放射性勘探（氡氣測量應(yīng)用）基本原理
放射性元素的衰變、a射線和γ射線在與物質(zhì)相互作用時(shí)產(chǎn)生的電離、激發(fā)作用和康普頓效應(yīng)、光電效應(yīng)等，為放射性勘探的理論基礎(chǔ)。根據(jù)上述理論，采用適當(dāng)?shù)膬x器可探測和研究地下各種地質(zhì)體形成的天然放射性異常。放射性勘探方法主要有γ法、射氣法、a徑跡法、210Po法、a卡法和a杯法等。
放射性元素在巖石，土壤中普遍存在，但含量很低，它們在衰變過程中產(chǎn)生的新子體——氡。氡不僅具備繼續(xù)衰變的特性，而且還具有很強(qiáng)的滲透性‘?dāng)U散性和流動(dòng)性，可以借助斷層，裂隙運(yùn)移；也可以溶于水中，借地下水的流動(dòng)通道，從地下上升到地表。因此斷裂就是氡氣*常見的流動(dòng)通道。通常在同一地區(qū)的地層中，斷裂及其破碎的區(qū)域氡氣的濃度偏高，利用測氡儀器有效地檢測到氡氣異常點(diǎn)的有規(guī)律的空間分布，就可以推斷改區(qū)斷層的平面位置。氡氣測量應(yīng)用很廣泛，以下只陳述三個(gè)方面的應(yīng)用
氡氣測量在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用
一在地下熱水調(diào)查中的應(yīng)用
地下熱水的形成必須具備一定的地質(zhì)條件，如熱源體、孔隙良好的儲熱水層、致密的蓋層、斷裂構(gòu)造等。其中斷裂構(gòu)造對于熱水的形成尤其重要，它即起到導(dǎo)水增溫的作用，又使深部熱儲在地下水動(dòng)力作用下帶至地表Eli，所以地下熱水的勘探主要是確定儲熱斷裂構(gòu)造，儲熱斷裂構(gòu)造的勘探成為地下熱水勘探的關(guān)鍵。氡氣測量在斷裂構(gòu)造勘探中具有獨(dú)特性，有許多成功的實(shí)例¨引，如柿子坪熱田上方的氡氣異常，經(jīng)后期鉆探已證實(shí)了熱田的存在，說明深源氡隨地下水沿構(gòu)造通道或巖溶縫洞運(yùn)移模式的正確性。在城市中，當(dāng)其他地球物理方法受城市電磁場及震動(dòng)干擾時(shí)，氡氣測量更顯其優(yōu)勢。所以使用了土壤氡氣測量和水中氡氣測量方法進(jìn)行地下熱儲勘探，目的是圈定出地下熱水的有利遠(yuǎn)景區(qū)。
地下熱水資源的形成與地下構(gòu)造斷裂密切相關(guān)，構(gòu)造既是地下熱水形成的儲存空間，又是熱水的循環(huán)通道。而斷裂構(gòu)造的存在造成放射性元素氡隨地下水沿?cái)嗔堰w移和富集，形成地表可探測到的放射性氡異常，這就是氡氣測量探測地下熱水資源的地質(zhì)基礎(chǔ)。這種氡活度濃度異常形成的地質(zhì)依據(jù)是比。3J：
(1)地下熱水蒸氣往上遷移時(shí)，其路途所遇的氡能被蒸氣壓力推向地表。溫度越高，氡溶解于水中的量越少，熱水蒸氣中含的氡越高。這些含氡熱氣可沿著裂隙、孔隙和毛細(xì)管擴(kuò)散，并在對流、抽吸等多種因素作用下遷移到地表或近地表。
(2)隨著地溫梯度從地下向地表的不斷減小，鈾、鐳、氡等放射性元素不斷向地表運(yùn)移，從而在地表引起氡活度濃度異常。
(3)當(dāng)?shù)叵聼崴腥芙庥蟹派湫晕镔|(zhì)鈾和鐳時(shí)，當(dāng)其沿構(gòu)造通道運(yùn)動(dòng)而出露地表時(shí)，由于地球化學(xué)環(huán)境的改變以及細(xì)粒疏松物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)的吸附等原因，會(huì)在構(gòu)造帶附近出現(xiàn)放射性物質(zhì)的沉淀和富集，從而造成氡及氡子體異常。
