книги из ГПНТБ / Викторов Г.Г. Мюонный метод определения плотности горных пород

которых рассчитывают па основании сведений об отношениях

^эфф/Лэфф и 2;фф/ЛЭфф, вычисленные по формулам (1.12) и (1.13) для наиболее часто встречающихся горных пород и

Рис. 3.6. Определение средней плотности горных пород в условиях слож­ ного рельефа (Ахтальское полиметаллическое месторождение):

минералов. Эти данные позволяют с помощью номограммы определить коэффициенты сі\ и а2, учитывающие относитель­ ный вклад ионизационных и неионизациониых потерь соот­ ветственно (рис. 3.7,а), а затем вычислить поправку g на различие ионизационных потерь мюонов в воде и горных по­ родах (см. рис. 3.7,6) и поправку Ç на различие неионизаци­ онных потерь (см. рис. 3.7,б).

Таким образом, формула (3.20) с учетом поправки на раз­ личие химического состава воды и горных пород имеет вид

ла (3.31) упрощается

Им

a для #.„>4 000 мв.э. преобразуется к виду

Поправка на различие химического состава горных пород в случае вычисления плотности горных пород по градуиро­ вочным кривым, полученным расчетным путем на основании

Рис. 3.7. Влияние химического состава горных пород:

а — номограмма для определения коэффициентов Oj и а2, і

сведений о плотности потока в вертикальном направлении в стандартной горной породе, невелика и не превышает 1—2%-

Это видно из табл. 3.3, для большинства осадочных и магма-

<7

породы, отличаясь на 1—1,5%. Однако для пористых обвод­ ненных пород, а также минерализованных, несущих, напри­ мер, вкрапленное оруднение пород, величина этих поправок

.может достигать нескольких процентов.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

4J. Определение плотности горных пород для целей высокоточной гравиразведки

При интерпретации данных гравиразведки (как наземной, так и подземной) необходимы сведения о плотности горных пород для введения поправки на влияние промежуточного слоя. Особенно важны достоверные сведения о плотности вышележащей толщи горных пород при интерпретации дан­ ных подземной гравиразведки, когда ускорение силы тяжести измеряется с высокой точностью, ±(0,01-^0,02) миллигал. Определение плотности вышележащей толщи горных пород по отдельным образцам .и гамма-методами не приводит к же­ лаемым результатам, так как в этом случае не удается достаточно точно учесть влияние рудных тел, отработанных камер, зон обрушений, разломов и т. п., расположенных вы­ ше горизонта наблюдений. С помощью же мюонного метода можно получить величины средней плотности пород с учетом этих плотностных неоднородностей. Ниже в качестве приме­ ров приведены результаты определений плотности в горных выработках и скважинах.

Результаты шахтных измерений на месторождениях раз­ личных типов. К а з а х с т а н с к о е м е с т о р о ж д е н и е [14] характеризуется широким развитием складчатых структур в осадочных породах палеозоя, осложненных серией различно ориентированных разрывных нарушений. Под мощным чех­ лом отложений силура залегают интрузивные породы, пред­ ставленные лейкократовыми гранитами и диоритами. Разно­ временные движения по разрывным нарушениям обусловили блоковое строение месторождения. Предполагалось, что наи­ более четко проявленные и протяженные нарушения являются рудоподводящимн каналами. В связи с этим определенный интерес представляла задача картирования разломов на глу­ бине, а также в пределах эксплуатационных горизонтов мес­ торождения. Для проверки этого предположения применили метод подземной гравиразведки, а для определения плотнос­ ти вышележащей толщи горных пород использовали мюон­ ный метод.

Измерения интенсивности космических мюонов были вылолнены на точках подземного профиля аппаратурой ИИКЛ-1Б

по схеме четырех- и трехкратных совпадении. Глубина наблю­ дения Нм составляла в среднем 220 м. Относительные превы­ шения высот лежали в пределах ±(5-+-7)%, поэтому поправ­ ку на влияние рельефа не вводили.

Результаты определения средней плотности приведены в табл. 4.1. Погрешность определения плотности составила: для апертуры Qv =40° около ±0,14 г/см3, а для 0Х =61° около ±0,06 г/см3. Такую точность обеспечивала регистрация не ме­ нее 400 импульсов для 0Х= 40° и не менее 1600 импульсов для Ѳ, =61°. Время регистрации составило около 20 и 50 ч соот­ ветственно.

