放射性物探方法在尋找隱伏礦體中的應(yīng)用研究

廖 柳

（江西省地質(zhì)局267大隊(duì)，江西 九江 332000）

隨著礦產(chǎn)資源的過度開發(fā)，地表淺層的礦物已經(jīng)不能滿足目前的需求，因此需要探測隱伏礦體，實(shí)現(xiàn)深部找礦，找礦作為礦產(chǎn)開采的重要環(huán)節(jié)，需要技術(shù)手段支撐。尤其是在礦山深部隱伏礦體的找礦中[1]，需要在現(xiàn)有的找礦數(shù)據(jù)和找礦經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行合理的預(yù)測。依據(jù)礦產(chǎn)資源的開采狀況，將研究區(qū)劃分為高、低兩種找礦勘查區(qū)域[2]。由于地質(zhì)條件等多種因素的影響，礦山深部地區(qū)的空間結(jié)構(gòu)與地表淺層的裸露程度等信息都比較難以獲取。為了解決相應(yīng)的技術(shù)難題，國內(nèi)學(xué)者參考了國外的研究資料[3]，并且結(jié)合我國的總體地質(zhì)特征，研究了放射性物探法，該方法在礦山深部隱伏礦體的找礦工作中取得了較大進(jìn)展，但是在部分地理?xiàng)l件較惡劣的地區(qū)，還不能完全應(yīng)用現(xiàn)有的物探方法，必須在整體基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展相關(guān)研究。

1 放射性物探方法找礦原理

地質(zhì)勘探是礦產(chǎn)開采過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在勘探過程中，工程師需要利用技術(shù)手段分析礦物的形成因素，同時(shí)利用相關(guān)技術(shù)手段保護(hù)地質(zhì)勘探對(duì)生態(tài)環(huán)境和自然資源的影響，保證礦產(chǎn)開采的順利進(jìn)行。在對(duì)隱伏礦體的勘探中，需要使用放射性物探技術(shù)，利用光子測量儀來測量并確定礦產(chǎn)資源的類型和深度，在了解探測器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)并完成勘探任務(wù)，目前，放射性物探法日趨成熟，該方法的應(yīng)用原理如下圖1所示。

圖1 放射性物探法

由圖1可知，放射性物探法之所以適用于深部勘探工作，是因?yàn)槠鋵?duì)放射性元素的特殊識(shí)別處理功能，經(jīng)過特殊處理的薄膜預(yù)先放置后，放射性氣體會(huì)對(duì)薄膜進(jìn)行沖擊，留下沖擊印記，在此基礎(chǔ)上可以觀察判斷氧氣濃度，識(shí)別隱伏礦體。除此之外，該方法操作簡單，效率高、成本低廉，對(duì)生態(tài)環(huán)境沒有顯著影響。但該方法只能應(yīng)用于橫截面勘探，不能應(yīng)用于局部勘探。

2 放射性物探方法在尋找隱伏礦體中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 基片處理

在進(jìn)行基片處理時(shí)，為了正常使用十字膜達(dá)到去除的目的，需要在薄膜潤濕后，用清水清洗并切成特定的尺寸才能使用。探測用的杯子應(yīng)使用特定的塑料杯，方便在杯子底部設(shè)置卡槽基片?；幚砬靶枰M(jìn)行清潔，擦拭后再對(duì)探針杯進(jìn)行編號(hào)。埋杯時(shí)，需要將基片放入杯底的槽中。探頭杯蓋有特定規(guī)格，可以用塑料布覆蓋，然后壓實(shí)土壤以防止氧氣泄漏。為保證最終的勘探效果，在開挖探坑時(shí)，要合理了解探坑的規(guī)格，避免因探坑設(shè)計(jì)不合理而造成的埋杯影響。另外，要嚴(yán)格控制埋藏時(shí)間，一般埋藏時(shí)間在20天左右。埋杯后取板時(shí)，要避免損壞，配置技術(shù)人員及時(shí)做好記錄，避免數(shù)據(jù)丟失。基片取回后，必須及時(shí)進(jìn)行蝕刻處理，用顯微鏡觀察，得出結(jié)果，為后續(xù)工作提供重要參考。

2.2 α卡法

α卡法具有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的缺點(diǎn)，例如其在設(shè)備和材料上具有局限性。生產(chǎn)出來的α卡在性能和質(zhì)量上都存在一定的缺陷，因此，這種探索方法成本很高。但由于其高效性，仍然廣泛用于隱伏礦體的工作。α卡法在探索過程中需要一個(gè)特殊的探針杯，以保證整體應(yīng)用效果。另外，取杯與埋杯不同，取杯時(shí)間更短，1小時(shí)后即可取杯。取出探針杯后，需要使用專業(yè)的儀器進(jìn)行測量，在測量過程中需要及時(shí)記錄，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確讀數(shù)。

