Астронет > Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1

Астронет: Геологический факультет МГУ Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1
http://variable-stars.ru/db/msg/1173309/page54.html

Геофизические методы исследования земной коры

16.2.3. Автогамма-съемка.

Скоростной наземной гамма-съемкой, выполняемой автоматически во время движения, является автогамма-съемка. Работы проводят с помощью автогамма-спектрометров (АГС-3, АГС-4). Чувствительность автогамма-съемки значительно выше, чем у аэрогамма-съемки, благодаря приближению станции к объекту исследования. С ее помощью проводят как детализацию аэрогамма-аномалий, так и их первичный поиск.

Методика автогамма-съемки сводится к профильным и площадным наблюдениям на участках, доступных для автомашин высокой проходимости. Расстояние между профилями зависит от возможности проезда машин, масштаба съемки, предполагаемых размеров разведываемых объектов. Масштабы площадной автогамма-съемки изменяются от 1 : 2 000 до 1 : 10 000 при расстоянии между профилями соответственно от 20 до 100 м. Скорость съемки - 3 - 15 км/час. Работы можно выполнять при разной высоте поднятия кассеты с чувствительным элементом над земной поверхностью. С высоко поднятой кассетой увеличивается ширина зоны разведки, с низко расположенной - возрастает интенсивность поля и детальность разведки. Профили наблюдений привязывают визуально, по ориентирам и карте, а также с помощью специальных курсопрокладчиков.

Результаты автогамма-съемки представляют в виде лент аналоговой регистрации $\Delta I_{\gamma } = I_{ \gamma } - I_{ост}$ (с автоматическим учетом остаточного фона) для разных энергий гамма-излучения. Выявленные аномальные участки закрепляют на местности, "привязывают" инструментальным способом и проверяют точечными наблюдениями при остановке на несколько минут автомашины и замерах интенсивности излучения, а также наземными гамма-спектрометрическими съемками. После первичной обработки материалов строят карты графиков и карты $\Delta I_{ \gamma }$ . На них, пользуясь правилом "трех сигм и трех точек", визуально (или с помощью ЭВМ) выявляют аномалии. Сравнивая их с геологическими картами и другой информацией, оценивают перспективность на радиоактивные элементы, а также радиоактивную загрязненность геологической среды.

16.2.4. Пешеходная (наземная) гамма-съемка.

Одним из основных поисковых и разведочных методов радиометрических исследований является пешеходная съемка. Ее проводят с помощью полевых радиометров и спектрометров (СРП-68, СП-88) (см. 16.1.2). Радиометры или спектрометры с помощью стандартных образцов (эталонов) гамма-излучения периодически градуируют. Это необходимо для определения цены деления шкал интегральной или спектральной радиоактивности. По данным градуировки можно определить мощность экспозиционной дозы гамма-излучения (в мА/кг или мР/ч, 1 мР/ч = 0,0717 мА/кг).

Радиометрические съемки бывают как самостоятельными, выполняемыми при площадных исследованиях масштаба 1:10 000 и крупнее (при расстояниях между профилями меньше 100 м), так и попутными, проводимыми совместно с маршрутными геологическими съемками в масштабах 1:25 000 - 1:50 000. При попутных и поисковых работах гильзу выносного зонда полевого радиометра располагают на высоте 10 - 20 см от поверхности, и оператор в движении "прослушивает" радиоактивный фон пород в полосе до трех метров по направлению движения. Через каждые 5 - 50 м (шаг съемки) или при аномальном повышении фона гильзу с детектором опускают на землю на 0,5 - 1 мин и по стрелочному прибору снимают средний отсчет интенсивности поля.

Цель попутных и поисковых гамма-съемок - выявление прежде всего радиоактивных и иных рудных полей и месторождений. Аномальные участки обследуют детальными гамма-съемками в масштабах крупнее 1:10 000 (до 1:1 000) при густоте сети 100 \times 10 м (до 10 \times 1 м).

В результате наземной гамма-съемки строят графики, карты графиков и карты интенсивности $\Delta I_{ \gamma }$ , эквивалентные гамма-активности пород $\Delta I_{ \gamma } = I_{ \gamma } - I_{нф}$ (интегральной или спектральной). Обработка данных спектрометрической гамма-съемки сводится к вычислению концентраций урана $q_{u}$ , тория $q_{Th}$ и калия-40 по скоростям счета $I_{\gamma }$ на разных энергиях. На рис. 6.2 приведен пример обработки результатов спектрометрической гамма-съемки в Восточной Сибири, в результате которой удалось выявить в гранитах тантало-ниобиевую минерализацию.

Рис. 6.2. Профили концентрации урана, тория и калия по данным спектрометрии над месторождением тантала: 1 - породы песчано-сланцевой толщи; 2 - ороговикованные породы; 3 - диабазовые порфириты; 4 - двухслюдные мусковитые граниты; 5 - порфировидные граниты; 6 - амазонит-альбитовые граниты

Пешеходная гамма-съемка применяется также при литологическом картировании и радиоэкологических съемках, особенно для выявления "пятнистого" загрязнения геологической среды радиоактивными продуктами.

