為什麼氡氣測量是一種找礦方法

1. 室內空氣中氡的測定方法

室內空氣中氡氣檢測方法：

瞬態測量：為使測量能反映住房內氡濃度的真實情況，使測量結果誤差小，有可比性，測量要選擇在一天氡濃度較為穩定的時刻，在這之前，居室要封閉24小時或其他規定時間。測量拆鍵點一般選在居室中央離地面高1.5米處。

瞬態測量儀器一般選用電子測氡儀、注入式閃爍室，儀器要經標准氡室檢定。瞬態測量在住房內氡濃度調查中起著掃描作用，一旦找到疑亂猛點，還需長時間的連續測量才能確定住房內氡濃度水平。

連續(或累計)測量：固體徑跡探測器和活性炭罐是目前常用的被動式累積氡探測器。

(1)為什麼氡氣測量是一種找礦方法擴展閱讀：

由於住房內氡的行動水平已由氡平衡當量濃度簡化為氡的測量濃度，住房內氡的監測也應隨之變化。住房內氡濃度時刻受居室內的溫度、濕度、通風和其他外界和人為活動影響，因此，按照人們正常居住方式，較長時間收集住房內氡濃度的變化，求出平均水平，較能實際地反映住房內人們所接受的氡輻射劑量。

但作為一般了解，瞬態氡的測量也十分需要，而且十分簡便。室內氡主要來源於地基和建築材料，並與室內外空氣交換率、氣象條件有很大關系。由於地域環境、住房建材、室內裝飾和生活方式的不同，住房嘩御橋內氡濃度水平相差很大，從幾個到幾萬不等，但大多數住房內的氡濃度水平是不高的。

2. 一般家庭怎麼檢測氡氣

以下是家庭檢測氡氣的常用方法：
1、氡檢測儀：需要放在屋內達到24小時，也要使門窗處於封閉的狀態，然後可以進行實時的監測，最終再取平均值。如果檢測數據在安全范圍之內，就說明沒有問題，如果超出范圍，就說明屋內危險。
2、伽馬能譜儀：這種儀器能夠檢測出家中是否存在氡超標的問題，比較專業，測出來的數據非常准確。
3、預防氡超標：從源頭上來解決問題。購買裝飾材料的時候，注意其檢測報告要達到一定的標准，而且要看是否含有放射性的元素，最好選擇一些大品牌的裝飾材料，要從正規渠道購買，從根源上避免購買到質量差的裝飾材料。一旦發現室內的氡含量超標，不僅要每天打開窗戶做通風處理，同時還可以使用專業的儀器，比如說購買一套空氣凈化器，能夠降低房中的氡氣污染，使室內的空氣達到一定的標准。

3. 　氡氣法

15.1.1基本原理

通過天然放射性元素隨地質活動的變化規律進行地質構造研究，是核地球物理勘探（Nuclear Geophysical Exploration）的內容之一。用航空 γ能譜測量方法進行區域斷裂研究是比較成功的，但用地面γ射線測量方法調查活動斷層，雖有一些成功實例，但總的來看效果不好，因為異常與背景相對差值較小，且干擾因素較多，目前還難以控制到最有效程度。目前比較有效的方法是各種以測氡為基礎的放射性測量方法。

自發產生核衰變的天然放射性元素有鈾系、釷系和錒鈾系三個系列，以及一些單獨的放射性核素。三個天然放射性系列的共同特點是：①每個系列都有一個長壽命的起始核素。鈾系的起始核素是

（鈾），半衰期為4.5×10⁹年；釷系是

（釷），半衰期為1.4×10¹⁰年；錒鈾系是

（鈾），半衰期為7.385×10⁸年。它們衰變很慢，可以認為數量基本不變，每個系列的各個子體核素的數量相對穩定。②每個系列經過多次核衰變後，最後一個子體都是穩定的鉛同位素。③三個衰變系列中間都有一個放射性氣體氡的同位素，鈾系是

、釷系是

、錒鈾系是

，他們的半衰期差別很大（見表15-1），在實際測量中根據這一特點，很容易把它們分別測出。²¹⁹Rn半衰期僅為3.93秒，且含量很低難以利用。作為測氡方法主要是測量²²²Rn和²²⁰Rn。在活斷層研究中主要是測量²²²Rn，因為它遷移距離遠，有利於傳遞深部構造信息。

天然放射性元素在自發進行核衰變時，放出α射線的稱為α衰變，放出β射線的稱為β衰變。由於α射線是高速運動的質量數為4、帶兩個正電荷的氦原子核，所以α衰變形成的子體核素是比母體質量數少4，原子序數少2的新核素。而β射線是高速運動的電子，所以β衰變形成的子體核素與母體質量數相同，只是原子序數增加一位。此外，α衰變或β衰變形成的子體核素，有的處於高能級的激發態，這種激發態是不穩定的，很快會退激到低能級的穩定基態，並以電磁波的形式放出多餘的能量，稱為 γ光子或γ射線。由此可見，γ射線總是伴隨著α衰變或β衰變同時產生的。如果激發態保持時間較長，就構成獨立核素。因為它與基態核素有相同的質量和相同的原子序數，只是能量不同，所以叫同質異能素。

氡（

）是α衰變的輻射體，經過α衰變後轉變為

，再衰變後連續生成幾個短壽命的放射性子體核素，包括氡在內都是系列中較強的α、γ輻射體，如表15-1所列。通過測量這些核素的α射線（粒子）或 γ射線強度，可以確定土壤中氡氣濃度分布，並依此確定地質構造特徵。

鐳的同位素衰變成氡的同位素，而氡的同位素又衰變生成新的子體，因此氡的同位素按下述規律由鐳同位素積累，並達到數量上的平衡。

表15-1氡同位素及其子體的特徵

地質災害勘查地球物理技術手冊

式中：N₂為第二種物質，即氡同位素（子體）在t時的原子數；N₁為第一種物質，即鐳同位素的初始（t=0）原子數；λ₁、λ₂為母體和子體物質的衰變常數（s^-1）；t為第二種物質，即氡同位素的積累時間。

考慮到鐳同位素的衰變常數A₁=1.37×10^-11，氡同位素222R的衰變常數為A₂=2.1×10^-6，即A_l＜＜λ₂，因此上式可以簡化為：

地質災害勘查地球物理技術手冊

可見氡同位素是按指數規律積累的。

如果已知鐳的質量C_Ra（以貝克

貝可（Bq），放射性活度單位，每秒核衰變一次為1Bq(s^-1）；Bq/kg表示質量活度（比活度）；Bq/L和Bq/m³表示體積活度（活度濃度）；1埃曼＝3.7×10³Bq/m³=3.7Bq/L。計），氡（222Rn）的積累量C_Ra，可用下式計算：

地質災害勘查地球物理技術手冊

岩石中鐳經過核衰變產生氡，但這些氡只有一部分可以析出到岩石的孔隙或裂隙中，並向周圍逸散、遷移，這一部分氡稱為自由氡，不能析出的氡稱為束縛氡。在一定時間內，析出氡量（N₁）與產生的氡總量（N₂）之比，稱為射氣系數η＝N₁/N₂×100%。射氣系數大小與土壤、岩石的結構關系密切，鬆散、破碎、孔隙度大的岩石射氣系數大，且受濕度、溫度影響明顯。地下水與岩石作用時，使氡溶於水，其溶解系數（ω）與溫度、壓力關系密切，在常溫下ω為0.25～0.30，在0℃時約為0.51，溫度升高到30℃時變為0.20。岩石受擠壓，射氣系數迅速增大，所以岩層裂隙射氣濃度增大是地震的前兆。

自由氡在岩石和土壤中主要通過擴散和對流作用進行遷移。斷裂和破碎帶使地層由封閉變為開放狀態，有利於氡的遷移和聚集，也使氡的子體在這里沉積，形成氡及其子體的分布異常，成為斷裂、滑坡、地面塌陷、地裂縫以及地面沉降、地震、火山、煤田自燃等的標志異常。地面沉降（擠壓）和擴張都會使射氣系數增大。

測定斷層含氡氣的方法是一個應用比較廣泛的方法。氣體氡是放射性核素，既有氣體的遷移特點，又具有方便現場測量的放射性特色，是極有前景的應用方法。

15.1.2測量方法

放射性測量主要是測量放射性核素在核衰變過程中放出的α，β，y射線，以及其作用於周圍介質，引起的電離或激發所留下的痕跡。

α射線（或稱α粒子）質量大，在氣體中的徑跡是一條直線，在穿過介質時使介質產生電離或激發，收集所產生的電離電荷就可以探測α射線，電離室、硫化鋅閃爍體，以及常用的金硅面壘半導體探測器都是利用這個原理。氡及其子體都是主要的 α輻射體，因此這些都是測氡的常規方法。α射線又是帶正電的重粒子，而金屬薄片的表面具有大量帶負電的自由電子，所以α輻射體容易沉積在金屬薄片的表面。1913年，盧瑟福就是利用這個方法收集氡及其子體，測量α射線，現在常用的α卡測量方法也是利用這個原理。如果設法使卡片帶上負電性（或靜電），可以更有效地收集α輻射體，這就是常用的帶電α卡或靜電α卡測氡方法。α粒子打到醋酸纖維膠片上或某些結晶物質表面，使其造成電離損傷的斑點或痕跡，氡濃度越大，單位面積上產生的斑點就越多，這就是α徑跡測氡方法。天然放射性元素放出的α射線能量為4～8MeV

α，β，γ射線能量單位：電子伏（electron-Volt），寫為eV;10³=KeV;10⁶=MeV。，在溫度 T=15℃，氣壓 P=101324.72Pa情況下，在空氣中的最大射程為8.62cm，這決定了測氡電離室的大小。

β射線通過物質時主要產生三種作用：①產生電離和激發；②與原子核及核外電子作用，產生多次散射；③當被原子核庫倫場阻止時伴生有電磁輻射，稱為軔致輻射。對β射線的探測就是利用了這些作用原理。

γγ射線通過物質時能量最強。當一個 γ射線與原子殼層電子（主要是 K或 L層電子）碰撞時，將全部能量傳給電子，使電子拋出原子之外，而 γ光子全被吸收。這種光子消失產生電子的作用叫做光電效應。較高能量的 γ光子與殼層電子作用時，將部分能量傳給電子，使電子呈一定方向拋出，而光子由於碰撞損失能量改變了原來的運動方向，這種作用叫康普頓效應。當 γ光子能量大於1.02MeV時，與物質原子作用產生電子對效應，即入射光子能量被全部吸收，而拋出正負電子對。這些作用一方面說明 γ射線的基本特徵，另一方面表明探測 γ射線和γ射線能譜的基本原理。

鈾系222Rn及其子體中²¹⁸Po、²¹⁴Po和²¹⁰Po都是強α輻射體，占鈾系α輻射體總能量的57.1%;²¹⁴Pb和²¹⁴Bi是強γ輻射體，占鈾系γ輻射體總照射量率

