深部找矿中放射性物探方法的应用效果研究

王宪镇

在大范围的矿产勘查中深部地质填图是地质工作不可缺少的内容之一。在无法确定矿产覆盖范围，以及矿区岩层发育或风化程度的情况下，深部地质勘查工作一般都难以妥善进行。对于解决这类情况问题，研究探索其他深部找矿方法是很有必要的工作任务。除了现有的传统深部找矿放射性物探方法外，新型的物探和化探方法能谱测量也慢慢被融入在找矿工作之中。地球物理勘探是以岩土物质之间不同的物理性质差异为根本，采用物理学中最基本的理论，在时空分布规律下，观测研究地球物理场，从而解决深部地质找矿中存在的问题，地球物理勘探式有很多种类，重力勘探、电磁法勘探、地震勘探、放射性勘探和地热勘探等都包括其中。通过地球物理勘查深部找矿，在不断升级之中减少资源的短缺问题，确保资源的可持续发展，尤其是在寻找深部矿物的放射性物探方法研究上提出对策。

1 深部找矿中放射性物探的具体作业方法

1.1 XRF 物探中的干扰因素

地质工作自1970 年代中期以来，在国民经济的发展中出现了重大的转变，矿业生产任务的焦点涵盖的固体矿物质从铁矿石延伸到各种各样的矿物质，尤其是贵金属、有色金属和稀有金属矿石。深部找矿可以获得数百米的地下矿化元素信息，解决了传统放射性地球物理勘探深度不足的技术瓶颈问题。其工作原理是在断层提供的通道中，断层上方及附近土壤中存在铀相关成矿元素异常，为土壤x 射线荧光测量提供了地质勘查依据。捕获的土壤x 射线荧光异常有助于解释地质异常的性质，提高地质异常解释的准确性和可靠性。在众多金属矿区之中，其航空卫星深度测量结果显示，一些存在的放射性元素一般都可以根据强度做出确认，即便是比较微小的晕圈也可以捕捉。有些情况下，因为矿床的规模不是很大，出露面积有限，从而这种方法的效果比较微弱。在成矿过程中，其相关的作用交代一般发育范围较大，普遍金矿区的航空放射性测量会展现一种孤立的异常情况，还有可能在含有矿层构造的上部，发现不少的片面异常情况。一般可以依照航空测量结果中看到的强度变化结构和形态来规划线型构造范围。纵、横向断裂构的存在与绝大多数的金矿化有着不可分割的关联。所以可以看到中亚金矿区会根据强度来圈定部位，西北方向的成矿与东北方向的向断裂区域交叉部位产生复合状况，而交代岩矿化带的存在位置一般都是由等轴异常控制的。

在深部找矿中探寻预测内的物探模式，从而寻求最为直接的经济收益，为持续优化深部找矿提供基于先进技术的帮助。假使深部找矿找不到所需矿产资源规模，可以为及时进行矿业权选择争取时间，节省大量的钻探和开发成本。电勘探方法解决地质问题通过观察和研究自然和人工电场的时空变化规律，在此基础上发现导电岩石和金矿，物探异常的关键问题是信号信噪比较微小，导致找矿的难度也会大幅度提高。尤其是在一些干扰强度比较大的地区，常规物探方式一般都会效果折损，从而难以捕捉信息。对于这样的问题，必须提高物探工作的深度、灵敏度以及分辨度，争取能够发现深部位置的有效物探讯息。磁勘探方法解决地质问题，是通过观察和研究自然磁场的变化规律，重力勘探的方法是利用岩矿密度差，观测研究自然重力场变化规律，从而解决地质问题。物探方法技术路线如图1所示。

图1 物探方法技术路线图

近年来，通过对深部矿区的找矿勘查，国内放射性物探方法正在不断进步。对综合物探方法在多金属矿找矿中的选择进行了研究和探讨，物探方法在找矿中的应用有望在铁矿找矿中取得新的突破。在放射性物探中，误差主要出在仪器的测量当中，误差一般都以测点的偏差最具有代表性。如果对于这些误差不加以纠正或处理，将极大地影响测量最终结果。相比较而言，仪器测量误差是主要代表，关键来源有矩阵效应、被量测点的几何效应、被量测点中元素分布的影响等原因。可见，用仪器进行物探测量时，存在的误差的原因是矩阵效应导致，在谱线和测点重叠时出现错误数据，待测元素的X 射线计数率。

