Радиоактивтілікті сипаттайтын параметрлер

Радиометрияда қолданылатын параметрлердің өлшем бірлігі

Радиоактивті рудаларды анықтау олардың интенсивтілігіне I_ ғана емес, қалыпты деңгейдегі аясына да (фон) I_иф байланысты.

I_иф = I_ифп – I_ост

(22.1)

мұндағы I_ифп – қоршаған таужыныстар радиоактивтілігінің аялық шамасы,

I_ост – ғарыштық және аспап «ластануына» байланысты аялық шама.

Орташа қалыпты ая мәнін аномалиясы жоқ учаскелерде өлшеу арқылы анықтап алады:

(22.2)

мұндағы I_ифi – қалыпты ая мәнін есептеуге арналған барлық N нүктелердің i нүктесіндегі гамма-сәулеленудің интенсивтілігі. Гамма-түсірулердегі аномалиялы мәндер деп (I_i = I_i – I_иф) қалыпты аядан орта квадраттық ауытқудың 3 еселенген шамаларды айтады:

(22.3)

Осындай мәндер 3-тен көп нүктелерде ("үш сигма мен үш нүкте" ережесі) бақылануы тиіс.

Карталауға арналған гамма-түсірулерде бақыланған аял мәнінен I_иф қалдық ая мәнін I_ост шегереді.

Ii = Ii – Iосн

(22.4)

Радиометриялық зерттеулер жүргізілетін орталар

әуелік, далалық, жер асты, зертханалық

Радиометриялық өлшеулердің интегралдық және спектрлік сипаттары

сәулесінің спектралдық құрамын анықтау үшін және іріктеп,таңдап белгілі энергияларды тіркеу де гамма спектрометрлері қолданылады. Олар интегралды және дифференциалды гамма-спектрометрлері түрлеріне жіктеледі. Интегралды спектрометрлері Н*v _n - энергия сәулесінің белгілі бір қатаң шектеулікте hv ₁ – ден hv₂ –ге дейінгі энергияның шектеулік мәндерін дифференциалдық спетрометрлердің көмегімен өзгерте отырып, осыған лайық сәулесінің интегралдық және дифференциалдық спектрлері алынады.

Дифференциалды спектрлері өлшенген мәліметтерін интегралды спектрларының лайықты өңдеуден өткізгеннен кейін алынады. Гамма-спектрометрлердің радиометрден өзгешелігі, оның дискриминаторы сцинтилляционды счетчикте орналасқан және оның алғашқы өріс деңгейін реттеу мүмкіншілігі бар.

Радиометриялық түсіруді жүргізу әдістемесі

Ядролық геофизика радиоактивті рудалардың кенорындарын табиғи радиоактивтілігіне (радиометрия) сүйене отырып іздеу мен барлаудың және жасанды радиоактивтілік арқылы таужыныстарға элементтік талдаудың (ядролық-геофизикалық әдістер) физикалық әдістерін біріктіреді.

Радиометрияның негізгі әдістеріне гамма-түсірулер (гамма-сәулелердің интенсивтілігін зерттейді, ГТ), эманациялық түсірулер (бұнда топырақтағы ауаның табиғи альфа-сәулелері арқылы ондағы радонның концентрациясын анықтайды, ЭТ) жатады. Гамма-түсірулер тек радиоактивті рудалар емес, олармен парагенетикалық немесе кеңістіктік байланыстағы радиоактивті емес (металдар, сирек металдар, фосфаттар т.б.) пайдалы қазбаларды да іздеу мен барлауға арналған. Олардың көмегімен таужыныстардың абсолютті жасын анықтауға болады. Гамма- және эманациялық түсірулерді литологиялық және тектоникалық карталауда және т.б. қолдануға болады.

Ядролық геофизиканы әуелік, далалық, жер асты, зертханалық деп бөледі, бірақ кең түрде қолданылатыны ұңғылық ядролық әдістер.

Радиометрияның қолданылуы

1.Жыныстардың радиоактивті қасиеттері бойынша геологиялық картаға түсіру.