照射量率：γ射線測量專用單位為庫倫每千克秒（c/kg·s），而照射量非法定單位是倫琴（R），照射量率為1μR/h=1γ＝7.17×10^-14C/kg·s。的98%，是測氡各種方法的主要測量輻射體。測量 α射線的方法有：瞬時測氡法、徑跡蝕刻（SSNTD）法、α聚集器測量法、釙－210法、硅半導體α儀方法、液體閃爍測量方法等。α和γ兼用的有活性炭吸附器測量法和熱釋光測量方法等。

下面主要述及幾種活斷層探測的實用方法。

15.1.2.1瞬時氡測量方法

瞬時氡測量方法，又叫傳統氡測量方法，目的在於區別20世紀70年代發展起來的多種累積測氡方法。這是最早用於土壤氡測量的方法，不斷發展至今仍是測氡的主要方法。它的特點是儀器輕便，現場測量並直接給出測量結果，有異常可以立即重復測量，並加密測點。

土壤氡測量可分為淺孔測量，取樣孔深一般為0.8m；深孔測量，取樣孔深2m左右；淺井測氡，取樣孔深從幾米到十幾米。主要根據覆土層厚度和結構選擇測量方式。對於厚度為十幾米左右的覆土層，如果透氣性較好，通常作淺孔測量，既可達到要求又比較方便。

目前常用的測量儀器，主要有 FD-3017(RaA測氡儀），FD-3016和RM-1003等。無論使用哪種儀器，首先要檢查儀器讀數的穩定性，然後檢查儀器的刻度，確定儀器的刻度系數J_Rn(Bq/L），以利於從儀器的讀數，換算出每個測點的氡濃度（Bq/L）。對於小面積的構造調查，可以不要求刻度系數的准確性，利用儀器出廠給定的刻度系數即可。如果對斷裂成因進行研究，觀測氡濃度的變化，最好利用氡室對儀器進行刻度。

圖15-1FD-3017 RaA測氡儀野外測量概況圖

1—操作台；2—探測器；3—高壓輸出；4—抽氣筒；5—活塞；6—導向空向滑桿；7—腳蹬；8—進氣三通閥門；9—高壓輸入；10—取樣器；11—收集片；12—乾燥器；13—橡皮管

野外測量工作程序如下：

（1）根據地質推測斷裂方向，並考慮地表環境有利於測量工作，進行測線布置和測點距的確定，例如西安地裂縫斷距不大，一般採用2～5m點距，甚至更小；

（2）在測點上先用六棱鋼釺打取氣孔（淺孔測量打0.8m深），把取氣器插入孔中，將周圍壓實避免大氣滲入；

（3）注意取樣器與儀器連接的橡皮管不宜過長，避免橡皮管對氡吸附過多。測量方式如圖15-1所示；

（4）抽氣次數一般5～6次，每點保持一致；

（5）抽完氣靜置10～20秒，進行讀數，然後立即進行排氣，准備下一點測量；

（6）發現異常，可適當加密測點，或對部分測點重復檢查；

（7）逐點計算氡濃度 N=nJ_Rn,J_R。為刻度系數；

（8）用氡濃度 N直接製作剖面圖、等值圖或平面剖面圖，取兩倍於背景值以上的值為異常值。

15.1.2.2α聚集器測量方法

222Rn衰變的第一代子體²¹⁸Po(RaA）為α輻射體，半衰期3.05m。設法將此α輻射體沉積在一個薄片上，再用α測量儀測量薄片上α粒子的活度。實驗證明，α活度與土壤中²²²Rn濃度成正比。此薄片稱為α聚集器，是地質構造探測的常用方法。由此原理出發，演化出的測量方法有多種，主要有如下四類。

（1）α卡測量方法

20世紀70年代，加拿大卡爾頓大學J.W.卡特等根據1913年盧瑟福用金屬片收集氡子體的啟示，研究成功了α卡測量方法。

該方法屬累積測氡方法，探測靈敏度和探測深度都比瞬時測氡方法有很大提高，可達100～200m，或者更深，而且不污染儀器。使用的α卡有金屬片（銀片、銅片或鋁片）和塑料片，卡片面積一般為3.8cm×4.5cm。測量儀器有FD-3005、FHS-1α閃爍輻射儀、WAY-80型五通道α輻射儀等。

將α卡片預先放置在專用的T-702型探杯內的支架上固定好，在根據需要布置的測線測點上，挖埋卡探坑，深20cm左右，將杯倒置坑中，上面用塑料布封蓋，如圖15-2所示。3小時後取出，用儀器測量卡片上沉積²¹⁸Po的α射線活度。如果埋置時間延長到10小時或更長，則卡上沉積的還會有²¹⁴Po等子體。根據測量的α活度，可以作剖面圖，等值線圖或平面剖面圖。

圖15-2探坑埋杯示意圖

在天然環境下，218Po大約有20%帶正電性，為了提高探測效率，提出了帶電α卡測量方法，即在埋卡同時給α卡加上負300V電壓。使用一段時間之後，感到野外應用很不方便，於是進一步提出了靜電α卡方法，即：聚乙烯類塑料片通過摩擦易帶負電，在野外用一簡單的充電設備，在埋片之前先使卡片帶靜電－600～－800V（每片電壓基本一致）。實驗證明帶電α卡和帶靜電α卡相對於不帶電的天然α卡，可以提高探測靈敏度2.5倍左右。

（2）α膜測量法

為了提高探測靈敏度，用比α卡大25倍的16cm×8cm的透明塑料膜代替α卡，放入特製探杯周圍，埋入坑中，取出後反轉放入RM-1003型射氣儀的閃爍探測室進行α活度測量，它的計數比α卡提高約10倍。其他操作與α卡一致。

（3）α管測量方法

此法與α膜法類似，不同的是用一個專門的取樣器，在倒扣探杯下方裝一根約半米長、直徑1.3cm、帶小孔的深部取氣導管，在測點打孔深70～80cm，後插入導管，累積取樣10小時左右，取出後用RM-1003射氣儀測量α活度。此法的特點是對較厚覆蓋地區比較有利，缺點是效率較低。

（4）帶電瞬時α測量法（亦稱218Po法）

是用充電器使塑料α膜帶靜電 －1000V，放入探杯，埋入坑中5～8分鍾，取出測量（2分鍾）α活度。由於收集時間短，只是測量²¹⁸Po，工作效率較高。15.1.2.3釙－210(²¹⁰Po）測量法

美國海軍部下屬機構的格雷等人，於1978年報道了他們對²¹⁰Po測量方法的研究成果，測量精度達3.7×10^-3Bq。

²²²Rn衰變後的長壽命子體有三個，²¹⁰Po是其中之一，半衰期為138.4天，不同於²¹⁸Po的是²¹⁰Po為氡的長時間累積體。²¹⁰Po的量直接反應²²²Rn的平均值，它的特點是化學性質穩定，一旦形成，基本上不再離開岩層、裂隙、破碎帶以及這些構造上方覆蓋的土壤中。因此測量²¹⁰Po的α射線活度，成為確定斷層、裂隙和破碎帶的重要方法。

（1）野外取樣：按照預先布置測線測點，取土壤樣品，深度一般為20～40cm，取土樣50g。

（2）樣品處理：一般取土樣4g（等重量）置於100ml燒杯中，加入0.5g抗壞血酸及一片直徑16mm一面塗漆的紫銅片，再加入20ml、3mol/g鹽酸溶液，放入恆溫搖床振盪箱，保持60℃振盪2.5小時（或40℃振盪3小時），期間銅和釙發生置換反應，釙被吸附在銅片表面。然後取出銅片、清洗、晾乾。

（3）α活度測量：用FD-3005或WAY-80型五通道α輻射儀測量銅片上的α活度，一般測量10分鍾。有時為了消除²¹⁸Po的干擾，需放置30分鍾（²¹⁸Po的10倍半衰期）後進行測量。用測得的α活度繪制出剖面圖、等值線圖或平面剖面圖。在斷裂帶、破碎帶、塌陷、采空區上方，與瞬時氡一樣為高值異常。

15.1.2.4徑跡蝕刻測量方法

固體核徑跡探測器（SSNTD）技術，是20世紀60年代初發展起來的。一片透明的雲母片或塑料片，被帶電粒子照射之後，化學鍵被打斷，成為輻射損傷微區，易受化學侵蝕，在固體片的表面顯出照射粒子的徑跡，用一般光學顯微鏡可讀出，由此成為粒子探測器。在地質工作中主要應用的是α粒子徑跡探測器，探測氡及其子體放出的α粒子，與α聚集器方法類似，屬於累積測氡方法。這一方法的優點是均化了自然環境的影響因素，有效地提高了探測靈敏度，對探測深層構造比較有利。

我國常用的α徑跡探測器主要是聚碳酸脂片或美國引進的CR-39探測器。

徑跡探測工作程序如下：

（1）根據構造延伸方向和方便野外工作布置測線和測點距。

（2）α徑跡探測片切成一定形狀的片子，一般大小取0.8cm×1.5cm，將探測片固定在探杯（T-702）的支架上，並在徑跡片和杯上編號。

（3）在測點挖埋杯探坑，一般深40cm，將探杯倒置坑中，如圖15-2所示。用石片或塑料袋裝土蓋坑，再用覆土蓋好，插上標志。埋杯時間20天左右。

（4）將取出的探測器放入10mol的KOH溶液中，加溫到60℃左右並保持恆溫半小時，取出後用清水沖洗、晾乾（注意：CR-39與聚碳酸脂的化學蝕刻溶液條件不同，可按《環境空氣中氡的標准測量方法GB/T14582-93》進行處理）。

（5）用一般光學顯微鏡，計數探測器上的徑跡密度，或用徑跡掃描儀進行密度計數。

（6）用徑跡密度繪制剖面圖、等值線圖或平面剖面圖。

α徑跡與α卡方法類似，可以根據已有的設備情況選用。在覆蓋土層比較厚的地區，例如幾十米，甚至一百米以上的地區，用α徑跡法探測基岩構造、活斷層比較好，與瞬時測氡、α卡等方法一樣，在這些構造上方為高值異常顯示。該方法的缺點是工作程序多，不如α卡方便。

15.1.2.5活性炭吸附器（ROAC）測氡法

20世紀60年代瑞典最早使用活性炭吸附氡方法尋找鈾礦。活性炭微細孔隙豐富，有較高的比表面積，是氡的強吸附劑。以GH-18型（9mm²×0.2mm層狀）活性炭對氡吸附容量最大，且對氡的吸附在很大容量范圍內呈線性關系。其次是Φ3柱狀活性炭。

吸附器的用法有兩種：一種是連接在用抽氣筒抽取土壤氣的迴路中，通過抽氣過濾吸附氡，叫瞬時法。但主要用法是累積測氡，作為氡的捕集器。目前使用的是直徑3cm左右的塑料瓶，先裝炭層4～5cm厚，再裝乾燥劑硅膠置瓶口處，既去濕也能消除釷射氣的影響。像α卡一樣，將塑料瓶埋入測點探坑中，上蓋一個罩杯，埋置時間4～7天為宜，取出後在鉛室內進行γ射線測量。一般用多道γ譜儀，測量214Bi放出的γ射線的照射量率。