Так как в среднем глубинность пешеходной гамма-съемки не превышает 1 м, для повышения глубинности изучения перспективных на радиоактивные руды участков проводят глубинную гамма-съемку, при которой гамма-излучение пород определяют в шпурах (бурках) глубиной до 1 м, а иногда в скважинах глубиной до 25 м. Измерения проводятся пешеходными или скважинными радиометрами.

16.2.5. Радиометрический анализ проб горных пород и стенок горных выработок.

Для оценки содержания в образцах и стенках горных выработок урана, радия, тория и других радиоактивных элементов чаще всего изучают порошкообразные пробы из истолченных образцов пород. Бета- и гамма-активность одинаковых объемов пробы и эталона (например, урановая слаборадиевая руда) измеряют с помощью любого радиометра. Сравнивая интенсивность излучений по приборам и зная содержание радиоактивного элемента в эталоне, можно оценить эквивалентное содержание этих элементов в пробе горных пород. Раздельное содержание в образцах пород урана, тория, калия может быть определено с помощью гамма-спектрометрического анализа.

С помощью специальных или полевых радиометров можно измерять гамма-излучение стенок горных выработок в рудниках, канавах, шурфах. Подобный гамма-экспресс-анализ (ГЭА) широко применяют при разведке и разработке месторождений радиоактивных руд, изучении концентратов на обогатительных фабриках (в том числе на конвейерной ленте, в вагонетках и т.п.).

16.2.6. Задачи, решаемые гамма-съемкой.

Гамма- и спектрометрические съемки используют не только для поисков и разведки радиоактивных руд, но и радиоактивных полезных ископаемых, парагенетически или пространственно связанных с ними. Например, к месторождениям редкоземельных элементов, боксита, олова, бериллия приурочено повышенное содержание тория; к месторождениям ниобия, тантала, вольфрама, молибдена - урана; к некоторым полиметаллическим месторождениям - калия.

В комплексе с другими геофизическими методами гамма-съемку можно применять для поисков твердых полезных ископаемых, особенно тех, в которых акцессорными минералами могут быть радиоактивные, а также для поисков нефти и газа. Гамма-съемку можно использовать для решения задач геологического картирования. Вследствие различной естественной радиоактивности, а также поглощающей и эманирующей способности пород их можно расчленять по литологии, степени разрушенности (облегчающей миграцию радиоактивных элементов), заглинизированности (затрудняющей миграцию), выявлять тектонические нарушения (по скоплению радиоактивных элементов в них) и решать другие задачи.

16.2.7. Эманационная съемка.

Изучение содержания эманаций, т.е. газообразных продуктов распада радиоактивных веществ в подпочвенном воздухе или в воздухе, заполняющем скважины и горные выработки, помещениях зданий называют эманационной съемкой. Наибольшим периодом полураспада из радиоактивных газов обладает радон (3,82 дня), поэтому эманационная съемка фактически является радоновой. Эманирование пород или их способность выделять эманации радона в подпочвенный воздух или подземные воды определяется не только наличием и количеством радиоактивных элементов ряда урана, но и строением породы, ее плотностью, разрушенностью, трещиноватостью, влажностью, температурой и другими факторами.

Кроме эманирования пород, появление эманаций обусловлено их диффузией в сторону пониженных концентраций радона и конвекцией к земной поверхности. Эти причины приводят к резким изменениям концентрации эманаций в верхнем слое, связанном с метеорологическими и другими условиями. Методика полевой эманационной съемки сводится к отбору проб подпочвенного воздуха с глубины до 0,5 - 1 м и определению с помощью эманометра концентрации радона в нем (см. 16.1.2). Для этого зонд эманометра погружают в почвенный слой, с помощью насоса в камеру закачивают подпочвенный воздух и измеряют концентрацию радона.

Эманационная съемка может быть маршрутной и площадной. Масштабы работ изменяются от 1:2 000 до 1:10 000. Расстояния между профилями при площадной съемке изменяются соответственно от 20 до 100 м, а шаг - от 2 до 10 м. Детальную эманационную разведку проводят в виде площадной съемки по сети (10 - 50) x (1 - 5) м.

В результате эманационной съемки строят графики и карты равных концентраций радона $С_{э}$ и на них выделяют аномалии - участки повышенного содержания радона. Над месторождениями радиоактивных руд аномалии достигают сотен и тысяч беккерелей на кубический дециметр. Над участками с повышенным эманированием за счет раздробленности, трещиноватости пород аномалии составляют десятки беккерелей на кубический дециметр, нормальный фон - обычно около 30 Бк/дм.

Эманационную съемку применяют для разведки радиоактивных руд и ореолов рассеяния радиоактивных элементов. Кроме того, ее используют для выявления участков с повышенной способностью пропускать радон (зоны сбросов, дробления, трещиноватости, закарстованности) и участков экранирования, где залегают газонепроницаемые пласты (глины, сланцы, мерзлые породы). В целом глубинность эманационной съемки не превышает 5 - 10 м. Однако за счет зон, хорошо проводящих радон, она может достигать десятков метров. Радоновая съемка используется также для изучения радиоактивной загрязненности помещений.

Назад| Вперед