特征参数GU、FU在处理伽玛能谱资料中的应用

王 炜

(安徽省核工业勘查技术总院，安徽 芜湖 241000)

伽玛能谱测量可以直接地分别测量被测对象中铀、钍、钾三种放射性元素含量[1]。在硬岩型铀矿勘查中，该方法在区分铀、钍异常，分析铀元素的迁移、富集规律和发现与评价铀矿床等方面有着其特有的应用效果。通过对伽玛能谱测量取得的数据进行处理，统计工作区各地质体铀、钍、钾元素背景含量及其变化情况。系统分析伽玛能谱特征参数，有效地划分出铀源体(层)、含铀体(层)、富铀体(层)，并结合地质信息可为铀矿找矿工作提供一定的依据。

铀和钍两种放射性元素有类似的原子结构，都属于亲石元素。在地壳形成时，铀、钍元素共生，分布不均匀[2]。由于铀的地球化学性质活泼，在地史演化过程中，在大气层氧元素的作用下，易于迁移，而钍的地球化学特征与铀不同，不易迁移，仍保留原地，从而U-Th原始组合状态遭到破坏，即现代的高钍含量区，可视为原始高铀区。铀含量的迁入、迁出直接影响区域某一地质体(层)中的Th/U比值，随着铀的迁入富集，形成现代的富铀区。因此Th/U比值(各地质体)是找寻铀矿重要判据之一。为了表征铀元素的迁移特性，结合上述理论，现引出两个伽玛能谱特征参数。

1 能谱特征参数理论基础

1.1 古铀丰度(GU)和活化铀(FU)

大量实践经验和研究表明，在相对的封闭系统内，同一类岩石或地质体中的Th/U比值是一个近于常数值[3]，铀的迁出、迁入在区域内众多的地质体(层)中机率均等，Th、U元素的半衰期相当长，可视区域上的现代Th/U比值相当于原始的Th/U比值。为此，可以把伽玛能谱测得的钍含量(eTh)与区域Th/U比值平均值之比近似地看成是原始铀含量的丰度值，称它为“古铀丰度“(原始铀含量)，以GU表示。

(1)

根据“古铀丰度”可以求得另一个特征参数“活化铀”(铀的迁移量)，以FU表示。

FU=eU-GU(10-6)

(2)

式中：eU为伽玛能谱测得的铀含量。

1.2 铀源体(层)、含铀体(层)、富铀体(层)划分标准

铀源体(层)、含铀体(层)、富铀体(层)的划分是在大区域对比研究的基础上界定的。当FU>0时，可认为后期通过活化叠加使铀进一步富集，FU<0时，则为后期流失了一定量的铀。FU>2或FU<-2时，有大量的铀迁入、迁出；1

本文应用的是《华东铀矿地质志》中确定的划分标准，凡是U、Th含量高于全区总背景值，并存在着铀矿床、矿点、异常点带，且符合下列条件之一的地质体(层)，可确定为铀源体(层)、含铀体(层)和富铀体(层)，其判别标准如下[4]：

富铀体(层)：有明显外来铀迁入的地质体(层)，现代铀大于原始铀，Th/U<3.5，铀迁移量FU>2×10-6。

含铀体(层)：U、Th含量背景值大于全区U、Th含量背景值，3.5

铀源体(层)：指能提供铀源，地质体(层)富钍，Th/U>5.5，铀的迁移量FU<-2×10-6。

2 应用实例

2.1 地质概况

贵池地区构造位置处于扬子陆块下扬子前陆带与江南隆起带之间的江南前陆反向褶冲带构造单元。区内主要发育由南华纪-早三叠世地层所构成的盖层。受印支运动的影响，NE向褶皱构造及伴生断层发育。受滨太平洋构造域应力场改造作用，在褶皱构造的基础上，盖层叠加了NNE向褶皱及以NNE向为主的新断裂系统，并伴随大量的岩浆活动，形成区内复杂的断褶构造-岩浆岩体系。

工作区位于贵池地区北部，区内出露地层主要有志留系茅山组粉砂岩，分布于工作区中部；坟头组泥质粉砂岩，分布于工作区东南部；高家边组细砂岩，分布于工作区东南部。另有泥盆系五通组石英砂岩零星出露。区内岩浆岩以燕山晚期第三次侵入岩体为主体，主要有同兴郭岩体石英正长岩和花岗斑岩。工作区内褶皱构造和断裂构造较发育，构造线方向明显，以NE向走向为主，后期的岩浆活动破坏了褶皱构造完整性。褶皱构造主要有六峰山—虎形山向斜，断裂构造主要发育有东角冲—枫庄断裂和安子山—白沙湖断裂，受其影响，其次级或更次级构造及裂隙构造发育，并充填各种中酸性岩脉，为铀矿化的形成提供了导矿空间和储矿场所。

2.2 伽玛能谱特征参数及地质体(层)的含铀性

表1 工作区内伽玛能谱特征参数

根据上述1.2划分标准，结合表1可知，工作区内花岗斑岩U、Th含量背景值远大于全区U、Th含量背景值，Th/U=4.5，铀迁移量FU=2.0×10-6，且区内铀矿化点都位于花岗斑岩脉中，分析认为花岗斑岩脉是含铀体，有大量的铀量迁入，在地质条件有利部位富集成矿；同兴郭岩体石英正长岩U、Th含量背景值大于全区U、Th含量背景值，Th/U=5.9，铀迁移量FU=-1.3×10-6，有一定量的铀量迁出，且岩体富钍，部分铀异常点位于该岩体中，结合工作区地质条件，认为同兴郭岩体可视为铀源体，为区内提供了一定量的铀源；志留系沉积岩地层U、Th含量背景值均低于全区U、Th含量背景值，Th/U比值变化范围为4.1～4.3，铀迁移量FU变化范围为(0.7～1.0)×10-6，分析认为志留系沉积岩地层铀量迁入不明显。

2.3 铀找矿靶区划分及成因分析

通过伽玛能谱特征参数划分出工作区内花岗斑岩脉为含铀体，同兴郭岩体(石英正长岩)为铀源体，结合地质成矿条件及其他物化探条件，在区内划分出一个铀矿找矿靶区，如图1所示。

图1 工作区内铀找矿靶区图

该靶区内花岗斑岩脉发育，次级构造发育，铀异常点晕较多，蚀变发育，主要为硅化、褐铁矿化、“红化”、高岭石化等，矿化明显部位多见绿色铜铀云母和黄色钙铀云母。在区内还发现了五条铀矿(化)体，且品位较高，多产于花岗斑岩脉中，受构造裂隙控制。分析认为同兴郭岩体范围较大，为区内提供了充足的铀源，在后期构造运动和岩浆活动的双重作用下于花岗斑岩脉出露部位富集成矿。

3 结论

伽玛能谱测量是一种地球物理兼顾地球化学的找矿方法，能直接测量出岩石中铀、钍、钾元素含量，为计算各类特征参数提供条件[5]。本文从基本理论出发，基于大量实践经验和研究，利用特征参数古铀丰度(GU)和活化铀(FU)划分出地质体(层)的含铀性，认为区内花岗斑岩脉为含铀体，同兴郭岩体(石英正长岩)为铀源体，丰富了伽玛能谱测量资料处理的效果，结合地质成矿条件，为铀矿找矿靶区提供了更多有利依据。