伽玛能谱测量的应用及资料处理的讨论
2020-07-13
来源:乌哈旅游
第24卷 第6期 铀 矿 地 质 VoL 24 NO.6 2 0 08正 ¨月 Uranium Geology NOV. 2008 伽玛能谱测量的应用及资料处理的讨论 李继安,贺建国 (核工业203研究所,陕西咸阳 71 2000) [摘要]本文对伽玛能谱测量参数相关问题的不同观点进行了分析和论述,并介绍了该测量方法 在砂岩型铀矿勘查中的应用效果。认为目前适当开展地面伽玛能谱测量,加强航放资料的开发利用, 发挥能谱测量方法在砂岩型铀矿勘查中的作用是必要的。 [关键词]伽玛能谱测量;古铀含量;迁移系数;富集系数;铀镭放射性平衡 [文章编号]1000—0658(2008)06 0363—06 [中图分类号]P631.6 4 [文献标识码]A 伽玛能谱测量以能快速、直接地分别测 首山成矿带进行了地面伽玛能谱测量研究。 定被测对象中U、Th、K 3种放射性核素含 在进行矿点测量的基础上,对区域地面能谱 量为特点。在硬岩地区铀矿勘查时,该方法 测量资料进行了重新处理研究,以测量的Th 在区分铀、钍矿床,研究铀元素的迁移、富 含量为基础计算了古铀含量;以地壳中Th、 集规律和发现与评价铀矿床等方面显示了其 U的克拉克值为基础进行了衬度系数的计算。 特有的应用效果,同时在研究与放射性元素 发现矿点资料经处理后很好地区分了U、Th 共生的其它矿床、寻找钾盐矿床及化探找油 的分带性及U矿点和Th矿点;区域资料运用 等方面也发挥了重要作用。在砂岩型铀矿勘 衬度比的概念也很好地反映了矿化点带的分 查中,受地表覆盖及方法应用条件等的限制, 布规律_1 ]。1983年及1986年孙念义对能谱 伽玛测量方法的应用进入低潮期,资料利用 测量进行了一些数学模型及地化原理方面的 率较低。因此,研究和探讨作为直接找矿的 探讨和研究_3’ 。尔后,张云宜等在准噶尔、 手段一伽玛能谱测量方法在砂岩型铀矿勘 二连盆地、甘肃北山等地区航放区域资料的 查方面所能发挥的作用很有必要。 研究应用中,对古铀含量定义及其应用进一 步完善,并提出了铀迁移量、铀相对变迁系 1伽玛能谱测量应用的现状 数的概念,在实践运用中也取得了较好的效 伽玛能谱测量在我国从2o世纪80年代初 果 ]。崔振生对整个西北地勘局所开展的能谱 到90年代末是应用高潮期,从直接研究铀、 测量工作进行了总结,反映了当时开展能谱 钍、钾含量及其比值的变化到研究古铀含量 测量的成果_6]。1993年,章邦桐等在《华南 和铀的迁移系数、富集系数及其变化规律, 东部陆壳演化与铀成矿作用》一书中,以张 找矿效果比较明显,应用的范围也比较广泛。 云宜、崔振生提出的能谱测量参数为依据, 例如,80年代初期核工业203研究所曾在龙 结合华南东部的地质特点,认为铀、钍、钾 [收稿日期]2007—06 1 2 [改回日期]2008 06一iI [作者简介]李继安(1 970一),男,高级工程师,1993年毕业于华东地质学院地球物理勘查专业。 铀矿地质 第24卷 各元素之间比值阐明的地质过程,不仅可以 用于直接找铀、钍矿床,而且可以为研究岩 体的范围、时代及岩相提供一定的依据;通 过各种组合特征参数对侏罗纪地层的研究, 反映了铀、钍元素的活动迁移与地壳的演化 有密切的关系;认为地层中铀、钍元素的富 集与地层时代无关,而与有机质含量关系密 切【 。郭福生等在大别山地区地面伽玛能谱资 料的统计分析及铀成矿信息提取中,仍然以 能谱特征参数方法为基础,取得了较好的效 果l8。在应用以上参数的同时,对Th、U平 均值的应用提出了一些修改意见。值得提出 的是核工业航测遥感中心,在整理航放能谱 资料的过程中,采用了该理论,并在信息提 取中做了大量的工作,取得了明显的效果。 总之,在当前国内核地质系统进行能谱测量 时,基本上采用了该理论和资料的解释和处 理方法。 2对能谱测量参数的一些看法 2O世纪90年代后,伽玛能谱测量工作开 展较少。2002年戴杰敏在《铀矿地质》上发 表论文,对能谱的3个特征参数提出了不同看 法,认为这些参数反映古铀特征既不确切, 也不可取 。编辑部曾希望读者参与讨论。为 了弄清“能谱特征参数”是否具有实用价值 和现实意义,现就文献[9]中提出的几条结 论性意见进行以下探讨。 2.1 关于“古铀含量”的定义 文献EgJ中结论(1)提出,“‘古铀含 量’实际上是古铀当量含量,称其为‘古铀 丰度’不妥”。从事放射性物探的人员都知 道,所有在伽玛测量和能谱测量中提到的铀 含量都是当量含量,也就是说是以镭的丰度 表示的铀当量含量,只有在有矿化或矿体存 在的地段才进行平衡修正,以求取真正的铀 含量。