放射性技术在地质工程中的应用

　　摘要：随着能源结构的更新换代，当前地质工程的勘探工作已经逐步转变为深部开矿。鉴于深部开矿面临着严峻挑战，因而更需要对地下矿物进行深入的了解和分析，以此准确判断矿物的所在，放射性技术也因此而生，并且在长期的应用过程中取得的了显著的成效。本文以铀矿为例，着重分析阐述放射性技术在地质工程中的应用，期望为相关的地质单位和从业人员提供建设性的意见。

　　从当前放射性技术应用范围来看，其在医学和航空领域均有广泛的应用。放射性元素具有很强的稳定性，所具有的穿透能力对地质工程有积极的意义，很大程度上为地下矿物质的寻找提供了技术便利。因此，积极的对地质工程中放射性技术的应用进行研究具有很强的现实意义。

　　1.放射性技术的应用原理

　　放射性勘探技术也被称之为“伽玛法”。主要是借助地壳内天然放射性元素衰变而来的α、β、γ射线。在具体的勘探过程中，地质工作者可以根据放射性放射线的性质采用专门的仪器设备进行勘探，如辐射仪和射气仪，辐射仪和射气仪所产生的射线强度和射气浓度可以为地质勘探工作者提供准确的技术支撑。就当前的放射性技术应用情况来看，其在稀有元素、稀土元素及多金属元素矿床的勘探中发挥着重要的作用。总体而言，当前成熟应用的放射性技术主要以射气测量、径迹测量、物理分析、γ测井及γ测量等方式为主。

　　2.放射性技术在铀矿勘探中的应用

　　2.1地表氡测量

　　长期的实践研究发现，氡元素之所可以成为铀矿的测量标准，与其所具有的独特性质是分不开的。就目前研究发现，氡元素有很强的迁移性，且易于检测，其含量变化可以有效的代表铀矿含量的各种指标。作为一种直接的找矿方式，氡气测量的原理是：鉴于铀矿中含有诸多的氡，而氡具有良好的迁移特性，基于扩散与地气理论可以对铀矿含量进行测量。Rn（氡）是铀元素衰变过程中的一种气态性惰性核素，可以从地底作用至地表。因此，简单来说，地质工程中的铀矿测量，说到底实际是对氡元素的测量。当前常用的氡测量主要有土壤热释光测量法与活性炭吸附法。①土壤热释光测量法：作为天然的热释光探测器，土壤中的二氧化硅等半导体结晶体中含有的电子和空穴会在放射之中发生反应，最终获得能量。更为重要的一点是，这些电子与空穴在没有外来能量刺激的情况下，可以长期预留在晶体的缺陷中。随着时间的推移，电子和空穴积累量达到一定程度时，就可以与热释光测量法产生强烈的反应。因此，可以作为物探指标进行检测。具体的测量流程是：合理确定测量范围后，按照相关的犯规要求，进行土壤取样，而后在实验室对土壤进行检测分析，采用高敏热释光一起对样品进行测量。值得注意的是，土壤热释光测量法因为受到测量环境因素的限制，其只在西北地区有广泛的应用；②活性炭吸附法：活性炭吸附法在实验室中较为常用，在铀矿含量测量时，因为其具有较强的吸附能力，因而可以准确测定氡含量。长期的实验室应用发现，活性炭吸附法操作较为简单快捷，技术要求低，工作人员可以独立完成，实际应用效果显著。

　　2.2γ能谱法测量

　　γ能谱法的测量原理是：利用地下放射性元素放射出的射线确定各种元素的比例，进而准确探查到铀矿的位置。铀、钍、钾等元素在不同地质环境条件下的含量会有明显的不同，因而实际所产生的射线也有很大的不同，根据这种特点采用γ能谱法可以对铀、钍、钾含量进行测量，在得知其具体的分布范围和特点后，可以进行实验室分析研究，可以准确对各种环境下元素的变化情况进行推导。就目前而言，广泛应用的全谱测量谱段主要是通过能量刻度后动态确定的，在避免测量误差中发挥着重要的作用。当前主要通过地面γ能谱测量、汽车γ能谱及航空γ能谱三种方式进行测量。①地面γ能谱测量在鉴定异常性质与岩石中铀、钍、钾含量中具有重要的意义。按照排查尺寸的不同，具体可以分为普查与详查，其具体的工作方法是：测量工作开始前标定面能谱仪，选择基点，而后定时对基点进行检测记录，明确各个指标的变化情况，一般要求在测点时要测量1分钟读数，并读取2-3次后取平均值；②汽车γ能谱测量：在长期的测量过程中发现，汽车γ能谱具有测量速度快、勘探精度高等明显优势，根据这一优势，汽车γ能谱经常被用于大区域的测量，在补充其他测量方法中具有积极的意义，常被应用于人烟稀少的边境地区和绝境地区；③随着科学技术的发展，不光地质工程中广泛应用放射性技术，航空γ能谱测量也得到了广泛的应用。从铀矿勘探角度来说，前期的航空γ能谱测量主要应用于工程程度差的地区，主要是作为准备工作出现的，可以为后续特殊地区的开采提供指导性意见。具体来说，采用航空γ能谱进行砂岩型铀矿测量主要有以下几方面的优势：a）结合现有的地质资料，可以对已经测得的U、Th、K元素的放射性特点等多种性质进行分析，提前预知成矿规模。长期的研究发现，所得到的预知信息较为客观准确；b）不同地区化学环境对放射性元素产生的影响作用也不同，比如，作为一种化学性质稳定的元素，Th不易受到岩石后期地球化因素的影响，具有相对稳定的特性。但是，U元素因为化学性质复杂，且容易受到氧化还原作用的影响，因而对放射性技术的实际应用会产生很大的影响。因此，基于当前长期的测量经验与测量数据结果可以得知，铀矿集中分布于富含还原物质、夹层内富集区域及氧化还原过渡带，更加深入、详细的测量结果还需要进一步的研究，需要诸多测量人员与研究人员共同努力。

　　3.结束语

　　综上所述，随着经济的发展，能源使用量日益增大，这让全球的矿产资源供应更加的紧张，浅层的地质矿产资源已经无法满足日常的生产生活。因此，在向深部勘探过渡过程中，要进一步完善相关的理论知识，对现有的勘探技术进行创新优化，根据具体的矿物质特向选用针对性的勘探方式，以此缓解我国的矿产资源紧张问题，为我国经济持续发展奠定坚实的基础。

　　参考文献

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