CN112462406A - 一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，包括：确定公里网坐标值；测定待测土壤的活性铀含量、Po‑210比活度和天然热释光剂量；将公里网坐标值与测定的相应的待测土壤的活性铀含量、Po‑210比活度和天然热释光剂量进行整理，形成二维空间散点数据；将待测土壤的活性铀含量、Po‑210比活度和天然热释光剂量进行降噪处理，获得降噪后的变量数值；将降噪处理后的数据进行正规化压缩处理，并进行计算处理形成网格化数据
然后进行分形滤波处理，分形处理后网格化栅格数据值大于等于1的数据范围即为深部铀矿化有利远景区。本发明方法能够有效避免受地表背景值的干扰，深部铀矿找矿效果不佳的问题。
Description
技术领域
本发明属于铀矿勘查领域，具体涉及一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法。
背景技术
深部铀矿体中铀元素在地压力和温度及自身含量差异的条件下随着地气向地表迁移，在表层地球化学障等条件下赋存富集，铀在迁移和富集过程中不断衰变产生铀系列子体镭、氡、钋、铋、铅等放射性核素，在长期的地质环境中，铀及其衰变的系列子体为放射性平衡状态，通过土壤天然热释光测量可以总体探测铀及其子体衰变产生的放射性剂量，土壤天然热释光测量的结果反映铀及其子体的总的量，铀的子体氡是铀衰变系列唯一的气体分子，具有较强的迁移特性，但是氡的半衰期短，理论上在地下迁移距离很短，但是其衰变子体Po-210半衰期相对较长，是深部铀矿化较好的指示标志，Po-210是通过土壤Po-210测量获取比活度。同时未衰变的一部分纳米活性铀沿着空隙和裂隙向地表迁移，可通过金属多动态测量获取。
然而，在实际测量数据的分析中，不管是放射性测量方法还是深穿透地球化学方法获取的活性铀，都受地表背景值的干扰，其指示的结果不明显。
为此，亟待开发一种新的深部铀矿的测量方法，以消除地表干扰，增强表征深部矿质信息，达到深部找矿的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，有效克服深部铀矿表征地球化学信息微弱，单一方法找矿标志不明显的缺陷，并有效避免放射性测量方法及深穿透地球化学方法获取的活性铀，受地表背景值的干扰，深部铀矿找矿效果不佳的问题。
实现本发明目的的技术方案：一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、设计深部铀矿测点，确定GPS坐标点，进行现场定点并在现场定点附近范围的不同位置打若干个孔，在每个孔取若干个不同深度处，确定公里网坐标值(X，Y)；
步骤2、在步骤1确定的公里网坐标值(X，Y)处分别采集新鲜土壤，晾干后充分混合，过筛后作为待测土壤，备用；
步骤3、配置活性铀的配方试剂，通过ICP-MS进行待测土壤的活性铀含量测定；
步骤4、配置Po-210的配方试剂，通过低本底α测量仪进行待测土壤的Po-210比活度测量；
步骤5、通过热释光仪器测量待测土壤的天然热释光剂量；
步骤6、将步骤1确定的公里网坐标值(X，Y)与步骤3-5测定的相应的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量进行整理，形成二维空间散点数据；
步骤7、将步骤6整理的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量进行降噪处理，获得降噪后的变量数值；
步骤8、将步骤7降噪处理后的数据进行正规化压缩处理，处理为0至1之间数据，形成新的活性铀含量、Po-210比活度、天然热释光剂量数值分别记为：CU、CPo、CTL；
步骤9、将步骤8形成的新的活性铀含量CU、Po-210比活度CPo、天然热释光剂量CTL数值计算形成比值
步骤10、将步骤9形成的比值
的计算值采用克里金网格化插值，形成网格化数据
步骤11、将步骤10形成的网格化数据
进行分形滤波处理，并绘制成平面等值线图，分形处理后网格化栅格数据值大于等于1的数据范围即为深部铀矿化有利远景区。
进一步地，所述步骤7具体包括：
步骤7.1、利用离散正弦变换将步骤6整理的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量数据，从二维空间域转换为离散正弦域，得到在离散正弦域内的频谱数据
步骤7.2、在离散正弦域内，求取步骤7.1的频谱数据的5倍平均值后取整，确定频谱阈值En；
步骤7.3、根据步骤7.2确定的频谱阈值En，在离散正弦域内对变量数据
进行滤波处理，将正弦域内频谱大于频谱阈值En的所
赋值为零；
