Польові радіометричні методи

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Геологічний факультет

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

З навчальної дисципліни «Геофізичні методи досліджень»

На тему:

«Польові радіометричні методи»

 

 

 

 

Виконала: студентка ІІ курсу

гр. геофізики

Мартиненко А.М.

Перевірила:

доц. Безродна І.М.

 

 

 

 

Київ – 2014

План

1. Уранометричний метод
2. Радіогідрогеологічний метод
3. Гамма-радіометричні методи
4. Рентгенорадіометричний

 

 

 

Уранометричний метод

Задачею зйомки є пошуки ореолів та потоків розсіювання уранових родовищ в гірських породах, водах, попелу рослин. Уранометрична зйомка основана на прямій індикації урану в пробах і використовується в комплексі з - та -польовими та лабораторними методами

У залежності від характеру об'єкту вивчення та цілей робіт викори товуються три різновиди методу:

1. метод донних осадків - пошуки потоків розсіювання урану в алювіальних та пролювіальних відкладах постійних та тимчасових потоків;
2. пошуки вторинних ореолів розсіювання в елювіально-делювіальних відкладах;
3. виявлення первинних ореолів урану в корінних породах.

Ореоли та потоки розсіювання на фоні безрудних вміщуючих порід проявляються у вигляді своєрідних геохімічних аномалій. В зв'язку з цим, їх виявлення виконується на основі систематичного вивчення розподіглу урану на певних територіях шляхом опробування відповідних порід.

Найбільш поширеним способом уранометричних досліджень є метод донних проб у потоках розсіяного урану. Він відноситься до дрібномасш- табних методів і, в основному, використовується в районах з добре роз- виненою гідромережею, розчленованим рельєфом із чітко виражени зносом пухкого матеріалу, а також в тайгових заболочених ділянках.

Проби відбираються з руслових відкладів сучасної гідромережі. Масштаб робіт звичайно 1:50 000 і дрібніше із щільністю відбору проб від 1520 до 23 на 1 км2, у залежності від ступені розвитку гідромережі, характер опробовуваних осадків і умов відбору проб. При роботах у масштабі 1:5000001:200 000 вирішується задача загальної оцінки перспективності регіону. Опробування виконується за рекогносційними маршрутами вздовж річкової мережі. Крок відбору проб 300500 м. При пошуках у масштабі 1:100 0001:25 000 опробування виконується рівномірно по всім балкам, долинам і водотокам з кроком відбору проб 100200 м.

Опробування починають від гирла потоків вищих порядків та продовжують до водорозділів. В пробу відбирається найбільш дрібнозерниста тонкозерниста фракція, особливо у тому випадку, якщо вона збагачена органічним матеріалом, оксидами заліза, марганцю. Проби доцільно від бирати з місць повільної течії, заводів, відмілин тощо; тобто з місць найбільш сприятливих для накопичення муло-глинистих фракцій та органічних залишків - природних сорбентів урану. При опробуванні сухих балок проби беруть із їх осьової частини з підґрунтового шару.

Відбір проб звичайно супроводжується радіогідрогеологічними дослі дженнями. Вага проб 50100 г. Всі особливості відбору відмічаються у жур-чалі проб. Приймається, звичайно, наскрізна нумерація проб. Відбір проб, супроводжується вимірами радіоактивності за допомогою радіометрів. За результатами досліджень складається схема опробування. На неї виносяться гідромережа та точки опробування з присвоєними їм номерами.

Основними методами аналізу проб є радіометричний та люмінесцентний. Окрім цього, всі проби проходять спектральний аналіз для визначення вмісту супутників урану - молібдену, свинцю, миш'яку, цинку, міді, ванадію. Серед радіометричних методів використовується , -інтеіральні і -спектрометричні методи. Проби із аномальними значеннями радіоактивності проходять люмінесцентні визначення. Для цього використовуються люмінесцентні фотометри.

Обробка і оцінка результатів уранометричної зйомки полягає в оцінці величини нормального фону, виявленні і оцінці аномалій, складання зведеної радіологічної карти. На аномальних відрізках проводиться деталізація. При цьому, виясняються особливості геологічної будови ділян- ки, відбираються додаткові проби, у тому числі із корінних порід, здійс- нюються геофізичні і гірничо-бурові роботи, лабораторні дослідження.

