Действительно, воспользовавшись формулой логарифмического средне­ взвешенного и приняв удельную электропроводность воды равной сгэ. в» можно написать

ние егэ.мс на один порядок. Практически в этомЧлучае огромную роль играют токопроводящие каналы, которые не учитываются в формуле (4.91). Поэтому рост Оэ.мс с увлажнением в реальных условиях еще более сильный (см. раз­ дел 6.1). В этом случае при содержании даже 10% влаги в породе а э.мс повы­ шается в 103 раз.

Рассмотрение связи между (Тэ.мс и Оэ.м показывает, что наиболее вероят­ ные значения оэ.Мс находятся на несколько порядков выше значений, опре­ деленных в лабораторных условиях па сухих образцах. Сравнение аэ.л сухих образцов с аэ.мс влажного массива практически не имеет смысла, поэтому необходимо определение аэ.л влажных пород.

Тогда.

Если порода представляет собой идеальный диэлектрик (Оэ. м/<Тэ. мс -*■ 0),

ТО

ральном скелете и в насыщенном водой норовом пространстве для породы в массиве; шл, К и.л.01 *и .л .п — то же, для породы в образцах.

Различие в результатах лабораторных определений сгэ на влажных образцах И нату пых, вычисленное по уравнениям (4.93)—(4.94), значительно меньше данных, рассчитанных по уравнению (4.90).

4.9. Радиоактивность пород. Воздействие излучений

Е с т е с т в е н н а я р а д и о а к т и в н о с т ь пород об­ условлена наличием в их составе либо минералов, содержащих радиоактивные элементы (уран U, торий Th, радий Ra), либо радиоактивных изотопов калия (К4°) (табл. 4.3), кальция, рубидия, циркония, олова, теллура, вольфрама, рения и висмута.

Кроме того, ряд минералов обладает способностью адсорби­ ровать из окружающей среды радиоактивные элементы и изотопы, вследствие чего наличие таких минералов в породах также повы­ шает их радиоактивность. Так, повышенной радиоактивностью

родах (например, в мергелях) увеличивает их радиоактивность. Радиоактивных элементов в земной коре очень мало. По при­

женные ядра атомов гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов, а-частицы вылетают из вещества с начальной скоро­

вылетающих из ядра элемента с разной скоростью. У некоторых |3-частиц скорость близка к скорости света. Длина пробега Р-ча- стиц в среднем значительно больше, чем ot-частиц, и в воздухе со­ ставляет от 1 см до 9 м в зависимости от начальной скорости. Мак­

волны с длиной волны менее 1 А (10"8 см), опи характеризуются массой и энергией кванта.

Энергия у-квантов может колебаться от 8-10"16 до 4,8 х X 10"13 Дж в зависимости от длины волны. Так, энергия у-кваи- тов радиоактивного изотопа кобальта Со80 составляет 1,8-10'13 — - 2,1 *10-13 Дж. ,

Проникающая способность у-лучей наибольшая. Пучок у-кван- тов радиоактивного кобальта ослабляется в 2 раза лишь слоем

ством распадающихся в 1 с атомов в 1 кг вещества. Так, удельная радиоактивность радия составляет 3,7 • 1013 с“1 • кг"

Радиоактивность горных пород определяется по интенсивности их излучения. Для измерений радиоактивности применяют радио­ метры, сцинтилляционные анализаторы и т. д. Эти приборы пред­ ставляют собой ловушки радиоактивного излучения, снабженные счетчиками у-квантов, а- и |3-частиц.

Радиоактивность породы может быть также определена как относительный параметр Гакт (радиактивность, приведенная к от­ носительному содержанию урана):

М э — масса породы и эталона, кг; а — массовое содержание урана в эталоне.

ющей промышленности естественная радиоактивность руд ис­ пользуется на всех стадиях их добычи — для выявления границ рудных тел, сортировки урановых руд и т. д. Используется также повышенная радиоактивность калийных солей для их сортировки. В последнее время получает развитие радиометрический метод выборки кусков пустой породы из углей за счет повышенной ра­

и поглощения в горных породах.' Взаимодействие этих лучей с ве­ ществом характеризуется двумя существенными факторами — малой длиной волны и большой энергией кванта. Поэтому в зако­ нах их распространения обнаруживаются некоторые общие черты с законами распространения микрочастиц. Появляется иная, чем jr низкочастотных электромагнитных волн, зависимость ме­ жду частотой и их поглощением в веществе.

Так, уже с диапазона рентгеновских лучей между коэффициен­ том поглощения 0 и длиной волны Ху обнаруживается следующая

Это означает, что, в отличие от электромагнитных волн более низкой частоты (например, светового диапазона), с повышением частоты поля резко возрастает способность лучей проходить сквозь вещества. Объясняется это тем, что длина воли (10"8 —

—10"12 м) становится меньше расстояния между узлами (ионами)

вкристаллах и атомы вещества уже не препятствуют прохождению

лучей. Кроме того, существенную роль играют большие зна­ чения энергии.

В любой среде рентгеновские и у-лучи распространяются со скоростью, мало отличающейся от скорости света (разница не пре­ вышает 0,01%).

Проходя через вещество, рентгеновские и у-лучи теряют энер­ гию вследствие поглощения и рассеяния. Поглощение предста­ вляет собой превращение энергии в другой вид (для рентгенов­ ских лучей это переход в энергию вторичного излучения). Рассея­ ние — это хаотическое изменение направления лучей в результате столкновения с частицами. В горных породах преобладает послед­ нее явление — доля энергии, приходящейся на рассеивание, со­ ставляет около 90% общих потерь.

Полный к о э ф ф и ц и е н т п о г л о щ е н и я у-лучей 0 равен сумме коэффициентов собственно поглощения и рассеяния. Чем больше плотность вещества, тем более сильное поглощение испытывают рентгеновские и у-лучи.

Связь интенсивности гамма-излучения с плотностью пород р экспоненциальная :

расстоянии от него; а — параметр, зависящий только от энергии излучения.

Рентгеновские лучи наиболее широко применяются при ис­ следовании минералов и горных пород.

с к о п и я ) основан на зависимости ослабления прошедших через вещество рентгеновских лучей от неоднородности его строения, минерального состава я плотности. Этот метод применяют, на­ пример, для исследования характера распределения золы в угле и коксе. Уголь по сравнению с минеральными примесями слабее поглощает рентгеновские лучи, поэтому в месте скопления послед­ них на снимках обнаруживаются тени. Метод дефектоскопии при­ меняют также при определении качества слюды и в других тех­ нологических процессах.

Исследование пород часто производят с использованием рент­ геновского микроскопа, что позволяет выявить некоторые особен­ ности их строения и минерального состава, которые невозможно определить оптическим микроскопом.