地面伽马测量的比例尺和工作方法
(1)各勘探阶段的规模和任务
1.试映
预调查是找矿的初级阶段,常用的比例尺是1:65438+万~ 1: 5万。工作区一般位于地质工作水平低或航测难以开展的地区。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(剖面)、构造和岩性,确定找矿标志,为进一步开展高精度地面调查寻找远景区提供依据。随着可利用面积的减少和航测的进一步发展,预测并不是每个地区的必经阶段。
2.人口普查
普查是在预调查提供的矿化潜力大的地区进行的地质工作。普查总比例尺为1:25000 ~ 1:1,000,是铀矿勘查的主要阶段。这一阶段的主要任务是:研究工作区的地质构造特征,寻找异常点(带),研究其分布规律、矿化特征及成矿条件,为选区详查提供依据。
进行详细的调查
详查是在找矿阶段选择具有成矿远景的地段或勘查矿区(矿床)外围的地质工作。一般比例是1:5000 ~ 1:1000。其任务是追寻有意义的异常点,扩大前景,进而圈定异常形态和规模;查明异常的性质、分布规律、地质条件和矿化特征,为揭露和评价提供依据。
4.探测
勘查是指通过详查圈定的已知具有工业价值的矿床或勘查区,通过加密各种采样项目,间距足以确认矿体(层)的连续性;详细查明矿床地质特征,确定矿体形态、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,对矿石的加工冶金性能进行实验室工艺试验或实验室扩大工艺试验,必要时进行半工业试验,为可行性研究或矿山建设设计提供依据。其常见比例在1: 1000以上。
系统的地面γ测量一般在普查和详查阶段进行,是区域放射性测量的首选工作方法,其比例尺一般不严格执行“普查”或“详查”的比例尺。
进行小尺度面积γ测量时一般不预先布设观测网,以自由路线测量为主。确定普查路线时应充分考虑地质地形条件和普查精度。路线布置应灵活,但必须垂直或尽可能垂直于有利于矿化的构造线或地层走向。
在进行大尺度伽马测量时,根据选定的尺度提前布设观测网。观测网的基线(根据测区大小和地形条件的复杂程度,可采用单基线、双基线或多基线)应由经纬仪或罗盘确定,测线应与基线垂直(基线应与主要含矿构造同向),测线可用罗盘定向,用绳索测量,标上测点。γ详查除逐点测量外,还应在测线两侧全面控制。
铀矿勘探中对γ测量精度和点线距离的要求见表5-6。
表5-6γ普查和详查的比例尺和精度要求
表5-6中的点距一般是指地形图上点与点之间的水平距离,实际工作中还有一种“记录点距”,即记录簿中反映的点距;该点距离在表5-6的基础上加密了两次。
一般野外伽马测量的点距控制不严格,重点或异常地段要加密测量;在覆盖层较厚的地区可以适当进行稀释,但平均密度必须符合表5-6的要求。
(2)天然碱、正常碱和异常碱的确定。
1.天然碱
事实上,在放射性元素含量增加的地区,辐射计观测到的辐射照射率由以下几部分组成,即
我总是=我仪器+我宇宙+我岩石+我矿石=我子+我岩石+我矿(5-1)
式中:I矿——矿体引起的放射性照射率;
I岩石——岩石(或土壤)中正常放射性元素产生的辐射照射率;
I宇宙——宇宙射线的暴露率;
I仪器——探测器材料不纯(含放射性物质)或污染造成的照射率,仪器泄漏造成的读数。
辐射计的自然基础由I宇宙和I仪器组成,即
我自我=我工具+我宇宙(5-2)
仪器的自然基数不是一个常数,因为I宇宙随不同地区而变化。由于不同的污染程度和泄漏,仪表也会有不同的读数。因此,在地面伽马测量中,在一个新的地区,需要实际测量每个仪器的自然基。确定天然碱常用的方法有两种:水面法和铅筛法。
(1)水面法
因为江河湖泊的水中放射性元素含量很低,正常岩石中往往只有1/100 ~ 1/1000。因此,在水面上测得的辐射暴露率实际上是辐射计的天然基数。这是目前确定辐射计自然基的主要方法。