2.Тектоникалық бұзылыстар аймағын іздестіру.

3.Радиоактивтігі жоғары пегматиттік денелерді іздестіру.

4.Радиоактивтігі жоғары, құрамында уран және торий қоспалары бар берилл, танталониобаттары бар сирек элементтерді іздестіру және барлау.

5.Ұңғыма қимасындағы уран кен орындарын және шөгінді қабаттарының литологиясы мен стратиграфиясын зерттеуде радиактивті каротаж жұмыстарын жүргізу.

6.Радиактивтік ыдырау арқылы жыныстар мен минералдардың нақты геологиялық жасын анықтау.

Радиометрияның физ-хим және геол негіздері

Сандық интерпретация мағынасы

Сандық (санау) интерпретацияның немесе магниттік барлаудың кері есептерін шешудегі басқы мақсат – магнит аномалиясын тудырған геологиялық денелердің тереңдігін, өлшемдерін, дәл орнын, құлау бұрышын анықтау. Математикалық жағынан кері есеп көп шешімді, себебі ұқсас аномалияларды пішіні, өлшемі, магниттелуі әр түрлі денелер беруі мүмкін. Магниттік аномалияның бір шешімді интерпретациясына қол жеткізу (мысалы, дене өлшемдерін дәл анықтау) үшін магнит қабылдағыштық χ пен Жер өрісі кернеулігі Т арқылы анықталатын дененің магниттелуін J

(J ≈ χ ·T) білу, оған қоса дененің пішіні т.б. қосымша геологиялық деректер жинау керек.

Магниттік түсірулердің мәліметтерінің интерпретациясы келесі тәсілдермен жүргізіле алады:

1) аналитикалық формулалармен есептеу арқылы;

2) арнайы палеткалар мен номограммалар көмегімен;

3) дайын теориялық қисықтармен салыстыру арқылы;

4) тікелей интегралдық әдістермен.

Геологиялық құрылымдар мен денелердің пішіні геометриялық қарапайым модельдерге жақын болған сайын интерпретация дәл болады. Осы кезде зерттеу ауданы бойынша геологиялық ақпараттардың неғұрлым кең қолданылуы магнитті денелердің соғұрлым дәл моделін жасауға мүмкіндік береді.

Магниттік барлаудың мәліметтерін сандық интерпретациясына тікелей және жанама әдістер қолданылады. Тікелей интерпретация әдістерінің ішінде аналитикалық (ерекше нүктелер әдісі) және палеткалық (салыстыру әдісі) әдістер жиі қолданылады. Жанама әдістерде бақыланған аномалиялар тура есепті шешу арқылы есептелген аномалиялармен сәйкес келгенше дене параметрлерін таңдау әдісі қолданылады. Бұл әдістер ЭЕМ-ді қолдануға негізделген.

Сандық интерпретация дененің орнын, созылуын, пішінін, тереңдігін анықтаудан басталады. Ары қарай аномалия құраушы объект қарапайым геометриялық пішіндегі денелермен аппроксимацияланады. Ол үшін аномалия пішіні, таңбасы және зерттелетін аудандағы магниттелген денелердің ықтимал пішіні туралы бүкіл априорлық ақпараттар қолданылады.

Сандық интерпретацияның жалпы сипаттамасы

Сандық (санау) интерпретацияның немесе магниттік барлаудың кері есептерін шешудегі басқы мақсат – магнит аномалиясын тудырған геологиялық денелердің тереңдігін, өлшемдерін, дәл орнын, құлау бұрышын анықтау. Математикалық жағынан кері есеп көп шешімді, себебі ұқсас аномалияларды пішіні, өлшемі, магниттелуі әр түрлі денелер беруі мүмкін. Магниттік аномалияның бір шешімді интерпретациясына қол жеткізу (мысалы, дене өлшемдерін дәл анықтау) үшін магнит қабылдағыштық χ пен Жер өрісі кернеулігі Т арқылы анықталатын дененің магниттелуін J

(J ≈ χ ·T) білу, оған қоса дененің пішіні т.б. қосымша геологиялық деректер жинау керек.

