放射性物探方法在尋找隱伏礦體中的應用研究

廖 柳

（江西省地質局267大隊，江西 九江 332000）

隨著礦產資源的過度開發，地表淺層的礦物已經不能滿足目前的需求，因此需要探測隱伏礦體，實現深部找礦，找礦作為礦產開采的重要環節，需要技術手段支撐。尤其是在礦山深部隱伏礦體的找礦中[1]，需要在現有的找礦數據和找礦經驗基礎上，結合先進的技術進行合理的預測。依據礦產資源的開采狀況，將研究區劃分為高、低兩種找礦勘查區域[2]。由于地質條件等多種因素的影響，礦山深部地區的空間結構與地表淺層的裸露程度等信息都比較難以獲取。為了解決相應的技術難題，國內學者參考了國外的研究資料[3]，并且結合我國的總體地質特征，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展，但是在部分地理條件較惡劣的地區，還不能完全應用現有的物探方法，必須在整體基礎上，繼續開展相關研究。

1 放射性物探方法找礦原理

地質勘探是礦產開采過程中的一個重要環節，在勘探過程中，工程師需要利用技術手段分析礦物的形成因素，同時利用相關技術手段保護地質勘探對生態環境和自然資源的影響，保證礦產開采的順利進行。在對隱伏礦體的勘探中，需要使用放射性物探技術，利用光子測量儀來測量并確定礦產資源的類型和深度，在了解探測器結構的基礎上獲得準確的數據并完成勘探任務，目前，放射性物探法日趨成熟，該方法的應用原理如下圖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，是因為其對放射性元素的特殊識別處理功能，經過特殊處理的薄膜預先放置后，放射性氣體會對薄膜進行沖擊，留下沖擊印記，在此基礎上可以觀察判斷氧氣濃度，識別隱伏礦體。除此之外，該方法操作簡單，效率高、成本低廉，對生態環境沒有顯著影響。但該方法只能應用于橫截面勘探，不能應用于局部勘探。

2 放射性物探方法在尋找隱伏礦體中的應用要點

2.1 基片處理

在進行基片處理時，為了正常使用十字膜達到去除的目的，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。探測用的杯子應使用特定的塑料杯，方便在杯子底部設置卡槽基片。基片處理前需要進行清潔，擦拭后再對探針杯進行編號。埋杯時，需要將基片放入杯底的槽中。探頭杯蓋有特定規格，可以用塑料布覆蓋，然后壓實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，要合理了解探坑的規格，避免因探坑設計不合理而造成的埋杯影響。另外，要嚴格控制埋藏時間，一般埋藏時間在20天左右。埋杯后取板時，要避免損壞，配置技術人員及時做好記錄，避免數據丟失。基片取回后，必須及時進行蝕刻處理，用顯微鏡觀察，得出結果，為后續工作提供重要參考。

2.2 α卡法

α卡法具有很多優點，但也存在一定的缺點，例如其在設備和材料上具有局限性。生產出來的α卡在性能和質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特殊的探針杯，以保證整體應用效果。另外，取杯與埋杯不同，取杯時間更短，1小時后即可取杯。取出探針杯后，需要使用專業的儀器進行測量，在測量過程中需要及時記錄，實現準確讀數。

2.3 坑中γ法

坑中γ法適用于復雜特殊地質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繪制測量軌跡，提取測量數據，根據測量峰值進行數據讀取，從而實現隱伏礦體勘探。

3 放射性物探方法在尋找隱伏礦體中的應用效果

3.1 探測精度效果

放射性物探法在勘探隱伏礦體時，由于其特殊的性質呈現較高的勘探精度，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資源。不僅如此，該方法還可以提取元素特征，感應外界低頻和高頻電磁場，利用放射性物探法的工作原理，在原有標準的基礎上增加探測深度，通過在礦井深處安裝放射性物質探測裝置，徹底釋放介質中的放射性物質，排除其他放射性元素的干擾。

在探測時，放射性物探法可以根據礦體中不同放射性元素的化學性質，將它們分為不同的地層結構信息，首先從地表結構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，計算礦井深部區域的探測距離，然后將監測設備與礦層條件結合，依次進行數據采集、數據轉換與處理等。在應用放射性物探法的過程中，為了準確獲取放射性物質，必須根據探測任務進行實時監測。由于探測深度是以米為單位不斷擴展的，探測位置最遠可能在開闊的視野范圍外，因此必須選擇不受高電平信號屏蔽的放射性物探裝置，利用天然放射性能量，減少用電設備的使用，降低實際應用中的電能消耗。除此之外，還需要將礦井深處的探測信號設置在合適的頻率范圍內，保證工作人員有效接收礦井中的放射性物質信息，即時檢測信號通過氣體的阻帶層，也可以有效進行檢測。