物探勘查中所得到的比例常数与目标元素含量相乘所得结果，除以初级射线、特征X 射线与散射射线的质量吸收系数相乘数值，得到X 射线率。由于深部岩体中不同点的元素含量是一个服从正态分布的随机变量，因此在现场XRF 物探过程中，测量结果独立于测量序列，在某一点测量也是随机的。因此，XRF 物探实际上是一个随机分布、随机抽样的过程，可以用统计或抽样分布的数学模型来描述。

在含金、少硫化物脉和矿化带中，地球物理勘探主要用于解决以下地质问题：在工程与钻孔之间圈出非矿岩块和电子导线，沿走向追踪裸露矿带，确定其连续性、延长性和非矿块段，明确矿体段对应关系，发现并圈定矿体与矿柱，确定其夹紧位置，比较不良导体和波导层等。辐射地球物理方法与微震、电剖面、激发极化等方法相结合，发现和研究了网状脉中石英单硫化物矿化的形态，并圈定了矿床。裂缝带和构造裂缝带（包括宿主矿）可以通过Hz 和HP 分量的局部极小值和变量，或者通过场的垂直和水平极化倾角的极小值（零值）来确定。利用超长波射电地球物理对比的地下变化（基于高压特征异常、极小值和倾角标志变化等）也可以进行构造破碎填图。在许多矿区，只有采用微震法和无线电波透视法，结合无线电波测深法和无线电波剖面法来解决构造问题，才能确定项目间的无采段，并对矿体进行追踪和范围规划。

1.2 深部找矿X 荧光物探测量

虽然深部找矿中相同元素占有率有些偏差，但是当差异大于均方差值时，岩性才会被区分出来，特征元素含量的均方差值也就成为了分界点。为了确定深部矿床的位置，提前绘制了该区的地图。表1 的结果是根据凝视仪所测量的某地区数据整理所得。

表1 不同岩石元素荧光物探数据比值表

由此可见，高As 值可用于判别杂砂岩与其他岩石，高Cu 值可用于判别角砾岩与其他岩石，低Cu 值可用于判别花岗岩与其他岩石。根据调查结果，对矿区深部找矿进行测绘可以得到较好的结果。

在激发极化的探寻中，寻找硫化物含量低的金矿不是一个简单的问题。存在异常的范围内一般会看到Au、Ba、Pb 以及别的元素金属分散，而且位置的中心高点与激发极化异常的高值区相似。检验晕圈内的异常情况，中央位置打入4 个钻孔都没有看到矿体的存在。根据剖面观测结果，在50 点～150 点上进行梯度准置工作，物探出现的K 曲线与双层曲线相对照，上下部分别对应了其低极化与高极化的存在，高级化的最高值在7.895%。把极距增加到1885m 时，供电极要求在200 之上，K 值存在明显的剖面下降，这就证明是有更深的介质层存在，且其极化率偏低。因此，介质的极化率控制在均匀状态下，三层构成中部一层构成北部，并且第一层的趋势向东北方向做出倾斜。

土壤测量可分为取样回基测量和现场测量两种方法。测量各粒径样品的x 射线荧光强度，并绘制各粒径样品目标元素的x射线荧光强度与样品自然粒径之间的关系曲线。从曲线中选择目标单元强度最大或接近最大的点对应的粒度作为测量粒度。在深部找矿XRF 物探测量中，取样位置的合理分布尤为重要。在每个测点上，将多个采样点均匀分布在一个直径为5m 左右的圆内进行XRF 采样测量，取其平均值作为该测点的结果。如果非现场测量，则会收集一些岩石作为样品进行测定，且对每一个样品进行多方面测量，测量结果应取各试样在同一测点的平均值。

2 深部找矿中XRF物探的应用效果研究

在某矿区，由于深部找矿轨迹下坡巷道含水量的影响，底板承受压力。根据矿区防治水方针，需要降低巷道底板的排水压力，以达到较好的排水效果。在布置钻孔前，必须查明巷道底板灰岩埋深，确定结构发育情况。最后为深部富水区勘探布置提供参考资料。岩层电阻率的一般规律是泥岩电阻率低，砂岩电阻率高，灰岩电阻率高，如图2 所示的地球物理解释图。