Магниттік түсірулердің мәліметтерінің интерпретациясы келесі тәсілдермен жүргізіле алады:

1) аналитикалық формулалармен есептеу арқылы;

2) арнайы палеткалар мен номограммалар көмегімен;

3) дайын теориялық қисықтармен салыстыру арқылы;

4) тікелей интегралдық әдістермен.

Геологиялық құрылымдар мен денелердің пішіні геометриялық қарапайым модельдерге жақын болған сайын интерпретация дәл болады. Осы кезде зерттеу ауданы бойынша геологиялық ақпараттардың неғұрлым кең қолданылуы магнитті денелердің соғұрлым дәл моделін жасауға мүмкіндік береді.

Магниттік барлаудың мәліметтерін сандық интерпретациясына тікелей және жанама әдістер қолданылады. Тікелей интерпретация әдістерінің ішінде аналитикалық (ерекше нүктелер әдісі) және палеткалық (салыстыру әдісі) әдістер жиі қолданылады. Жанама әдістерде бақыланған аномалиялар тура есепті шешу арқылы есептелген аномалиялармен сәйкес келгенше дене параметрлерін таңдау әдісі қолданылады. Бұл әдістер ЭЕМ-ді қолдануға негізделген.

Сандық интерпретация дененің орнын, созылуын, пішінін, тереңдігін анықтаудан басталады. Ары қарай аномалия құраушы объект қарапайым геометриялық пішіндегі денелермен аппроксимацияланады. Ол үшін аномалия пішіні, таңбасы және зерттелетін аудандағы магниттелген денелердің ықтимал пішіні туралы бүкіл априорлық ақпараттар қолданылады.

2. Ерекше нүктелер әдісі. Ерекше нүктелер әдісінің мағынасы – Z_a пен Т_а графиктерінің (қисықтарының) ерекше нүктелері бойынша геологиялық дененің орналасу тереңдігін, өлшемдерін анықтауға, магниттелуін бағалауда. Өзара Z_a пен Т_а қисықтары магниттік иілу бұрышы артқан сайын дәл келе береді.

Ерекше нүктелер әдісін қолданудың 1 кезеңі Z_a карталарынан жеке (моногенді) аномалияны бөліп алудан, оның көзін (геологиялық денені) пішіні жағынан қарапайым геометриялық пішіндермен (тік бағана, шар, тік қат, көлденең цилиндр және т.б.) салыстырудан тұрады. Аталған пішіндер үшін тура есеп шешілген болу керек.

Сандық интерпретацияны орындау үшін аномалияның ортасы арқылы оның созылу бағытына перпендикуляр бағытта Z_a интерпретация графигін тұрғызады. Дененің ортасы негізгі (үлкен) экстремум ортасының астында орналасады (әдетте Z_{а max}). Тек кемер Z_{a min} мен Z_{a max} арасында орналасады. Дененің эпицентрінің абсциссасы координата басы болып есептеледі. Одан оңға, солға қарай келесі ерекше нүктелер абсциссалары орналасады:

1) x _½ , бір таңбалы аномалиялар үшін, мұнда Z_a = ½ Z_{a max};

2) x_o, екі таңбалы аномалиялар үшін, мұнда Z_a = 0 (басқа да ерекше нүктелерді алуға болады, мысалы ¼ Z_{a max} абсциссасы х_¼).

Көрсетілген x_1/2 и x₀ біле отырып, дененің үстіңгі беткейіне дейінгі тереңдікті h немесе кеңістікте шектелген денелердің ортасына дейінгі тереңдікті Н анықтауға болады. Магниттелу интенсивтілігін (J ≈ æT) біле отырып, магниттелген денелердің өлшемдерін табуға болады. Ерекше нүктелер әдісінің тереңдікті анықтаудағы орташа салыстырмалы қателігі 10 - 30%.