步骤7.4、根据步骤7.3滤波处理后的变量数据进行正弦逆变换，将其从离散正弦域内转换为二维空间域，得到降噪后的变量数值。
进一步地，所述步骤7.1中离散正弦变换的公式为：
其中，j＝1，2，3，分别表示活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量；i为j变量的不同数据；N为j变量的数据个数；
为二维空间域内第j变量的第i个原始数据；
为第j变量的第i个数据的离散正弦变换值；a(i)为变换系数。
进一步地，所述变换系数a(i)的计算公式为：
进一步地，所述步骤7.4中离散正弦逆变换的公式为：
其中，C′ij表示第j变量的第i个测点的数值经过降噪处理后的数值。
进一步地，所述步骤8中正规化处理的公式为：
其中，C″ij表示第j变量的第i个测点的数值经过正规化压缩处理后的数值，C′j，Min表示第j变量的最小值，C′j，Max表示第j变量的最大值。
进一步地，所述步骤9中
的计算公式为：
其中，CU，i、CPo，i、GTL，i分别表示活性铀含量CU、Po-210比活度CPo、天然热释光剂量CTL第i个数值，
表示对应比值。
进一步地，所述步骤3具体为：配置活性铀的配方试剂，将活性铀的配方试剂注入待测土壤形成混合液体，对混合液体进行震荡、固液分离，对分离的液体进行ICP-MS测定，获得活性铀含量。
进一步地，所述步骤3中活性铀的配方试剂由40g/L檬酸铵溶液、30g/L焦磷酸钠溶液、30g/L乙二胺四乙酸溶液组成，檬酸铵溶液、焦磷酸钠溶液、乙二胺四乙酸溶液的体积比为2：1：1。
进一步地，所述步骤4具体为：将待测土壤、Po-210的配方试剂、铜片依次放入烧杯中进行震荡，震荡后取出铜片、去离子水冲洗铜片、干燥静置，采用低本底α测量仪测量，获得Po-210比活度。
进一步地，所述步骤4中，Po-210的配方试剂由2mol/L盐酸和抗坏血酸组成，盐酸与抗坏血酸的体积质量比为10:1，抗坏血酸与待测土壤的质量比为2:1。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法采用配制的提取试剂获取深部纳米至微米级深穿透地球化学铀含量，采用氡子体Po-210测量方法获取深部铀衰变子体Po-210比活度及采用天然热释光测量方法获得放射性天然热释光剂量，将三种数据压缩至0至1之间，利用网格化栅格数据值大于等于1的数据范围为深部铀矿化有利远景区，从而划分铀矿成矿有利预测区；
2、本发明的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法有效克服深部铀矿表征地球化学信息微弱，单一方法找矿标志不明显的缺陷；
3、本发明的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法有效避免放射性测量方法及深穿透地球化学方法获取的活性铀，受地表背景值的干扰，深部铀矿找矿效果不佳的问题。
附图说明
图1为根据本发明所提供的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法获取的异常综合图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、选取某矿区及外围研究区，按照100m×500m的点线距设计测点，形成GPS坐标点；根据确定的GPS坐标点，利用GPS定位仪进行现场定点并做好标志，在每个测点的设计坐标点位置处方圆1m范围不同位置打3个孔，在每个孔中分别取40cm、50cm、60cm不同深度处，确定公里网坐标值(X，Y)；
步骤2、在步骤1确定的公里网坐标值(X，Y)处分别采集新鲜土壤各300g，共计2.7kg装入样品布袋并在样品袋上标记，将土壤样品晾干后充分混合，过200目筛，每个测点土壤样品分别取2g、5g和1g作为待测土壤，用于后续的活性铀含量、Po-210比活度、天然热释光剂量的分析测试；
步骤3、选取40g/L柠檬酸铵溶液、30g/L焦磷酸钠溶液、30g/L乙二胺四乙酸溶液按照体积比为2：1：1配置形成活性铀的配方试剂，将步骤2中所取的1g待测土壤放入试管，注入30mL配方试剂，形成融有待测土壤的混合液体，并将试管固定在震荡摇床上震荡4小时后放置离心机上进行固液分离，取出液体进行ICP-MS测定，获得活性铀含量(单位：ng/g)；
步骤4、将步骤2中所取的5g待测土壤放入烧杯中，向烧杯内依次注入2mol/L盐酸100mL，抗坏血酸10g，直径1.5cm圆形薄铜片，然后将烧杯固定在85℃的恒温震荡摇床上震荡2小时，用塑料镊子取出铜片并用去离子水冲洗干净后，晾干放置4小时后，用专用的低本底α测量仪测量，获得Po-210比活度(单位：Bq/kg)；
