книги из ГПНТБ / Баранов, В. И. Радиогеология учебник

Наиболее благоприятными по геоморфологическим условиям для применения поверхностных уранометрических методов являют­ ся горные и гористые районы с хорошо развитой гидросетью. Это в первую очередь относится к поискам урана по потокам рассеяния. Расчлененный рельеф способствует вскрытию и разрушению руд­ ных тел и первичных ореолов рассеяния урана, его выносу и переотложению. В равнинных областях платформенного типа урано-

рассеяния. Растворенное в воде органическое вещество способст­ вует выщелачиванию и переносу урана. В понижениях рельефа и на заболоченных участках уран может переотлагаться путем сорб­ ции на илисто-глинистом или торфянистом материале, богатом органическим веществом. В связи с этим уранометрическая съемка гидросети обычно сочетается с опробованием периферических час­ тей пойменных, склоновых и водораздельных болот и слабозаболо­ ченных понижений рельефа.

В районах с засушливым и сухим климатом ведущим процес­ сом образования вторичных аккумуляций урана опять становится механическое рассеяние. Уранометрические поиски в таких районах целесообразно сочетать с радиогидрохимическими.

Уранометрические поиски ореолов рассеяния чаще всего при-

201

меняют в районах аридного климата. В гумндных районах этот метод используют менее широко, главным образом для поисков переотложенных ореолов на заболоченных площадях, для выявле­ ния слабых наложенных ореолов в моренных отложениях, для оценки радиометрических аномалий.

Методика уранометрических поисков

1. Уранометрическое опробование потоков рассеяния исполь­ зуют при поисковых работах различных масштабов. При рекогно­ сцировочных работах масштаба 1 : 200 ООО и 1 : 500 ООО расстояние между точками опробования составляет 300—500 м. Маршруты стараются проводить по рекам, протекающим вкрест простирания основных геологических структур района.

Для выделения перспективных площадей для детальных поис­ ков используются работы в масштабе 1 : 100 000 и 1 :50 000. Пробы отбирают через 100—300 м. Обязательно опробуют все боковые лога, сухие русла, края заболоченных участков у подножья скло­ нов. Если плотность гндросети меньше 0,7 пог. км на 1 км2, для достоверной оценки ураноносности территории опробованию под­ вергают рыхлые отложения склонов вкрест простирания водоразделов. Вес отбираемой пробы около 100 г.

2. Уранометрические поиски вторичных ореолов рассеяния про­

тельного горизонта. В условиях аридного климата при небольшой мощности рыхлых отложений, в полярных и тундровых ландшаф­ тах, на заболоченных участках гумидных областей пробы отбирают с глубины 15—20 см. В районах гумидного климата характерно выщелачивание урана из приповерхностной части ореола, поэтому

ного происхождения (принесенных со стороны) на перспективных площадях можно предполагать нахождение под ними погребенных ореолов рассеяния. В таких случаях отбор проб осуществляется с

уделяют пробам, обогащенным органическим веществом. Выделен­ ные фракции анализируют на содержание урана люминесцентным или другим методом, на содержание элементов-спутников урана — приближенно-количественным спектральным методом. Набор эле-

202

ментов-спутников определяется составом руд, типичных для иссле­

более контрастными, т. е. более резко отличаются от окружающего фона.

Уранометрические поиски проводят в комплексе с геологиче­ скими, геоморфологическими, гидрогеологическими и радиогидро­ химическими исследованиями. Интерпретация результатов уранометрических поисков обязательно должна учитывать данные,

вания коренных пород. Оно применяется при детальном исследова­ нии ураноиосных участков для оценки перспективности рудопрояв- •лений, обнаружения скрытых рудных тел, прогнозирования запасов выявленных месторождений с флангов и на глубину. Опробование может проводиться на обнажениях коренных пород, в шурфах, канавах, штольнях, квершлагах, рассечках, а также по кернам скважин. Обычно опробование проводится методом пунктирной борозды вкрест простирания тектонических нарушений, трещино­ ватых зои, гидротермальных образований и т. д. Методика опро­ бования заключается в отборе точечных проб (штуфов) весом 20—30 г примерно через 0,5 м. Штуфы с интервала 3—5 м объеди­ няются в одну пробу весом 200—300 г, дробятся, перемешиваются, подвергаются анализу на уран и элементы-спутники. Отдельно от­ бирают пробы весом 150—200 м из материала тектонических тре­

там анализов строят графики распределения урана и сопутствую­ щих элементов по профилям, а также планы и разрезы ореолов в изоконцентрациях.