15.1.2.6熱釋光（TLD）測量方法

熱釋光測量有三種方法：α熱釋光，y熱釋光和天然土壤熱釋光。前兩種都是利用對α射線或y射線能量儲存靈敏的人造結晶物質作為劑量探測器，累積測量α或y射線。天然土壤熱釋光是以天然環境下土壤中存在的石英、方解石等結晶礦物為熱釋光探測器。因為接受照射時間長，探測靈敏度高，受干擾小，異常穩定。熱釋光與α徑跡方法一樣，屬累積測量方法。

在地質工作中主要應用y熱釋光。一般選用對γ射線能量響應較寬的氟化鋰（LiF）熱釋光探測器。目前主要應用的是GR-200系列中的LiF(Mg,Cu,P）（氟化鋰鎂銅磷）熱釋光探測器，它對γ射線的能量響應范圍為30Kev～3Mev，其相對誤差＜20%，重復使用退火溫度控制在240±2℃（不得超過245℃），並保持恆溫10分鍾。

探測元件要放在α徑跡使用的T-702型探杯支架上（其他杯亦可），挖探坑深40cm，裝好元件的探杯倒扣埋入坑中，一般放置30天左右。取出後用RGD-3型、FJ-369型或其他熱釋光劑量儀進行熱釋光測量，計算γ熱釋光強度（TL），用以製作剖面圖等。

15.1.3儀器設備

氡氣法儀器設備見表15-2。

表15-2氡氣測量儀器一覽表

4. 累積氡氣測量方法

(一)α徑跡蝕刻法

20世紀50年代末期，科學家們先後發現帶電粒子轟擊絕緣固體時，可使其產生輻射損傷。60年代初又有人提出化學蝕刻技術，它可以使輻射損傷的潛跡擴大到可用顯微鏡觀察的程度——微米量級。這項技術在60年代末期才引入到鈾礦普查工作中，後來逐漸推廣到世界各地。

徑跡測量的優點：第一為長時間的積累測量，靈敏度高，增加了探測深度，提高了找礦效果；第二為無源探測器，成本低，質量可以得到保證；第三可同時測量氡、氡的短壽命子體和氡的長壽命子體所衰變產生的α粒子，以及鈾和鐳分散暈中衰變生成的α粒子，不受強的γ和β射線的干擾。

1.基本原理

具有一定動能的α粒子射入絕緣固體物質時，所經過的路徑上會造成輻射損傷，當把遭受損傷的物質材料放入強酸或強鹼中浸泡時，受損傷的部位較未受損傷的部位的化學活動性強，會較快地發生反應並溶解到溶液中。在受損傷的部位處出現小坑——蝕坑或徑跡。這樣的化學作用過程我們稱為「蝕刻」。

如果某處具有釋放α粒子的鈾源，在該處埋設的固體徑跡探測器就會遭到α粒子的轟擊，並形成潛跡。再把探測器在室內進行蝕刻，就會顯現出徑跡來。一般來講徑跡的密度值取決於地下可能存在的礦體的鈾含量、礦體規模、產狀、埋深以及蓋層性質，也與地球物理特徵、地球化學環境、地質條件以及探測器本身的性能等因素有關。所以當具有一定規模的徑跡密度受構造(或岩性)控制時，就預示地下的礦化可能性大，反之就小。

當礦體位於潛水面以上時，α徑跡的主要來源可歸結為如下三個部分：

1)在探杯口接觸地面處，α粒子的自由射程范圍內，由鈾組核素衰變的α粒子有可能被探測器記錄到，如圖3-14中所示的①所示。

2)原生氡(Rn₁)：是鈾礦體或原生暈放出的氡。由圖3-14可看出原生氡Rn₁本身又可以直接遷移到探杯中，並被探測器記錄；同時沉澱在杯口的原生氡Rn₁的沉澱物也可能被探測器所記錄。

3)次生氡(Rn₂)：鈾礦體在一定的地球化學環境和地質條件下，能在其上部數十米到數百米的范圍內形成次生暈，其衰變放出的氡為次生氡即Rn₂。

當礦體位於潛水面以下時，礦體、原生暈及次生暈中的鈾、鐳的α輻射體都能不同程度的溶於水，這時沉澱在潛水面附近的上述核素也能向杯口遷移。其中遷移距離最遠的是氣態氡。

2.固體徑跡探測器及其埋設技術

20世紀60年代末期，徑跡蝕刻技術才被引用到鈾礦的普查與勘探工作中。1972年報道了最早用於找鈾礦的絕緣固體探測器，它是屬於第一代產品。目前固體徑跡探測器的種類較多。表3-9列出了幾種固體徑跡探測器。

圖3-14 徑跡找礦原理示意圖

表3-9 國內外常用ATD主要技術參數

(1)固體徑跡探測器原理

徑跡探測器是指膠片片基、玻璃、雲母等固體絕緣材料。當帶電粒子或核輻射碎片射入上述絕緣體後，在其路徑上因輻射損傷會產生細微的痕跡，其直徑為10^-8m，長度(1～10)×10^-8m，稱為潛跡，用電子顯微鏡才能看到。在用強酸或強鹼腐蝕這種受過輻射損傷的材料後，潛跡就被擴大，直徑可達2×10^-5m左右。在一般的光學顯微鏡下就可以觀察到輻射粒子的徑跡。上述固體絕緣材料都能用於探測輻射粒子，而最好的是有機硝酸纖維(C₆H₈O₉N₂)。

徑跡探測器無需外加電場及電子儀器，便可以長時間連續記錄入射粒子並存儲有關信息，能方便地在野外進行長時間累積測量。

(2)固體徑跡探測器的閾特性

帶電粒子在探測器中所造成的損傷，並非全部都能在蝕刻後被顯示出來。只有損傷嚴重，即徑跡密度大於或等於某一閾值(也稱臨界損傷密度)時蝕刻後，才能形成徑跡。具有一定閾值的材料，只記錄輻射損傷密度等於或大於這一閾值的那些重帶電粒子。

圖3-15表示出各種重帶電粒子的輻射損傷密度與粒子速度(能量)的關系，以及幾種探測器材料的閾值，圖中可見，硝酸纖維可記錄質子和比它更重的粒子；聚碳酸酯可記錄α粒子(即He)和比它更重的粒子，但不能記錄質子；而雲母只能記錄Ne以上的更重的帶電粒子。了解這些材料的閾特性，有助於選擇探測器材料。

圖3-15 各種重帶電粒子在固體徑跡探測器中的輻射損傷密度與粒子速度(能量)的關系及幾種探測器材料的閾值

重帶電粒子在探測器中的全部路程上能產生輻射損傷程度並不一致。一般可將其全部路程劃分三段，其作用情況如圖3-16所示。

(a)路程的起始部分(圖中的A～B段)：由於粒子的能量高、速度大，所產生的輻射損傷密度低於閾值，故不能產生可蝕刻的徑跡；

(b)路程的中間部分(圖中的B～C段)：其輻射損傷的密度高於探測閾值，這段可產生可蝕刻徑跡；B～C段稱為最大可蝕刻射程。

(c)路程的末尾部分(圖中的C～D段)：粒子的能量已經很小，輻射損傷的密度已降到探測器閾值以下，所以這部分不能產生可蝕刻徑跡。

(3)探測器的埋設

如圖3-17所示，將探測器安裝在探杯支架上，倒扣在深約40cm的挖好的坑中，然後填回土埋好。

圖3-16 重帶電粒子在探測器中的路程與閾值的關系

圖3-17 探測器的掛片方式及埋片示意

(4)探杯

其目的是保護探測器，防止沙土壓壞、碰碎，可以存儲氣體，具有一定的定向作用。其容積為(6～8)cm×(5～7)cm×10cm。玻璃杯子、竹筒子甚至一塊木板均可。

(5)固體徑跡探測器的化學蝕刻

各種固體徑跡探測器有一定差別：①對硝酸纖維用6～7mol/L(摩爾/升)的NaOH或KOH，在恆溫50℃左右浸泡30min即可。②對醋酸纖維，需要在上述化學蝕刻液中按100mL加1～3gKMnO₄的比例，製成蝕刻液，蝕刻時保持60℃恆溫，浸泡30min。③對聚碳酸酯，需要先將化學純的KOH用蒸餾水配製成5.7mol/L的溶液，再取KOH(5.7mol/L)與C₂H₅OH(乙醇)按體積比1：2製成化學蝕刻液。將聚碳酸酯片放入，保持60℃恆溫，30min取出，用清水沖洗晾乾。④CR-39片，蝕刻液用KOH製成6.5mol/L。保持恆溫70℃，放置10h後取出，用清水沖洗晾乾。

3.工作方法和技術

α徑跡蝕刻法找礦的效果取決於工作地區有利的地質條件、物理化學性質和環境、α徑跡法的使用前提和有效探測深度。原則上說取決於各種暈的發育程度。因為各種暈是鈾元素在成礦期間和期後，由於內因和外因的作用分散到周圍的基岩、土壤(沖積、殘積和坡積層)、水(地下水、土壤水和地表水)和氣(土壤氣體和近地表氣體)以及植物中而形成的。同時，很大程度上也取決於有利氡射氣的擴散通道的發育程度，像圍岩的破碎程度和孔隙度、斷裂、構造和蝕變等，也取決於水的搬運、滲透和對流等情況。

該法可以單獨使用，也可配合其他方法較為有效地應用於各種類型地區，特別適用於其他物化探方法較難取得地質效果的浮土較厚(幾米到幾十米以上)的地區。例如γ法和氡氣法效果不夠理想的地區、水文地質條件有利的地區、地表和地下壓力差和溫度差較懸殊的地區、沙漠和熱帶地區(利用大氣對土壤中氡的抽吸作用)等。

(1)工作前的准備

主要有三個方面，即選區、測網布置和探測裝置的准備。

(a)選區：根據有利的地質因素、有利的地球物理特徵進行正確的選區，並制定合適的測量網度，才能取得較好的結果。

(b)測網布置：在進行小比例尺的踏勘性徑跡測量時，測線最好同地質路線相一致。在進行大比例尺的徑跡蝕刻詳查和普查時，應盡量准確量好測線，定好測點。

埋杯網格宜取正方網格，這可以有效地進行空間控制，又便於計算機處理。

根據預計的礦體大小、形狀，並考慮到有無地球化學暈的存在來確定網格的密度，一般認為，若礦體周圍可能有較大的地球化學暈存在時，則可採用較大間距的網格。參考比例尺及點線距見表3-10。

