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(cè)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(cè)。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(guó)內(nèi)學(xué)者參考了國(guó)外的研究資料[3]，并且結(jié)合我國(guó)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(cè)量?jī)x來測(cè)量并確定礦產(chǎn)資源的類型和深度，在了解探測(cè)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(jiǎn)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(rùn)濕后，用清水清洗并切成特定的尺寸才能使用。探測(cè)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(cè)量，在測(cè)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(cè)量軌跡，提取測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)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(cè)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(cè)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(chǎng)，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(cè)深度，通過在礦井深處安裝放射性物質(zhì)探測(cè)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(cè)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(chǎng)信息，然后采集礦井深部地層的輻射磁場(chǎng)信息，計(jì)算礦井深部區(qū)域的探測(cè)距離，然后將監(jiān)測(cè)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(cè)任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于探測(cè)深度是以米為單位不斷擴(kuò)展的，探測(cè)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(cè)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(cè)信號(hào)通過氣體的阻帶層，也可以有效進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 探測(cè)密度效果

一般情況下，在探測(cè)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(cè)效果，因此在進(jìn)行密度探測(cè)時(shí)不僅需要探測(cè)礦體內(nèi)部的密度，還需要探測(cè)礦體周圍土壤的密度。礦山深部的地表場(chǎng)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(chǎng)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(cè)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(cè)地表和礦井深部地層的變化，不斷提高探測(cè)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(cè)識(shí)別，保證探測(cè)作業(yè)符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 探測(cè)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(cè)效率，可以減少人力、財(cái)力和時(shí)間的投入。在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，不同類型的礦體有不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度，這也是影響礦體探測(cè)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(chǎng)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(cè)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(cè)方法相比，該方法節(jié)省了多個(gè)檢測(cè)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(cè)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(cè)深度效果

探測(cè)目標(biāo)是地殼深處，探測(cè)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(cè)深度較淺時(shí)，可采用通用的設(shè)備進(jìn)行勘探，如果探測(cè)位置位于礦體中心，則需要在探測(cè)前獲取詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。探測(cè)位置越深，物探技術(shù)性能越好。深井探測(cè)接收距離受探測(cè)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(chǎng)測(cè)量或準(zhǔn)備遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量探測(cè)。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(cè)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(cè)深度。

在深部開采條件下，需要注意探測(cè)裝置的位置，探測(cè)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(cè)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(cè)。在礦井深處，可以根據(jù)礦體的排列進(jìn)行簡(jiǎn)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(cè)深度的主要因素，如果礦體體積過大，應(yīng)先測(cè)量礦體體積，根據(jù)礦體體積及時(shí)調(diào)整探測(cè)深度和探測(cè)范圍。

4 結(jié)語(yǔ)

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(zhǎng)。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(zhǎng)時(shí)間的勘探，得出放射性物探法對(duì)探測(cè)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(jiǎn)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。