廣東百順地區(qū)伽馬場(chǎng)參數(shù)特征及其與鈾礦化關(guān)系

許 展

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì)，廣東 佛山 528133)

0 引言

一個(gè)礦體(床)的出現(xiàn)不會(huì)是孤立的現(xiàn)象，所以可以根據(jù)已知礦體(床)在其附近尋找未知礦體(床)，不斷擴(kuò)大找礦空間。在無法直接發(fā)現(xiàn)礦體的情況下，利用礦體自身發(fā)出的信息來進(jìn)行找礦是最直接的方法(吳大忱，2009)。百順地區(qū)是諸廣山巖體南部花崗巖型鈾成礦的重要地區(qū)，經(jīng)多年的工作提交了一批礦床(劉儒等，1985)。為了進(jìn)一步擴(kuò)展遠(yuǎn)景，對(duì)眾多異常點(diǎn)、帶進(jìn)行了評(píng)選。利用地表探槽、剝土工程的伽馬測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值()、均方差(δ)、變異系數(shù)(B)、偏度系數(shù)(G1)、峰度系數(shù)(G2)計(jì)算，根據(jù)有礦地段伽馬場(chǎng)參數(shù)特征，對(duì)比未知地段點(diǎn)、帶的參數(shù)，同時(shí)進(jìn)行判別分析并結(jié)合照射量率頻率曲線特征評(píng)選點(diǎn)、帶。通過對(duì)異常點(diǎn)、帶的評(píng)選，為遠(yuǎn)景區(qū)的劃定提供有利依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)地球物理特征

百順地區(qū)位于諸廣巖體南部成公坳斷裂以南，大地構(gòu)造位置位于閩贛后加里東隆起西南緣與湘、桂、粵北海西—印支坳陷的接觸部位，處在九峰—大余東西向隆起、萬洋—諸廣南北向隆起和北東向萬長(zhǎng)山隆起的復(fù)合部位。區(qū)域主要為印支—燕山期的花崗巖體，區(qū)內(nèi)巖體外帶出露的主要地層為下古生界寒武系，出露于東北部，巖性為砂巖、板巖、含碳板巖，鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)高(5.8～8.8 g/t)，是富鈾老地層。百順地區(qū)為花崗巖區(qū)，處于百順斷陷帶內(nèi)，區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，構(gòu)造發(fā)育，分布有 361、201、235、233、231共5個(gè)大、中、小型鈾礦床，是鈾礦聚集區(qū)。區(qū)內(nèi)巖體中斷裂構(gòu)造非常發(fā)育，主要為北東向斷裂，其次是北西西向斷裂，再次是近南北向斷裂，其中北東向構(gòu)造是主要的控礦和含礦構(gòu)造(圖1)。

區(qū)內(nèi)地球物理化學(xué)異常場(chǎng)主要沿?zé)熗矌X和牛瀾2個(gè)硅化斷裂帶分布。煙筒嶺硅化斷裂帶及上下盤主要分布有伽馬異常場(chǎng)和伽馬－射氣－鈾、伽馬－鈾、伽馬－鈾－鉛－鉬－錫－鈹?shù)犬惓?fù)合暈以及鈾、氡、鐳異常水暈。牛瀾硅化斷裂帶及分枝構(gòu)造上下盤分布有伽馬異常場(chǎng)、射氣異常場(chǎng)和鈾、氡、鐳異常水暈。這些異常場(chǎng)總體展布方向與煙筒嶺和牛瀾兩硅化斷裂帶走向一致，反映鈾礦化受這2條硅化斷裂控制。礦床和較好礦(化)點(diǎn)地段或部位，一般都分布有規(guī)模大(或較大)的伽馬異常場(chǎng)和伽馬－射氣－鈾等異常復(fù)合暈(如361、235等礦床地段)，且異常場(chǎng)的長(zhǎng)軸方向基本與控、含礦構(gòu)造走向一致。

2 伽馬場(chǎng)參數(shù)計(jì)算方法

圖1 百順地區(qū)區(qū)域地質(zhì)及鈾礦田分布圖Fig.1 Map showing regional geology and distribution of uranium ore fields in the Baishun area of Guangdong Province