3.2 探測密度效果

一般情況下，在探測礦體密度時需要結合放射性物探法進行原位勘探，礦井深處的放射性物質排列密度會影響探測效果，因此在進行密度探測時不僅需要探測礦體內部的密度，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為光垂直入射到礦體內部，與礦體內部物質發生化學反應后，水平極電磁波變得很不穩定，且由于礦井深部場源比較自然，信號傳輸不穩定，因此必須通過放射性物探法中的信號分析功能進行處理，才能獲得完整的探測信息。

據資料顯示，礦井深部原生地層狀態受時間影響，在不同時期呈現出不同的狀態特征，分為縱向和橫向變化，但任何變化都會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與周圍空氣介質之間發生異常反應產生的信號頻率波，并將信號頻率波固定在同一通道內，從而進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，在施工前需對礦體內部結構進行預測識別，保證探測作業符合施工標準。

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、財力和時間的投入。在檢測過程中發現，不同類型的礦體有不同的磁場強度，這也是影響礦體探測率的原因之一。放射性地球物探技術以地球物理方法為技術支撐，對探究各類礦石的磁場強度來說十分有幫助。礦物含量不均勻也會影響礦物勘探效率，因此在施工前需要對周圍地表和礦井深處的地層進行詳細調查。針對礦體中物質的異常統一進行調查，繪制曲線圖，從而獲得更具體的數據信息，該方法還可以根據等高線的特點研究礦體的分布規律。放射性物探法可以根據礦體深部地形趨勢和構造邊緣的破裂程度來判斷礦區具體狀況。

一般情況下，礦體深度與等值線之間會有一定的間隙，這個間隙極有可能出現正地球化學異常或負地球化學異常。地球化學異常礦體與接觸區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輸送到隱伏礦體深部的地下層，以薄膜為檢測基材，用化學方法埋入杯子，對采集的樣品進行生物提取。根據結果，結合放射性物探法進行精細化處理，結果表明，與常規檢測方法相比，該方法節省了多個檢測步驟，得到的最終結果更加準確。勘探階段節省的時間也為后續礦體開采提供了更多空間，檢測結果也更加可靠。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，則會縮小物探范圍，結合放射性物探法，可以在中間組成增殖礦石。

3.4 探測深度效果

探測目標是地殼深處，探測時必須使用指定的方法，即張量、標量和矢量。放射性物探法通常應用于一維介質層和二維地質目標之間，當地質條件較為復雜時，還可以利用原位源發射的特定信號來獲取礦井深處準確的物探信息。當探測深度較淺時，可采用通用的設備進行勘探，如果探測位置位于礦體中心，則需要在探測前獲取詳細的數據信息。探測位置越深，物探技術性能越好。深井探測接收距離受探測設備精度和技術條件的限制，需要采用放射性物探法結合定距變頻法，選擇近場測量或準備遠場測量探測。同時，還應根據實際施工情況，采用放射性物探法，合理放置探測設備和回路裝置，利用GPS定位設備及時反饋此時的探測深度。

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。如果礦山土層深度和礦體發育程度比較發達，應將探測設備的精度調整到相應值，并根據礦體結構進行科學檢測。在礦井深處，可以根據礦體的排列進行簡單的擴容處理，主要目的是結合放射性物探法抑制周邊的干擾，獲得準確的勘探結果。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，應先測量礦體體積，根據礦體體積及時調整探測深度和探測范圍。

4 結語

綜上所述，隨著社會對礦產資源需求的增加，礦產資源的減少速度逐漸增加，僅依靠淺表的礦層難以實現可持續的社會經濟增長。為此，必須擴大勘探領域，深化勘探深度，將勘探方向向地殼深處轉移。但由于地殼深部勘探難度大、技術要求高，傳統勘探方法難以適應深部構造環境，因此，需要研究成礦理論，制定新勘探技術，進行新一輪勘探。經過長時間的勘探，得出放射性物探法對探測深部隱伏礦體有重要意義，將該方法應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、勘探時間短、精度高等優點，值得在實際勘探工作中推廣應用。但是，為了保證放射性物探法在深部勘探中應用的有效性，工作人員在工作過程中必須嚴格遵守標準規范，使用專業的材料和工具，確保勘探結果準確。