(4)巖石破碎、裂隙發(fā)育，不僅增大了巖石的射氣系數(shù)，使得放射性氣體容易溢出，而且構(gòu)造本身氣體的良好通道，較深部的氡氣也能沿著斷裂帶向地表遷移，形成氡活度濃度異常。
所以，氡作為地?zé)豳Y源的指示元素，為通過查找斷裂構(gòu)造而探測地下熱水資源提供了手段，同時(shí)為通過土壤或淺層地下水中氡活度濃度的富集特征，來探測地下熱水的有利遠(yuǎn)景成為可能，也為氡活度濃度異常解釋奠定了基礎(chǔ)。
從地下熱水氡活度濃度形成機(jī)理可知，地表所測氡活度濃度異常是地下儲熱構(gòu)造的指示，多個(gè)構(gòu)造的交匯是形成地下熱水儲存的有利條件，所以在對氡異常進(jìn)行地下熱水儲存空間位置解釋時(shí)，將兩個(gè)以上構(gòu)造的交匯作為有利遠(yuǎn)景區(qū)劃分的條件之一，多異常重疊是有利遠(yuǎn)景區(qū)劃分的條件之二。
二 在地質(zhì)構(gòu)造勘探中的應(yīng)用
氡氣測量技術(shù)在其它領(lǐng)域的成功應(yīng)用也被應(yīng)用到工程地質(zhì)中用于圈定斷裂帶，尋找地裂縫，劃定滑坡邊界等
確定斷層位置
大量資料表明，對于一定規(guī)模的斷層，通過氡等氣體的測量可以找出斷層的位置。氡濃度的幅度異常，剖面形狀常受斷層規(guī)模、傾角、巖性、斷層破碎帶寬度，充填物以及覆蓋層的厚度，成分密度，孔隙度以及地貌、植被等諸多因素的影響，定量解釋有一定困難。但觀其趨勢，可以得到一定信息。如當(dāng)斷層近乎垂直，斷裂破碎帶較開放，蓋層**，氡等氣體常形成單峰高值。對于傾斜斷層測氡異常隨土壤蓋層厚度增大而展寬。
三 氡氣測量在煤礦采空區(qū)的應(yīng)用
煤系地層是還原條件下形成的，由于軸元素的物理化學(xué)性質(zhì)，在煤系地層中軸核素的含量大大地高于其他地層。當(dāng)?shù)叵虏煽諘r(shí)，采空區(qū)改變了地下地質(zhì)體的應(yīng)力狀態(tài)，使地質(zhì)體發(fā)生形變，從而改變了地下氣體的運(yùn)移玉聚集環(huán)境。采空區(qū)對氡氣的運(yùn)移與富集主要有3方面的控制作用，一是儲氣作用：相對于周圍完整巖體而言，采空區(qū)冒落帶和裂隙帶是相對松散的.二是集氣作用：采空區(qū)煤層頂板塌陷冒落后，應(yīng)力集中區(qū)向圍巖內(nèi)部遷移，在采空區(qū)周邊形成一個(gè)地應(yīng)力區(qū)。一般來說氣體與液體總是由壓力較高向壓力較低的部位遷移。因此，采空區(qū)及其周邊派生變形區(qū)就形成地下抽氣體的容器，不斷把圍巖中的氣體抽到采空區(qū)來，造成氡元素在采空區(qū)的聚集。同時(shí)，由于采空區(qū)及其周邊裂隙帶的存在，還可以以其他方式促使放射性元素向采空區(qū)的運(yùn)移、富集。三是通道作用：采空區(qū)冒落帶及其派生裂隙形成后，都是氣體自下而上運(yùn)移的良好通道。在地溫和地壓作用下氡氣必然與其他氣體一起自地下深處向地表遷移在地表形成氡異常區(qū)。
總之，通過上述作用，氡元素向采空區(qū)積聚，在地表形成一個(gè)與采空區(qū)形態(tài)行對應(yīng)的氡異常區(qū)。因此，可以通過測量地表元素的濃度來準(zhǔn)確圈定煤礦采空區(qū)的位置與范圍