由于成本等原因,一般的普查或区调 测量都是按铀当量含量进行成矿地质条件的 分析。对于伽玛能谱测量换算的含量值以 “铀含量”和“古铀含量”表述,是一种习惯 用语,大家都明白它是当量含量。 笔者认为古铀含量是用现代钍含量表征 的古铀含量,在崔振生的文章中也许将钍笔 误为铀,造成了理解的错误。至于文献[9] 结论(2)给“古铀含量”下的定义,认为 “‘古铀含量’是用现代钍当量含量的衬度表 征的的铀当量含量相当于铀当量含量平均值 的变化”。笔者认为只不过是从另一个角度对 这一参数的理解,两者间并无绝对的矛盾。 2.2对“古铀迁移量”、“铀变迁系数”的理解 文献[9]提出,“‘古铀迁移量’的物 理意义不明确,更不能代表‘活化铀量”’ (结论3),由此又得出了“‘铀变迁系数’等 于现代铀当量含量的衬度与钍当量含量的比 值,无法理解它代表了铀的迁入与迁出”(结 论4)。这是对于古铀计算原理的否定。按照 我们的理解,3个能谱特征参数的提出,是建 立在自然界中铀、钍伴生,且密切相关这~ 基本概念。钍始终为4价,不随氧化或还原环 境的变化迁移或富集;而铀则随氧化或还原 条件的改变以4价或6价的形式迁移或富集, 在漫长的地质历史长河中,铀相对于钍而言 是非常活泼的元素。从这种相对概念的基础 来理解,建立这些能谱特征参数时所采用的 参量Th/U(或Th/U)应是一个不再分割的 基本量。这样以稳定的钍含量表征铀的活化 迁移、富集也就不难理解了。在文献[9]的 讨论中,将(Th/U)再次分割成Th和U进 行各种数学变换,显然不符合原参数建立的 本意。 如果对结论(3)的问题理解了,则结论 (4)的问题也就迎刃而解了。 2.3铀的后期迁入、迁出与铀镭放射性平衡 地表放射性平衡偏镭基本上是普遍规律, 但并不能因此认为,地表只有铀的迁出而无 铀的迁人富集。导致这一观念的原因在于: 已有学者研究表明,古铀源体的后生变化主 要因素有两个方面,一是成岩后的放射性蜕 变,其表现形式就是放射性平衡破坏,但这 一因素导致原始铀量的减少是微不足道的; 第6期 李继安,等:伽玛能谱测量的应用及资料处理的讨论 ’365‘ 另一因素则是原始铀的变化主要取决于成岩 不同的解释方法,使其发挥更大的作用,是 后地质改造和氧化浸出作用。单纯按文献 铀矿找矿者的任务,简单的否定不利于方法 [9]结论(5)“铀的迁入和迁出必然会在铀一 的应用和发展。 镭放射性平衡系数上反映出来”来研究区域 地表铀的迁入迁出是不适宜的,且放射性平 3在砂岩型铀矿勘查中的应用 衡系数在野外实际工作中也不易直接测量。 野外能谱测量方法,方便、快捷,且能提供 2004年,核工业203研究所利用核工业 多元素含量,为研究放射性元素的分布规律 航测遥感中心1985年测量编制的1:5万航放 或地球化学条件的变化提供了丰富的信息。 实际材料图,对潮水盆地航空伽玛能谱资料 以上的简单讨论可能并不充分。但基本 进行了加工处理,取得了较好的效果。表1是 上反映了我们对伽玛能谱测量方法和资料处 本次数据处理选用的能谱组合参数数学模型 理的观点。笔者认为,探索物化探测量资料 和设计依据及应用的地质意义。 表1能谱特征参数表 Table 1 Characteristic parameters of gamma spectrum 参数 数学模型 选择目的及地质意义 借助原生状态下地质单元中Th/U相对确定的规律,利用稳定的Th元素反映原始铀含 古铀量 GU一 Fh・(Th/U) 量。高值区指示并圈定较丰富的原始铀源层(体) 用“古铀”与现代铀之间的差异表征铀元素在铀源层成岩后活化迁移的数值,利用区 活化铀量 Fu—eU—GU 域内Fu的平均值及变化,对测区内铀元素淋失或叠加富集的状况进行评价 铀迁移 沉积盆地中U/1、h、U/K增高表明该地段存在铀的后期活化迁移富集,加上原有高U Uc—U0/fTh・K) 含量的铀源层,形成叠加富集。了解铀元素在地化作用下迁移并相对富集的情况,划 富集系数 分沉积盆地找矿有利地段 3.1区域场分析 后的岩石中以钍元素为主,并有活性铀迁出。 图1是潮水盆地阿拉善右旗地区铀、钍、 该晕主要分布于蚀源区的花岗岩中,盆地中 钾元素含量的分布图。从图1可以看出,铀高 的晕圈主要是搬运迁移至盆地中的花岗岩的 值除分布在龙首山和北大山花岗岩区外,在 反映。活化铀富集区在花岗岩区及盆地内都 盆地范围内也有高值区产出,反映出铀除在 有分布,与铀淋失区相比较明显受水流方向 花岗岩区部分地段富集外,在盆地中也有再 的控制,一般都处于高差相对较低地段,即 富集形成铀矿化的可能。