3.ЭЕМ-ді қолданатын интерпретация әдістері. ЭЕМ көмегімен магниттік барлау мәліметтерін өңдеу мен интерпретациялаудың түрлі алгоритмдері мен бағдарламалары бар. Мысалы магниттік аномалиялар карталарын жасау, аномалия ортасы арқылы өтетін интерпретация графигін салу, өлшенген өрістерді жоғарғы,төменгі жартылай кеңістіктерге қайта есептеу т.б. бағдарламалары бар. Дегенмен ЭЕМ-нің ең маңызды қолданылуы интерпретацияны таңдау әдісімен орындау кезінде көрінеді. Бірақ интерпретацияның қай әдісі қолданылса да геологиялық және т.б. ақпараттарды пайдаланбай кері есептің дұрыс және жалғыз шешімін табу мүмкін емес.

Сапалық интерпретация мағынасы

Z_а графиктерін, графиктер және изодинамдар карталарын сапалық интерпретациялау кезінде оны көзбен сипаттайды және геологиялық қималар мен картлармен салыстырады. Ол магнит аномалиясын геологиялық денелермен байланыстыруға, олардың ортасы (центр) мен осінің орнын анықтауға, пішінін, кеңістіктегі орнын, жобамен құлау бұрышын және созылу бағытын бағалауға мүмкіндік береді.

Графиктер және изодинамдар карталарында бір объектіге тән аномалиялар анықталады және корреляцияланады, түрлі таужыныстардың, құрылымдардың немесе қосылымдардың жанасу (контакт) шекаралары белгіленеді. Z_а-тің изометриялы аномалиясына изометриялы, созылыңқы изодинамдарға созылыңқы пішіндегі геологиялық денелер сәйкес келеді.

Егер дененің төменгі тереңдігі үстіңгі беткей тереңдігінен аз айырмашылықта болса, оның жоғарғы полюске байланысты аномалиясының маңында төменгі полюске байланысты басқа таңбадағы әлсіз аномалия бақыланады. Дененің құлау бағытын әлсіз аномалиялардың ауданы үлкен жағы көрсетеді.

Сапалық интерпретация кезінде ауданның құрылымдық-тектоникалық құрылысына байланысты аймақтық, ірі аномалиялар және магниттік қасиеті жоғары рудаларға, жекелеген қабаттарға байланысты жергілікті аномалиялар анықталады. Жалпы және іздеу түсірулерінің сапалық интерпретация нәтижелері сандық интерпретацияға ұласатын нақты түсірулердің негізі ретінде, геофизикалық және геологиялық зерттеулерді ұтымды жоспарлауға қолданылады.

Сейсмикалық барлау кешенінің құрамы

Сейсмикалық барлаудағы серпінді толқындар

Серпінді толқын пайда болғаннан кейін геологиялық ортада серпінді бөлшектердің жылжуы, ауытқуы пайда болады, толқындық процесс жүреді. Өріс көзі маңында пайда болған процесс біртіндеп ортаның басқа бөліктеріне бөлшектердің серпінді байланысымен деформация және кернеу күйінде беріледі. Нәтижесінде ортада өріс көзіне тәуелсіз көлемдік және беттік толқындар пайда болады. Сейсмикалық барлауда көлемдік толқындар көп қолданылады: қума немесе бойлық (Р-толқындар) мен көлденең толқындар (S-толқындар). V_p V_s-тен әрқашан да жоғары. Оларға қоса Рэлей (R) және Ляв (L) толқындары деп аталатын беттік толқындар белгілі.

Серпінділік коэффициенттері арқылы қума және көлденең толқындар келесі формулалармен есептеледі:

(15.1)

мұндағы σ - таужыныстар тығыздығы.

Сейсмикалық барлаудағы серіппелі толқындар көздері

Серпінді толқындарды тудыру үшін балға, кувалда, құлайтын жүкпен жер бетіне соққы жасайды. Ұзақ уақыт бойы осы мақсатта 100 г-нан жүздеген кг-ғжарылғыш заттарды – тротил, аммонит қолданылды.