通過收集百順地區(qū)804份原始資料，采用沿?cái)嗔芽刂频奶讲邸兺翈У馁ゑR測(cè)量數(shù)據(jù)：根據(jù)探槽或剝土編錄測(cè)網(wǎng)(等間距，一般為2 m取1個(gè)點(diǎn))不分巖性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算平均值()和均方差(δ);運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)、圖解法趨勢(shì)分析、分布參數(shù)計(jì)算、判別分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。組距劃分原則：參數(shù)計(jì)算的組距根據(jù)照射量率變化范圍確定，一般限制在10組之內(nèi)，再多的分組會(huì)造成計(jì)算困難，過少會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。按+5δ的數(shù)據(jù)分組，如出現(xiàn)某一組數(shù)據(jù)是空白，則將其后的數(shù)據(jù)全舍掉或變動(dòng)組距分組，但變動(dòng)組距分組以不超過+5δ的數(shù)據(jù)為原則。

各參數(shù)計(jì)算公式如下：

式(4)、(5)中，fi為分組的頻數(shù);Χi為該組的組中值;i為分組數(shù)。

3 伽馬場(chǎng)參數(shù)特征及與鈾礦關(guān)系

3.1 參數(shù)特征

地表伽馬場(chǎng)參數(shù)計(jì)算根據(jù)探槽、剝土帶1次測(cè)量的編錄資料，不分巖性進(jìn)行計(jì)算，由于測(cè)量的幾何條件不盡一致，其平均值和均方差不能用來直接進(jìn)行對(duì)比，其余3個(gè)參數(shù)的變化范圍如表1。

從表1看，偏度系數(shù)(G1)的變化范圍比較穩(wěn)定，與礦化關(guān)系較密切。

表1 地表伽馬場(chǎng)參數(shù)特征表Table 1 List of parameters of surface gamma field

3.2 參數(shù)判別

物探資料在成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：一方面用于基礎(chǔ)地質(zhì)構(gòu)造研究，另一方面作為異常找礦信息研究，為找礦遠(yuǎn)景區(qū)提供直接或間接的找礦標(biāo)志，從而參與靶區(qū)圈定和資源量估算(陰江寧等，2012)。在評(píng)價(jià)分布參數(shù)成果時(shí)，需結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況具體分析，區(qū)別對(duì)待，不能僅以參數(shù)值的大小來評(píng)價(jià)一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)地段，但又不能不考慮參數(shù)數(shù)值的大小。為防止簡(jiǎn)單地憑一個(gè)參數(shù)值的大小來評(píng)價(jià)一個(gè)地段成礦的好壞，在地表伽馬場(chǎng)分布參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)百順地區(qū)的牛瀾、煙筒嶺、百順硅化帶各個(gè)地段以及201礦床共53個(gè)地段采用了3個(gè)參數(shù)(B、G1、G2)進(jìn)行判別分析，找出參數(shù)特征與鈾礦化有關(guān)的地段。

3.2.1 判別變量的選擇 地質(zhì)找礦只需要判別該地段(即變量)是有礦還是無礦，所以選擇判別分析中的2組判別方法。選擇好母體a、b的判別變量是判別分析成效大小的基礎(chǔ)。有顯著性差異的已知見礦地段母體a和已知無礦地段母體b中3個(gè)變量的分析簡(jiǎn)算如表2、表3。

3.2.2 確定線性判別函數(shù)并計(jì)算判別指數(shù)R0的值

通過建立線性判別函數(shù)公式求出判別指數(shù)(R0)和貢獻(xiàn)系數(shù)(Di)，以確定各個(gè)特征參數(shù)在判別中的重要性，并根據(jù)R0值，對(duì)各點(diǎn)、帶進(jìn)行判別。

(1)求判別指數(shù)(R0)。根據(jù)收集的數(shù)據(jù)利用二組線性判別分析方法創(chuàng)建函數(shù)公式，求解：

表2 已知見礦地段(母體a)判別分析計(jì)算統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of discriminant analysis for the known ore-intersected blocks(parent a)

表3 已知未見礦地段(母體b)判別分析計(jì)算統(tǒng)計(jì)表Table 3 Statistics of discriminant analysis for the known non-ore-intersected blocks(parent b)

