趙希剛，婁漢生，喻 騰，崔元銘

（核工業(yè)203研究所，陜西 咸陽(yáng)，712000）

1 銀洞溝地區(qū)地質(zhì)概況

銀洞溝地區(qū)處于秦嶺EW走向的復(fù)雜構(gòu)造帶東端南部，是南北隆起，中部為斷陷的階梯狀地塹構(gòu)造，華北準(zhǔn)地臺(tái)的渭南陸隆帶南緣的商渭臺(tái)緣的褶皺帶。屬中期準(zhǔn)地臺(tái)西南的晉寧期寬坪—陶灣隆褶帶與加里東期洛源—石門(mén)坳褶斷裂帶兩個(gè)構(gòu)造單元相鄰的部位。出露巖石以沉積巖為主體，少量為變質(zhì)巖及巖漿巖。

區(qū)內(nèi)出露的地層主要是寒武系、震旦系和中元古界。寒武系分布在該區(qū)域的中部，基本上為一套含硅質(zhì)的碳酸鹽沉積建造；震旦系分布在該區(qū)域的北部，基本上屬火山-沉積碎屑巖建造；中元古界分布在勘查區(qū)的南、北兩側(cè)，為較深變質(zhì)的沉積碎屑巖；在區(qū)域中部的斷陷盆地中，還分布著少量的二疊系、古近系、新近系巖性及第四系的沖洪積物。

區(qū)域內(nèi)的巖漿侵入活動(dòng)微弱，除在娘娘廟—書(shū)堂山—小文峪—東蒿坪一帶見(jiàn)到中生代正長(zhǎng)斑巖、花崗斑巖等呈巖株?duì)罘植纪猓溆酁殚L(zhǎng)英巖、細(xì)晶巖、偉晶巖、閃長(zhǎng)巖、煌斑巖及粗面斑巖等巖脈，規(guī)模小。

區(qū)內(nèi)總構(gòu)造線(xiàn)呈EW向，是一個(gè)由褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造構(gòu)成的EW向構(gòu)造帶。

2 地面γ能譜野外測(cè)量的工作方法

2.1 測(cè)量?jī)x器和儀器校準(zhǔn)

地面γ能譜測(cè)量?jī)x器采用核工業(yè)航測(cè)遙感中心生產(chǎn)的ARD型便攜式智能多道能譜儀。野外工作前儀器在核工業(yè)航測(cè)遙感中心輻射劑量站進(jìn)行標(biāo)定。同時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行了“三性”檢查，均滿(mǎn)足誤差要求，野外工作期間的早出工、晚收工都進(jìn)行了靈敏度長(zhǎng)期穩(wěn)定性檢查，室內(nèi)固定點(diǎn)8 h內(nèi)進(jìn)行短期穩(wěn)定性檢查，短、長(zhǎng)期穩(wěn)定性相對(duì)誤差＜5%，達(dá)到規(guī)范誤差要求。

2.2 野外測(cè)量方法

野外測(cè)量嚴(yán)格按照中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《地面γ能譜測(cè)量技術(shù)規(guī)程》（DZ/T0205—1999）執(zhí)行。根據(jù)目的任務(wù)，在已知礦區(qū)約2 km2內(nèi)均勻布置了8條測(cè)線(xiàn)，測(cè)點(diǎn)為562個(gè)，測(cè)線(xiàn)方向垂直礦體走向，沿探槽或平洞測(cè)量，探槽內(nèi)為每2～4 m一個(gè)測(cè)點(diǎn)，與地質(zhì)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)，探槽外測(cè)點(diǎn)距離為2～5 m。檢查測(cè)量時(shí)，兩臺(tái)儀器位于同一個(gè)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)測(cè)量。當(dāng)同一測(cè)點(diǎn)測(cè)量誤差較大時(shí)，進(jìn)行多次測(cè)量，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)記錄地形地貌、自然景觀(guān)以及巖性特征。

2.3 野外測(cè)量的誤差統(tǒng)計(jì)

完成野外測(cè)量檢查點(diǎn)58個(gè)，大于規(guī)范要求的10%。以TC2平洞測(cè)線(xiàn)為例，在當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜10×10-6時(shí)，絕對(duì)誤差范圍為－1.1～0.8，平均值為－0.15，合格率達(dá)到100%；在當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞10×10-6時(shí)，相對(duì)誤差范圍為－35.3～12.8，平均值為－6.2，合格率達(dá)到81.8%。在測(cè)區(qū)當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜15×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜5%時(shí)，采用絕對(duì)誤差，其當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)量合格率為100%，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)量合格率為80%；在當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞15×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞5%時(shí)，采用相對(duì)誤差，其當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)量合格率＞81.3%，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)量合格率＞95.45%。

