Файл: Баранов, В. И. Радиогеология учебник.pdf

а-излучателей в минералах, форму нахождения отдельных радио­ активных элементов и их концентрацию. Образец используют в виде прозрачного шлифа без покровного стекла. Для получения микрорадиографий используют специальные ядерные фотоэмуль­ сии с высокой концентрацией серебра либо в виде толстослойных пластинок, либо в виде жидкой эмульсии. Жидкую эмульсию на­ носят непосредственно на шлиф и после экспозиции проявляют вместе со шлифом. Радиографию и шлиф рассматривают в микро­ скоп. Меняя фокусировку, можно точно фиксировать источники а-частиц в шлифе. Следы (треки) отдельных частиц видны при увеличении в 500—700 раз (рис. 22). Подсчет числа треков на единицу площади шлифа позволяет приближенно оценить суммар­ ное содержание радиоактивных изотопов.

Длина пробега а-частиц зависит от типа распадающегося яд­ ра. Наибольшей длиной пробега среди естественных радиоактив­ ных изотопов обладает ThC' (47,3 мк в эмульсии А-2), затем RaC (38,5 мк). Разница пробегов позволяет отличать треки, обусловлен­ ные распадом радия, от треков ряда тория и проводить количест­ венный подсчет концентраций.

лочей эти зоны легко растворяются, в результате чего диаметр .ка­ нала сильно увеличивается и его можно наблюдать в оптический микроскоп.

Методика анализа заключается в следующем. К полированной

вущих изотопов, возникших при активации. Затем детектор отде­ ляют от образца и помещают в соответствующий раствор для травления. Для слюды используют раствор .концентированной пла­ виковой кислоты, для лавсана — 20%-ную щелочь. Затем образец вновь совмещают с детектором и определяют плотность треков под микроскопом на многих полях одного и того же минерала.

56

Концентрацию урана определяют по формуле

нять не только для лабораторного, но и для полевого определения радиоактивных изотопов. Методы, применяемые в полевых усло­

радиоактивных изотопов, хотя не во всех вариантах эти методы являются количественными.

В геологии полевые радиометрические методы применяют при поисках и разведке месторождений урана (гл. IX) , поисках нера­ диоактивных полезных ископаемых и геологическом картировании (гл. X) .

Полевые гамма-методы

Гамма-излучение является наиболее проникающим из всех типов радиоактивных излучений. Поэтому при полевых исследо­ ваниях радиоактивности пород пользуются измерением у-излуче­ ния. Глубинность метода определяется активностью излучателя, мощностью и составом перекрывающих относительно неактивных пород и чувствительностью аппаратуры. Расчеты показывают, что99% у-излучения активного слоя поглощается слоем неактивных пород мощностью 50 см, если их плотность р = 2—2,5 г/см3. Дл я практически полного поглощения у-излучения воздухом достаточ­ но слоя мощностью 600—700 м. Наиболее вероятный физический процесс поглощения естественного у-излучения горными породами,, водой и воздухом сводится к многократному комптоновскому рас­ сеянию у-квантов до энергий 0,2—0,05 мэв и последующему их по­ глощению в процессе фотоэффекта.

57

Рассеяние у-излучения изменяет первичный энергетический спектр, на который накладывается непрерывный спектр рассеян­ ных ч-квантов. В области малых энергий рассеянное излучение преобладает. Это приводит к тому, что первичное у-излучение с энергией меньше 0,2 мэв не может быть выделено на фоне рассе­ янного излучения даже на уровне земной поверхности. По мере удаления от нее количество первичных спектральных линий умень­ шается и сдвигается в жесткую область спектра.

Существуют два вида измерений "у-актнвности в полевых ус­ ловиях: интегральный и спектрометрический.

И н т е г р а л ь н ы й заключается в измерении суммарного у-из- лучення и является качественным, так как не учитывает вклад от­ дельных изотопов в измеряемую активность. Это наиболее про­

Обычно при проведении полевых исследований радиоактив­ ности пород спектрометрический метод используют для раздель­ ного определения урана, тория и калия. Сильное рассеяние мяг­ кого у-пзлучения 2 3 S U и 2 3 2 Th в окружающей среде не позволяет использовать собственное излучение этих изотопов. Их определя­

шение радиоактивного равновесия между торием, ураном и про­ дуктами их распада может привести к несоответствию между ре­ зультатами измерения и истинным соотношением изотопов.

В практике полевой успектрометрии обычно пользуются четырехканальными у-спектрометрами, в которых один канал реги­ стрирует интегральное у-излучение, а три других настроены на ин­

с помощью легкого переносного прибора. В процессе работы опе­ ратор имеет возможность осуществлять точную геологическую при­ вязку точек измерения и в случае необходимости отбирать об­ разцы для более детального исследования.

Приборы для пешеходных измерений должны обладать не­ большим весом, стабильно работать в большом диапазоне темпе­ ратур и в условиях повышенной влажности. В пешеходных радио­ метрах, как и в большинстве других типов радиометров, исполь­

58

тивностью к у-изл учению естественных радиоактивных изотопов. В настоящее время, более широко распространены приборы, рабо­ тающие только в интегральном режиме. Регистрация импульсов в них осуществляется с помощью стрелочного индикатора, в спект­ рометрических приборах — счетчиком импульсов.

Аэрогаммаметод состоит в непрерывной регистрации у-излу­ чения с самолета или вертолета в движении. Метод обладает наи­

и проводить работы в районах, трудно доступных для других ме­ тодов. Так как измерения у-активности аэрорадиометрическим ме­ тодом производятся в значительном удалении от излучающих объ­ ектов, то на детектор аэрорадиометра поступает излучение от большого объема пород. Величина площади, излучение с которой

Таким образом, аэрогаммаизмерения, с одной стороны, дают возможность получать средние концентрации элементов в породах на значительной площади их выхода (весом 104—106 г), с другой стороны, существует опасность пропуска небольших излучающих объектов. Слой воздуха, находящийся между детектором и поверх­ ностью земли, сильно ослабляет у-излучение и ограничивает вы­ соту полета. Максимальная-высота для горных районов принята равной 75 м, для холмистых — 50—75 м, для равнинных — 25— 50 м. Минимальная высота полета определяется правилами безо­ пасности Гражданского воздушного флота. Скорость полета само­ лета 2—3 км/мин. Одним из основных требований при проведении аэрогаммаизмерений является соблюдение постоянной высоты по­ лета, что весьма затруднительно в горных районах и ограничивает применение там аэрогаммаметода.

Современные аэрогаммарадиометры работают в спектромет­ рическом и интегральном режимах. Лучшими детекторами являют­ ся монокристаллы Nal(Tl) большого сечения. В некоторых типах приборов используют сравнительно более дешевые пластмассовые сцинтилляторы, разрешение которых значительно хуже, но разме­ ры практически не ограничены.

Измерение в движении на расстоянии от излучающего объекта предъявляет особые требования к аэроприборам, которые должны обладать высокой чувствительностью и малой инерционностью.

Результаты измерения, как правило, регистрируются путем не­ прерывной записи у-активности. В современных моделях информа­ ция с каналов у-спектрометра и высотомера поступает на авто­ матическое счетно-решающее устройство, которое производит все расчеты, вносит необходимые поправки и выдает окончательные

59