表3-10 α徑跡測氡法測量比例尺及點、線距參考表

(2)測量程序

(a)將α徑跡探測片切成一定形狀，一般取0.8cm×1.5cm，將探測片固定在探杯(T-702型)內的支架上，並在徑跡片和杯上統一編號；

(b)在測點挖探坑，一般深度40cm，將探杯倒扣坑中，用土將探杯壓緊，再蓋上填土，在地表插上標志，如圖3-18(a)、(b)所示；

(c)探測器采樣時間，一般為20天左右；

(d)化學蝕刻液的配製與蝕刻，按配方配製好蝕刻溶液，可將取回、洗凈的探測器進行化學蝕刻；

(e)用一般光學顯微鏡觀察探測器上徑跡密度，或用徑跡掃描儀計算徑跡密度；

(f)平均氡濃度N_Rn可用下式計算：

放射性勘探方法

式中：n_Rn為探測片上每cm²凈計數；t為布放探測器時間；k_s為刻度系數。

(3)α徑跡蝕刻法的其他測量方式

(a)在埋杯方法上，可以用塑料覆蓋探杯，使用更簡便，如圖3-18(c)所示；後來出現了在露頭上埋杯的新技術，如圖3-19所示。

圖3-18 挖坑埋杯法示意圖

圖3-19 露頭地區的埋杯方法示意

(b)在應用范圍上擴充了在雪層、湖底水下、沼澤地帶、沙漠地區進行徑跡測量以達到普查與勘探鈾礦的目的。雪層徑跡測量是在降雪前把探杯理好，待來年春雪溶化時取出蝕刻；用特殊形式的探杯可在湖底水下或沼澤地帶進行徑跡測量，在水下測量時注意鉛制探杯與水面上的浮子保持一致，在沼澤地測量時應使探杯緊貼沼澤地表面，埋杯時間仍為一個月。鑽孔中的徑跡測量也有了良好的效果，做法是將探杯按一定距離固定在電纜或鐵絲上，放入鑽孔中進行測量。

(二)α聚集器測量

1.α卡測量

早在1913年，盧瑟福就把金屬材料加上負高壓收集氡子體，成為實驗室觀察放射性現象的一種常見方案，靈敏度很高。也許是外加幾百伏高壓頗不方便，這一靈敏的測氡方法並未在野外地質工作中應用。1979年卡德和貝爾將不加電壓的材料埋於地下，用以收集土壤中的氡子體，獲得成功。這種方法比較簡便，適於野外，但靈敏度較低，為了區別將前者稱帶電α卡法，後者稱自然α卡法，於是α卡法開始用於野外放射性測量。1982年我國又研製了一種使用自身帶靜電的材料做成的α卡，它同時利用靜電場力和未飽和場力，聚集氡子體，兼有探測靈敏度高和使用方便的特點，稱為靜電α卡法。

(1)基本原理

α卡能收集氡的子體，有兩個重要原因：

第一，任何固體表面都有從周圍氣體中吸附分子、原子或離子的能力。這是因為固體表面的分子或原子都有未被其他相似的原子所包圍，而存在未飽和價鍵力(也稱范德華力)的緣故。因此，將固體卡片埋在地下，其表面就會吸附氡子體，形成所謂放射性薄層。

第二，放射性衰變產物的原子多帶正電，在有氡的空間里，其衰變子體也多帶正電，並很容易附著在空氣中的塵埃顆粒上，形成放射性氣溶膠。在這種空間引入帶負電的電極，則因電場力的作用，正離子極易聚集在其上，形成放射性薄層。

所以用一定材料作成一定形態的收集片，形成放射層，用α探測儀測量卡片上的α計數率的大小，它正比於測點上氡濃度的大小；氡濃度的大小與母體有關，所以可通過α卡測量反映地下高放射性礦體的信息。

(2)α卡的分類

α卡的材質，可以是金屬片(銀片、銅片或鋁片)，也可以是塑料片。探測片可以重復使用。卡片面積一般取為3.8cm×4.5cm，常用的測量儀有CD-1、CD-2型α卡測量儀和FD-3012型α卡儀，以及其他α測量儀均可使用。

如果把卡片做成杯形，則稱α杯，相應的方法稱α杯法。

使用金屬材料吸附或收集α粒子的方法由來已久。隨後根據地質工作的需要，採取不同的技術措施以提高靈敏度，從而發展成各種各樣的α卡法。

α卡可分自然α卡、靜電α卡、帶電α卡，其工作方式相同，主要特點參見表3-11。

表3-11 幾種α卡法對比表

靜電α卡系由過氯乙烯超細纖維薄膜製成，在製造過程中其上帶有數百伏負的靜電電壓，致使靜電α卡收集氡子體的能力大增，其靈敏度的比同面積的自然α卡要高數倍。靜電α卡具有憎水性，能在野外潤濕條件下使用。

(3)野外工作方法

α卡的野外工作方法與徑跡測量相似，也要埋片，但不需要繁雜的化學處理。

一般埋片時間取3個小時，或一天，也有取6～9min。如果埋片時間超過10個小時，則α卡上還有²¹⁴Po。如果Rn和Tn兩者並存，則α卡上收集的是兩者子體沉積物，需要進行區分。

採用兩次讀數法可進行氡釷異常分離。通常取卡後立即測得讀數為n₁，它是由²²²Rn和²²⁰Rn子體共同給出的；經過t時間後，再測一次計數為n₂，則有

²²²Rn+²²⁰Rn=n₁

a²²²Rn+b²²⁰Rn=n₂

放射性勘探方法

式中：a、b是α卡上分別由²²²Rn子體和²²⁰Rn子體產生的α計數之衰減系數，它們是時間t的函數，可由實驗求得。

一般，取t=4h，Rn的子體產物基本衰變完了，由此可得

放射性勘探方法

由(3-29)式所確定的數據，對資料解釋很有價值。

(4)資料的處理與解釋

將α卡的α計數率換成氡濃度，然後作成氡濃度等值線圖，確定出異常，與其他方法的等值線異常一起進行地質解釋，確定出測區的異常展布與礦體的空間分布的關系，以及礦體上異常特徵。

2.α膜法

為了提高探測靈敏度，而加大探測片的面積。經過試驗研究，採用比卡面積大25倍的16cm×8cm的透明塑料膜代替α卡，放入特製的圓柱形探杯周圍，埋入采樣坑中，3h或10h後取出後反轉放入RM-1003型射氣儀的閃爍探測室進行α活度測量，它的計數率比α卡高10倍，其他與α卡一致。

3.α管法

需要特製一種形狀特殊的采樣裝置，如圖3-20所示，為一倒扣的探杯下方裝一根上粗下細、形似漏斗的鋼制采樣器，約半米長，直徑1.3cm、帶小孔的深部取氣導管，在測點用鋼釺打孔深70～80cm，後插入導管，壓實周圍土壤，以免進入空氣，累積取樣10～12h左右，取出後用RM-1003射氣儀測量α粒子活度。

圖3-20 α管的裝置

這個方法的優點不僅加大了收集器的面積，而且加大了采樣深度，對探測深部氡源比較有利。

4.硅半導體α儀測量

採用硅半導體探測器加電子探杯，即對探杯加電，用硅半導體探測器記錄氡及子體衰變的α粒子來達到尋找鈾礦的目的。

以上幾種方法其野外工作與α徑跡測量法相同，不再重復。

(三)活性炭吸附測氡法

活性炭法屬累積測氡技術，靈敏度高，效率亦高，技術簡單，成本低，能區分²²²Rn和²²⁰Rn，適用於覆蓋較厚、氣候乾旱、儲氣條件差的荒漠地區，它可以用於探測深部鈾礦或解決其他有關地質問題。

1.活性炭法的基本原理

靜態條件下，乾燥的活性炭對氡有極強的吸附能力，並在一定情況下與氡濃度保持正比關系。因此，把裝有活性炭的取樣器像α卡片似的埋在土壤里，活性炭中豐富的孔隙能強烈地吸附土壤中的氡。經過一定時間後，取出活性炭，測定其放射性α，便可了解該測點氡的情況，據此可以發現異常並解決有關地質問題。

活性炭，是用含炭為主的物質作原料，含有少量的氧、氫、硫等核素及水分和灰分，經高溫加工而製得的疏水性固體吸附劑。由於活性炭具有較高的表面積(700～1600m²/g)，因此具有較強的吸附能力。活性炭吸附測氡法就是依據活性炭的這一基本特性。

2.活性炭法的野外工作方法

活性炭吸附測氡法可分為微分法(瞬時法或稱抽氣法)和積分(或累積法)兩種取樣方法。目前用的較多的是累積分法，效果也較好。

(a)在去野外埋活性炭之前，宜在室內把活性炭裝在取樣直徑3cm左右的塑料瓶內，編上號，並稍加密封，以免吸附進大氣中的氡。活性炭顆粒直徑約為0.4～3mm。每個取樣瓶中活性炭重約數克至數十克，把取樣瓶子裝入探杯中，將裝好活性炭的取樣器埋於采樣坑中，坑深約50cm。

(b)埋置時間從數小時、數十小時到幾天不等，一般為5天。

(c)到設定的埋置時間後，從坑中取出取樣器，記錄取探測器時間，密封並送實驗室(或現場)測量。

(d)用帶有γ探測器(或β探測器)和鉛室的定標器，測量活性炭吸附的γ照射量率(或計數率)。測量α射線可在現場進行(不需加鉛屏)。記錄測區上所有測點的計數值，並按換算系數，計數出氡濃度含量。

注意：活性炭應保持乾燥，但不能在高溫條件下存放。活性炭吸附氡之後停放一個月左右，可以再用。長期使用或受潮後，其吸附能力要下降，但若將其加熱至120℃烘烤後，活性炭的吸附能力便可以恢復。

活性炭法的優點是測氡靈敏度高，可以發現盲鈾礦體。其不足之處是吸附器的埋置時間較長，容易丟失，工作效率低，探測設備也較為笨重(要有一鉛室)。

該法除用於找鈾礦外，還可用於尋找與氡(鈾)有關的一些礦種及地下水源，並可應用於地質填圖(劃分構造帶)等方面。

(四)釙法測量

釙 (²¹⁰Po)是 1898 年居里夫婦發現的,釙的同位素,有天然放射性元素衰變得到,也有人工得到的。作為鈾礦普查方法是20 世紀80 年代發展起來的。該法實質就是采樣並分析或測量樣中的²¹⁰Po含量。²¹⁰Po含量增高的測點可能與深部鈾礦體、地熱和天然氣源有關。

1.基本原理

方法的物理基礎是，²³⁸U的衰變產生的²²²Rn能夠通過岩層向地表擴散，²²²Rn的子體²¹⁰Pb在常溫、常壓下是固體，所以它一旦形成就不會再離開岩層。但²¹⁰Pb是β輻射體，它經一系列衰變

放射性勘探方法

而後形成穩定核素，它的子體中²¹⁰Po是強α輻射體，相對強度占鈾系的12.4%，半衰期較長(138.4天)，所以經過1384天後，²¹⁰Pb和²¹⁰Po即達到放射性平衡，一般地質條件下兩者皆處於平衡狀態，可通過²¹⁰Po的測量來獲得深部岩層有價值的信息。