实践经验证明,在大河中测量辐射计的自然底是没有必要的。只要水面附近没有悬崖和陡壁,水体没有受到放射性污染,只需选择深度在20m2左右,1 ~ 1.3m的水面即可..观测时,将探头放在水域中心,使其靠近水面,辐射计的读数就是自然基数。将仪器手柄放入水中,测得的自然基更小,但只有仪器不漏水才能测得。
(2)铅筛法
在难以找到合适水面的情况下,可采用铅筛法确定天然基。
测量时,先在无屏情况下读数,再在有铅屏情况下读数。规则
I无屏=I摇滚+I from (5-3)
我有一个screen =I rock E-μ d+I from (5-4)
根据公式(5-3),有
I since =I no screen-I rock (5-5)
根据公式(5-4)
I Rock E-μ d = I Screen-I Self (5-6)
将公式(5-5)代入公式(5-6)得到
放射性勘探技术
将公式(5-7)代入公式(5-5),有
放射性勘探技术
式中:μ——铅屏的有效衰减系数;
D——铅屏的厚度。
铅屏的有效衰减系数μ与铅屏的形状和厚度有关。所以在实际工作中,要实际测量它的有效衰减系数。测定方法简述如下:
在一块照射率大于200γ的放射性岩石上,测量了有铅屏和无铅屏两种情况下的γ射线照射率。因为仪器的自然基远小于岩石的暴露率,所以仪器的自然基可以忽略。所以有
我没有屏幕≈我摇滚
我有一个屏幕≈I rock E-μ d (5-9)
也就是
放射性勘探技术
取两边的自然对数,得到
放射性勘探技术
因此
放射性勘探技术
铅网厚度宜为0.3 ~ 0.6厘米。根据实测结果,铅屏厚度为0.3cm时,μ = 3.9 cm-1,d=0.6cm时,μ = 3.1 cm-1。
2.正常碱基(简称碱基)
地壳表面岩石和土壤中正常放射性元素含量产生的辐射照射率称为基数。正常基数因地区、岩性(或地层)等因素而异。
正常的碱是I岩,我们测得的一块岩石的辐射暴露率就包含了天然碱。因此,为了得到某一岩石的正常底,需要取同一岩石的几个测点的辐射照射率的平均值,减去自然底。
3.反常的
严格来说,异常是指实测值x≥ +3s(均值,s为均方差)的值,其理论基础是正态分布。但是,3在工程中经常被用作异常。比如某一岩性的正常底为30γ,对该岩性进行放射性测量,90γ被认为是异常。
(3)地面线路伽玛测量的工作方法
1)地面伽马测量仪器应满足仪器“三性”要求,即具有良好的准确度、稳定性和一致性。为了保证仪器的“三性”,需要统一仪器的能量阈值,校准仪器,确定仪器的自然基,检查仪器的三性。另外,工作前后要严格检查仪器的灵敏度,误差不能超过10%;仪器的重要部件更换后,应重新调试和校准仪器。
2)工作前在地形图上标出起点。探测器要靠近地面左右摆动(离地面5 ~ 10 cm)。及时检查仪器的工作状态,注意温湿度变化对测量的影响。工作路线不能是直线,必须沿着“S”形走,尽可能扩大探测范围。工作路线应尽量控制好基岩裸露的区域。观测点最好设置在基岩(或风化基岩)上,并尽可能使其平坦,使立体角ω接近2π,按点距要求进行测量,逐点记录(必须注明测点是设置在某一基岩上还是残积土上),并及时在路线图上标出。当有利成矿区域和基数发生明显变化时,应注意加强资源和加密测点。
3)充分利用地质规律指导找矿。线路勘测时,应仔细观察和记录构造、岩性、矿化及与矿化有关的各种找矿标志,并及时在地形图上标注出来。认真分析地貌特征、浮土覆盖等。如果残积土区的γ辐照率较高,则应挖坑进行测量。
4)发现异常后,应进行详细追踪,初步了解异常的分布范围、暴露率、地质条件,并做详细的文字描述。对有意义的异常点(带),要画出异常草图,采集矿石标本,做好适当标记,以备检查。地形图上必须标明异常点的位置、最大暴露率、岩层、构造和产状。如果发现滚石的异常,就要追根溯源。
5)路线测量结束后,在地形图上标出终点位置。回到驻地后,检查仪器,整理记录和地图,总结当天的工作,向组长汇报当天的工作。地质成果较好的,还需将取得的成果上报支队相关地质、物探技术人员,同时提交记录册、图纸、标本。
(4)异常点(带)的标准、检查和处理
1.异常点(带)标准