2.3 坑中γ法

坑中γ法適用于復(fù)雜特殊地質(zhì)條件下的深部勘探工作，可以采用特殊的儀器，在尋找礦山深部的隱伏礦體時(shí)繪制測量軌跡，提取測量數(shù)據(jù)，根據(jù)測量峰值進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，從而實(shí)現(xiàn)隱伏礦體勘探。

3 放射性物探方法在尋找隱伏礦體中的應(yīng)用效果

3.1 探測精度效果

放射性物探法在勘探隱伏礦體時(shí)，由于其特殊的性質(zhì)呈現(xiàn)較高的勘探精度，該方法可以通過檢測礦體中放射性元素成分變化來尋找礦山隱伏的礦產(chǎn)資源。不僅如此，該方法還可以提取元素特征，感應(yīng)外界低頻和高頻電磁場，利用放射性物探法的工作原理，在原有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加探測深度，通過在礦井深處安裝放射性物質(zhì)探測裝置，徹底釋放介質(zhì)中的放射性物質(zhì)，排除其他放射性元素的干擾。

在探測時(shí)，放射性物探法可以根據(jù)礦體中不同放射性元素的化學(xué)性質(zhì)，將它們分為不同的地層結(jié)構(gòu)信息，首先從地表結(jié)構(gòu)中獲取不同地層的輻射磁場信息，然后采集礦井深部地層的輻射磁場信息，計(jì)算礦井深部區(qū)域的探測距離，然后將監(jiān)測設(shè)備與礦層條件結(jié)合，依次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理等。在應(yīng)用放射性物探法的過程中，為了準(zhǔn)確獲取放射性物質(zhì)，必須根據(jù)探測任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。由于探測深度是以米為單位不斷擴(kuò)展的，探測位置最遠(yuǎn)可能在開闊的視野范圍外，因此必須選擇不受高電平信號(hào)屏蔽的放射性物探裝置，利用天然放射性能量，減少用電設(shè)備的使用，降低實(shí)際應(yīng)用中的電能消耗。除此之外，還需要將礦井深處的探測信號(hào)設(shè)置在合適的頻率范圍內(nèi)，保證工作人員有效接收礦井中的放射性物質(zhì)信息，即時(shí)檢測信號(hào)通過氣體的阻帶層，也可以有效進(jìn)行檢測。

3.2 探測密度效果

一般情況下，在探測礦體密度時(shí)需要結(jié)合放射性物探法進(jìn)行原位勘探，礦井深處的放射性物質(zhì)排列密度會(huì)影響探測效果，因此在進(jìn)行密度探測時(shí)不僅需要探測礦體內(nèi)部的密度，還需要探測礦體周圍土壤的密度。礦山深部的地表場源表現(xiàn)為光垂直入射到礦體內(nèi)部，與礦體內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，水平極電磁波變得很不穩(wěn)定，且由于礦井深部場源比較自然，信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，因此必須通過放射性物探法中的信號(hào)分析功能進(jìn)行處理，才能獲得完整的探測信息。

據(jù)資料顯示，礦井深部原生地層狀態(tài)受時(shí)間影響，在不同時(shí)期呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)特征，分為縱向和橫向變化，但任何變化都會(huì)影響礦體的分布密度。因此，采用放射性物探法來探測地表和礦井深部地層的變化，不斷提高探測密度。該方法可以提取礦體中物質(zhì)與周圍空氣介質(zhì)之間發(fā)生異常反應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)頻率波，并將信號(hào)頻率波固定在同一通道內(nèi)，從而進(jìn)一步探索隱伏礦體深部。為避免由于礦井深處施工條件差造成的施工安全事故，在施工前需對(duì)礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測識(shí)別，保證探測作業(yè)符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 探測速度效果

放射性地球物探法可以有效提高隱伏礦體的勘探精度，提高探測效率，可以減少人力、財(cái)力和時(shí)間的投入。在檢測過程中發(fā)現(xiàn)，不同類型的礦體有不同的磁場強(qiáng)度，這也是影響礦體探測率的原因之一。放射性地球物探技術(shù)以地球物理方法為技術(shù)支撐，對(duì)探究各類礦石的磁場強(qiáng)度來說十分有幫助。礦物含量不均勻也會(huì)影響礦物勘探效率，因此在施工前需要對(duì)周圍地表和礦井深處的地層進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。針對(duì)礦體中物質(zhì)的異常統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)查，繪制曲線圖，從而獲得更具體的數(shù)據(jù)信息，該方法還可以根據(jù)等高線的特點(diǎn)研究礦體的分布規(guī)律。放射性物探法可以根據(jù)礦體深部地形趨勢(shì)和構(gòu)造邊緣的破裂程度來判斷礦區(qū)具體狀況。