图2 综合剖面图

在深部找矿区域的综合剖面附近，电阻率曲线呈阶梯状，为低值异常特征，反映了不同岩石性质的接触带。表观极化率振幅为2.22%，平均后视值为1.09%。衰减是0.55。异常具有低阻、高极化、高衰减的典型地球物理特征。据推测测点附近存在含水断层构造，富水构造良好。对应的氡浓度为7500bq/m3，异常有一定的宽峰；地温在2.95℃存在异常，呈尖峰状态。氡气和地温的异常特征反映了强烈的构造活动。

XRF 物探测量方法反演结果表明，地层边界明显，灰岩界面清晰，垂向分离良好。从深部矿层巷道提取的材料可以准确定义灰岩界面，如断面虚拟线所示。根据电阻率分布形态分析，其平均埋深石灰岩水平在本节巷道是35.5m，岩石表面上升350m，下降450m。根据开采数据显示这里有断层，XRF 物探测量方法勘探剖面的电阻率沿水平方向变化较大。低阻区断层为含水异常区，形成了XRF 测量勘探结果。断层线存在于4 个含水异常区。分析范围为154.5m ～189.6m、288.7m ～329.9m、415.5m ～477.8m。

XRF 物探测量荧光异常可以分为两种类型，土壤矿化异常和未知的异常，由X 射线荧光的矿体上部附近是荧光异常，未知的异常是矿体的上部附近未发现的异常X 射线荧光。当扩散到碳酸盐时，衰减的能量很少，因为第四系覆盖层粘土含水率高，因此X 射线能量下降明显。在勘探碳酸盐岩岩溶裂缝时能量被土层吸收，因此效果不明显，所以综合物探是一种综合的纵向空间。通过一些参数可以看出，蚀变影响着磁化率，蚀变越高磁化率就会越低。由此看出，可以用蚀变程度来表示岩石的物性差异，磁场的低值重叠在一起，矿化相伴的热液蚀变是负磁异常的主要原因之一，其余还有很多有可能出现的问题。根据许多问题综合得出，大部分的脉状裂隙回填冲盖，以及网状的钴石矿化都和重要的浅成热液矿体都分布在各个区域的等值线周围。原因为一些成矿变化而产生破坏或者位移的矿点矿区，高梯度带总磁化强度与强度低区域值之间，其空间关系会更加明显。将精度较高的深部找矿物探方式加以应用，依照一些磁测最终结果进行规定和划分，根据弱磁性岩的各种状态和测试数据，以便于进一步研究金矿区的地质构造，使物探方面的应用效果成为可以实现的目标。

利用雷达物探方法在灰质基岩中探测深部找矿空洞和破碎带，基本确定了矿洞的位置和大小，但第四系覆盖层中矿产空洞的探测分辨率较低。在此基础上，利用探地雷达对第四系盖层进行低速异常圈定。通过雷达剖面和XRF 测量结果的比较，其中在没有精确勘探的情况下存在低速异常，两种物探方法相结合弥补了单一方法在深部找矿勘查应用中的不足，互为补充，互相印证，提高了深部找矿的确定性。

3 结语

本文研究了综合物探方法在物探组合、工作参数、资料处理和解释等方面的应用，为深部找矿的勘查提供了更加科学的手段。物探地位受到波动的大问题也就出在物探多解上，若想通过物理变量得出结论，其最终结果比较困难。深部找矿应采用XRF 测量物探法，对物理量的测量分析进行综合，从各个方向说明工作区的地质情况。构造的确定是深部找矿物探方式选择的主要问题。目前，对于XRF 测定结构还没有系统的研究，怎样提取XRF 的荧光信息是下一步的重中之重。依靠人工方法编制成果图，用图像来确定岩性界线解释资料。如果能在未来的工作开发出一种利用XRF 荧光测量结果直接确定深部找矿边界的方法，将大幅度提高XRF 测量物探技术地质填图的速度，不仅可以提升找矿的效率，还可以让测量结果更加精准。