Основная задача уранометрических поисков заключается в выявлении аномалий, для чего необходимо знать величину местно­ го геохимического фона. Фон определяется по результатам анализа большого числа проб за пределами аномалий методом математиче­ ской статистики. Критерии рудоносности уранометрических анома­ лий варьируют для каждого конкретного района. В связи с этим при оценке аномалии необходимо опираться на весь комплекс гео­ логических, радиометрических, геоморфологических и радиохимиче­ ских данных по району.

203

§ 9. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ПОИСКОВ

Биогеохимический метод поисков урана имеет несколько разно­ видностей. Из них практическое применение нашел главным обра­ зом так называемый флорометрический метод. Другой метод — поиски урана по растениям-индикаторам — широкого распростра­ нения не получил. Флорометрический метод поисков использует накопление повышенных концентраций урана и радия растениями, растущими над урановыми рудными телами или их ореолами рас­ сеяния. Он заключается в определении урана, радия или суммар­ ной а-активности в золе растений. Метод используют в комплексе

сдругими методами на всех стадиях поисков урана.

Вряде случаев биогеохимический метод.имеет преимущества перед другими методами поисков:

а) на склонах с неглубоко погребенными ореолами, характери­ зующихся каменистыми грунтами, не пригодными для шпуровой съемки и не эффективными для поверхностной у-съемки;

б) для поисков в зимних условиях при наличии снежного покрова;

в) в пустынных районах с развитием эоловых песков; г) в случае сильно обводненного рыхлого покрова.

Глубинность биогеохимического метода определяется степенью проникновения корней растений. Обычно она не превышает 4—6 м. Наиболее глубоко проникают корни растений в полупустынных областях. Так, корни саксаула имеют длину 4 м, а верблюжьей колючки — до 10 м. На плато Колорадо корни сосен и можжевель­ ника проникали через 15—25-метровый слой песчаника, перекры­ вающего водоносные урансодержащие породы.

М. Н. Яковлевой по содержанию урана в ветвях дальневосточных растений (табл. 29).

Из таблицы видно, что лучшим концентратором урана среди проанализированных растений является багульник даурский.

204

более интенсивно, чем уран. В растениях, растущих над урановыми месторождениями, радиоактивное равновесие резко сдвинуто в сторону радия. По некоторым данным, отношение Ra/U может в 10 000 раз превышать равновесное. Изотопы радия и их непосред­ ственные продукты распада являются интенсивными а-излучате- лями. Это позволяет в большинстве случаев проводить предвари­ тельный анализ проб по а-излучению.

Методика флорометрического метода поисков заключается в отборе проб 3—4-летних ветвей деревьев или кустарников одного и того же .вида через 20—30 м по профилю. Расстояние между про­ филями определяется масштабом поисков. Ветви озоляют и в золе определяют содержание урана люминесцентным методом. В неко­ торых случаях целесообразно промерять а-активность проб и лишь в наиболее активных пробах определять уран. Измерение р- и у-активностей в золе растений нецелесообразно, так как они обус­ ловлены преимущественно присутствием 4 0 К и продуктов ядерных взрывов. Следует упомянуть о возможностях флорометрического метода поисков тория. Торий, так же как и уран, способен усваи­ ваться растениями. Имеются данные, что в золе растений, произ­ растающих над рудной зоной одного из ториево-редкоземельных месторождений, его содержание достигало 0,1%, а внутри флоро­ метрического ореола находилось в пределах 0,01—0,001%. Протя­ женность ореола достигла 200—300 м.

Обработка данных флорометрического метода аналогична обработке результатов других ореольных методов поисков. По дан­ ным анализов определяется местный геохимический фон, состав-

205

Г Л А В А Х

ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ

И ПОИСКОВ РУД НЕРАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Уран и торий с продуктами распада, а также калий-40 легко обнаруживаются в породах радиометрическими методами даже в тех случаях, когда они не образуют рудных концентраций.. Это позволяет их использовать в качестве природных радиоактивных индикаторов при изучении ряда геологических вопросов, применяя дешевые и легко выполнимые радиометричеекие методы. Радио­ метрические методы находят все большее применение при геологи­ ческом картировании и поисках самых разнообразных нерадиоактивиых полезных ископаемых. Основным условием применимости подобных методов должно быть измеримое различие исследуемых пород или руд по их радиоактивности. Методы, которые исполь­ зуются для этих целей, ничем не отличаются от методов поисков урановых руд, изложенных в предыдущей главе.

Решающим фактором, который всегда необходимо учитывать при проведении подобных работ, является статистическая значи­ мость различия активности сравниваемых геологических объектов. Это приводит к необходимости выполнения значительного числа радиометрических измерений, их статистической обработки с при­ менением критериев значимости различия. Подробное описание статистических методов можно найти в соответствующих руковод­ ствах.