Соңғы кезде жарылыссыз өріс көздері қолданылады. Оларға импульстік (10^-3 - 10^-1 с) және квазиүзілісіз (2 - 20 с) өріс көздері жатады. Алғашқысында жылжымалы поршеньді цилиндрдегі жарылғыш газ қоспасы (пропан мен оттегі) қолданылады. Цилиндр ауыр машина астына орнатылады. Квази үзілісіз өріс көзін тудыру үшін қысым келтіретін майы бар цилиндрлі вибратор қолданылады.

Суда электр разрядынан пайда болған жарылыс оны қоршаған сұйық ортада серіппелі толқын тудырады.

Пневматикалық пушкамен суға арнайы камераға жиналған жоғары қысымды ауа жіберіледі. Осылайша суда серпінді толқындар пайда болады.

Сейсмикалық барлаудың кері есебі

1. Еңкіш шекараласқан екі орта үшін сейсмикалық барлаудың шағылған толқындар әдісі кері есебін шешу үстіңгі қабаттың V₁ жылдамдығын (шағылған толқындар әдісінде қабатты орта үшін оны эффектілі жылдамдық V_эф деп атайды), қиманың геометриялық параметрлерін (Н, φ) анықтау арқылы орындалады. Кері есеп (16.3) годограф теңдеуін талдаумен шешіледі.

Үстіңгі қабаттағы эффектілі жылдамдықты шағылған толқындардың годографы бойынша тұрақты айырма және қарама-қарсы годографтар тәсілдерімен анықтау.

Эффектілі жылдамдықты анықтау формуласы:

(16.4)

Қарама-қарсы годографтар тәсілі үшін формула:

(16.5)

Шағылдырушы шекараларды тұрғызу тәсілдері.

V_эф = V₁ алғаннан кейін шағылдырушы шекараның тереңдігін және еңкіштігін анықтап, шағылдырушы шекараны тұрғызуға болады.

Шағылдырушы шекараны тұрғызудың ең қарапйым тәсілдері: t₀ тәсілі, қиылыстыру тәсілі, эллипстер тәсілі және т.б.

t₀ тәсілі. t₀ = 2H/V₁, мұндағы t₀ – жарылыс пунктіндегі уақыт, оны годограф бойынша анықтауға болады (x = 0 болғандағы t мәні). Ал шекара тереңдігі Н = t₀V₁/2.

Сейсмикалық барлаудың қолданылуы

Құрылымдық сейсмикалық барлау – сейсмикалық барлаудың негізгі бағыттарының бірі. Ол құрылымдық геология міндеттерінен басқа мұнай мен газ іздеуге бағытталған. Құрылымдық сейсмикалық барлау құрлықта , теңізде, мұхитта, өзен бойында 10 км-ге дейін тереңдіктерде жүргізіледі. Құрылымдық міндеттер шағылған толқындар әдісімен жүргізіледі. Сынған толқындар әдісі оған байланысты роль атқарады, іргетас бетін карталайды және шөгінді тыстағы жоғары жылдамдықты қабаттарды анықтайды.

Мұнай мен газ сейсмикалық барлауындағы басқы міндет – мұнай мен газ жиналатын құрылымдарды іздеу. Көбнесе шағылған толқындар-ортақ тереңдік нүкте әдісімен жүргізіледі.

Рудалық сейсмикалық барлау алдыңғы бағыттарға қарағанда сирек қолданылады. Оның себебі, рудалы аудандардағы күрделі сейсмогеологиялық құрылыс. Рудалық сейсмикалық барлау келесі мақсаттарда қолданылады:

1) тасындылар қалыңдығын анықтау, түпкілікті таужыныстар бетін және морыған аймақ қалыңдығын карталау;

2) руда жиналуға қолайлы құрылымдарды анықтау және рудалы алаңдардың ішкі құрылымын зерттеу;

3) тасындылар астындағы метаморфты және атқылама таужыныстардың тік пластарын карталау;

4) тектоникалық бұзылыстарды, уатылған, жарықшақты аймақтарды трассалау.