浅谈放射性物探方法在深部找矿中的应用

[摘 要]随着科学技术的发展和人类社会的进步，人们对矿产资源的需求量越来越大，但人们获取矿产资源的主要渠道―地表矿、浅部矿和易开采矿已渐趋枯竭，这就要求在新的成矿理论指导下开展新一轮找矿，而新一轮找矿的方向必然转向地壳深部。深部找矿工作已经成为未来地质找矿工作的发展方向，近几年来，普通物探方法技术和仪器设备都更新迅猛，依然是地质找矿工作的主要方法。但在干旱、沼泽湿地及岩石完露等特殊条件下，常规的电法工作受到了限制，在某些放射性矿种和解决特殊地质问题方面，放射性物探的应用还是十分广泛的，通过在实际工作中对比几种简单而适用的放射性物探方法技术，从而能初步解决这一限制，具有比较重要的实际应用意义。

[关键词]地质矿产 物探方法 技术 实际应用

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0332-01

一、方法原理

在放射性物探中，主要考虑的是天然放射性核素的衰变方式及其衰变产物，而放射性物探仪器主要用来记录α、β粒子及γ光子的数目，测定射线的能量，确定射线的种类等等，从而对所探测物质中的组成、含量等特点进行分析。放射性物探方法也随之不断进步，如：α径迹法、α卡法、坑中γ等方法，均在地质工作、矿产普查和信息科技等众多领域中得以广泛应用。该方法基本理论为：放射性元素在衰变过程中产生的放射性气体氡气在进一步衰变时产生α射线，又称α粒子，会以一定速度撞击到经过处理的胶片上，形成痕迹。痕迹经过化学试剂蚀刻放大后，形成应用生物显微镜可以观察到的径迹点，通过观察每平方毫米径迹点的密度，判断氡气的浓度，达到解决地质找矿问题目的。该方法操作简单，经济适用，优点为观测数据稳定可靠，异常明显，设备投入少，主要设备只有一台生物显微镜，简单易学。在解决深部构造及寻找放射性元素矿体方面效果明显。缺点为数据不能现场直读，观测时间周期长。方法适用于剖面性研究工作，不适用面积性工作。

1、基片

采用上海产旧黑白电影胶片。使用前首先将旧电影胶片放入4N浓度的NaOH溶液中，加温30°～40°C，侵泡15分钟，去掉旧胶片上的明胶和感光涂层，用清水清洗干净，晾干后裁成3.6×1.5cm，用铁笔刻好号码以备用。注意在操作过程中尽可能避免胶片出现人为擦痕。探杯：探杯用特制的塑料杯，规格φ9×10cm，杯底有放卡片的卡口，探杯使用前先清洗干净，统一编号。埋杯、取杯：将基片挂在探杯内底部，然后杯口朝下。放入事先挖好的坑中，探坑要求规格φ12×40cm，坑底及四壁平整，探杯放入后上面盖上60×60cm的塑料布，然后盖土压实，以防氡气泄露。经过多次试验确定，埋杯时间20天为宜（遇到特殊情况可适当推迟1天）。取出基片时，细心清理干净，谨防相互摩擦，造成机机械伤痕，做好各项记录。蚀刻：取回的基片应立即蚀刻（七天以内）。其方法为首先将基片对半截成正负样品，负样保存备用，正样蚀刻。蚀刻化学试剂配方为：（40gKOH+5gKMn0+100gH0）。镜下观测：使用400倍的生物显微镜，镜下采用统一的方法观测，读数单位为j/mm。

2、α卡法

该方法灵敏度高，工作周期短，数据稳定可靠，缺点为仪器设备投资较大，进口的α卡卡片价格高，致使材料费消耗较大。 埋杯、取杯：应用专用的探杯和进口的α卡卡片，探坑规格为φ20×40cm，埋杯方法与α径迹相同。取杯时间为17小时，卡片取出后，使用加拿大生产的300型α仪现场测量，读数时间为5分钟。为消除钍气的干扰，5小时后进行第二次读数。纯氡强度计算公式：IRn=I-I÷0.864（式中：I为第一次读数；I为第二次读数；IRn单位：脉冲/小时）。

