍的换算系数，表示为具有γ射线饱和层厚度的标准模型上，钾、铀、钍道测得的单位含量的计数率。

由于，钾（E=1.46 MeV）、铀（1.76 MeV）道γ射线不影响钍道，钾道也不影响铀道，因此（5-4-1）式中a₂=a₃=b₃=0。所以，由（5-4-1）式解得

核辐射场与放射性勘查

式中：给出换算系数a₁、b₁、b₂、c₁、c₂和c₃确定值，即可计算测量地区岩（矿）石中铀、钍、钾含量。测定换算系数是一项重要工作。换算系数测定可以用标准模型法，为此国家建立了标准模型站（见附录一）。地面γ能谱仪标定测量，使用第Ⅰ类模型。分别在铀、钍、钾标准模型上进行。

核辐射场与放射性勘查

依照（5-3-4）式计算各地面γ能谱测量的换算系数：a₁、b₁、c₁；b₂、c₂和c₃。

2.γ辐射仪的标定

γ辐射仪和4道γ能谱仪的总道一样，都是测量γ射线总计数率。应把γ辐射仪测得的计数率换算成统一的放射性元素含量单位（或当量平衡铀含量10^-6eU；g/t），或照射量率（C/kg·s）。求出仪器灵敏度，即单位核素含量（1Uγ）引起的计数率（cps/1U_γ）或者照射量率［cps/（C·kg^-1·s^-1）］。

（1）标准模型标定

需要在本底模型（CP-B）和铀标准模型（CP-U）上同时测量。首先在本底模型上测得的本底计数率为N_B，和仪器灵敏度k（cps/1U_γ）之间的关系为

核辐射场与放射性勘查

式中：B为来自本底模型周围大地、大气和宇宙射线辐射；w_B（K）、w_B（U）和w_B（Th）为本底模型中钾、铀和钍的含量；a_K为钾的铀当量含量（即与1%钾的总计数率相当的平衡铀含量）；b_Th为钍的当量铀含量（即与1g/t钍的总计数率相当的平衡铀含量）。a_K与b_Th数值与探测器大小以及仪器甄别阈有关（如表5-4-2）；但变化范围不大。

同样条件，在铀标准模型上测得计数率N_U。这里假定本底模型与铀模型基质完全相同，仅铀含量不同。因此，同样可写成下列关系式：

表5-4-2 a_K、b_Th与探测器、甄别阈关系

核辐射场与放射性勘查

使（5-4-3）与（5-4-4）式相减，得仪器灵敏度为

核辐射场与放射性勘查

（2）用点状镭源标定

利用密封的点状固体镭源，根据镭源常数（A），调节镭源和探测器之间的距离（R）；由I=A/R²公式，计算不同距离处的照射量率I（C/kg·s），求仪器计数率（cpm）与照射量率（C/kg·s）之间的关系曲线，称标定曲线。如标定曲线呈线性关系时，则

核辐射场与放射性勘查

式中：n_B为仪器自然本底计数率；n为测点的计数率；k_C为仪器的换算系数（C/kg·s）。

（三）工作前的仪器准备工作

开始野外工作之前，重要的准备工作是仪器的性能测试，本底测量。性能测试，主要是检查仪器工作稳定性，受湿度、温度影响情况；连续工作，稳定性测试产生的读数变化，不得超过规范允许的标准误差。每天工作之前和工作之后都要固定工作源位置记录仪器的照射量率。如果相对于每次测量的平均值，其变化偏差不超过±10%，说明仪器工作正常，测量结果质量可靠。

当用多台仪器同时进行野外γ测量，需要注意仪器的一致性。工作经验证明，虽然每台仪器都已经过严格的标定，但测量结果的平均值（用至少30次测结果的平均值）并不完全一致。通过两台仪平行测量，保持几何条件相同，取平均值进行对比，或用t检验法进行检验。如果相对误差在允许范围之内，认为是合格的。

仪器的本底测定是每台仪器都要做的工作；而且在仪器大修之后或到新的测量地区需要重新测量。

仪器本底或称仪器自然本底I_B是由宇宙射线I_宇，及仪器探测器材料中的放射性核素或被放射性核素污染，或由于仪器噪声等引起的总计数率I_仪组成。

核辐射场与放射性勘查

测量仪器自然本底常用有两种方法。

1.水面测量方法

这是最常用的测量方法。要求水域附近没有岩壁，水域范围10m以上，水深超过1m。测量时仪器探测器放在水域中央，在水面附近，做高精度测量。

2.铅屏法

在缺少上述水面地区，可以使用铅屏法。

取一个板状铅屏或杯状铅屏，放在地上。将仪器的探测器放在铅屏之上或环中，保持探测器相对位置不变，分别测量带铅屏时的计数率和不带铅屏时的计数率，于是分别得到：

核辐射场与放射性勘查

式中：I_无和I_屏为不带铅屏和带铅屏时的计数率；I_岩为本地岩石的计数率；I_B为仪器自然本底；a=e^-μd为本地岩石γ射线对铅屏的透过系数，μ为铅对γ射线的吸收系数，d为铅屏厚度。

由（5-4-7）式解得自然本底

核辐射场与放射性勘查

式中：a=（I_屏-I_B）/（I_无-I_B）。如有一台仪器本底是已知的，可以求出其他仪器的本底计数率。

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