γ射线照射率高于围岩基底三倍以上,受一定构造岩性控制,异常性质为铀或铀钍混合物的地方,称为异常点。如果伽马射线照射率未达到基数的三倍以上,但照射率较高,高于围岩基数加上三倍均方差,则受明显地质因素控制,具有一定规模,也可称为异常。
异常点受同一岩层或构造控制,连续长度大于20m,称为异常带。
2.异常点(带)的检查和处理
1)发现异常后,首先检查仪器工作是否正常。
2)对有意义的异常点,应布设小比例尺γ详查网,测线间距一般为2 ~ 5m,受异常控制。点与点之间的距离约为0.5m,并进一步圈定了异常的形状和规模。图5-2是确认已经发现的异常,同时进一步查明异常的地质条件和控制因素。如图5-2所示,检测线应垂直于异常晕的长轴方向。
图5-2γ异常追踪示意图
1-印支期中粒花岗岩;2-断层破碎带;3-γ照射率等值线;4-γ检测线
3)所有异常点(带)应统一编号并逐一登记;对重大异常(带),普查队应组织地质、地球物理等有关人员到现场检查,对具有长远前景的异常必须提出初步评价意见。
4)所有有意义的异常都应该被特征化。利用四道γ能谱仪和射气装置,确定异常为铀、钍或铀钍混合异常。如果可能,可以采集一些样品来分析铀钍含量和铀镭平衡系数。
5)在检查和初步评价异常的基础上,对异常点(带)进行分类排队,圈定值得进一步工作的远景区,布置γ详查、综合找矿和地质调查任务。在此基础上,布设探槽、剥土、浅井、浅钻等山地项目进行揭露,以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。
(5)孔内伽马测量
这里的“洞”是指人工挖的深坑或简单机械构筑的浅孔,而不是钻孔机钻出的洞。伽马测量通常用于检查射气测量、α径迹测量和210Po勘探中发现的异常。
孔内γ测量因钻具不同可分为浅孔γ测量和深孔γ测量。人工钻孔可用铁锹挖洞或用钢钻,深度为0.4 ~ 1.8m..使用的仪器主要是FD-3013辐射计和FD-3017射气发射器。深孔γ测量需要机械钻孔(如美国Shore单背包岩心钻机),孔深一般几十米。主要用于揭露和评价异常点(带)和有远景、被厚沉积层覆盖的区域。
γ辐照率随深度增加,或在深部发现盲矿体,是异常前景光明的重要标志。当异常与某些地质因素有关,在深部消失时,说明异常可能是次生富集引起的,意义不大。
(6)β+γ测量
铀和镭的放射性平衡被破坏,在铀有明显偏差和不规则的区域可以使用β+γ测量。这是因为铀组核素的γ射线照射率只占整个铀镭系统的2%左右,而β射线照射率占整个铀镭系统的41%,所以平衡铀偏差的异常不会被β+γ测量遗漏。
β+γ测量的工作方法类似于γ测量。由于β射线穿透力小,需要打开探测器进行测量,容易损坏仪器,受外界干扰辐射影响较大,一般不适合大规模普查。目前常用的β测量仪器是β塑料闪烁体,如FD-3010辐射计。主要用于测定铀偏平衡地区的(β+γ)/γ比值,粗略估计地表铀镭平衡的变化规律。
(7)地面伽马测量的质量检查
质量检查是保证地面伽马测量质量的重要措施之一。因为放射性元素分布不均匀,而且两次重复测量的几何条件很难一致。因此,很难用两次重复观测的精度来表示地面伽马测量的工作质量。
目前,还没有统一的标准来衡量地面伽马测量的质量。一般可以从两个方面来衡量。第一,以遗漏异常的数量来衡量,如果检查和测量发现遗漏异常很多(例如,多达30%以上),特别是具有长期意义的异常(甚至只有一个),质量就很差;其次,如果有大范围的γ照射量率在增加的区域(即γ等效图中的γ高值和γ高值)被省略,也说明工作质量差。如果遗漏的异常很少,且此类异常无长期价值,且无大面积γ辐照率升高的区域,则证明工作质量符合要求。
无论地面伽马调查还是详查,检查工作量都不应小于测区(或整个工区)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。检验时应贯彻“线面结合,重点放在面上”的原则,被检验的仪器应与基础测量中使用的仪器同类型,并经过重新校准。
在布置检查线时,应根据区域伽马场、地质构造、岩性、成矿有利区或怀疑区的特征,重点布置检查线。可采用自检、互检和专检,以互检为主。