放射性物探方法在寻找隐伏矿体中的应用研究

廖 柳

（江西省地质局267大队，江西 九江 332000）

随着矿产资源的过度开发，地表浅层的矿物已经不能满足目前的需求，因此需要探测隐伏矿体，实现深部找矿，找矿作为矿产开采的重要环节，需要技术手段支撑。尤其是在矿山深部隐伏矿体的找矿中[1]，需要在现有的找矿数据和找矿经验基础上，结合先进的技术进行合理的预测。依据矿产资源的开采状况，将研究区划分为高、低两种找矿勘查区域[2]。由于地质条件等多种因素的影响，矿山深部地区的空间结构与地表浅层的裸露程度等信息都比较难以获取。为了解决相应的技术难题，国内学者参考了国外的研究资料[3]，并且结合我国的总体地质特征，研究了放射性物探法，该方法在矿山深部隐伏矿体的找矿工作中取得了较大进展，但是在部分地理条件较恶劣的地区，还不能完全应用现有的物探方法，必须在整体基础上，继续开展相关研究。

1 放射性物探方法找矿原理

地质勘探是矿产开采过程中的一个重要环节，在勘探过程中，工程师需要利用技术手段分析矿物的形成因素，同时利用相关技术手段保护地质勘探对生态环境和自然资源的影响，保证矿产开采的顺利进行。在对隐伏矿体的勘探中，需要使用放射性物探技术，利用光子测量仪来测量并确定矿产资源的类型和深度，在了解探测器结构的基础上获得准确的数据并完成勘探任务，目前，放射性物探法日趋成熟，该方法的应用原理如下图1所示。

图1 放射性物探法

由图1可知，放射性物探法之所以适用于深部勘探工作，是因为其对放射性元素的特殊识别处理功能，经过特殊处理的薄膜预先放置后，放射性气体会对薄膜进行冲击，留下冲击印记，在此基础上可以观察判断氧气浓度，识别隐伏矿体。除此之外，该方法操作简单，效率高、成本低廉，对生态环境没有显著影响。但该方法只能应用于横截面勘探，不能应用于局部勘探。

2 放射性物探方法在寻找隐伏矿体中的应用要点

2.1 基片处理

在进行基片处理时，为了正常使用十字膜达到去除的目的，需要在薄膜润湿后，用清水清洗并切成特定的尺寸才能使用。探测用的杯子应使用特定的塑料杯，方便在杯子底部设置卡槽基片。基片处理前需要进行清洁，擦拭后再对探针杯进行编号。埋杯时，需要将基片放入杯底的槽中。探头杯盖有特定规格，可以用塑料布覆盖，然后压实土壤以防止氧气泄漏。为保证最终的勘探效果，在开挖探坑时，要合理了解探坑的规格，避免因探坑设计不合理而造成的埋杯影响。另外，要严格控制埋藏时间，一般埋藏时间在20天左右。埋杯后取板时，要避免损坏，配置技术人员及时做好记录，避免数据丢失。基片取回后，必须及时进行蚀刻处理，用显微镜观察，得出结果，为后续工作提供重要参考。

2.2 α卡法

α卡法具有很多优点，但也存在一定的缺点，例如其在设备和材料上具有局限性。生产出来的α卡在性能和质量上都存在一定的缺陷，因此，这种探索方法成本很高。但由于其高效性，仍然广泛用于隐伏矿体的工作。α卡法在探索过程中需要一个特殊的探针杯，以保证整体应用效果。另外，取杯与埋杯不同，取杯时间更短，1小时后即可取杯。取出探针杯后，需要使用专业的仪器进行测量，在测量过程中需要及时记录，实现准确读数。

2.3 坑中γ法

坑中γ法适用于复杂特殊地质条件下的深部勘探工作，可以采用特殊的仪器，在寻找矿山深部的隐伏矿体时绘制测量轨迹，提取测量数据，根据测量峰值进行数据读取，从而实现隐伏矿体勘探。

3 放射性物探方法在寻找隐伏矿体中的应用效果

3.1 探测精度效果

放射性物探法在勘探隐伏矿体时，由于其特殊的性质呈现较高的勘探精度，该方法可以通过检测矿体中放射性元素成分变化来寻找矿山隐伏的矿产资源。不仅如此，该方法还可以提取元素特征，感应外界低频和高频电磁场，利用放射性物探法的工作原理，在原有标准的基础上增加探测深度，通过在矿井深处安装放射性物质探测装置，彻底释放介质中的放射性物质，排除其他放射性元素的干扰。

在探测时，放射性物探法可以根据矿体中不同放射性元素的化学性质，将它们分为不同的地层结构信息，首先从地表结构中获取不同地层的辐射磁场信息，然后采集矿井深部地层的辐射磁场信息，计算矿井深部区域的探测距离，然后将监测设备与矿层条件结合，依次进行数据采集、数据转换与处理等。在应用放射性物探法的过程中，为了准确获取放射性物质，必须根据探测任务进行实时监测。由于探测深度是以米为单位不断扩展的，探测位置最远可能在开阔的视野范围外，因此必须选择不受高电平信号屏蔽的放射性物探装置，利用天然放射性能量，减少用电设备的使用，降低实际应用中的电能消耗。除此之外，还需要将矿井深处的探测信号设置在合适的频率范围内，保证工作人员有效接收矿井中的放射性物质信息，即时检测信号通过气体的阻带层，也可以有效进行检测。