3、坑中γ法

应用放射性辐射仪对α径迹或α卡探坑在取杯的同时进行测量，其他要求与地面伽玛相同。优点是读数稳定，异常曲线跳动小，峰值明显。

二、应用实例

1、工区地质及地球物理概况

本工作地区属黑龙江省小兴安岭南麓的漫岗丘陵区，地形西北高，东南低，山地平缓，山谷开阔，低地多为森林沼泽。第四系覆盖较厚，地表水十分丰富。

应用常规的地质及物化探方法找矿工作难度很大，为解决找矿方法难题，在该地区进行了放射性物探新方法试验工作，并投入生产，取得了良好的地质成果。 地质特征：测区出露地层有：古生界石炭系上统唐家屯组（Ct）、杨木刚组（Cy）；中生界上侏罗建兴组（Jj）；白垩系下统鳌头组（K）淘淇河组（K），及新生界第四系全新统现代沉积。

侵入岩主要有两期：华力西晚期花岗岩（γ）和燕 山早期花岗闪长岩（γδ），前者规模较大，常呈岩基产出，后者规模较小常呈岩株产出。 构造位置属于东北华力西晚期褶皱带，小兴安岭褶皱带与松辽拗陷接触部位，隶属小兴安岭褶皱带的山前盆地。 应用上述三种新方法配合常规的放射性物探方法，发现有意义的Ⅰ类组合异常带一处，Ⅱ类异常多处。

2、Ⅰ类组合异常带

异常带面积大，强度高。长约6km，宽约2km。呈南北向带状分布。该异常由Fr-1、Fr-2、Fr-4、Fr-5伽玛异常，Fr-K1坑中伽玛异常，FQ-1、FQ-5射气异常，Fα-1α卡异常，FJ-1、FJ-6径迹异常，Fu-1铀量异常及Po-1异常组成，各类物探方法均有反映。 异常强度大，峰值高，两翼基本对称。一般伽玛强度30―35伽玛，最高100伽玛，坑中伽玛最高128伽玛，探槽118伽玛（戴瓶）；射气浓度一般为15～30爱曼，最高43爱曼；α卡一般强度为40～60脉冲/小时，最高71脉冲/小时；α径迹一般强度为300～500j/mm，最高可达1950j/mm；铀量一般为20ppm，最高为45ppm。

异常产于侏罗系建兴组及白垩系淘淇河组的砂砾岩，花岗质砂砾岩、建兴组的砂砾岩、细砂岩、粉砂岩及泥岩层中，异常主要反映在粉砂岩、泥岩层中，强度（浓度）高。 工程揭露虽然没有见到明显的矿化蚀变，但具有良好的控矿条件，地表刻槽取样及钻孔取样，化学分析，地表平均U0.02%，最高U0.074%，Th平均0.005%，最高Th0.009%。钻孔岩石平均U0.0063%，最高铀品位0.05%，Th平均0.0053%，最高Th0.01%。 该异常北部为已知矿床，南部为新发现异常，虽然未经工程验证，对异常没有做出结论评价，从异常特征反映及成矿、控矿条件分析，该异常带具有很大前景。

3、Ⅱ类综合异常群

该组合异常群由Fγk-2、Fγk-3坑中伽玛异常，Fα-2、Fα-3α异常，Fj-2、Fj-3、Fj-4、Fj-5、Fj-7α径迹异常组成。异常范围大，长约2.0km，宽1.5km。

异常产于海西期花岗岩与白垩系淘淇河组花岗质砂砾岩、砂砾岩、砂岩及火山岩中，异常大部没有验证，仅对异常较集中的Fα-2进行了地表揭露及争光钻取样，其他尚需进一步工作。

Fα-2异常，长140m，宽70m，形状为椭圆形。背景值13脉冲/分，异常一般40脉冲/分，最高达71脉冲/分。异常产于白垩系淘淇河组砂砾岩中。经工程揭露，未见蚀变，取样分析，U、Th品位均低于0.002%，而取样钻样品平均U品位0.0192%，最高可达0.0252%，Th平均品位0.0043%，最高0.005%。

三、结语

随着地质矿产事业的迅猛发展，地表矿、浅部矿和易开采矿已渐趋枯竭，而仅限于这类矿产资源的开发，对于满足当今国民生产的需求远远不够。目前的找矿工作已转向深部矿体，在众多的物探方法中，放射性物探方法是寻找矿床的有效方法，如：α径迹法；α卡法；坑中γ等方法。常规的物探方法在本工区进行找矿工作难度较大，为解决找矿方法难题，在该工区进行了放射性物探新方法试验工作，应用上述三种新方法配合常规的放射性物探方法并投入生产，取得了良好的地质成果。 综上所述，以上三种方法均与探坑有关，在实际工作中，可设一个综合组同时工作，该方法对寻找以a射线为主的放射性矿床十分有效，具有比较重要的实际意义。