淺談放射性物探方法在深部找礦中的應(yīng)用

李傲

摘 要：近年來(lái)，隨著地質(zhì)勘查找礦工作的不斷深入，人們獲取礦產(chǎn)資源的深度不斷增加，而在地表深部的找礦工作中，常規(guī)物探方法往往會(huì)受到各種因素的限制，只有放射性物探方法能夠有效解決部分放射性礦種和特殊地質(zhì)問(wèn)題的探測(cè)工作，基于此，文章首先對(duì)放射性物探方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹了，然后以鈾礦探測(cè)為例，討論了當(dāng)前較為常用的集中放射性物探方法，希望對(duì)我國(guó)深部找礦事業(yè)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：放射性物探方法；深部找礦；鈾礦；應(yīng)用

引言

近年來(lái)，隨著礦產(chǎn)資源開(kāi)采事業(yè)的不斷推進(jìn)，我國(guó)地表淺部和近地表區(qū)域的礦產(chǎn)資源已逐漸接近枯竭，這就要求新一輪的找礦工作需要向地表深部轉(zhuǎn)移。而隨著找礦深度的不斷增加，一些常規(guī)的礦產(chǎn)資源探勘方式的勘探效果愈加削弱，需要一種新的勘探方式來(lái)進(jìn)行對(duì)地表深部礦產(chǎn)資源的勘測(cè)工作，因此，放射性物探方法的研究與應(yīng)用逐漸受到相關(guān)地質(zhì)工作者的重視。

1放射性物探方法概述

放射性勘探又稱(chēng)放射性測(cè)量或“伽瑪法”。借助于地殼內(nèi)天然放射性元素衰變放出的α、β、γ射線，穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，將產(chǎn)生游離、熒光等特殊的物理現(xiàn)象，人們根據(jù)放射性射線的物理性質(zhì)利用專(zhuān)門(mén)儀器（如輻射儀、射氣儀等），通過(guò)測(cè)量放射性元素的射線強(qiáng)度或射氣濃度來(lái)尋找放射性礦床以及解決有關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的一種物探方法。也是尋找與放射性元素共生的稀有元素、稀土元素以及多金屬元素礦床的輔助手段。鈾礦探測(cè)中較為常用的放射性物探方法有γ測(cè)量、X熒光測(cè)量、氡及其子體測(cè)量及中子測(cè)量等。

2主要放射性物探方法及應(yīng)用

2.1伽馬測(cè)量

伽馬測(cè)量是利用γ射線強(qiáng)度來(lái)對(duì)找礦或輻射環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，其主要原理是通過(guò)儀器對(duì)巖層中放射性元素衰變時(shí)釋放的γ射線進(jìn)行測(cè)量，然后綜合區(qū)域地質(zhì)背景與礦石成礦條件，以此來(lái)進(jìn)行鈾異常或礦化遠(yuǎn)景區(qū)的圈定以及地質(zhì)填圖等。航空和車(chē)載γ能譜信息測(cè)量是當(dāng)前新興的兩種伽馬能譜測(cè)量方式，能夠涵蓋全國(guó)大部分面積，在鈾礦找礦工作中發(fā)揮出了重要作用，但是隨著鈾礦找礦深度的不斷增加，這兩種伽馬測(cè)量方式由于探測(cè)深度較淺，其未來(lái)發(fā)展受到了一定的限制。

2.2 X熒光測(cè)量

X熒光測(cè)量是一種新的放射性物探技術(shù)，是基于放射性同位素源發(fā)出的X射線照射到介質(zhì)的原子上，從原子層逐出電子，形成電子空位被鄰近殼層的電子補(bǔ)充所發(fā)射X射線。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，根據(jù)能量大小特征可以對(duì)元素進(jìn)行區(qū)分，并且根據(jù)X熒光強(qiáng)度對(duì)其含量進(jìn)行測(cè)定與定量分析。按照探測(cè)原理的不同，X熒光測(cè)量技術(shù)可分為波長(zhǎng)色散熒光分析和能量色散熒光技術(shù)，其中波長(zhǎng)色散熒光儀體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗震性差，不適合野外使用。一般野外使用的便攜式熒光儀采用的是能量色散熒光分析技術(shù)。X熒光技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)是能快速檢測(cè)多種元素，但是，X熒光測(cè)量雖然能夠分析大部分地球化學(xué)指示成礦元素，卻無(wú)法對(duì)U、Th和K含量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，因此在利用X熒光測(cè)量技術(shù)進(jìn)行鈾礦找礦時(shí)，需要將其與其他放射性方法結(jié)合使用，以此得到更好地測(cè)量效果。