3.2 探测密度效果

一般情况下，在探测矿体密度时需要结合放射性物探法进行原位勘探，矿井深处的放射性物质排列密度会影响探测效果，因此在进行密度探测时不仅需要探测矿体内部的密度，还需要探测矿体周围土壤的密度。矿山深部的地表场源表现为光垂直入射到矿体内部，与矿体内部物质发生化学反应后，水平极电磁波变得很不稳定，且由于矿井深部场源比较自然，信号传输不稳定，因此必须通过放射性物探法中的信号分析功能进行处理，才能获得完整的探测信息。

据资料显示，矿井深部原生地层状态受时间影响，在不同时期呈现出不同的状态特征，分为纵向和横向变化，但任何变化都会影响矿体的分布密度。因此，采用放射性物探法来探测地表和矿井深部地层的变化，不断提高探测密度。该方法可以提取矿体中物质与周围空气介质之间发生异常反应产生的信号频率波，并将信号频率波固定在同一通道内，从而进一步探索隐伏矿体深部。为避免由于矿井深处施工条件差造成的施工安全事故，在施工前需对矿体内部结构进行预测识别，保证探测作业符合施工标准。

3.3 探测速度效果

放射性地球物探法可以有效提高隐伏矿体的勘探精度，提高探测效率，可以减少人力、财力和时间的投入。在检测过程中发现，不同类型的矿体有不同的磁场强度，这也是影响矿体探测率的原因之一。放射性地球物探技术以地球物理方法为技术支撑，对探究各类矿石的磁场强度来说十分有帮助。矿物含量不均匀也会影响矿物勘探效率，因此在施工前需要对周围地表和矿井深处的地层进行详细调查。针对矿体中物质的异常统一进行调查，绘制曲线图，从而获得更具体的数据信息，该方法还可以根据等高线的特点研究矿体的分布规律。放射性物探法可以根据矿体深部地形趋势和构造边缘的破裂程度来判断矿区具体状况。

一般情况下，矿体深度与等值线之间会有一定的间隙，这个间隙极有可能出现正地球化学异常或负地球化学异常。地球化学异常矿体与接触区的位置反映了矿体中的成矿位置，因此，可以利用不同矿物的元素差异，将一定量的放射性物质输送到隐伏矿体深部的地下层，以薄膜为检测基材，用化学方法埋入杯子，对采集的样品进行生物提取。根据结果，结合放射性物探法进行精细化处理，结果表明，与常规检测方法相比，该方法节省了多个检测步骤，得到的最终结果更加准确。勘探阶段节省的时间也为后续矿体开采提供了更多空间，检测结果也更加可靠。初始物探范围通常仅限于矿体表面，如果频域中的高频分量分布较广，则会缩小物探范围，结合放射性物探法，可以在中间组成增殖矿石。

3.4 探测深度效果

探测目标是地壳深处，探测时必须使用指定的方法，即张量、标量和矢量。放射性物探法通常应用于一维介质层和二维地质目标之间，当地质条件较为复杂时，还可以利用原位源发射的特定信号来获取矿井深处准确的物探信息。当探测深度较浅时，可采用通用的设备进行勘探，如果探测位置位于矿体中心，则需要在探测前获取详细的数据信息。探测位置越深，物探技术性能越好。深井探测接收距离受探测设备精度和技术条件的限制，需要采用放射性物探法结合定距变频法，选择近场测量或准备远场测量探测。同时，还应根据实际施工情况，采用放射性物探法，合理放置探测设备和回路装置，利用GPS定位设备及时反馈此时的探测深度。

在深部开采条件下，需要注意探测装置的位置，探测装置的位置一般与地形走向有关。如果矿山土层深度和矿体发育程度比较发达，应将探测设备的精度调整到相应值，并根据矿体结构进行科学检测。在矿井深处，可以根据矿体的排列进行简单的扩容处理，主要目的是结合放射性物探法抑制周边的干扰，获得准确的勘探结果。矿体的体积是影响探测深度的主要因素，如果矿体体积过大，应先测量矿体体积，根据矿体体积及时调整探测深度和探测范围。

4 结语

综上所述，随着社会对矿产资源需求的增加，矿产资源的减少速度逐渐增加，仅依靠浅表的矿层难以实现可持续的社会经济增长。为此，必须扩大勘探领域，深化勘探深度，将勘探方向向地壳深处转移。但由于地壳深部勘探难度大、技术要求高，传统勘探方法难以适应深部构造环境，因此，需要研究成矿理论，制定新勘探技术，进行新一轮勘探。经过长时间的勘探，得出放射性物探法对探测深部隐伏矿体有重要意义，将该方法应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简单、操作方便、勘探时间短、精度高等优点，值得在实际勘探工作中推广应用。但是，为了保证放射性物探法在深部勘探中应用的有效性，工作人员在工作过程中必须严格遵守标准规范，使用专业的材料和工具，确保勘探结果准确。