依據金屬元素在稀鹽酸溶液中的電離電位，銅和銀均能置換²¹⁰Po，使附著有²¹⁰Po的銅片(或銀片)變為一個α輻射源，通過α測量儀便可測量出²¹⁰Po。

2Cu-4e→2Cu²⁺

Po⁺⁴+4e→Po

2.工作方法

野外工作方法與一般的地球化學方法相似。應當注意的是，取樣深度和樣品粒度要合適。室內分析方法也很多，現舉一例：稱40目樣品5g，倒入100mL燒杯中，加抗壞血酸0.2～0.5g，放一面積為2cm²、厚度為0.1～0.2mm的銅片於燒壞中，再加入2N的鹽酸20～25mL。燒杯加蓋後放在60℃恆溫浴中，水平振盪2h，取出銅片，洗凈晾乾。即成為無載體α源。再選用低本底的α儀測量5min，測量結果可用計數率直接表示²¹⁰Po量，也可用下式計算當量含量：

Q=KJ(×10^-6)

式中：K為儀器的換算系數，可實測獲得，ppm/計數率；J為無載體α源的α計數率。

(五)熱釋光法

國外在鈾礦普查中研究試驗的這類方法有三種，即α熱釋光法(用對α輻射靈敏的劑量探測器測量α輻射的熱釋光效應，是累積測氡的變種)；γ熱釋光法(測量γ輻射體的熱釋光效應，是γ法的變種)；土壤熱釋光法(研究天然礦物之各種輻射作用的熱釋光效應)。現簡單介紹研究比較成熟的α熱釋光法。

1.基本原理

將熱釋光探測器埋於地下一定的時間，它會接受放射性物質的照射而吸收能量，經過一定的時間後取出探測器，帶回實驗室用專門的熱釋光測量儀器，加熱熱釋光探測器，記錄相應的溫度和光強。發光越強，說明受到的輻射越強，反映了埋置點的輻射水平，可以得知放射性元素的含量分布情況，進而解決不同的地質問題。

2.分類

(1)α熱釋光法

用對α輻射靈敏的熱釋光材料如[CaSO₄(Dy)]，製成有一定厚度(76μm或13.4mg/cm²)和形狀的探測器，將探測器按一定的測網埋入土壤層中，約30天取回，在室內加熱條件下，用儀器測量α強度。該強度與探測器釋放出的光能成正比，而釋放出的光能是與探測器在埋設期間受α粒子的照射劑量成正比。

(2)γ熱釋光法

用對γ輻射靈敏的熱釋光計量劑LiF，埋在地下接受放射性照射，約30天後取回，測量所釋放的光強，它正比於測點附近土壤層中一定影響范圍內的γ輻射體和來自一定深度上氡所產生的γ輻射體的強度，進而可推測被測點放射性輻射的大小。

(3)土壤熱釋光

利用取自岩石或土壤的天然物質(如石英、方解石)或礦物作為輻射劑量的天然探測器，測量在加熱條件下其釋放的熱釋光強度，此光強正比於測點處放射性輻射強度，從而可用於探測地下一定深度輻射體。

3.裝置

(1)α熱釋光探杯

熱釋光探測器是裝在高強度的硬塑料杯內的，又由於它只對α輻射靈敏，故稱為α探杯，如圖3-21所示。實際上它就是一塊厚76μm的薄膜。典型的α粒子能量為5.5MeV，在這種物質中射程為31μm，所以探測器能把射入其中的α粒子能量完全吸收。圖中示出的α探測器被封閉在鍍鋁的聚酯薄膜中，目的是保護探測器，並可以使兩個側面均能接收α輻射，從而可提高靈敏度。

圖3-21 探杯截面圖

(2)γ熱釋光探杯

與α探杯相似，只不過探測器不同。

4.工作方法

野外埋設熱釋光探杯的情況，大體與α徑跡法相同，30天後取回探測器送室內用熱釋光劑量儀進行測量。

(a)按測量比例尺布置好測線，按網格進行熱釋光探測器埋設，對土壤熱釋光法則取土樣，深度為40cm；

(b)30天後取回熱釋光探測器，對於土樣則需要進行分析前的預處理，曬干，過篩120目；

(c)用儀器測量在加熱條件下測量熱釋光探測器或土壤的熱釋光的光強I，目前的儀器有RGD-3、FJ-369；

(d)光強I正比於受照射的放射性強度，即正比於測點輻射體的氡濃度，根據標定系數，計算氡濃度的大小；

(e)繪制平面等值線圖或剖面圖，進行資料的解釋。

國內的天然熱釋光法已有良好的試驗結果，在已知區可發現100～120m深的盲礦，未知區的測量結果也可與其他方法很好地進行對比。

5. 氡氣是哪種東西釋放出來的

氡氣是從花崗岩、磚砂、水泥及石膏之類的釋放出來。特別是含放射性元素的天然石材。最容易釋出氡。

在通常條件下。氡是無色無味的氣體。在標准狀況下。氡較易壓縮成無色的發磷光的液體。固體氡有天藍色的鑽石光澤。與其他惰性氣體相比。氡顯著地溶於水。氡更易溶於煤油、甲苯、二硫化碳等有機溶劑。氡很容易吸附於橡膠、活性炭、硅膠和其他碰李銀吸附劑上。加熱到350℃時。氡又能從活性炭上全部解吸下來。

氡氣的用途

氡在環境領域方面有它特殊的用途。比如泥土發出氡氣的量隨土壤類型和表面鈾含量而改變，一些大氣學家利用這一現象來追蹤空氣的流動。由於氡會迅速流失到大氣之中並且衰變，所以可在水文學中用於研究地下水和溪水之間的相互作用，溪中若含有較高濃度的氡，就意味著附近有地下水的注入。

氡在地質找礦方面發揮的用途也不容小覷。比如氡氣測量可用於地質找礦和解決有關地質問題，在具有氡源、明顯物理化學條件差異的金礦床中，可以用土壤中氡氣測量圈定氡異常，結合地質、物探等方法，建立起與金礦（化）體的聯系，推測金礦體，該方法在具備氡源的笑宴金礦床勘查中具有較好的實用性和有效性。

以上內容參考 網路百擾搭科-氡氣

6. 氡檢測儀

SoRn-222型空氣(土壤)氡連續檢測儀是一種對土壤和空氣中孝肢氡氣進行「連續」「實時」「微型泵全自動連續取樣」的測氡裝置，它利用微型泵結合靜電收集氡衰變子體RaA作為測洞賣量對象，滿足GB/T14582-1993的采樣與測量方法要求，定量測量土壤或空氣氡濃度。具有靈敏度高，操作簡便，克服了人工取樣的不便與外界的干擾因素，實時測量並給出結果。測量時間在1-120min內可據氡水平高低自行設置，一般設置15min,是國內土壤氡檢測自動化程度最高的儀器，滿足於GB50325《民用建築工程室內環境污染控制規范》（2006年版）土壤測氡要求，廣泛用於民用建築工程、放射性找礦射氣測量及水化找礦的水氡濃度測定，還可用於尋找地下水源、地震預報、環保工程及科研教納慎逗學等部門的氡水平調查與防氡降氡等研究工作。
具體可詢》上海仁日 021-6951.5711

7. 瞬時氡氣測量方法

早期的瞬時氡氣測量使用電離室測量氡放出的α射線，如FD-118儀器。其測量方法是先打一個孔，用取樣器抽取土壤中一定量的氣體，然後測量取樣氣體中氡放出的α粒子或子體放出的α粒子的多少，不同的儀器抽氣和測量α粒子的方式不同。如圖3-7為RE-279型射氣儀的抽氣循環系統，採用的是循環方式。如圖3-8為RM-1003型射氣儀，採用的是單向抽氣方式。

土壤氡測量儀器較多，如早期的FD-118G、FD-3016以及RM-1003、RD-200、RE-279等，現在市面上儀器也較多，如FD-3017型RaA測氡儀、BL-2014型脈沖電離室氡測量儀，SoRn-222型土壤(空氣)測氡儀、RAD6測氡儀等。

以下以FD-3017型RaA測氡儀為代表說明瞬時氡氣測量方法。

(一)FD-3017型RaA測氡法的基本原理

FD-3017型RaA測氡儀是瞬時測氡方法的代表，它通過直接抽取地下土壤或水中氡氣測量其濃度大小，來判別地下形成氡異常的原因，從而推測地下地質礦產或地質體存在的可能性。

其基本原理是：使用抽筒抽取一定量的土壤氡氣進入抽氣泵，當氡衰變成RaA瞬間，它是帶正電荷的，在專用鋁片上加負高壓(-2800V)，用於收集氡的衰變子體RaA，然後測量鋁片上的RaA放出的α粒子的計數率，該計數率的大小正比於土壤抽取氡濃度的大小，所以可以通過測量氡衰變子體RaA產生的α粒子的多少來反映測點一定深度氡濃度的大小，從而達到測量氡濃度的目的。

圖3-7 RE279 型射氣儀採用的抽氣方法示意圖

圖3-8 RM-1033型射氣儀單向抽氣的非循環測量方法

(二)FD-3017型RaA測氡儀的結構

儀器外形如圖3-9所示，採用的單向抽氣方式，由抽氣系統和測量系統兩部分組成。測量系統通過電纜給收集片加高壓，實現氡子體RaA的高效快速收集，測量系統採用金硅面壘探測器對收集片進行α粒子的定時測量。

圖3-9 FD-3017型RaA測氡儀

(三)儀器標定

測量土壤氡或水中氡絕大多數都是相對測量。要使儀器讀數值變為氡濃度值，需要在測量條件一致的情況下，對儀器進行標定，確定測量儀的每個讀數值相當於氡的濃度值。如果兩者是線性關系，可以確定出一個換算系數。測氡儀的標定方法，主要是循環法和真空法。氡室是20世紀70年代興起的，我國1988年建成提供使用。所謂氡室，實質上就是一個大容積的氡濃度值穩定的氡源。我國的8505-I型氡室，容積為1000L；雙層結構，上層為200L，下層800L。氡濃度由28Bq/L起始(提供氡源的固體鐳面源活度為60495Bq(±3%))。氡室兩側共裝有7個氣嘴，專門用於循環法和真空法進行標定。頂蓋上裝有14個圓孔，直徑5.6cm，專門用於硅半導體探測器和累積測氡探測器進行標定。

1.循環法

將待標定的探測器(室)與氡室通過氣嘴接成氡可以流動的循環迴路，如圖3-10(a)所示。打開所有閥門，使循環暢通，用雙鏈球鼓氣2min或機械泵1min，關閉閥門。連續讀數6min，取平均值，按下式計算標定系數

放射性勘探方法

式中：N_Rn為氡室的氡濃度值，Bq/(L·cpm)；n為連續6次每分鍾讀數平均值，cpm；n_底為本底讀數，cpm。

圖3-10 循環法標定系統

如果不用氡室，也可以用一個氡濃度已知的液體標准氡源代替氡室，接入循環系統，如圖3-10(b)所示，用雙鏈球鼓氣10min，關閉探測器兩邊閥門，待氣流穩定，1min後開始讀數，一般連續取10個數，取平均值，按下式計算標定系數：