2.3氡氣測(cè)量

氡是鐳的第一代衰變子體，直接反映鐳的存在特征。而在鈾礦找礦工作中，由于鈾礦體頭部和尾部的鈾鐳平衡多嚴(yán)重偏鐳，因此，氡氣測(cè)量在鈾礦找礦中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是，由于部分卷狀鈾礦體內(nèi)部鐳量不足，鈾鐳平衡嚴(yán)重偏鈾，因此氡氣測(cè)量也會(huì)受到一定的影響。卷狀礦體礦化富集與鈾鐳變化這種特征表明，利用氡及其子體測(cè)量技術(shù)可對(duì)礦體進(jìn)行定位。目前在砂巖型鈾礦中利用氡及其子體測(cè)量常用的方法有土壤天然熱釋光法、210Po法及218Po法、活性炭測(cè)氡法等。

2.4中子測(cè)量

脈沖中子測(cè)井是中子測(cè)量技術(shù)的主要測(cè)量方法，并且根據(jù)探測(cè)對(duì)象的不同，可將其分為瞬發(fā)中子測(cè)井和緩發(fā)中子測(cè)井兩種。兩者都是采用脈沖式中子源，利用3He管中子探測(cè)器記錄地層中的鈾發(fā)生裂變產(chǎn)生超熱中子范圍的瞬發(fā)裂變中子和緩發(fā)裂變中子，得到地層中鈾礦含量的測(cè)井方法。理想狀態(tài)下，即地層裂變中子測(cè)井計(jì)數(shù)為零且周?chē)貙迎h(huán)境不變，此時(shí)地層含鈾量與測(cè)井計(jì)數(shù)呈正比。但在實(shí)際操作中，地層因素對(duì)中子分布有著較大的影響，因此需要進(jìn)行環(huán)境校正。

3案例分析

3.1放射性場(chǎng)特征

工作區(qū)位于和平縣某地區(qū)浰源巖體中心部位，通過(guò)對(duì)工作區(qū)主要巖性背景參數(shù)特征的分析可以發(fā)現(xiàn)，該工作區(qū)內(nèi)正常放射性場(chǎng)比較穩(wěn)定，因此推斷區(qū)內(nèi)放射性異常場(chǎng)主要是由放射性礦物所引起。QF-9609、QF-2064為前人標(biāo)識(shí)的伽馬異常點(diǎn)編號(hào)，其中，QF-9609下方無(wú)放射性異常場(chǎng)，因此推測(cè)該點(diǎn)不含放射性礦構(gòu)造。

3.2資料整理

3.2.1伽馬能譜測(cè)量

一，確定地面伽馬能譜平均值。采用穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)方法，按照不同巖性分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其中，測(cè)區(qū)內(nèi)C0為鈾、釷、鉀含量的背景平均值、S0為標(biāo)準(zhǔn)偏差、Cv為變異系數(shù)。

二，確定地面伽馬能譜異常上下限。根據(jù)計(jì)算出的平均值C0和標(biāo)準(zhǔn)偏差S_0，本測(cè)區(qū)異常值確定為3C0，偏高場(chǎng)為C0+S0；高場(chǎng)為C0+2S0；異常場(chǎng)為C0+3S0。據(jù)此圈定測(cè)區(qū)鈾偏高場(chǎng)、高場(chǎng)、異常場(chǎng)等值線。

3.2.2氡氣測(cè)量

一，氡氣濃度異常暈圈圈定。該工作主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)野外測(cè)量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將氡氣濃度分別標(biāo)注到地質(zhì)地形底圖圖上，最后再用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行氡氣濃度計(jì)算。統(tǒng)計(jì)公式如下：

式中：Xq用對(duì)數(shù)平均值作為背景值，其反對(duì)數(shù)作為實(shí)際值；n為樣本數(shù)；Sq為對(duì)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，其反對(duì)數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)差的實(shí)際值S，。Xq+Sq為異常暈分為下限，Xq+2Sq為偏高暈，Xq+3Sq為異常暈，偏高暈與異常暈之間的數(shù)值為高暈。

3.3成果及解釋推斷

圖1為伽馬能譜測(cè)量與氡氣測(cè)量綜合測(cè)量成果，通過(guò)對(duì)圖1的分析可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際測(cè)量中，兩種放射性重疊性比較高，并且與前人鈾礦點(diǎn)有很多重疊，說(shuō)明該區(qū)控礦構(gòu)造主要是QF-9609及QF-2064。同時(shí)，由于QF-9609與基坑交匯部位的異常面積較大，因此可以推測(cè)該部位為最有價(jià)值的鈾礦找礦區(qū)域；而QF-9609與基坑北西向構(gòu)造延伸部位具有良好的成礦空間，因此，該區(qū)域是較為明顯的攻深找盲有利地段。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際案例可以發(fā)現(xiàn)，放射性物探方法在鈾礦找礦工作中有著廣闊的應(yīng)用空間，但是，由于不同的放射性物探方法也有其不足之處，因此在實(shí)際應(yīng)用中可以將不同的方法結(jié)合應(yīng)用，如伽馬測(cè)量與氡氣測(cè)量的結(jié)合應(yīng)用，因此來(lái)確立地表深部找礦新模式，指導(dǎo)深部找礦工作的進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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