由公式di=ia－Χib得：

將以上已知項(xiàng)帶入公式(6)、(7)、(8)求得：

λ1=0.24，λ2=12.62，λ3= －0.94

判別指數(shù)R0為：

(2)求B、G1、G2的貢獻(xiàn)系數(shù)。綜合距離函數(shù)：

各變量的貢獻(xiàn)系數(shù)為：

對(duì)B、G1、G23個(gè)參數(shù)采用線性判別函數(shù)進(jìn)行判別分析，得出判別指標(biāo)臨界值R0為16.91;各參數(shù)的貢獻(xiàn)系數(shù)以G1=0.84最大，說明G1與礦化關(guān)系比較密切，這與表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果相吻合;結(jié)合露頭或鉆探工程揭露得出：出露地表的明礦體，判別指數(shù)R＞23，盲礦體判別指數(shù)R＞18，深部有鉆孔揭露見個(gè)別表內(nèi)或表外礦化孔的R均大于R0，小于R0的地段深部均未發(fā)現(xiàn)礦化(表4)。

表4 百順地區(qū)礦床礦點(diǎn)揭露點(diǎn)伽馬場(chǎng)分布參數(shù)及判別分析成果表Table 4 Parameters of gamma field distribution for the deposits，ore occurrences and exposure points in the Baishun area and discriminant analysis

續(xù)表4

3.3 照射量率頻率分布曲線的形態(tài)與地質(zhì)背景

參數(shù)評(píng)價(jià)點(diǎn)、帶目前只適用于火成巖地區(qū)條帶狀的硅化斷裂帶、破碎帶或脈巖類，而對(duì)產(chǎn)狀比較平緩的沉積巖區(qū)達(dá)不到應(yīng)有的效果。頻率分布曲線的形態(tài)是多變的，通過對(duì)53個(gè)地段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，上百條曲線的對(duì)比，大體上可以劃分為直接反映礦體空間位置的5種類型。

(1)無礦地段照射量率頻率曲線如圖2，這種曲線的特征是：兩翼對(duì)稱且完整，表現(xiàn)為正態(tài)或近似正態(tài)分布，平均值位于曲線的峰值或略偏曲線的左翼。

(2)隱伏型礦體照射量率頻率曲線如圖3，特征是：兩翼完整，但不對(duì)稱，右翼下降緩慢或出現(xiàn)小峰，稍拖長(zhǎng)，平均值位于曲線左翼為正偏。它反映盲礦體地表伽馬場(chǎng)的背景值和偏高場(chǎng)。

圖2 無礦的照射量率頻率曲線Fig.2 Frequency curves of exposure rate for non-ore block

(3)礦體部分出露地表但保存完好，它的照射量率頻率曲線如圖4，特征是：兩翼完整，右翼拖長(zhǎng)，平均值位于曲線右翼，亦為正偏，這種曲線反映地表伽馬場(chǎng)的背景值、偏高場(chǎng)和明顯的異常場(chǎng)。

圖3 隱伏礦體的照射量率頻率曲線Fig.3 Frequency curve of exposure rate for hidden orebodies

圖4 礦體保存完整的照射量率頻率曲線Fig.4 Frequency curves of exposure rate for intact orebodies

(4)主要礦體出露地表，但剝蝕不多的露天型礦體的頻率曲線如圖5，這種曲線的特征是：左翼不完整，右翼拖得很長(zhǎng)，平均值位于右翼，顯著正偏。這種曲線反映礦體周圍的偏高場(chǎng)和十分明顯的異常場(chǎng)。

(5)礦體一部分已被剝蝕，它的照射量率頻率曲線如圖6，特征是缺左翼，右翼拖得很長(zhǎng)，為顯著正偏。這種曲線主要反映礦體周圍明顯的異常場(chǎng)。

從上述5種形態(tài)的頻率曲線及其與礦體空間的關(guān)系來看，巖石伽馬強(qiáng)度偏離正態(tài)分布是放射性元素含量分布不均勻的結(jié)果，以致局部富集成礦，同時(shí)也可以看出有礦與無礦的區(qū)分在于曲線兩翼是否對(duì)稱和平均值的所在位置。有礦曲線兩翼不對(duì)稱，平均值位于右翼;無礦的曲線兩翼對(duì)稱，平均值位于峰值或略偏左翼。礦體的空間位置主要表現(xiàn)在于曲線左翼是否完整，左翼短缺越多，礦體剝蝕越厲害。