放射性勘探方法

式中：Q標為液體源中氡的活度，Bq；V為循環系統總體積(探測器+乾燥器+擴散器+雙鏈球)，L；n為讀數的平均值，cpm；

為氡的累積量；t為擴散器中氡的累積時間。

如果不用液體的氡源，也可以使用固體氡源。

2.真空法

真空法的實質是將探測器接入氡室(圖3-11)，關閉閥門K₂；由K_l將探測器(室)抽成真空，關閉K₁；打開K₂，吸入氡室的氡氣，氣壓平衡後，關閉K₂，開始讀數。

按(3-25)式計算換算系數。

圖3-11 真空法標定系統

1—電離室或閃爍室；2—乾燥器；3—液體鐳標准源

也可以像循環法一樣不用氡室，改為液體或固體氡源。

(四)野外工作方法

1.應用條件

氡的瞬時測量法能有效地應用於浮土0.5～1.0m厚的地區進行普查。一般來講，在沉積岩或沉積變質岩地區，利用氡氣測量尋找外生鈾礦床是最有效的。在岩漿岩地區，如果是成礦條件與構造破碎帶關系密切時，應用效果也是好的。火山岩地區，有時含礦與非含礦的構造較為密集，礦體深又小，方法應用是會受到一定的影響。

地形平緩，浮土成分均勻，是應用瞬時氡法最有利的條件。至於其他地形條件，應用效果較差。但可在沼澤地區、凍土地和水下測量有效地採用其他類型的氡法，如α徑跡測量。

2.工作比例尺

使用不同的比例尺，可有效地應用於從踏勘到勘探的各個階段，在普查和詳查工作中，一般採用面積測量，四方網格，點距幾十米到幾米，線距幾百米到幾十米，見表3-7。

表3-7 比例尺及點、線距

3.FD-3017型RaA測氡法的野外工作方法

(1)儀器的檢查

每日出工前需對儀器進行例行檢查，檢驗儀器的密封系統是否良好，電池電壓值和校驗信號是否正常，閾值旋鈕的刻度是否在原位，穩定性檢驗是每日出工前和收工後用工作源檢測，每次計數與標准計數的相對誤差應不大於±10%，並繪制儀器穩定性檢驗曲線。

(2)測點上的工作程序

(a)到達測點後，核對測點上的標志並記錄土質及景觀情況；

(b)使用鋼釺和大錘，或專用打孔器，打孔100cm左右，一般80cm或100cm，插入取樣器，並及時將取樣器上部錐體周圍土壤踏實，防止大氣竄入孔中稀釋氡濃度；

(c)放入鋁收集片，將儀器的三通開關打到「吸」，均勻提升抽筒，抽氣量為1.5L，45s完成取氣；

(d)抽氣結束後，儀器開關打到「關」，按下「加高壓」按鈕，高壓時間一般為2min；

(e)高壓結束，儀器報警，從抽筒中取出收集片放入探測器中測量其收集的RaA放出的α粒子的多少，測量時間2min；

(f)測量結束後，儀器報警，記錄下讀數；

(g)將讀數換算成氡濃度，N_Rn=k·n，k為儀器的標定系數，n為收集片上2min的計數值；

(h)然後進行下一個點的測量，重復步驟(c)～(h)。

(3)異常處理

高於本底3倍為異常，當發現異常時，應及時檢查儀器的工作狀態，並進行以下工作：

(a)在原孔附近再新打孔進行第二次測量，確定氡氣來源是否充足；

(b)進行氡、釷射氣定性；

(c)加密測點、測線，圈定異常范圍；

(d)觀測地質、地貌情況並記錄；

(e)採集標本，設立臨時異常標志，填寫異常登記表。

(五)質量要求

為了檢查野外觀測的質量，須選擇幾個有代表性的剖面進行檢查測量。檢查工作量占總工作量的5%～10%。

檢查測量一般同技術熟練的工作人員用性能良好的儀器來進行。檢查觀測時應注意能使取樣深度和抽氣量與基本測量時盡量一致。

檢查測量結果應與基本測量結果繪在同一張圖上，如果兩次得到的剖面上氡濃度的變化趨勢重復得相當好，則認為測量結果是令人滿意的。

(六)整理資料

1.氡濃度的計算

由儀器的測量值，計算氡的濃度：

放射性勘探方法

式中：n為射氣儀的讀數；J_Rn為射氣儀的標定系數。

2.統計測區氡濃度分布

確定測區的氡濃度背景值及異常下限，繪制氡濃度直方圖，確定其分布類型國。

3.繪製成果圖件

(a)測區氡濃度剖面圖；

(b)測區氡濃度平面等值線圖；

(c)測區氡濃度平面剖面圖；

(d)解釋綜合成果圖。

(七)氡射氣異常的評價

高於正常場1.5～3.0倍的濃度值可列為異常。對於射氣異常必須進行綜合分析，目的是合理地解釋異常，並為山地工程提供依據。綜合分析的內容包括：

1.確定異常性質

這里的異常性質是指的射氣濃度是由鈾引起的還是由釷引起的，根據Rn和Tn半衰期的差異可以確定。可以把土壤空氣抽入閃爍室後，觀測最初的5～10min內儀器讀數隨時間的變化。參見圖3-12。

圖3-12 I/I₀-t關系曲線

2.確定異常范圍

為了確定異常范圍，要按一定比例尺布置網格。測線方向應垂直於異常的延伸方向，若其方向不明顯，可以選用方形測網。測網的大小要視異常的規模和復雜程度而定，如2m×1m、2m×5m、10m×2m、10m×5m等。

3.異常的垂向變化

目的是弄清楚異常向下延伸的情況，可用不同深度的測量方法來達到這個目的；測量地點應布置在具有較高濃度的點上。在每個點上用加長取樣器，分別在0.5m、0.8m、1.2m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m的深度上進行測量。氡濃度隨深度的變化情況示於圖3-13。圖中曲線1、2表示淺部和深部礦層的情形；曲線3表示不均勻的機械分散暈的情形；曲線4則表示非礦異常。該圖顯示了濃度隨深度變化的不同規律。

圖3-13 濃度隨深度變化示意圖

由於不同深度測量可以降低某些氣象等偶然因素的影響，可把異常與礦化的關系反映的更清楚。這對解釋異常工作是有利的。

4.確定射氣源大小

射氣源的大小可用多次抽氣法來確定。在異常中心點打好取氣孔，插入取氣器，得到不同抽氣次數的測量值。隨著抽氣次數的增加，射氣濃度不減弱是有希望的異常，否則是無意義的。

5.確定異常的起因

為了提供放射性物質在表層的分布情況，可進行孔中測量(或β+γ測量)。那些由於局部的氡積累而引起的射氣異常，在孔中γ測量中經常是沒有顯著反映的。

進行孔中鈾量測量對判別異常起因也是有意義的。其做法是在取氣孔中取土樣進行鈾和釷含量分析。如果射氣濃度等值圖、γ等值圖和鈾量分布等值圖上顯示的異常能夠重合(或有一定位移)，就可確定為有利地段。這是由於隱伏礦體在上伏地層中，一般存在礦化分散暈，因而會伴有氡異常、孔中γ異常和鈾量異常。

6.射氣異常評價

對所發現的異常進行分類，並登記注冊；對有意義的異常進行揭露研究；這就是異常評價工作主要內容。表3-8為各類射氣異常特徵對比表。

表3-8 各類射氣異常特徵對比表

8. 測氡儀的認識氡

氡在標准狀態下是無色無味透明的單原子惰性氣體，密度為9.73kg/m³。當溫度下降到-65℃時變為液體，其密度為5.7X10³kg/m³，汽化熱為4325cal/mol。溫度進一步下降到-71℃時變成閃閃發光的橙黃色固體。
氡氣是天然放射性鈾釷衰變系中鐳同位素的衰變子體，本身亦具有放射性，放出一個α粒子，衰變成為氡子體, 其半衰期為3.825天。
氡的測量可用來探尋鈾釷礦床還可以用來勘探石油，在尋找清潔能源方面有重大陵舉意義。我國利用水中氡氣變化預測地震已有40年歷史, 2000年以來國際上又用土壤氛預測地震有新突破。 氡也是導致居民肺癌發生的原因之一，是僅次於吸煙誘發肺癌的第二大因素。近十幾年來, 世界衛生組織宣布人們所受到的天然輻射中50%是由環境中的氡氣造成的，故目前氡尺鎮碧氣的測 定已逐漸成為公眾關心的話題。全面了解測氡儀器種類、原理及應用也為人們更加關注。
隨著我國經濟的發展，住宅條件的改善，環境氡問題已越來越突出。自1995年開始，我國相繼頒布了《住房內氡濃度控制標准》（GB/T 16146-1995）、《地下建築氡及氡子體控制標准》（GB 16356-1996）、《民用建築工程室內環境污染控制規范》（GB 50325-2001）、《建築材料放射性核素限量》（GB 6566-2001）、《室內空氣質量標准》（GB/T 18883-2002）和《電離輻射防護與輻射源安全基本標准》（GB 18870-2002）等控制氡的國家標准，對居室內和地下建築內的氡濃度水平進行干預。從而促使環境空氣中氡和氡子體的測量和控製得到了迅速的發展，各種新的測量方法和儀器被開發利用。要知道居室內的氡濃度是否超標，就必須進行氡濃旅李度的准確測定。 現階段主要是靠測氡儀來測定氡濃度。

9. 找礦標志及綜合找礦方法

建立綜合性找礦模型和提出地質、物探和化探物找礦標志是礦床地質研究的重要內容之一，也是發現金屬礦床的有效途徑。確定有效的找礦標志即不同於撰寫邏輯思維縝密的學術論文，同時，又不屬於編寫具有全面總結性質的地質報告，而是對找礦實踐經驗和採用技術方法的總結（聶鳳軍等，2001a）。北山、阿拉善和二連浩特－東烏珠穆沁旗成礦遠景區各種類型金屬礦床和預查區分布廣泛。在2003～2005年度礦產地質調查過程中，我們對這些金屬礦床和找礦預查區開展了大量的地質、物探和化探找礦工作，取得了大量的地質、物探、化探和遙感數據資料。在最新成礦理論指導下，採用先進的技術方法對這些海量數據進行全面系統的總結，提取其精華，提出綜合性找礦標志，對於在該地區部署找礦工作和實現金屬礦床找礦新突破具有一定的指導意義。

受本專著篇幅所限，這里僅對斑岩型銅、銅－鉬和銅－金礦床、矽卡岩型鐵多金屬礦床、變質岩型金礦床和與中酸性侵入岩體有關鎢、金和錫－銅礦床的找礦標志和找礦方法進行簡要介紹。

一、斑岩型銅、銅－鉬和銅－金礦床和預查區

北山和阿拉善地區斑岩型金屬礦預查區以額勒根烏蘭烏拉銅－鉬礦預查區和朱斯楞海爾罕銅－金礦預查區為代表，相比之下，二連浩特－東烏珠穆沁旗地區以奧尤特銅礦床和烏太烏拉銅礦預查區為代表。這些斑岩型礦床（點）在區域地球物理、地球化學特徵及物化探找礦標扒嫌志上既具有共性，又存在有一定、差異。通過對此類礦床和預查區地球物理和地球化學特徵的簡要總結，可以提出其相應的找礦標志。