3 銀洞溝地區(qū)放射性特征

3.1 礦區(qū)γ能譜測(cè)量放射性含量參數(shù)特征

表1 銀洞溝地區(qū)鉬礦區(qū)地面γ能譜測(cè)量放射性含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of gamma ray spectral survey radioactive content in molybdenum mine Yindonggou

統(tǒng)計(jì)γ能譜測(cè)量數(shù)據(jù)，銀洞溝地區(qū)當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為11.1×10-6（表1），當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為17.0×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為4.3%，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量平均值為32.7×10-6，當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為100.0×10-6，最小值為 0.3×10-6，變異系數(shù)當(dāng)量鈾為 114.7，當(dāng)量釷為 97.6，鉀為 5.0，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量為357.8，變異系數(shù)的變化規(guī)律是當(dāng)量鈾和總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量相對(duì)較大，釷和鉀相對(duì)較小。其中當(dāng)量鈾的峰度為17.9，偏度為3.1，因此，該區(qū)當(dāng)量鈾含量偏高，變異系數(shù)變化相對(duì)大，峰度表現(xiàn)為陡峭，為尖頂峰，偏度表現(xiàn)為正偏或右偏，表示比正偏差數(shù)值稍大，綜合分析說(shuō)明當(dāng)量鈾含量之間差異大，存在當(dāng)量鈾的局部富集偏高現(xiàn)象。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該區(qū)γ能譜測(cè)量中，不同巖性放射性含量存在差異。表現(xiàn)為泥質(zhì)炭質(zhì)板巖放射性含量高，當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為24.3×10-6，當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為23.5×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為5.1%，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為52×10-6，γ空氣吸收劑量率為220.5 nGy·h-1；炭質(zhì)硅質(zhì)板巖互層次之，當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為16.8×10-6，當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為22.5×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為5.9%，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為46.7×10-6，γ空氣吸收劑量率為190.9 nGy·h-1；硅質(zhì)板巖、千枚巖和坡積物再次之，當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為3.7×10-6～6.3×10-6，當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為8.8×10-6～17×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為2.3%～5.7%，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為15.5×10-6～32.7×10-6，γ空氣吸收劑量率為64.5～192.2 nGy·h-1；灰?guī)r（白云巖）最低，當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為2.7×10-6，當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為11.6×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為1.7%，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為11.9×10-6，γ空氣吸收劑量率為51.7 nGy·h-1。

礦化段雜色板巖互層或礦渣的放射性含量高于其他巖性。如含鉬礦化的雜色板巖當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為29.4×10-6，當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為25.5×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為5.6%，總道測(cè)量換算的當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為59.7×10-6，γ空氣吸收劑量率為252.5 nGy·h-1。

平洞內(nèi)測(cè)量的放射性含量高于地面測(cè)量結(jié)果。如平洞內(nèi)測(cè)量所有數(shù)據(jù)當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為29.2×10-6，當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為30.5×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為8.6%，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為70.27×10-6，γ空氣吸收劑量率為 354.9 nGy·h-1。

3.2 礦區(qū)外圍γ能譜測(cè)量本底放射性含量參數(shù)特征

為了進(jìn)行放射性含量對(duì)比，在銀洞溝地區(qū)變電站附近測(cè)量礦區(qū)外圍本底，該區(qū)本底當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為5.3×10-6（表2），當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為7.9×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為2.0%，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為15.3×10-6。當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為13.9×10-6，最小值為1.4×10-6，變異系數(shù)為9.0，峰度為0.9，偏度為0.8，測(cè)區(qū)本底當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰度比正態(tài)分布平坦，偏度大于0，為右偏，說(shuō)明該區(qū)當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)和本底相對(duì)偏高。

表2 銀洞溝地區(qū)地面γ能譜測(cè)量鉬礦區(qū)外圍本底放射性含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of gamma ray spectral survey radioactive background in Yindonggou molybdenum deposit area

4 測(cè)區(qū)放射性環(huán)境估計(jì)

天然放射性核素U、Th和K及其衰變子體是γ輻射源，一般情況下，利用γ能譜測(cè)量方法可以得到巖石和土壤中放射性核素含量，而它們?cè)诳諝庵械淖饔?，則可用照射量率或γ空氣吸收劑量率表示。巖石和土壤中放射性元素含量換算為地面γ輻射劑量率的系數(shù)，采用無(wú)限大土壤和空氣介質(zhì)中適用的光電傳輸計(jì)算確定。這個(gè)復(fù)雜數(shù)學(xué)問(wèn)題的數(shù)值方程解，決定于初始和散射γ射線(xiàn)在地表和空氣中的作用，并取決于傳輸方程和U、Th、K及其衰變子體的能量發(fā)射譜。實(shí)際工作中該系數(shù)值常采用滿(mǎn)足測(cè)量條件（如輻射源為無(wú)限均勻平面等）下所得到的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)估算。陸地地表上1 m高處γ空氣吸收劑量率用Beck 公式估算［1-2］：

