廣東百順地區(qū)伽馬場參數(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，廣東 佛山 528133)

0 引言

一個礦體(床)的出現(xiàn)不會是孤立的現(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)。為了進一步擴展遠(yuǎn)景，對眾多異常點、帶進行了評選。利用地表探槽、剝土工程的伽馬測量數(shù)據(jù)進行平均值()、均方差(δ)、變異系數(shù)(B)、偏度系數(shù)(G1)、峰度系數(shù)(G2)計算，根據(jù)有礦地段伽馬場參數(shù)特征，對比未知地段點、帶的參數(shù)，同時進行判別分析并結(jié)合照射量率頻率曲線特征評選點、帶。通過對異常點、帶的評選，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)巖漿活動頻繁，構(gòu)造發(fā)育，分布有 361、201、235、233、231共5個大、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)異常場主要沿?zé)熗矌X和牛瀾2個硅化斷裂帶分布。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、射氣異常場和鈾、氡、鐳異常水暈。這些異常場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)點地段或部位，一般都分布有規(guī)模大(或較大)的伽馬異常場和伽馬－射氣－鈾等異常復(fù)合暈(如361、235等礦床地段)，且異常場的長軸方向基本與控、含礦構(gòu)造走向一致。

2 伽馬場參數(shù)計算方法

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，采用沿斷裂控制的探槽、剝土帶的伽馬測量數(shù)據(jù)：根據(jù)探槽或剝土編錄測網(wǎng)(等間距，一般為2 m取1個點)不分巖性統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算平均值()和均方差(δ);運用概率統(tǒng)計、圖解法趨勢分析、分布參數(shù)計算、判別分析等數(shù)理統(tǒng)計方法對原始測量數(shù)據(jù)進行相關(guān)參數(shù)的計算。組距劃分原則：參數(shù)計算的組距根據(jù)照射量率變化范圍確定，一般限制在10組之內(nèi)，再多的分組會造成計算困難，過少會影響計算結(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)全舍掉或變動組距分組，但變動組距分組以不超過+5δ的數(shù)據(jù)為原則。

各參數(shù)計算公式如下：

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 伽馬場參數(shù)特征及與鈾礦關(guān)系

3.1 參數(shù)特征

地表伽馬場參數(shù)計算根據(jù)探槽、剝土帶1次測量的編錄資料，不分巖性進行計算，由于測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行對比，其余3個參數(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)測中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在2個方面：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)。在評價分布參數(shù)成果時，需結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況具體分析，區(qū)別對待，不能僅以參數(shù)值的大小來評價一個點或一個地段，但又不能不考慮參數(shù)數(shù)值的大小。為防止簡單地憑一個參數(shù)值的大小來評價一個地段成礦的好壞，在地表伽馬場分布參數(shù)計算的基礎(chǔ)上，對百順地區(qū)的牛瀾、煙筒嶺、百順硅化帶各個地段以及201礦床共53個地段采用了3個參數(shù)(B、G1、G2)進行判別分析，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個變量的分析簡算如表2、表3。

3.2.2 確定線性判別函數(shù)并計算判別指數(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)，以確定各個特征參數(shù)在判別中的重要性，并根據(jù)R0值，對各點、帶進行判別。

(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)判別分析計算統(tǒng)計表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)判別分析計算統(tǒng)計表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B、G1、G23個參數(shù)采用線性判別函數(shù)進行判別分析，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)礦床礦點揭露點伽馬場分布參數(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)評價點、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53個地段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，上百條曲線的對比，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，但不對稱，右翼下降緩慢或出現(xiàn)小峰，稍拖長，平均值位于曲線左翼為正偏。它反映盲礦體地表伽馬場的背景值和偏高場。

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，平均值位于曲線右翼，亦為正偏，這種曲線反映地表伽馬場的背景值、偏高場和明顯的異常場。

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，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和十分明顯的異常場。

(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，為顯著正偏。這種曲線主要反映礦體周圍明顯的異常場。

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，同時也可以看出有礦與無礦的區(qū)分在于曲線兩翼是否對稱和平均值的所在位置。有礦曲線兩翼不對稱，平均值位于右翼;無礦的曲線兩翼對稱，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號礦體)，但對接近判別指標(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條處于相對斷塊陷落區(qū)，1條處于相對斷塊隆起區(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)進行點帶對比分析，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、帶，這在前人已揭露的幾個礦床和近幾年在一些異常點的揭露上得到了很好的驗證。如“瀾河22號”異常點地段，伽馬場參數(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)鈾礦勘查進入了“攻深找盲”的攻堅階段，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。通過對這些基本資料信息的研究，可以了解和預(yù)測工作區(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)點的放射性特點，為鈾資源潛力預(yù)測提供預(yù)測要素(徐浩等，2013)。今后注重對該地區(qū)資料的收集整理以及進行資料的二次開發(fā)是很有必要的，而利用現(xiàn)有已知的礦床、礦點的伽馬場資料進行有效的判別分析，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.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.

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

廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊.2013.廣東省南雄市瀾河地區(qū)2013年度鈾礦普查報告［R］.廣東佛山：廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊.

吳大忱.2009.“就礦找礦”論［J］.地質(zhì)學(xué)刊，33(2)：222 －224.

徐浩，蔡煜琦，劉佳林，等.2013.郴州—欽州地區(qū)花崗巖型鈾礦找礦前景［J］.地質(zhì)學(xué)刊，33(2)：419－423.

陰江寧，肖克炎.2012.物探方法在礦產(chǎn)預(yù)測中的應(yīng)用［J］.地質(zhì)學(xué)刊，36(3)：333－336.

張云海.2011.地面γ總量測量綜合成果對地下隱伏鈾礦體的指示作用［J］.煤炭技術(shù)，30(9)：157－158.