месторождении выше горизонта наблюдений отсутствуют плотностные неоднородности в виде рудных тел, камер и т. п., а также то, что вмещающие горные породы являются креп­ кими и малопористыми, представилось возможным сравнить результаты определения плотности мюонным методом и плот­ ности образцов, отобранных из керна разведочных скважин. На основании измерений 279 образцов средняя плотность оказалась равной 2,78 г/см3. Эта величина плотности хорошо согласуется с данными мюонного метода.

М е с т о р о ж д е н и е В. К о л а ров К р у м о в о [10]. Вмещающими породами этого железорудного месторожденияявляются диориты, мраморы и секущие их дайки диорит-иор- фиров. Профиль наблюдения был расположен на глубине около 115 м. Регистрация интенсивности мюонов проводилась с шагом 20 м телескопом ИИКЛ-1Б с двумя апертурными уг-

л ами Од =40 и 61°. Время наблюдения в среднем составляло около 20—24 ч на каждой точке, что обеспечивало статисти­ ческую погрешность 1,4 и 2,2% для соответствующих апертур. Это позволило в свою очередь определить плотность с погреш­ ностью ± (0,04ч-0,05) г/см3.

Фактические данные о скорости счета и значениях плот­ ности приведены в табл. 4.2.

Как видно, значения плотности постепенно уменьшаются при переходе от меньших номеров пикетов к большим. Объяс­ няется это тем, что на месторождении выше южной части профиля (пикеты 0—2) расположено рудное поле, большая часть рудных тел которого к моменту проведения исследова­ ний была отработана. Однако общая зараженность рудными элементами вмещающих пород на этом участке осталась, что- и нашло отражение в повышенных значениях плотности.

М е с т о р о ж д е н и е Г р а д и щ е [10] сложено мрамора­ ми, диоритами и скарнами гранатового состава, вмещающими медно-сульфидное оруденение.

Плотность горных пород определяли с помощью установ­ ки через каждые 10 м. Статистическая погрешность регистра­ ции мюонов составляла для апертурного угла Ѳѵ=61° около ±8% , а для 0^=40° около ±10%. Кроме того, через каждые 20 м проводились измерения повышенной точности со статис­ тической погрешностью около ±5% .

Результаты регистрации мюонов и определения плотности показаны на рис. 4.1. Как видно, начиная с пикета 5 проис­ ходит резкое увеличение плотности горных пород, достигаю­ щее максимального значения на пикете 85. По геологоразве-

дочиым данным, а также по данным метода радиоволнового просвечивания на этом участке отмечены отдельные рудные тела небольшой мощности и участки рудных скарнов.

М е с т о р о ж д е н и е Б е з ы м я н н о е . [10]. Район место­ рождения сложен осадочными отложениями нижнего и сред­ него триаса, верхнего мела и палеогена и эффузивным ком­ плексом кварцевых порфиров и кварцпорфировых брекчий.

Рис. 4.1. Результаты определения плотности на место­ рождении Градище:

Для разведки флангов месторождения предполагалось широким фронтом провести наземные и подземные геофизи­ ческие работы и, в частности, гравиразведку. Чтобы получить сведения о плотности горных пород, был использован мюон­ ный метод. Наблюдения были проведены в нескольких штоль­ нях и на нескольких горизонтах в шахте. Статистическая по­ грешность регистрации мюонов не превышала ±5,0%, что со­ ответствовало погрешности в определении плотности ±(0,10-^0,14) г/слі3. Ранее на месторождении проводились в небольшом объеме определения плотности по образцам. Ре-

дения сложен диоритами, серицит-хлоритовыми сланцами, ро­ говиками и лайковыми породами. Наибольшее распростране­ ние имеют серицит-хлоритовые сланцы, переходящие в из­ вестковые роговики. Дайковые породы представлены габбропорфиритами и диорит-порфиритами.

Плотность горных пород определяли мюонным методом на глубине около 100 м. Время наблюдения на каждой точкене превышало 16 ч, что обеспечило статистическую погреш­ ность регистрации мюонов около ±2,0% (табл. 4.4).

Среднее значение плотности сланцев и секущих их даек,, полученное мюонным методом, составляет 2,71 ±0,08 г/см3, а по данным лабораторных измерений плотность сланцев рав­ на 2,76 г/см3, дайковых пород— 2,79 г/см3.

М е с т о р о ж д е н и е Рос е н . В строении рудного поля месторождения участвуют породы сенонского эффузивно-оса­ дочного комплекса, пронизанные плиоценскими интрузиями. Наиболее широкое распространение имеют эффузивы: анде­ зиты, туфы, туфобрекчми, туфоконгломераты. Интрузивные породы представлены габбро-монцодиоритами, сиенит-монцо- диоритами, монцонит-порфирами, аплитамии граносиенитами.