試論放射性物探方法在深部找礦中的應用

孫建文

（山東核工業(yè)二四八地質(zhì)大隊，山東 青島 266041）

現(xiàn)階段，礦產(chǎn)資源的主要來源是：地表礦、淺部礦以及容易開采的礦產(chǎn)。但近年來，地表礦、淺部礦產(chǎn)日益減少，為獲得更多的礦產(chǎn)資源，有效滿足社會對礦產(chǎn)的需求，需要研究新的成礦理論，并制定新一輪找礦技術(shù)，開展新一輪找礦行動[1]。在科學技術(shù)與日益成熟的找礦體系的支持下，我們將放射性物探方法應用于深部找礦中，利用該方法有效克服特殊復雜地質(zhì)對找礦作業(yè)的影響，保障深部找礦工作順利開展。

1 放射性物探的找礦原理

在礦產(chǎn)開采過程中，地質(zhì)找礦是重要環(huán)節(jié)，在找礦時，技術(shù)人員利用技術(shù)手段，對礦物質(zhì)的形成因素進行分析，同時借助相關(guān)技術(shù)方法，對相關(guān)地質(zhì)、礦產(chǎn)、環(huán)境等進行保護，最大程度降低地質(zhì)找礦對生態(tài)環(huán)境以及自然資源的影響，確保礦產(chǎn)開采工作的順利進行。在深部找礦中，放射性物探法便是這關(guān)鍵技術(shù)之一，科學合理應用放射性物探法，不僅可獲得準確的礦產(chǎn)資源信息，也可實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的有效保護。而放射性物探法在深部找礦作業(yè)中的應用原理為：通過觀察天然放射性核素的衰變方式以及其衰變過程中的產(chǎn)物，利用放射性物探儀器設(shè)備來記錄α與β粒子以及γ光子的數(shù)目，并利用儀器測量射線能量，確定其種類，在對其有所了解的基礎(chǔ)上對探測物的組成成分、含量進行分子，獲得準確數(shù)據(jù)，完成找礦工作（如圖所示）[2]。在科學技術(shù)快速發(fā)展的背景下，放射性物探法也日益成熟、先進，如目前常接觸的 α卡法等， 就在社會各領(lǐng)域、各行業(yè)得到了廣泛應用。

圖1 放射性物探法在深部找礦中的應用原理

經(jīng)過上述分析大致可知，放射性物探法之所以會適用于深部找礦作業(yè)，主要是由于自然界中的放射性元素會產(chǎn)生衰變，而在衰變過程中會產(chǎn)生氡氣這一放射性氣體，且這一氣體又會進一步衰變產(chǎn)生 α射線（α 粒子）。若找礦人員提前在相應位置布置已經(jīng)經(jīng)過特殊處理的膠片，那么隨著放射性氣體的衰變運動，膠片會受到撞擊并留下撞擊痕跡，在此基礎(chǔ)上，工作人員通過化學處理的方法將射線遺留痕跡進行放大觀察，并據(jù)此判斷氡氣濃度，最后達到深部找礦目的。與其他找礦方法相比，放射性物探技術(shù)原理相對簡單，操作便捷，安全性高，且不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大影響，從生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益等多角度分析，該技術(shù)都有明顯的應用優(yōu)勢。但放射性物探技術(shù)也存在一定缺點，如愛觀測過程中所獲得數(shù)據(jù)都需經(jīng)過特殊處理才能看到與應用，花費時間較長，時效性不高；另外該技術(shù)也有一定的適用范圍，現(xiàn)階段放射性物探技術(shù)只適用于剖面性勘探，但不適用面積性勘探工作。

2 放射性物探方法在深部找礦中的應用要點

2.1 基片

在實際的找礦作業(yè)中，舊黑白電影膠片是常采用的基片。為保證交膠片可正常使用，首先需去除膠片上的感光涂層與明膠，相對有效的處理方法為：將膠片放入一定濃度的氫氧化鈉溶液，給溶液加溫，使溶液溫度保持在 30 ～ 40℃左右，將膠片在溶液中浸泡約15～20分鐘，便可達到去除目的。膠片經(jīng)過浸泡后還需用清水進行清洗，并截成一定的規(guī)格編號待用。對于勘探時應用的杯具，要采用一定規(guī)格的特制塑料杯，并且在杯底設(shè)置卡槽防止基片，將探杯清洗擦拭干凈后為其編號，方便后期使用。在具體勘探環(huán)節(jié)，工作人員需認真做好埋杯與取杯工作，在埋杯時于杯底部卡槽中放置基片，之后杯口向下，將探杯放置到預先準備的坑中，給探杯蓋上一定規(guī)格的塑料布，之后蓋土壓實，防止氡氣產(chǎn)生泄露。為保證最終的勘探效果，在挖探坑時也要合理把握探坑規(guī)格尺寸，避免因探坑設(shè)計不合理導致埋杯效果受到影響。另外也需嚴格控制埋杯時間，一般情況下，埋杯時間需在20天左右，這樣可保證勘探效果。在埋杯結(jié)束取出基片時，需小心謹慎防止基片受損，同時及時組織技術(shù)人員做好記錄工作，避免數(shù)據(jù)遺失。在取回基片后，要及時進行蝕刻處理，目前常采用的蝕刻方法為：將基片進行對半截分，分為正負樣品，負樣備用只對正樣進行蝕刻，在蝕刻之后用顯微鏡進行觀察，得出結(jié)果，為后續(xù)工作提供重要參考依據(jù)。