步骤5、将步骤2中所取的2g待测土壤在热释光仪器上进行测量，获得天然热释光剂量(单位：μGy)；
步骤6、将步骤1确定的公里网坐标值(X，Y)与步骤3-5测定的相应的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量进行整理，整理为EXCEL格式文件，形成二维空间散点数据；
步骤7、将步骤6整理的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量进行降噪处理，获得降噪后的变量数值；
步骤7.1、利用离散正弦变换将步骤6整理的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量数据，从二维空间域转换为离散正弦域，得到在离散正弦域内的频谱数据
离散正弦变换的公式为：
其中，j＝1，2，3，分别表示活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量；i为j变量的不同数据；N为j变量的数据个数；
为二维空间域内第j变量的第i个原始数据；
为第j变量的第i个数据的离散正弦变换值；a(i)为变换系数，计算公式为：
其中，N为j变量的数据个数；
步骤7.2、在离散正弦域内，求取步骤7.1的频谱数据的5倍平均值后取整，确定频谱阈值En；
步骤7.3、根据步骤7.2确定的频谱阈值En，在离散正弦域内对变量数据
进行滤波处理，将正弦域内频谱大于频谱阈值En的所有
赋值为零；
步骤7.4、根据步骤7.3滤波处理后的变量数据进行正弦逆变换，将其从离散正弦域内转换为二维空间域，得到降噪后的变量数值，离散正弦逆变换的公式为：
其中，j＝1，2，3，分别表示活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量；i为j变量的不同数据；N为j变量的数据个数；
为第j变量的第i个数据的离散正弦变换值；C′ij表示第j变量的第i个测点的数值经过降噪处理后的数值；a(i)为变换系数，计算公式为：
其中，N为j变量的数据个数；
步骤8、将步骤7降噪处理后的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量数值根据正规化处理公式进行正规化压缩处理，处理为0至1之间数据，形成新的活性铀含量、Po-210比活度、天然热释光剂量数值分别记为：CU、CPo、CTL，正规化处理的公式为：
其中，j＝1，2，3，分别表示活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量；i为j变量的不同数据；C′ij表示第j变量的第i个测点的数值经过降噪处理后的数值；C″ij表示第j变量的第i个测点的数值经过正规化压缩处理后的数值，C′j，Min表示第j变量的最小值，C′j，Max表示第j变量的最大值；
步骤9、将步骤8正规化处理后的活性铀含量CU、Po-210比活度CPo、天然热释光剂量CTL的数值按如下公式计算形成比值
其中，CU，i、CPo，i、CTL，i分别表示活性铀含量CU、Po-210比活度CPo、天然热释光剂量CTL的第i个数值，
表示对应比值；
步骤10、将步骤9形成的比值
的计算值采用克里金网格化插值，形成网格化数据
步骤11、将步骤10形成的网格化数据
进行分形滤波处理，并绘制成平面等值线图，分形处理后网格化栅格数据值大于等于1的数据范围即为深部铀矿化有利远景区。
根据本发明所提供的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法获取的异常综合图如图1所示。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (11)
1.一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、设计深部铀矿测点，确定GPS坐标点，进行现场定点并在现场定点附近范围的不同位置打若干个孔，在每个孔取若干个不同深度处，确定公里网坐标值；
步骤2、在步骤1确定的公里网坐标值处分别采集新鲜土壤，晾干后充分混合，过筛后作为待测土壤，备用；
步骤3、配置活性铀的配方试剂，通过ICP-MS进行待测土壤的活性铀含量测定；
步骤4、配置Po-210的配方试剂，通过低本底α测量仪进行待测土壤的Po-210比活度测量；
步骤5、通过热释光仪器测量待测土壤的天然热释光剂量；
步骤6、将步骤1确定的公里网坐标值与步骤3-5测定的相应的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量进行整理，形成二维空间散点数据；
