地面伽馬總量測量方法在大興安嶺成礦帶淺覆蓋區地質填圖中的應用

[摘要]隨著區域地質調查工作比例尺的精度要求不斷的提高，地質調查的工作區也由簡單地區向淺層覆蓋區，在林區及草地等淺覆蓋區，多為第四系所覆蓋。根據巖石放射性差異，利用地面伽馬總量在大興安嶺成礦帶北段天池地區開展填圖工作，并有效的圈定出各巖性分布范圍，取得了較好成效。

[關鍵詞]放射性元素；伽馬測量；淺覆蓋區

隨著區域地質調查工作比例尺的精度要求不斷的增加，地質調查的工作區也由簡單地區向淺層覆蓋區，在林區及草地等淺覆蓋區，地質現象自然露頭較差，并多為第四系所覆蓋。目前開展在大興安嶺成礦帶北段森林覆蓋的淺覆蓋區，筆者參加的1∶5萬天池淺覆蓋區區調項目利用地面伽馬總量測量來分析并總結淺覆蓋區中各巖性的地表放射性特征[1]，為區域地質調查工作中各巖性界線的圈定提供行之有效的方法。

1.地質背景及放射性特征

1.1研究區地質背景

天池地區位于大興安嶺中段東側，西伯利亞板塊東南陸緣增生帶，東烏旗-扎蘭屯火山型被動陸緣內。地表多為第四系覆蓋，以侏羅系及少量石炭系地層、中侏羅世及早白堊世巖體為主[1-2]（圖1）。

1.2研究區放射性特征

眾所周知，不同巖石中的放射性元素含量是不同的，同一類巖石生成的時代不同，其放射性元素含量也不相同[3-5]，經統計天池地區各地層巖性、侵入巖的伽馬照射量率（表1）。從統計結果來看：

（1）在侵入巖中，花崗斑巖伽馬照射量率最高，其次為黑云母二長花崗巖、二長花崗巖、正長花崗巖。具有年代越新，巖性伽馬照射量率越高之特點，但相差甚微。

（2）在火山巖中，流紋巖、流紋質凝灰巖伽馬照射量率最高，英安巖、英安質凝灰巖、安山巖、安山質凝灰巖次之，玄武巖伽馬照射量率最低。巖性從酸性-中性-基性伽馬照射量率逐漸降低，酸性流紋巖伽馬照射量率（平均5.85nC/kg·h）是基性玄武巖（平均2.50nC/kg·h）的2～3倍，中性安山巖伽馬照射量率（平均4.77nC/kg·h）是基性玄武巖的2倍。

據研究區地質背景和巖性照射量率特征可知，區內地層巖性、侵入巖之間的伽馬照射量率是有區分的，特別是上侏羅統滿克頭鄂博組（J3m）酸性火山巖與玄武巖、侵入巖之間伽馬照射量率差別大，故而可區分產生伽馬異常的原因，據此在本區利用伽馬測量區分其巖性界線的物理前提成立，結合這些特點開展伽馬測量，根據研究區巖性伽馬照射量率數據圈定各自區域范圍。

通過以上規律可知，大興安嶺成礦帶北段大部為森林覆蓋的淺覆蓋區，地質填圖使用伽馬測量方法推測巖性界線是有其地質依據的[4]。

2.儀器和工作方法簡介

2.1儀器

野外測量儀器為FD-71A輻射儀是由上海申核電子儀器廠生產的，主要以巖（礦）石中放射性元素放出γ射線為基礎，測量地表巖石的γ射線，在研究巖石γ場的基礎上找出增高場和相對偏高場，借以發現放射性礦床或解決其他地質問題。儀器測量范圍：0～250nC/kg·h，Ⅰ測程0～12.5nC/kg·h，Ⅱ測程0～50nC/kg·h，Ⅲ測程0～250nC/kg·h，各測程非線性系數<8%（表頭滿刻度為50格，相當于Ⅱ測程，Ⅰ測程除4，Ⅲ測程乘5，即為Ⅰ、Ⅲ測程量程）。

儀器按規范要求進行調試或檢修，定期用伽馬標準源校準（圖2），其儀器“三性”均符合要求，能滿足生產需求。

2.2工作方法

伽馬測量比例尺1∶50000，采用不規則測網，與區域礦產地質調查采用相同路線。測量過程中儀器采取連續聽測，探測器靠近地面左右擺動，按布設路線“蛇曲”前進，擺動幅度在線距的四分之一與二分之一之間，同時注意伽馬背景值的變化，若發現儀器讀數偏高，立即追索，圈定范圍，分析原因，浮土覆蓋地段出現偏高點采用刨坑測量，仔細觀察巖性、構造、找礦標志、地貌、浮土覆蓋及植被情況，發現成礦有利的地質條件時，應仔細尋找異常。

測量時隨時檢查儀器的工作狀態，注意自然環境（溫度、濕度等）的變化對測量結果的影響，按100m左右點距進行測量和記錄，并把實際測量路線、測量點位置、巖性、地貌和伽馬值標在1∶25000數字化地形圖上，測量點盡量選在基巖（或風化基巖）露頭上，基巖表面盡可能平整。室內進行數據計算，用計算機繪制相應圖件。