На основі отриманих даних проводиться оцінка перспективності аномалій. Рудний характер потоків встановлюється за:

1. наявності аномальних концентрацій урану у природних водах;
2. наявності у пробах, одночасно з ураном, його елементів-супутників;
3. приуроченість аномальних значень урану до розлому, тектонічним тріщинам;
4. наявності уранових мінералів;
5. близькому до рівноважного вмісту урану та радію.

Важливим етапом вивчення потоків розсіювання урану є встановлення його зв'язку з утворюючим його ореолом, а також рудним тілом. Для цього з'ясовується напрямок потоку і джерело виносу рудного матеріалу, прово- дяться додаткові дослідження. Пошуки ореолів розсіювання уранометрич- ним методом виконується тоді, коли інші методи малоефективні - різко змі- нюється величина натурального фону, різко зміщується радіоактивна рівновага в бік надлишку урану, заболоченість місцевості тощо. Мережа опробо- вування залежить від особливостей геологічної будови території, очікуваних розмірів рудних тіл та типу корисних копалин, потужності і складу пухких утворень тощо. Відстань між профілями доцільно вибирати - 0,50,9 дов- жини рудного тіла, а шаг не більше 0,5 його ширини. За отриманими даними виконується обробка, яка аналогічна геохімічним пошукам ореолів розсію- вання та відповідна геологічна інтерпретація.

 

Радіогідрогеологічний метод

Сутність складається у відборі на досліджуваній території проб поверхневих, ґрунтових або підземних вод, визначення в них вмісту радіоактивних елементів, виділенні аномальних концентрацій. Всі природні води вміщують, в тих чи інших кількостях, радіоактивні елементи. Надходження останніх у водні розчини зобов'язано розчиненню та вилуговуванню цих елементів з гірських порід та руд при просочуванню вод.

Основними факторами, які визначають радіоактивність вод є: геохімічні властивості радіоактивних елементів, їх склад та форма знаходження у породах; хімічний та газовий склад вод; речовинний склад та фізичні властивості порід; час спільного знаходження вод із породами, гідродинаміка вод; геолого-структурні особливості району; період напіврозпаду радіоактивних елементів.

Основними досліджуваними елементами є уран, радій, радон, частково Мes Th1 і Ra Th.

Розрізняють наступні типи вод:

а) радонові води, які пов'язані з масивами магматичних порід, еману- ючими тріщинами;

б) радієві води, які зв'язані з зоною дуже утрудненого водообміну в метаморфічних та осадових породах;

в) уранові води поверхневих водойм та води, пов'язані із зоною інтенсивного водообміну порід, які містять розсіяний уран;

г) уран-радієві води, зв'язані із зоною окислення гідротермальних і осадових родовищ корисних копалин;

д) уран-радій-радонові води, зв'язані із зоною окислення родовищ урану;

е) радій-радонові води, зв'язані із зонами первинних уранових руд та зонами відновлення.

При контакті вод із зоною окислення родовищ підземні води зони інтен- сивного водообміну, поряд із радіоактивними елементами, виносять і еле- менти-супутники урану (молібден, свинець, цинк, миш'як, фосфор, ванадій).

Водні ореоли або потоки навколо рудних тіл можуть досягати значних розмірів. Найдалі мігрує уран; менше мігрує радій. Підвищений вміст урану і радію свідчить про близькість рудного тіла. Радон мігрує ще менше. Радіогідрогеологічні дослідження у польових умовах полягають у рівномірному опробуванні (на 1 см2 0,1 точка) поверхневих і підземних вод. При цьому, описується, реєструється, опробується і наносяться на карту природні джерела, колодязі, шурфи, бурові свердловини, поверхневі водотоки і водойми. При опробуванні водопунктів повинно дотримуватися така послідовність:

а) у першу чергу, всі водопункти опробуються на уран (0,5 л), одночасно відбираються проби на скорочений хімічний аналіз (0,5 л);

б) водопункти, в яких встановлений вміст у воді урану, опробуються на радон (0,3 л);

в) водопункти із аномальним вмісту у воді урану і радону опробуються на радій (1+2 л);

д) із водопунктів із аномальним у воді вмісту урану відбираються контрольні проби на повторний аналіз.

Звичайно, радіогідрогеологічні дослідження проводяться в комплексі із гідрогеохімічними. їх обробка і аналіз проводиться сумісно, що дозволяє суттєво посилити ефективність досліджень.