式中：KU、KTh和KK分別為鈾、釷和鉀的換算系數(shù)，其中 KU＝0.462（μGy·h-1/Bq·g-1）、KTh＝0.604（μGy·h-1/Bq·g-1）和 KK＝0.00417（μGy·h-1/Bq·g-1）；AU、 ATh和 AK分別為鈾、 釷和鉀質(zhì)量活度 （Bq·g-1），其中 AU＝0.01235·wU，ATh＝0.00406·wTh，AK＝0.313·wK。

將上述參數(shù)代入Beck公式：

式中：wU×10-6、 wTh×10-6、 wK%為地 面 γ 能譜儀測(cè)量的當(dāng)量鈾含量、當(dāng)量釷含量、鉀含量。

根據(jù)資料，空氣中計(jì)算出距地面1 m處的γ射線(xiàn)強(qiáng)度與地表測(cè)量幾乎沒(méi)有差別，這樣，采用地表γ能譜測(cè)量數(shù)據(jù)估算γ空氣吸收劑量率見(jiàn)表3。銀洞溝地區(qū)估算γ空氣吸收劑量率本底是52.2 nGy·h-1，整個(gè)鉬礦測(cè)區(qū)的估算γ空氣吸收劑量率為 110.6 nGy·h-1，處于陜西省內(nèi)室外的范圍環(huán)境γ輻射水平（表4），鉬礦化帶中估算γ空氣吸收劑量率是237.6 nGy/h，如果考慮測(cè)量輻射角的影響，換算后鉬礦化帶中估算γ空氣吸收劑量率為 158.4 nGy·h-1，因此，銀洞溝地區(qū)鉬礦化帶為γ空氣吸收劑量率偏高地區(qū)，鉬礦開(kāi)采階段放射性含量處于可控制的范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)人和環(huán)境造成明顯的危害。

5 結(jié) 論

通過(guò)在銀洞溝地區(qū)進(jìn)行地面γ能譜測(cè)量及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，地面γ能譜測(cè)量銀洞溝地區(qū)鉬礦區(qū)當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為11.1×10-6，當(dāng)量釷質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為17.0×10-6，鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為4.3%，總道測(cè)量換算的鈾當(dāng)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為32.7×10-6。測(cè)區(qū)放射性元素含量數(shù)據(jù)與地殼克拉克值（鈾1.70×10-6和釷5.80×10-6、鉀2.04%）比較，該區(qū)當(dāng)量鈾含量、當(dāng)量釷含量和鉀含量為偏高區(qū)。

不同巖性放射性含量存在差異。泥質(zhì)炭質(zhì)板巖放射性含量高，炭質(zhì)硅質(zhì)板巖互層次之，硅質(zhì)板巖、千枚巖和坡積物再次之，灰?guī)r（白云巖）最低，礦化段雜色板巖互層或礦渣的放射性含量高于其他巖性，平洞內(nèi)測(cè)量的放射性含量高于地面測(cè)量結(jié)果。

表3 銀洞溝地區(qū)地面γ能譜測(cè)量估算γ空氣吸收劑量率表Table 3 The estimated γ absorption dose rate by gamma ray spectral survey in Yindonggou area

表4 陜西省境內(nèi)環(huán)境γ輻射水平統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 4 The γ radiation level of environment in Shaanxi province 單位：nGy·h-1

礦化段當(dāng)量鈾含量明顯偏高，但與硬巖地區(qū)鈾礦開(kāi)采的最低邊界品位300×10-6相比，測(cè)區(qū)內(nèi)礦帶上能譜測(cè)量的當(dāng)量鈾質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為 29.4×10-6，銀洞溝鉬礦區(qū)當(dāng)量鈾含量低于硬巖鈾礦開(kāi)采的最低邊界品位。

銀洞溝地區(qū)估算的γ空氣吸收劑量率本底是52.2 nGy·h-1，整個(gè)鉬礦測(cè)區(qū)的估算γ空氣吸收劑量率為110.6 nGy·h-1，屬于陜西省境內(nèi)室外的環(huán)境γ輻射水平（表4），鉬礦化帶中估算γ空氣吸收劑量率是237.6 nGy·h-1，如果考慮測(cè)量輻射角的影響，換算后鉬礦化帶中估算γ空氣吸收劑量率為158.4 nGy·h-1。雖然鉬礦化及含鉬礦化的雜色泥質(zhì)板巖與硅質(zhì)板巖互層為γ空氣吸收劑量率偏高地區(qū)，但是整個(gè)測(cè)區(qū)γ空氣吸收劑量率還是偏低。

總之，鉬礦開(kāi)采階段應(yīng)對(duì)含鉬礦化的雜色泥質(zhì)板巖與硅質(zhì)板巖進(jìn)行重點(diǎn)控制，使鉬礦開(kāi)采階段處于可控制的范圍內(nèi)，避免或降低放射性物質(zhì)對(duì)人和環(huán)境造成的影響。

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