Геофизические методы исследования земной коры.

16.1.2. Приборы для ядерно-геофизических исследований.

1. Общая характеристика. В радиометрических приборах, кроме чувствительных элементов, имеются усилители, индикаторы (для визуального отсчета), регистраторы (для автоматической записи) интенсивности либо естественного гамма-излучения , либо концентрации эманаций радона ( ), либо искусственно вызванных излучений . Для определения энергетического спектра излучений в приборах устанавливают дискриминаторы и амплитудные анализаторы. С их помощью выделяют импульсы, соответствующие определенному диапазону энергий ионизирующих излучений. Далее сигналы подаются в нормализаторы, которые создают импульсы определенной амплитуды и формы для их измерения или регистрации.

2. Аэро- и авторадиометры. Для воздушной и автомобильной гамма-съемок используют различные аэро- и авторадиометры, отличающиеся быстродействием, т.е. малой инерционностью. Они состоят из набора сцинтилляционных счетчиков, а также блоков: усилительного, регистрирующего, питания. Набор сцинтилляционных счетчиков служит для повышения чувствительности при измерении радиоактивности. В усилительно-регистрирующих блоках смонтированы каналы, состоящие из усилителей, дискриминаторов, нормализаторов, регистрирующих устройств. Они предназначены для определения гамма-активности, разных энергетических спектров излучения, т.е. являются гамма-спектрометрами. Питание приборов осуществляется от бортовой сети самолета (вертолета) или аккумуляторов автомобиля.

3. Полевые радиометры. Для наземной (пешеходной) гамма-съемки используют разного рода полевые радиометры (СРП-68, СРП-88 и др.) со стрелочным индикатором на выходе. Кроме того, с помощью наушников можно осуществлять звуковую индикацию импульсов. Конструктивно прибор состоит из выносного зонда, пульта управления и питания от сухих анодных батарей.

Для того, чтобы по шкале измерительного микроамперметра можно было определить интенсивность гамма-излучения , радиометры градуируют. С этой целью используют образцовый излучатель радия, помещаемый в коллиматор для создания узкого пучка гамма-излучения.

Для определения энергетического спектра радиоактивных излучений с целью раздельного определения концентраций U, Th, K-40 используются полевые гамма-спектрометры (СП-4 и др.).

В этих приборах, кроме сцинтилляционных счетчиков, имеются дискриминаторы, с помощью которых определяют интенсивности гамма-лучей разного энергетического уровня.

4. Эманометр. Для изучения концентрации радона в подпочвенном воздухе используют эманометры. Серийно изготавливаемый эманометр (типа "Радон" и др.) состоит из сцинтилляционной камеры РГА-01, а также насоса и набора зондов, с помощью которого подпочвенный воздух отсасывается с глубины до 1 м. Чем больше концентрация радона в нем, тем больше альфа-частиц фиксирует счетчик. Прибор питается от сухих анодных батарей.

16.2. Радиометрические методы разведки

16.2.1. Общая характеристика радиометрии.

Возможность радиоактивной разведки обусловлена, с одной стороны, разной радиоактивностью руд и пород, а с другой, - миграцией радиоактивных элементов и продуктов распада подземными водами и подпочвенным воздухом. Так как глубинность радиометрии невелика (до 1 м), объектом поисков чаще являются ореолы рассеяния радиоактивных элементов. Из всех видов радиоактивных излучений наибольшей проникающей способностью обладают гамма-кванты, поэтому в радиометрии применение нашли в основном методы гамма-съемки. Эти методы предназначены для изучения интенсивности естественного гамма-излучения, а чаще и его энергетических характеристик.

Эффективность обнаружения радиоактивных руд с помощью гамма-съемки зависит не только от интенсивности гамма-излучения разведываемых объектов, но и от уровня нормального фона . Он обусловлен натуральным фоном радиоактивности окружающих пород и остаточным фоном за счет космического излучения и "загрязненности" прибора , т.е. . Средний нормальный фон определяют путем съемки на заведомо безаномальных участках, где распространены известняки, кварцевые пески, на поверхности акваторий рек и озер по формуле:

где - интенсивность гамма-излучения в любой i-той точке из всех точек, принятых для расчета нормального фона. Аномалиями в результате гамма-съемки ( ) считают значения, в 3 раза превышающие среднее квадратическое отклонение от нормального фона:

(6.7)

и выявленные более чем в трех точках (правило "трех сигм и трех точек").