 

 

Гамма-радіометричні методи

Суттєвою особливістю цих методів є проведення дистанційних досліджень у зв’язку зі значною проникаючою здатністю g-випромінювання. Основними різновидами цих методів є:

аерогаммарадіометричний метод;

Для робіт використовують комплексні аерогеофізічні станції, в яких є аерогамма-спектрометр для вимірювання інтенсивності випромінювання різних енергій (зазвичай з урану, торію, калію-40).

Методика аерогамма-зйомки зводиться до безперервної реєстрації природного гамма-випромінювання різних енергій на висоті h. Для врахування висоти польоту за допомогою спеціальних поправочних коефіцієнтів  Iγh перераховують на рівень земної поверхні Iγ.

У результаті аерогамма-спектрометричної зйомки розраховують аномалії різних енергій, що дозволяють виділити уранову, торієвої і калієву складові радіоактивного поля. Далі будують карти графіків, а інколи картиΔIγ.

автомобільна g-зйомка;

Роботи проводять за допомогою автогамма-спектрометрів (АГС-3, АГС-4). Чутливість автогамма-зйомки значно вище, ніж у аерогамма-зйомки, завдяки наближенню станції до об'єкта дослідження. З її допомогою проводять як деталізацію аерогамма-аномалій, так і їх первинний пошук.

пішохідна g-зйомка;

Її проводять за допомогою польових радіометрів і спектрометрів (СРП-68, СП-88). Так як в середньому глибинність пішохідної гамма-зйомки не перевищує 1 м, для підвищення глибинності вивчення перспективних на радіоактивні руди ділянок проводять глибинну гамма-зйомку, при якій гамма-випромінювання порід визначають в шпурах (бурках) глибиною до 1 м, а іноді в свердловинах глибиною до 25 м.

методи радіометричного опробування і гамма-каротаж.

Для оцінки вмісту в зразках і стінках гірничих виробок урану, радію, торію та інших радіоактивних елементів найчастіше вивчають порошкоподібні проби з стовчених зразків порід. Бета-і гамма-активність однакових об’ємів проби і еталона (наприклад, уранова руда слаборадієва) вимірюють з допомогою будь-якого радіометра. Порівнюючи інтенсивність випромінювань за приладами і знаючи вміст радіоактивного елемента в еталоні, можна оцінити еквівалентний вміст цих елементів у пробі гірських порід. Роздільний вміст в зразках порід урану, торію, калію може бути визначено за допомогою гамма-спектрометричного аналізу.

 

 

Рентгенорадіометричний

 

Рентгенорадіометричний метод, який застосовується в рудній геофізиці, оснований на опромінюванні гірських порід чи руд низькоенергетичним (до 200 кеВ) гамма-випромінюванням від радіонуклідних джерел та вимірюванні характеристичного рентгенівського випромінювання атомів. Гамма-нейтронним методом реєструють фотонейтрони, які утворюються при опромінюванні гірських порід гамма-квантами високих енергій з метою виявлення берилійових руд. Метод ядерного гамма-резонансу, оснований на ефекті Мессбауера, використовується при пошуках та розвідці руд олова та заліза.

 

При проведенні ядерно-геофізичних зйомок найчастіше використовуються гамма-методи (гамма-зйомка), рідко еманаційна, радіогідрогеологічна, рентгенорадіометрична, гамма-нейтронна та ін. Для випробовування руд застосовують гамма-методи, рентгенорадіометричні, нейтронні та гамма-активаційні методи.

 

При геофізичних дослідженнях у свердловинах частіше користуються гамма-каротажем, гамма-гамма-каротажем, нейтрон-нейтронним каротажем та нейтронним гамма-каротажем. Для вивчення динаміки підземних флюїдів (нафта, вода) та оцінки фільтраційних властивостей пластів у нафтопромисловій геології, інженерних та гідрогеологічних дослідженнях, а також для контролю технічного стану свердловин використовується метод радіоактивних індикаторів, оснований на запомповуванні тритію чи радону у свердловину і вимірюванні радіоактивності проб води в сусідніх свердловинах.

 

 

 

Список літератури

1. Толстой М.І., Гожик А.П., Рева М.В., Степанюк В.П., Сухорада А.В. Основи геофізики (методи розвідувальної геофізики): Підручник.- К.: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2006.-446 с.
2. http://uk.wikipedia.org/wiki/
3. http://5fan.ru/wievjob.php?id=8479