一般情況下，礦體深度與等值線之間會(huì)有一定的間隙，這個(gè)間隙極有可能出現(xiàn)正地球化學(xué)異?；蜇?fù)地球化學(xué)異常。地球化學(xué)異常礦體與接觸區(qū)的位置反映了礦體中的成礦位置，因此，可以利用不同礦物的元素差異，將一定量的放射性物質(zhì)輸送到隱伏礦體深部的地下層，以薄膜為檢測基材，用化學(xué)方法埋入杯子，對(duì)采集的樣品進(jìn)行生物提取。根據(jù)結(jié)果，結(jié)合放射性物探法進(jìn)行精細(xì)化處理，結(jié)果表明，與常規(guī)檢測方法相比，該方法節(jié)省了多個(gè)檢測步驟，得到的最終結(jié)果更加準(zhǔn)確?？碧诫A段節(jié)省的時(shí)間也為后續(xù)礦體開采提供了更多空間，檢測結(jié)果也更加可靠。初始物探范圍通常僅限于礦體表面，如果頻域中的高頻分量分布較廣，則會(huì)縮小物探范圍，結(jié)合放射性物探法，可以在中間組成增殖礦石。

3.4 探測深度效果

探測目標(biāo)是地殼深處，探測時(shí)必須使用指定的方法，即張量、標(biāo)量和矢量。放射性物探法通常應(yīng)用于一維介質(zhì)層和二維地質(zhì)目標(biāo)之間，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較為復(fù)雜時(shí)，還可以利用原位源發(fā)射的特定信號(hào)來獲取礦井深處準(zhǔn)確的物探信息。當(dāng)探測深度較淺時(shí)，可采用通用的設(shè)備進(jìn)行勘探，如果探測位置位于礦體中心，則需要在探測前獲取詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。探測位置越深，物探技術(shù)性能越好。深井探測接收距離受探測設(shè)備精度和技術(shù)條件的限制，需要采用放射性物探法結(jié)合定距變頻法，選擇近場測量或準(zhǔn)備遠(yuǎn)場測量探測。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工情況，采用放射性物探法，合理放置探測設(shè)備和回路裝置，利用GPS定位設(shè)備及時(shí)反饋此時(shí)的探測深度。

在深部開采條件下，需要注意探測裝置的位置，探測裝置的位置一般與地形走向有關(guān)。如果礦山土層深度和礦體發(fā)育程度比較發(fā)達(dá)，應(yīng)將探測設(shè)備的精度調(diào)整到相應(yīng)值，并根據(jù)礦體結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)檢測。在礦井深處，可以根據(jù)礦體的排列進(jìn)行簡單的擴(kuò)容處理，主要目的是結(jié)合放射性物探法抑制周邊的干擾，獲得準(zhǔn)確的勘探結(jié)果。礦體的體積是影響探測深度的主要因素，如果礦體體積過大，應(yīng)先測量礦體體積，根據(jù)礦體體積及時(shí)調(diào)整探測深度和探測范圍。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源需求的增加，礦產(chǎn)資源的減少速度逐漸增加，僅依靠淺表的礦層難以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長。為此，必須擴(kuò)大勘探領(lǐng)域，深化勘探深度，將勘探方向向地殼深處轉(zhuǎn)移。但由于地殼深部勘探難度大、技術(shù)要求高，傳統(tǒng)勘探方法難以適應(yīng)深部構(gòu)造環(huán)境，因此，需要研究成礦理論，制定新勘探技術(shù)，進(jìn)行新一輪勘探。經(jīng)過長時(shí)間的勘探，得出放射性物探法對(duì)探測深部隱伏礦體有重要意義，將該方法應(yīng)用于深部勘探工作可以取得良好的效果，除此之外，放射性地球物探方法具有勘探原理簡單、操作方便、勘探時(shí)間短、精度高等優(yōu)點(diǎn)，值得在實(shí)際勘探工作中推廣應(yīng)用。但是，為了保證放射性物探法在深部勘探中應(yīng)用的有效性，工作人員在工作過程中必須嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使用專業(yè)的材料和工具，確?？碧浇Y(jié)果準(zhǔn)確。