При использовании гамма-съемки для картирования из наблюденных фоновых значений вычитают остаточный фон , т.е.

(6.8)

К методам радиометрии относятся воздушная, автомобильная, пешеходная, глубинная гамма-съемки, радиометрический анализ проб горных пород, эманационная съемка, а также методы опробования, предназначенные для оценки концентрации радиоактивных элементов в обнажениях и горных выработках. В горных выработках изучают также жесткую компоненту космического излучения.

16.2.2. Аэрогамма-съемка.

Одним из наиболее быстрых и экономичных методов радиометрии, применяемым обычно в комплексе с магниторазведкой, а иногда и с электроразведкой, является аэрогамма-съемка. Для работ используют комплексные аэрогеофизические станции, в которых имеется аэрогамма-спектрометр для измерения интенсивности излучения разных энергий (обычно по урану, торию, калию-40).

Методика аэрогамма-съемки сводится к непрерывной регистрации естественного гамма-излучения разных энергий на высоте . Работы проводят либо по отдельным маршрутам, либо по системе параллельных маршрутов, равномерно покрывающих разведываемую площадь. Длина маршрутов до 30 км. Расстояние между маршрутами при площадной съемке изменяется от 100 до 250 м, что соответствует масштабам съемки 1:10 000 и 1:25 000. Скорость полета станции 100 - 200 км/час, высота полета от 25 м в условиях ровного рельефа и хорошей погоды, до 75 м при работах в гористой местности. Чем меньше высота, тем выше чувствительность и возможность выявления аномалий меньшей интенсивности. Однако с уменьшением высоты полета уменьшается зона действия приборов, т.е. ширина разведываемой полосы земной поверхности (она обычно изменяется от до ). Кроме непрерывной регистрации , ведут автоматическую запись высоты полета станции.

Привязку маршрутов провoдит штурман по ориентирам или радионавигационными способами. Широко используют аэрофотосъемку на выявленных перспективных участках. Над аномалиями задаются детализационные маршруты. До 5 % маршрутов повторяют для определения погрешности съемки.

Регистрируемое гамма-поле зависит от концентрации, состава радиоактивных элементов, размеров рудных тел, мощности наносов и высоты полета. Для учета высоты полета с помощью специальных поправочных коэффициентов пересчитывают на уровень земной поверхности . Например, при высоте полета 100 м интенсивность примерно в 2 раза меньше, чем на поверхности Земли. В современных аэрогамма-спектрометрах имеется блок для автоматического учета высот. Далее вычисляют аномалии интенсивности гамма-излучения за счет коренных пород и наносов как разность между и остаточным фоном I_{ост} , т.е. . Остаточный фон измеряют при полетах станции над водными бассейнами или на высоте 600 - 700 м. В современных станциях фон компенсируется автоматически.

В результате аэрогамма-спектрометрической съемки рассчитывают аномалии разных энергий, позволяющие выделить урановую, ториевую и калиевую составляющие радиоактивного поля. Наибольшими значениями энергии гамма-излучения отличаются элементы ториевого ряда, меньшими - уранового, еще меньшими - калиевого (см. 15.2.2). Для повышения надежности выделения аномалий используют статистические приемы обработки с привлечением ЭВМ. Далее строят карты графиков, а иногда карты .

Аэрогамма-съемка - это поисковая съемка, которая служит для выявления крупных радиоактивных рудных тел и загрязненных радиоактивностью участков. Радиометрические аномалии проверяют наземной гамма-съемкой, после чего делают заключение об их геологической природе. Поскольку гамма-кванты по-разному поглощаются перекрывающими породами мощностью в несколько метров, то практически при воздушной съемке изучают радиоактивность наносов, которые благодаря миграции элементов и эманаций сами становятся радиоактивными. Поэтому аэрогамма-съемка может применяться для литологического картирования наносов, а также при радиоэкологических съемках.

Назад| Вперед