步骤7、将步骤6整理的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量进行降噪处理，获得降噪后的变量数值；
步骤8、将步骤7降噪处理后的数据进行正规化压缩处理，处理为0至1之间数据，形成新的活性铀含量、Po-210比活度、天然热释光剂量数值分别记为：CU、CPo、CTL；
步骤9、将步骤8形成的新的活性铀含量CU、Po-210比活度CPo、天然热释光剂量CTL数值计算形成比值
步骤10、将步骤9形成的比值
的计算值采用克里金网格化插值，形成网格化数据
步骤11、将步骤10形成的网格化数据
进行分形滤波处理，并绘制成平面等值线图，分形处理后网格化栅格数据值大于等于1的数据范围即为深部铀矿化有利远景区。
2.根据权利要求1所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤7具体包括：
步骤7.1、利用离散正弦变换将步骤6整理的待测土壤的活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量数据，从二维空间域转换为离散正弦域，得到在离散正弦域内的频谱数据
步骤7.2、在离散正弦域内，求取步骤7.1的频谱数据的5倍平均值后取整，确定频谱阈值En；
步骤7.3、根据步骤7.2确定的频谱阈值En，在离散正弦域内对变量数据
进行滤波处理，将正弦域内频谱大于频谱阈值En的所有
赋值为零；
步骤7.4、根据步骤7.3滤波处理后的变量数据进行正弦逆变换，将其从离散正弦域内转换为二维空间域，得到降噪后的变量数值。
3.根据权利要求2所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤7.1中离散正弦变换的公式为：
其中，j＝1，2，3，分别表示活性铀含量、Po-210比活度和天然热释光剂量；i为j变量的不同数据；N为j变量的数据个数；
为二维空间域内第j变量的第i个原始数据；
为第j变量的第i个数据的离散正弦变换值；a(i)为变换系数。
4.根据权利要求3所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述变换系数a(i)的计算公式为：
5.根据权利要求2所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤7.4中离散正弦逆变换的公式为：
其中，C′ij表示第j变量的第i个测点的数值经过降噪处理后的数值。
6.根据权利要求1所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤8中正规化处理的公式为：
其中，C″ij表示第j变量的第i个测点的数值经过正规化压缩处理后的数值，C′j，Min表示第j变量的最小值，C′j，Max表示第j变量的最大值。
7.根据权利要求1所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤9中
的计算公式为：
其中，CU，i、CPo，i、CTL，i分别表示活性铀含量CU、Po-210比活度CPo、天然热释光剂量CTL第i个数值，
表示对应比值。
8.根据权利要求1所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤3具体为：配置活性铀的配方试剂，将活性铀的配方试剂注入待测土壤形成混合液体，对混合液体进行震荡、固液分离，对分离的液体进行ICP-MS测定，获得活性铀含量。
9.根据权利要求8所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤3中活性铀的配方试剂由40g/L檬酸铵溶液、30g/L焦磷酸钠溶液、30g/L乙二胺四乙酸溶液组成，檬酸铵溶液、焦磷酸钠溶液、乙二胺四乙酸溶液的体积比为2：1：1。
10.根据权利要求1所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤4具体为：将待测土壤、Po-210的配方试剂、铜片依次放入烧杯中进行震荡，震荡后取出铜片、去离子水冲洗铜片、干燥静置，采用低本底α测量仪测量，获得Po-210比活度。
11.根据权利要求10所述的一种深部铀矿化放射性及深穿透地球化学组合识别方法，其特征在于，所述步骤4中，Po-210的配方试剂由2mol/L盐酸和抗坏血酸组成，盐酸与抗坏血酸的体积质量比为10:1，抗坏血酸与待测土壤的质量比为2:1。
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