钍含量异常区主要 近蚀源区的盆地中,古铀高场的旁侧,这与 分布于龙首山和北大山花岗岩区,与盆地的 地球化学环境的变化引起铀元素富集的规律 边界吻合,但盆地中部也有一条近东西向的 是一致的。铀迁移富集区主要反映的是铀叠 钍含量偏高带,分析可能是花岗岩区岩石搬 加富集地段。由于该模型参数主要是了解铀 运迁移后在盆地中形成的高场区。 元素在地化作用下迁移并相对富集的情况, 3.2能谱组合参数晕分布 划分成矿有利地段,在图中反映出的晕圈相 图2是根据能谱参数模型计算绘制的能谱 对较少,主要以潮水盆地唐家沟地区、雅布 组合参数分布图。从图2可以看出,古铀高场 赖盆地东南缘为重点地段,突出地反映了这 和活化铀淋失区基本吻合。从古铀量及活化 两片地区存在铀矿化富集的信息。 铀量的数学模型可知,它反映出铀元素淋失 ・366・ 铀矿地质 第24卷 图1 潮水盆地阿拉善右旗地区能谱铀、钍、钾含量分布示意图 Fig.1 Schematic map of spectrum K、Th、U contents in Alxa Youqi.('haoshui basin 1——铀含量异常晕圈;2——钍含量异常晕圈;3——钾含量异常晕圈;4-——盆地边界。 图2潮水盆地阿拉善右旗地区能谱参数分布图 Fig.2 rhe map of spectrum parameter in Alxa Youqi,Chaoshui basin l——古铀高值区;2——活化铀淋失区;3——活化铀富集区;4——铀迁移富集区;5——水流方向。 第6期 李继安,等:伽玛能谱测量的应用及资料处理的讨论 。367‘ 3.3综合解释 交的煤岩型铀矿床的基础上发现了层间氧化 图3是结合地质资料以迁移富集晕圈为 带铀矿化信息 ],其它地段的钻探均未见层 主,对工作区的综合解释图。可以看出潮水 问氧化带铀矿化信息,这与能谱铀迁移富集 盆地内,仅在唐家沟地段铀迁移富集量较集 区所分析的规律是一致的,也证实了这种方 中,而其它地段则是一些较小的异常晕圈, 法在潮水盆地的效果较明显。雅布赖盆地所 据此认为唐家沟为找铀有利地段。另外在雅 反映出的铀迁移富集晕圈与地质选区项目的 布赖盆地的东南缘有较集中的铀迁移富集晕 分析推断是一致的,将在今后两年内进行钻 圈出现,也是找铀的有利地段。潮水盆地内, 探的验证。 唐家沟地段经去年的钻探验证,在原勘探提 图3 潮水盆地阿拉善右旗地区航空伽玛能谱资料处理解释成果图 Fig.3 Interpretation results map of processed airborn gamma spectrum data in Alxa Youqi,Chaoshui basin 1 蚀源区;2——活化铀富集区;3——铀迁移富集区;4——预测的砂岩型铀矿找矿有利区 [参考文献] 4 结语 通过对能谱测量中存在问题的讨论和资 [1]核工业203研究所.龙首山地区地面伽玛能谱测 料处理应用,反映出能谱测量在砂岩型铀矿 量研究[R].1984. 勘查中仍然存在进一步工作及研究探索的价 [2]张宽谋,贺建国.铀钍衬度比值在评价异常点带 值。在目前地面能谱测量尚难以具规模性开 中的应用[J].放射性地质简讯,1986.(8). [3]孙念义.航空y能谱识别参数和评价含铀区的方 展的情况下,航放资料的整理与应用研究应 法[J].放射性地质,1983.(3):50~57. 该是一种可选的找矿思路。特别是那些找矿 [4]孙念义.区域航空能谱场地球化学解释及预测方 难度较大,放射性普查和钻孔资料缺少的地 法的探讨[J].铀矿地质,1987.3(5):292~ 区,有必要开展区域航放资料的开发利用, 3O1. 使区域能谱测量资料在铀矿勘查中发挥重要 Is]张云宜.应用特征参数GU、FU、B处理区域伽 的作用。 玛能谱资料效果初探[J].铀矿地质,1986.2 ・368・ 铀矿地质 第24卷 (4):24Z~24 /. 差比较及古铀量计算公式的修正[J].铀矿地 E6]崔振生.地面伽玛能谱资料研究中若干问题初探 质,1997.13(6):356~358. I-j].铀矿地质,1 989.5(3):1 71~176. [9]戴杰敏.关于伽玛能谱特征参数的讨论[J].铀 [7]章邦桐,张祖还.华南东部陆壳演化与铀成矿作 矿地质,2002.18(1):52~55. 用[M].北京:原子能出版社,1 993. [1O]二0七工程指挥部二队.唐家沟矿床储量报告 [8]郭福生,辜骏如.