§ 1. ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В ГЕОЛОГИЧЕСКОМ КАРТИРОВАНИИ

Для успешного применения радиометрических методов в геоло­ гическом картировании необходимо использовать все имеющиеся данные по геохимии урана, тория и калия в исследуемых объектах. Сведения по геохимии этих элементов даны в главе IV. Ниже перечислены некоторые геохимические закономерности распределе­ ния урана и тория в горных породах, которые могут быть исполь-

.зованы при планировании и интерпретации результатов радио­ метрического картирования.

1. В нормальном ряду изверженных пород содержание тория, урана (а также калия) и их общая радиоактивность закономерно возрастают от ультраосновных пород к кислым.

2. Повышение щелочности пород в большинстве случаев сопро­ вождается увеличением концентрации урана и тория.

207

3.Для крупных многофазных дифференцированных интрузий гранитоидов характерно увеличение содержания урана и тория от ранних фаз к более поздним, а также к краевым фациям.

4.Разновозрастные гранитные интрузии отличаются по своей радиоактивности, причем в большинстве случаев молодые интрузии более радиоактивны, чем древние.

5.Для метасоматическн измененных пород в большинстве слу­ чаев характерно повышение радиоактивности по сравнению с неиз­ мененными разностями тех же пород.

iMtrp/voc

Рис. 33. Пример выделения автомобильной гамма-съемкой контак­ тов пород и тектонических нарушений (по Г. Ф. Новикову и

Ю.Н. Капкову):

/— основные эффузивы; 2 — известняки; 3 — кислые эффузнвы;

4—граниты; 5—тектоническое нарушение

6. Гидротермальные изменения пород обычно сопровождают­ с я повышением содержания урана и тория или одного из этих эле­ ментов.

7. Зоны тектонических нарушений обладают более высокой радиоактивностью по сравнению с вмещающими породами как за счет гидротермального изменения пород тектонической зоны и свя­ занного с ним повышения концентраций урана и тория, так и за счет скопления радона в трещинах.

8.Среди осадочных пород глины являются наиболее радио­ активными по сравнению с песчаниками и, особенно, известняками.

9.Наибольшая радиоактивность осадочных пород определен­ ного литологического типа чаще отмечается в зонах, обогащенных органическим веществом, фосфором, в некоторых случаях -г- гидро­ окисью железа.

Для картирования используют основные радиометрические ме­ тоды: аэрогаммасъемку, автогаммасъемку (рис. 33), пешеходную гамма-съемку, эманационную съемку.

208

расстоянии 10—15 км. Средняя активность пород в зоне разлома

Особенно хорошие результаты дает эманационная съемка при кар­ тировании разломов, для которых типично концентрирование радо­ на в трещиноватой зоне. Пример картирования зон дробления в туфогенно-обломочных породах Азербайджана с помощью эмана­ ционной съемки приведен на рис. 34.

Повышение содержания радона в зонах разломов нашло в последнее время интересное использование для исследования совре­ менных тектонических движений в областях повышенной сейсмич­ ности. В период Ташкентского землетрясения 1966 г. было замече­ но, что концентрация радона в подземных водах начинает возрас­ тать за несколько дней до землетрясения, повышаясь в 5—7 раз непосредственно перед толчком. В момент сильного толчка содер­ жание радона в воде резко падало (до 10 раз), а затем медленно поднималось до нормы. Считают, 'что задолго до толчка начинают вскрываться трещины в зонах тектонических нарушений и радон поступает в воду. В момент толчка, видимо, происходит резкая потеря образовавшегося радона. Затем концентрация радона посте­

Применение радиометрических методов для поисков и развед­ ки месторождений нерадиоактивных полезных ископаемых возмож­ но в том случае, если с рудным элементом генетически или парагенетически связаны радиоактивные элементы и рудные тела, по своей радиоактивности отличающиеся-от вмещающих пород. Наи­ более устойчивые парагенетические ассоциации дают уран и торий с редкоземельными элементами, иттрием, ниобием, танталом, цир­ конием. Известны ассоциации урана и молибдена, урана, ванадия и селена, урана и фосфора. Для поисков всех перечисленных выше полезных ископаемых целесообразно применять радиометрические методы, которые могут использоваться на всех стадиях работ, на­ чиная с поисков рудоконтролирующих структур и кончая оконтуриванием рудных тел и приближенной оценкой запасов. В зависи­ мости от стадии поисковых работ используются те или иные радио­ метрические методы. Наиболее эффективно проведение первичных поисков аэрогаммаметодом с наземной проверкой методом пеше-

210