（一）岩（礦）石物性特徵

與斑岩銅多金屬礦體密切相關的岩漿岩均具有一定的磁性。從鎂鐵質岩經中性岩到酸性岩，磁性由中強磁性經中等磁性變化為中弱磁性。礦石及含礦岩石的磁性略高於不含礦岩石，岩體與圍岩接觸帶內蝕變岩的磁性明顯低於其兩側的新鮮岩石。

含黃鐵礦和黃銅礦礦石的視極化率較高，其視極化率值大小與黃鐵礦和黃銅礦含量成正比。相比之下，以孔雀石為主的氧化型礦石，其視極化率值不高，平均值僅為3.8%。盡管可利用較強的磁性特徵將含礦與非含礦岩石加以區分，但是對於某些視極化率很高（如輝綠岩、輝長岩、安山岩）的中－鎂鐵質岩（脈）對電法勘探具有有一定干擾作用（白大明等，2001；孟貴祥等，2006；聶鳳軍等，2002b）。

（二）地球物理、地球化學特徵

在重力場方面，考慮到與斑岩銅多金屬礦床有關的侵入岩體常常受斷裂構造帶控制，因此，這類礦床大都在重力場梯度帶旁側出現或者在剩餘重力異常高值區與低值區結合處偏重力高一側產出。鑒於工作區內中酸性侵入岩體以重力低為特徵，因此，含礦斑岩體所在部位存在明顯的重力低異常。在有斑岩型銅多金屬礦（化）體產出的部位經常可觀察到重力高異常，異常幅度值變化范圍為n×10^-1～n×10^-5m/s²。在磁場特徵上，鑒於成礦主岩大多為磁性較低的中巧頌酸性侵入岩體，因此，斑岩銅多金屬礦床大多在正與負磁異常過渡帶一側的負磁場中產出。對於銅多金屬礦體來講，富含黃鐵礦和磁黃鐵礦的礦石常常引起不同程度的正磁異常，異常強度值變化范圍為n×10～n×10²nT。在激發極化異常方面，地表氧化型礦體常位於激電異常旁側，其本身一般不產生激電異常，相比之下，原生礦（化）體可引起非常明顯的激電異常，並且以高極化率和中高電阻率為特徵（白大明等，2001；孟貴祥等，2006；聶鳳軍等，2002b）。

斑岩型銅多金屬礦床大都位於銅、鉛、鋅、金和銀區域地球化學異常帶上，元素組合為金、銀、銅、鉛、鋅、砷、汞、鉬和鉍。一般來講，上述金屬元素在中酸性侵入岩體中的富集程度最高，暗示了其在斑岩型銅多金屬礦床成礦過程中所發揮的作用。與斑岩型銅多金屬礦化帶有關的元素地球化學異常種類較多，金屬元素有銅、銀、金、鋅、鉛、鉬、砷、鉍、硼、鋇、鉻、錳、鈷和鎳、其中銅和銀及其伴生的鋅、鉛、砷、鉬和鋇元素異常以襯度高、強度大和濃度系數高為特徵。對於規模較大的銅多金孝此鄭屬礦床（體），從礦化中心向外，元素組合異常的水平分帶依次為金、銀、鉍、銅和鉛（內帶）→鋅、鋇、鍶、砷和硼（中帶）→銅、錳、鈷和鎳（外帶）。相比之下，銅多金屬礦床（體）的垂直分帶為：錳、鈦、鉻、鈷、砷和硼等元素集中於礦（化）體上部，銅、金、銀、鉛和鋇元素主要發育在礦體中下部，鎢、錫和鉍主要分布於礦體下部。一般來講，揮發性組分或運礦元素可在銅多金屬礦床（體）頂部形成比較明顯的前緣暈（頭暈），而高溫或活動性較小的金屬元素在銅多金屬礦床（體）的底部形成不太明顯的尾暈（聶鳳軍等，2002b,2000e）。

（三）綜合找礦標志

a.斑岩型銅多金屬礦床大都位於深大斷裂附近斷隆區的邊部或隆起－坳陷過渡帶，並且與構造－岩漿活動帶有關。

b.斑岩型銅多金屬礦床大都位於兩組以上斷裂交匯處或褶皺與斷裂相切部位，其中向（背）斜軸部或傾覆端產出的高侵位小岩體（岩株、岩牆）與金屬礦化帶具有密切空間分布關系。

c.具有工業價值的銅多金屬礦體賦存於斑岩體頂部與圍岩的接觸帶內，特徵的圍岩蝕變有硅化、絹雲母化、綠泥石化、硅化和青磐岩化。

d.區域重力梯度帶或正負異常的過渡部位是銅多金屬礦體產出的有利場所。

e.斑岩型銅多金屬礦床要麼位於正負磁場過渡帶偏向負磁場一側，要麼處於較為平靜磁場（多為負磁背景）中的局部正磁異常上。

f.主要金屬成礦元素（銅、金、銀、鉛和鉬）高異常所在位置與礦化蝕變帶分布范圍相吻合，金屬元素具有明顯的水平分帶與垂直分帶。水平分帶為銅、金、鉛、銀和鉍（內帶），鋅、鋇、砷和硼（中帶），鉻、錳、鈷和鎳（外帶），垂直分帶為前緣暈（頭暈）——揮發性元素或運礦元素（錳、鈦、鉻、砷和硼等）、近礦暈——成礦元素或中－高溫親硫元素（銅、金、銀和鉛）、尾暈——高溫或活動性較小的元素（鎢、錫和鉍）。

g.綜合性物探方法找礦效果明顯，斑岩型銅多金屬礦（化）體以具有中－低強度磁性、高極化率和中－低電阻率為特徵。激發極化法和高精度磁法是尋找此類礦床的有效手段。

h.大規模的斑岩型銅多金屬礦（化）體常常產生明顯的局部重力高異常。

二、矽卡岩型鐵多金屬礦床

北山－阿拉善地區代表性鐵多金屬礦床為卡休他他鐵－鈷－金礦床和烏珠爾嘎順鐵－銅礦床為代表。相比之下，二連浩特－東烏珠穆沁旗地區典型矽卡岩型鐵多金屬礦床主要有朝不楞鐵－鋅－鉍－銅－鉬礦床和查干敖包鐵－鋅－銀礦床。

（一）岩（礦）石物性特徵

代表性矽卡岩型金屬礦石和含礦矽卡岩樣品的極化率值大多高於一般矽卡岩樣品，如朝不楞礦床許多鐵多金屬礦石樣品的極化率值均大於25%，可產生明顯的高極化率異常。一般來講，緻密塊狀含硫化物鐵礦石樣品的電阻率值明顯低於其容礦圍岩，浸染狀礦石和氧化型礦石與圍岩的電阻率值差別不大。鑒於矽卡岩型金屬礦石和含礦矽卡岩樣品以密度高為特徵，其與圍岩的密度差可達（0.08～0.11）×10³kg/m³，因此，我們可採用高精度重力測量技術圈定具有一定規模和一定埋深的鐵多金屬礦體和含礦矽卡岩帶。考慮到鐵多金屬礦石和含礦矽卡岩大多富含磁鐵礦和磁黃鐵礦，磁化率值一般為n×10⁵Sl，剩餘磁化強度值多在n×10⁵×10^-3A/m 以上，進而產生較高的正磁異常。

（二）地球物理特徵

無論是在北山和阿拉善地區，還是在二連浩特－東烏珠穆沁旗一帶，與矽卡岩型鐵多金屬礦床成礦作用有關的輝長岩和花崗岩均以具有正磁異常為特徵，矽卡岩型鐵多金屬礦區大多位於正磁異常帶的邊部。在大比例尺磁場強度圖上，鐵多金屬礦化集中區與局部正磁異常帶具有良好的對應關系，磁場的強度值大約為幾百nT。

在重力異常圖上，矽卡岩型鐵多金屬礦區大多位於區域重力低異常帶的邊部。另外，具有一定規模的礦（化）體可產生高極化率（幅值達8%～10%）異常和低電阻率異常。上述物探異常呈條帶狀分布，與鐵多金屬礦化帶和含礦矽卡岩帶分布范圍一致。鐵多金屬礦床所在部位能否出現正磁異常，主要取決於鐵多金屬礦體和含礦矽卡岩體的磁鐵礦含量。磁異常值變化范圍從幾百nT 到幾千nT。另外，個別規模較大的鐵多金屬礦體和含礦矽卡岩帶也可產生變化幅值為（0.5～1）×10^-5m/s²的剩餘重力異常。

（三）地球化學特徵

與矽卡岩型鐵多金屬礦床有關的岩（體）層，其主要成礦元素的背景含量值均高於地殼克拉克值數倍，如朝不楞地區岩（層）體代表性岩石樣品中鉛的背景含量值為50×10^-6，是地殼克拉克值的3倍。矽卡岩型鐵多金屬礦床各元素異常具有明顯的分帶特點，原生異常在空間上分布有序，並具有一定的水平分帶和垂直分帶。水平分帶為從岩體→接觸帶→賦礦圍岩，各元素異常遵循中高溫元素組合（鉬、鎢、錫）→中溫元素組合（銅、鉛、鋅、銀、錳、金）→低溫元素組合（鋇、硼、砷、銻）的分布規律。相比之下，垂直分帶為硼、砷和銻（頭暈）→銅、鉛、鋅、金和銀（礦體）→鉬、鈷、鉍和鎢（尾暈）的分帶序列。

（四）綜合找礦標志

a.矽卡岩型鐵多金屬礦床大都在古生代造山帶中產出，並且受近東西和北西向斷裂構造以及海西期中酸性侵入岩體控制。兩組或兩組以上斷裂（褶皺）交匯處是尋找隱伏鐵多金屬礦體的有利部位。

b.海西期中酸性侵入岩體與前寒武系或下古生界碳酸鹽地層接觸帶是尋找隱伏鐵多金屬礦體的有利地段。

c.銅、鉛、鋅、鉬、銀和金為矽卡岩型鐵多金屬礦化體的指示性元素，元素地球化學異常具有明顯的水平和垂直分帶。水平分帶為（鉬－鎢－錫）→（銅、鉛、鋅、銀、錳、金）→（鋇、硼、砷、銻）。相比之下，垂直分帶自上而下為（硼、砷、銻）→（銅、鉛、鋅、金、銀）→（鉬、鈷、鉍、鎢）。

d.高磁和低重力異常是圈定含礦岩體的重要依據，高磁異常中的低磁異常帶和重力高異常與重力低異常的過渡帶常常暗示了岩體與地層接觸帶或斷裂帶的存在，是尋找矽卡岩型鐵多金屬礦床的有利場所。

e.「三高一低」（即高重力、高磁力、高極化率和低電阻率）物探異常是尋找矽卡岩型鐵多金屬礦（化）體的地球物理標志。激發極化法和高精度磁法是尋找此類礦床的主要物探手段（白大明等，1998；馮天泗，1987；史保連，1986）。

三、變質岩為容礦圍岩金礦床

變質岩為容礦圍岩金礦床（點）主要分布在北山和阿拉善地區，代表性礦床或預查區有朱拉扎嘎金礦床、老硐溝金礦床和百蓮圖金礦預查區，其代表性岩（礦）石物性、地球物理和地球化學特徵以及綜合性找礦標志簡述如下。