能谱特征参数T / 与T 之 rR].1 978. Application of gamma spectrometry survey and discussion on data processing I.I Ji—an,HE Jian—guo (Research Institute No.203,CNNC,Xianyang,Shaanwi 712000,China) Abstract:This paper analyzed and discussed the different opinions about the measured parameters of gamma spectrometry data,introduced the effect of gamma spectrometry survey to the search for sand— stone type uranium deposit.The author believes that it is very necessary tO perform some ground gamma spectrometry survey and enforce the development and application of airborne radiometric data SO as to car— ry out the role of gamma spectrometry in the exploration of sandstone type uranium deposit. Key words:gamma spectrometry survey;pateo—uranium content;migration coefficient;enrichment CO— efficient;U—Ra radioactive equilibrium (上接379页,Continued from page 379) The preliminary application of a new portable uranium X—ray fluorescence analyzer CHENG Feng ,GE Liang—quan ,LAI Wan—chang ,HU Ke—liang。,GUO Wei (1.Key Laboratory of Applied Nuclear Techniques in Geosciences,Chengdu University of Technology,Sichuan 610059.(、^ina:2.Xinjiang Geological and Mineral Erploration Bureau,Wulumuqi,Xinjiang 830000,(、^ina) Abstract:The paper presents a new portable uranium X—ray fluorescence analyzer and its application in Uranium mine grade analysis.The analyzer consists of Si—PIN X—ray detector with electro thermal cooler and a multi—channel MCA based on an embedded computer.The analyzer is about 2 kg weight.Based on the research 013 the excitation efficiency and matrix effect with different sources, Am isotope sources was finaI1v chosen as the ideal excitation sources to analyze uranium,the analytical limit was setled for the element of uranium.The analyzer can provide a new technique and method for the future uranium mine prospecting and exploitation with several advantages such as light and easy to operate,etc. Key WOrds:uranium exploration;X—ray fluorescence;isotope sources