圖5 暴露型礦體的照射量率頻率曲線Fig.5 Frequency curves of exposure rate for exposed orebodies

圖6 礦體一部分被剝蝕的照射量率頻率曲線Fig.6 Frequency curves of exposure rate for partly denuded orebodies

3.4 判別指數(shù)R與礦體空間位置的關(guān)系

從百順地區(qū)5個(gè)礦床的主要礦體賦存的空間位置來看，判別指數(shù)R越大，礦體越接近出露地表(表5)，礦體出露由淺到深，R值由大到小，R值越大，礦體被剝蝕愈厲害(如235礦床7號(hào)礦體)，一般相當(dāng)于(1.5～2.0)R0的判別指數(shù)，礦體保存較好(361礦床3、4號(hào)礦體)，但對(duì)接近判別指標(biāo)R0或超過判別指標(biāo)R0不多的判別指數(shù)R，可能預(yù)示著深部盲礦體的存在。

表5 判別指數(shù)與礦體埋深關(guān)系表Table 5 Relationship between discriminant coefficients and burial depth of orebodies

4 結(jié)論

(1)伽馬場(chǎng)參數(shù)，在含礦地段和非含礦地段(盡管地表都有異常)有顯著性差異，尤其偏度系數(shù)(G1)最穩(wěn)定，與礦化關(guān)系最密切;變異系數(shù)(B)和峰度系數(shù)(G2)次之，可借助判別分析的方法進(jìn)行區(qū)分。

(2)結(jié)合地質(zhì)背景綜合分析，在相同的地質(zhì)條件下，有礦與無礦的伽馬參數(shù)有可比性，地質(zhì)背景不同時(shí)則要區(qū)別考慮(主要考慮斷陷區(qū)和隆起區(qū)的區(qū)別)。不同地質(zhì)背景，分布參數(shù)和照射量率頻率曲線不同，百順地區(qū)的4條主要含礦帶有3條處于相對(duì)斷塊陷落區(qū)，1條處于相對(duì)斷塊隆起區(qū)，它們的分布參數(shù)和頻率曲線不同。

(3)在百順地區(qū)利用伽馬參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)帶對(duì)比分析，這是在前人收集的物化探資料基礎(chǔ)上的一次總結(jié)與初步嘗試性的分析，通過判別指數(shù)R結(jié)合照射量率頻率分布曲線可以很好地推斷出有利的成礦點(diǎn)、帶，這在前人已揭露的幾個(gè)礦床和近幾年在一些異常點(diǎn)的揭露上得到了很好的驗(yàn)證。如“瀾河22號(hào)”異常點(diǎn)地段，伽馬場(chǎng)參數(shù)G1=1.49，判別指數(shù)R=21.32，2013年通過鉆孔揭露，在該地段孔深375 m處發(fā)現(xiàn)了6 m多厚的工業(yè)礦體，礦體埋深標(biāo)高為55～70 m。

當(dāng)前，諸廣地區(qū)鈾礦勘查進(jìn)入了“攻深找盲”的攻堅(jiān)階段，地表或淺部的鈾礦基本都已經(jīng)勘查過了，也收集了很多有利的礦床資料。通過對(duì)這些基本資料信息的研究，可以了解和預(yù)測(cè)工作區(qū)基本放射性特征，圈定富鈾地質(zhì)層體，總結(jié)已知礦床、礦(化)點(diǎn)的放射性特點(diǎn)，為鈾資源潛力預(yù)測(cè)提供預(yù)測(cè)要素(徐浩等，2013)。今后注重對(duì)該地區(qū)資料的收集整理以及進(jìn)行資料的二次開發(fā)是很有必要的，而利用現(xiàn)有已知的礦床、礦點(diǎn)的伽馬場(chǎng)資料進(jìn)行有效的判別分析，劃分勘查遠(yuǎn)景區(qū)，是很好的方法手段。

廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì).1985.諸廣山巖體南部鈾礦地質(zhì)工作階段性總結(jié)［R］.廣東佛山：廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì).

廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì).2009.廣東省南雄市上東坑地區(qū)鈾礦普查報(bào)告［R］.廣東佛山：廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì).

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