（一）岩（礦）石物性特徵

盡管前寒武系各類變質岩（角閃黑雲斜長片麻岩和石英片岩）在原岩岩性上差別較大，但是它們均以低極化率（約為3%左右）和高電阻率值為特徵。一般來講，含金石英脈的極化率值（高達105 以上）均高於非含礦石英脈，而電阻率值均低於非含礦石英脈。另外，盡管各類變質岩磁性強度值變化范圍較大，但是總體上大於石英脈，因此，在石英脈出現的部位常常見有低磁異常。

（二）地球物理特徵

考慮到金礦床大都受構造破碎帶控制，因此，許多金礦床出現在區域重力場梯度帶急變部位也是預料之中的事情，如朱拉扎嘎金礦床就產出在北東向重力梯度帶急變部位。在磁場強度圖上，此類金礦床一般出現在正與負磁異常的接合部位。在變質岩為容礦圍岩金礦床的普查勘探階段，採用甚低頻電磁法（VLF-EM）可快速地發現、追索和圈定（隱伏－半隱伏）含金石英脈及其相關控礦斷裂的分布范圍和產出規模。通過對測量數據的定量計算，可推測異常源的空間形態。含金石英脈與控礦斷裂的甚低頻電磁異常特徵為：磁場水平分量（Nh）為極大值，磁場垂直分量（Nz）極小值，極化橢圓傾角（D）為正交零點，F曲線為極大值。除了上述甚低頻電磁法外，亦可採用激發極化法發現和圈定含金石英脈及其相關的控礦斷裂，進而確定含金石英脈的空間分布形態和埋藏深度。含金石英脈與控礦斷裂的激電磁異常特徵為高極化率和低電阻率。採用井中充電激發極化法和電測井技術對朱拉扎嘎金礦床的深部延伸情況進行了詳細測量，確定了同一鑽孔不同深度礦層之間、相鄰鑽孔礦層之間、鑽孔礦層與地表礦化體之間的空間分布關系，為尋找井周和井底盲礦體和確定鑽孔位置提供了科學依據。大量野外地球物理找礦實踐表明，在此類金礦床的地質普查階段，採用高精度磁測圈定控礦構造和含金石英脈也可取得很好的找礦效果，有利的成礦部位常常出現低磁異常帶（n×10～n×10²nT）（張義，2006）。

採用伽瑪能譜方法同樣可在荒漠、戈壁和草原覆蓋區進行找礦預測，確定鉀、釷和鈾含量與金豐度值之間的分布關系是尋找隱伏金礦床的重要環節（張義等，2005）。

（三）地球化學特徵

在區域地球化學場中，從正常場→近礦圍岩→蝕變破碎帶→含金石英脈，金的含量依次增高，相應的濃集系數亦是如此。金礦（化）體金的原生暈十分發育，並且嚴格受構造破碎帶控制。伴生元素有銀、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、錳、砷、鉬、銻、鋇、鍶、釩、鈦、氟、碘和汞，其中氟、碘、汞、砷和銻為遠程指示元素。鉛和銀為礦體頂部特徵元素（Ag/Au>1），銅、鎳、鈷、錳和釩為礦體中部特徵元素（Ag/Au≈1），鉬為礦體中下部或下部特徵元素（Ag/Au<1.5）。

（四）綜合性找礦標志

a.在前寒武系變質岩塊體中，糜棱岩發育地段的石英脈是重要的載金地質體，黃鐵礦、毒砂和方鉛礦與金含量呈正相關關系。

b.金礦區位於重力梯度帶內部或其旁側以及正與負磁異常的接合處。

c.金礦區位於明顯的以金為主，同時伴生有銅、鉛和鋅的組合異常中。從背景場→含金石英脈，金含量呈明顯增高趨勢。從礦體頂部→礦體上部→礦體中部→礦體中下部或下部，元素組合分別為（汞、砷）－氟－銻－鉛－銀，銅－金－鈷，錳－鎳－鉬。

d.在金礦床普查階段，可採用高精度磁法和甚低頻電磁法（VLF-EM），快速查明控礦構造和含金石英脈的空間分布形態，並對其找礦潛力進行初步評價。致礦異常特徵是，低磁、VLF-EM-Nh為極大值、Nz為極小值、D為正交零點和F曲線為極大值（白大明等，1998；史保連，1986）。

e.在金礦床詳查階段，應採用地面和井中激發極化法、地面伽瑪能譜測量法，同時結合地球化學測量結果，發現和圈定含金石英脈和含金構造－蝕變岩帶，進而為槽、坑和鑽探工程布置提供依據。金礦體異常特徵是，中高視極化率、低電阻率和伽瑪能譜異常。

四、與中酸性深成侵入岩體有關的金、鎢、銅和錫－銅礦床或預查區

如前所述，北山、阿拉善和二連浩特－東烏珠穆沁旗地區，與中酸性深成侵入岩體有關的金、鎢、銅和錫－銅礦床或預查區星羅棋布，為上述3個地區最重要金屬礦床類型。代表性礦床有紅尖兵山鎢礦床、青山銅礦預查區、沙麥鎢礦床、毛登錫－銅礦床、白音寶力道金礦床和巴彥哈爾金礦床。這里我們以白音寶力道金礦床和巴彥哈爾金礦床為例，簡要論述此類金屬礦床或預查區的岩（礦）石物性、地球物理和地球化學特徵以及綜合性找礦標志。

（一）岩（礦）石物性特徵

含礦中酸性侵入岩體（如花崗閃長岩、閃長岩等）的密度值為（0.05～0.10）×10³kg/m³，均高於其所侵入的圍岩，因此，局部地段產生一定強度的重力異常也是預料之中的事情。需要提及的是，盡管岩體中礦脈數量較多，但是受整體規模的限制，尚不能產生明顯的重力高異常。中酸性侵入岩體屬中弱磁性岩石，其磁異常幅度變化范圍為n×10～n×10²nT，相比之下，鑒於金礦體中含有少量磁性礦物（磁黃鐵礦和黃鐵礦），因此，它們的磁性強度略高於其容礦圍岩。一般來講，當中酸性岩體及相關含礦脈體位於古生界和新生界火山－沉積岩地層時，局部地段可產生高阻斷面，其中含金石英脈以具中高電阻率和高極化率為特徵。相比之下，含金構造－蝕變破碎帶則以具有中低電阻率和高極化率為特徵。沿含金石英脈和含金構造－蝕變岩破碎帶，代表性岩（礦）石樣品鉀的含量比圍岩增高20%～130%，釷和鈾含量分別增高15%～50%和50%～70%，相比之下，Th/U 比值呈明顯降低趨勢，所有上述特徵均可作為識別金礦化帶的地球化學標志（聶鳳軍等，2002b）。

（二）地球物理特徵

與侵入岩有關的金礦床或預查區大都位於區域重力場中的低異常區，區域平緩磁場背景中的中－低強度正磁異常區。在含金石英脈和含礦構造－破碎帶一般都能觀測到正磁異常，異常強度為幾十到幾百nT。考慮到含金石英脈和含金構造－蝕變岩帶均以高極化率和中低電阻率異常為特徵，因此，激發極化法和電阻率法對此類礦床的找礦勘查效果明顯。甚低頻電磁法（傾角法和波阻抗法）測量對確定斷裂構造和含金石英脈的分布范圍具有一定的效果，可作為金礦床地質普查工作中的首選物探方法。鑒於金礦體代表性岩（礦）石樣品中釷、鈾和鉀含量均很高，因此，在金礦體分布區常常可觀察到伽瑪能譜異常。此外，地電化學提取法和氡氣測量法對發現和確定金礦（化）體的位置和查找隱伏侵入岩體均有一定的效果。

（三）地球化學特徵

砷、銻、氟、金和汞含量的高低是反映中酸性侵入岩體內是否存在含礦斷裂的重要指示元素，含礦構造的主要地球化學異常特徵是面積大和元素含量高。金礦床一般位於多元素異常組合的高濃度部位，如白音寶力道金礦床和巴彥哈爾金礦床均位於銅、鉛和鋅元素組合異常區以及金元素異常的高濃度帶。

（四）綜合性找礦標志

a.中酸性侵入岩體沿構造破碎帶侵入，其中岩體頂部的剪張性斷裂帶為重要的容礦構造，礦體上下盤發育較強的圍岩蝕變帶。

b.金、銀、砷、鉛、銅、鎢、鉍、釷和鉀元素組合異常是尋找隱伏金礦體的重要標志。

c.與金礦床有關的中酸性侵入岩體的地球物理標志為高重力、微磁性和高電阻率，相比之下，這種岩體的地球化學標志為鈾、釷、和鉀元素組合異常。

d.電法（激電、電阻率法）是尋找此類金礦床的有效方法，高極化率和中高電阻率是尋找金礦體的重要標志。

e.甚低頻電磁法是快速查明含礦斷裂帶和含金石英脈空間分布特點的有效手段。

10. 氡氣測量

測氡法是核物探的一種，近年來在煤火探測方面的應用很受歡迎。山西礦業學院的劉洪福等在20世紀90年代中期研究了測氡法探測煤層自燃火源位置及范圍的機理，並建立了天然放射性介質測氡試驗台，差塌研究氡析出與溫度之襪穗間的關系，開發出了CDTH（測氡探火）專用軟體，並在山東棗庄礦業集團公司柴里礦等15個礦局推廣應用。太原理工大學、原長春科技大學等院校及河北邢台礦務局葛泉煤礦、石圪虛好圓節煤礦等生產單位也對測氡法（α杯測氡）圈定地下煤層著火范圍做了不少研究，並在實際生產中取得了很好的效果。氡射氣容易受到氣象條件等因素的影響，為了減弱干擾，本次研究選用了德國SARAD公司生產的RTM2100氡釷探測儀。RTM2100設有專用的感測器，用來測定測點的溫度、濕度及氣壓強度，並自動進行三者影響校正。此儀器有測氡與測釷兩種模式，且在測氡模式下可將釷射氣的影響作為干擾因素消除，反之亦然。本次測量採用測氡模式，吸氣泵選用0.5L·min^-1，測量時間為10min；排空時間5min，吸氣泵選用3L·min^-1；測量深度40cm，點距20m，線距平均25m。

氡射氣測量干擾較多，通常單點重復測量可比性差。圖4⁃2⁃14是工作區一條剖面重復測量的比較圖。從圖可見兩次測量的結果其幅值有一定差異，但異常曲線的變化趨勢一致，異常峰值的位置和個數對應的很好，說明採用RTM2100氡釷探測儀測量的結果是可靠的。

圖4-2-14 氡射氣重復測量對比圖

圖4⁃2⁃15是氡氣測量結果圖。圖中左側異常整體與地面勘查火區吻合很好，特別是氡氣異常中心點主要分布在勘查火區邊界，可能是著火點的反映。右側的氡氣異常可能是地下著火區的反映。

圖4-2-15 內蒙古烏達Ⅷ號火區地表氡氣濃度圖

圖中紅色實線所夾區域為2004年地表勘測火區