3.伽馬測量結果與地質解譯

從伽馬測量等值線圖上看出整體上研究區伽馬場變化明顯，東北部平穩低值，中南部平穩中值、局部伴隨低值異常，其他各部伽馬值高，變化大之特點。基本可分為3個區域：東北部藍色區域，整體較為平穩，伽馬值低，一般在2.4～2.6nC/kg·h之間。中南部淺紅色區域，伽馬值變化范圍為5.3～5.8nC/kg·h，局部伴隨伽馬值4.0～4.5nC/kg·h的低值區域。其他區域為伽馬值高，變化范圍大，伽馬值在4.3～6.6nC/kg·h之間的區域。

異常區Y-1位于研究區的東北部（圖3），異常區整體呈北東向展布，為低值伽馬強度異常帶，地表與第四系玄武巖對應，推測該低值伽馬異常帶是由小東溝玄武巖和大黑溝組玄武巖導致的。異常區Y-2位于研究區西北角，Y-3位于研究區中南部，兩處異常區均呈團塊狀、東北角略顯北東向帶狀的中值伽馬異常、局部伴隨灰白色低值伽馬異常的區域，該區域地表巖性多樣，即有上石炭-下二疊統寶力高廟組（C2P1bl）的變質粉砂巖、上侏羅統瑪尼吐組（J3mn）的安山巖、安山質凝灰巖、英安質凝灰巖，又有中晚三疊世的正長花崗巖（ξγT3）、晚侏羅世的正長花崗巖（ξγJ3）與之對應，推測該區域的西側C1、C2為上石炭-下二疊統寶力高廟組（C2P1bl）的變質粉砂巖，北側C3為上侏羅統瑪尼吐組（J3mn）的安山巖、安山質凝灰巖、英安質凝灰巖，中南側C4、C5及東北側C6、C7、C8為中晚三疊世的正長花崗巖（ξγT3），其他區域為晚侏羅世的正長花崗巖（ξγJ3）。研究區內紅色伽馬高值異常區，伽馬值高且變化大，地表與之對應的是上侏羅統滿克頭鄂博組（J3m）的流紋巖、流紋質凝灰巖、英安巖、英安質凝灰巖，推測是上述地層巖性的反映，局部的伽馬低值區域可能是中侏羅統塔木蘭溝組（J2t）的安山質凝灰巖，晚侏羅世黑云母二長花崗巖（ηγβJ3）的反映。

圖4是利用伽馬測量等值線圖（圖3），結合（表1）及1∶50000地質圖（圖1）解譯的研究區地質成果圖。

4.伽馬測量結果效果分析

根據伽馬測量、地質及推斷成果，在（圖4）中AA1線做剖面及槽探驗證（圖5）。該剖面布設在上侏羅統滿克頭鄂博組（J3m）流紋質凝灰巖和更新統大黑溝組（QP3d）玄武巖之間，沿槽探基線做了實驗剖面，測量了槽探基巖放射性伽馬強度和地表淺覆蓋層的放射性伽馬強度，以便對基巖中的放射性伽馬強度和地表淺覆蓋層的放射性伽馬強度進行對比，找出它們的關系。

（1）伽馬測量結果的分析：

通過測量數據和實測曲線對比分析可以看到，地表淺覆蓋層的放射性伽馬強度與基巖的放射性伽馬強度具有很強的相關性。

①地表淺覆蓋層的放射性伽馬強度曲線與基巖的放射性伽馬曲線變化形態一致。

②地表淺覆蓋層的放射性伽馬強度值略低于基巖的放射性伽馬強度值。

（2）伽馬測量對研究區巖性區分能力的分析：

在探槽（圖5）：流紋質凝灰巖、玄武巖伽馬曲線分別處于波峰、波谷狀態，且伽馬曲線波峰、波谷分界點正處在流紋質凝灰巖、玄武巖巖性界線點處。

結合上述伽馬測量、地質情況看，驗證了伽馬測量技術用于區分不同巖性界線的效果，為下一步伽馬測量、地質填圖工作提供參考。

5.結論與建議

地面伽馬總量測量技術具有儀器操作簡單、方便、高效、便于攜帶，室內數據處理簡單，易于計算機成圖。利用巖石放射性的差異，在大興安嶺成礦帶北段森林淺覆蓋區天池地區填圖中，有效地圈定出淺覆蓋層底下各巖性界線的范圍，取得了較好的應用效果，為淺覆蓋區的區域礦產地質調查提供了新的思路。

[參考文獻]

[1]馬國祥，王之晟，郝曉飛，等，內蒙古1∶5萬天池、小東溝林場、三十公里、五道溝幅區域地質調查報告[R].2014年.

[2]鄧福理.內蒙古阿爾山地區白音高老祖地球化學特征及形成年齡討論[C].中國核學會，2013年.

[3]魯挑建，姜啟明.放射性地球物理勘查.哈爾濱工程大學出版社，2009年.

[4]程業勛.核輻射場與放射線勘查.地質出版社，2005年.

[5]黃笑，楊亞新，王殿學，等.2019.松遼盆地寶龍山地區鉆孔γ照射量率分布特征[J].鈾礦地質，2019.35（05）：305-312.