2.2 α卡法

α卡法在深部找礦中有一定的應用優(yōu)勢，如勘探時間短，靈活可靠，時效性較高。但該方法目前將也存有一些缺點，如設(shè)備的先進性、精密度要求高，我國受技術(shù)、材料等限制，生產(chǎn)出的α卡片在性能質(zhì)量上有一定缺陷，因此大部分α卡片依賴進口，因而該勘探方法存在成本高的問題。

但目前該方法還是被廣泛 應用于深部找礦作業(yè)中。為保證α卡法的整體應用效果，為勘探過程中也需應用專門的探杯。此外，取杯不同于埋杯，取杯時間較短，一般在16～17小時后就可取杯。將探杯取出后，需采用專業(yè)進口價儀器進行測量，測量過程中做到及時記錄、準確讀數(shù)。

2.3 坑中γ法

坑中γ法在深部找礦中也有一定的應用優(yōu)勢，在應用該方法進行復雜、特殊地質(zhì)條件下的深部找礦作業(yè)時，是采用放射性輻射儀對α徑跡或者α卡取杯的時候進行相關(guān)的測量，通過觀察測量獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，達到找礦目的。如下圖便是利用該方法獲得的一組頻譜數(shù)據(jù)。與其他找礦方法相比，該方法有穩(wěn)定的讀數(shù)優(yōu)勢，并且峰值較為明顯，值得在實際找礦工程中推廣應用。

3 放射性物探方法在深部找礦中的具體應用

某找礦工程位于一丘陵地區(qū)，地形大體走向為由西北向東南降低在，地地勢相對平緩，地表河流多且第四系地質(zhì)特征覆蓋較厚，整體環(huán)境相對特殊復雜，若采用傳統(tǒng)找礦方法，恐難獲得相對理想的找礦結(jié)果，因此嘗試將放射性物探法應用其中。在找礦前期組織技術(shù)人員對找礦區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)條件做了勘察，經(jīng)勘察得知，該區(qū)域存在兩期侵入巖，在應用放射性物探法對區(qū)域內(nèi)放射性物質(zhì)勘探后發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)存在一處Ⅰ類組合異常，以及多處Ⅱ組合異常。下面集中對Ⅰ類組合異常進行分析說明。

對于Ⅰ類組合異常情況，經(jīng)勘探后得知，該出異常面積較大，強度較高，異常組成多。經(jīng)深入分析觀測分析后剛發(fā)現(xiàn)，該處異常主要集在泥巖層、粉砂巖中，參照相關(guān)數(shù)據(jù)最終得出該處有良好的控礦條件。在此基礎(chǔ)上進行了鉆孔取樣與更為細致的化學分析，最終得出以下結(jié)果：該處存在異常，而異常主要來源于北部礦床，此處南部又有新異常出現(xiàn)，在經(jīng)過初步勘探可大致可判斷出南部的異常也與礦產(chǎn)有關(guān)，可以說此處有相對廣闊的采礦前景。

4 結(jié)語

綜上所述，近年來社會對礦產(chǎn)資源需求量增大，與此同時地表礦、淺部礦產(chǎn)日益減少，單純依靠淺部、地表礦產(chǎn)難以實現(xiàn)社會經(jīng)濟的持續(xù)增長。為此，需拓展找礦領(lǐng)域，加深找礦深度，將找礦方向轉(zhuǎn)向地殼深處。但由于深部找礦難度大，對技術(shù)要求高，傳統(tǒng)找礦方法難以適應地殼深處環(huán)境，因此需研究新的成礦理論，并制定新一輪找礦技術(shù)，開展新一輪找礦行動。在經(jīng)長時間的探索后，得出將放射性物探法應用于深部找礦作業(yè)可獲得良好成效。正如上文所介紹，放射性物探法具有找礦原理簡單、操作便捷、找礦時間短、精準度高等優(yōu)點，值得在現(xiàn)實找礦工作中推廣應用。但為保障放射性物探法在深部找礦中的應用效果，工作人員還需在具體操作過程中嚴格按照標準工藝流程進行，并采用專用、進口材料與儀器，以保證勘探結(jié)果的準確性。