Шпоры по ЯГ

41. Фотонейтронный метод.

Заключается в облучении горных пород γ-квантами высоких энергий и регистрации возникшего нейтронного поля. Нейтроны внутри ядра связаны ядерными силами, но при облучении γ-квантами высоких энергий, нейтроны выбиваются из ядер. Наименьшая энергия связи нейтронов в ядре у бериллия Be Е_связи = 1,67 МэВ, потом у дейтерия Е_связи = 2,23 МэВ. У других элементов возрастает. Поэтому метод определяют для определения бериллия, но тогда 1,67< Е<2,23. При малых содержания бериллия, применяют для изучения водородосодержания. Выбитые нейтроны регистрируются обычно кристаллом ZnS, активируемым бором. Недостаток этого метода в том, что необходимо использовать источники высоких энергий. При определении бериллия источником служит Sb¹²⁴ с Е_связи = 1,7 МэВ и 2,1 МэВ. Этот метод имеет высокую чувствительность и не уступает химическому анализу, 10^-3%.

42. Нейтрон-нейтронный метод.

Облучение горных пород нейтронами и изучение этого поля после прохождения его через горную породу. Используется для изучения содержаний нейтроно-поглощающих элементов и для изучения некоторых физических свойств горных пород (в основном коэффициента пористости). При прохождении нейтронов через вещество, они вначале замедляются и затем поглощаются нейтронопоглощающими элементами. В частности, бором, хлором, йодом, марганцем и др. Часто используется как в полевом варианте, так и в каротажном. Очень часто метод применяется при каротаже скважин. Рис 10.6. Т.е. малый зонд не характеризует аномалию. Для повышения чувствительности метода обычно используют импульсный нейтрон-нейтронный каротаж ИННК (от 10 до 1000 имп/сек) и изучается время жизни нейтрона, которое зависит от количества нейтронопоглощающих элементов. Рис 10.7.

Среднее время жизни нейтрона – τ. Определение пористости основано на том, что при К_п от 0,05 до 0,5 наблюдается линейная зависимость между показанием N и ln К_п. Иначе говоря:

Рис 10.8. Коэффициенты а и b определяются опытным путем. Можно определять также и коэффициент газонасыщения. При замещении воды или нефти газом, происходит значительное уменьшение водородосодержания, примерно в 623/р раз.

43. Нейтронный гамма-метод.

Задачи определения влажности и содержания нейтронопоглощающих элементов могут быть решены не только методом ННК, но и нейтрон-гамма-каротажем, который был первым нейтронным методом использования скважин.

В НГК об изменение потока нейтронов в гп судят по интенсивности гамма-излчения радиационного захвата, возникающего при реакции (n, γ). Таким образом, в НГК реализуется, по существу, тот же принцип измерения плотности нейтронов, на котором основано применение резонансных детектором, с той разницей, что показания НГК зависят не от сечений отдельных элементов, а от полного нейтронного сечения горной породы. В этом смысле возможности НГК более ограничены по сравнению с ННК, которым можно раздельно регистрировать плотность тепловых, над тепловых и резонансных нейтронов.

Между тем захватное гамма-излучение, как правило, является жестким и, следовательно, может нести информацию об актах поглощения нейтронов, которые произошли на значительном удалении от скважины. Благодаря этому НГК по сравнению с ННК обладает несколько большей глубинностью, что в ряде случаев имеет первостепенное значение.

Имеет много общего с ННМ, поскольку используются те же самые нейтронные источники, а измеряется возникшее при этом гамма-поле. Метод применяется для решения практически тех же задач, что и ННМ: изучение физических свойств горных пород, изучение коэффициента пористости и изучение нейтронопоглощающих элементов.

Метод часто проводят в двух модификациях: интегральный и спектрометрический (определяется вещественный состав). Для определения этих элементов решается система уравнений, где определяются спектрометрические коэффициенты (по эталонным измерениям) и затем определяется содержание (см лабораторную работу).

Таким образом, НГК, дублируя при решении некоторых задач нейтрон-нейтронный метод каротажа, обладает своими преимуществами и имеет самостоятельную область применения.

44. Активационный анализ.

Это один из ядерно-геофизических методов. Заключается в облучении стабильных элементов горных пород источником γ-квантов или n, и изучении скорости распада образовавшихся радиоактивных изотопов. На основании этого анализа определяется образовавшийся радиоактивный изотоп, зная источник облучения, определяется исходный, нерадиоактивный изотоп, содержащийся в породе. А на основании эталонных измерений этого элемента, определяется и концентрация этого нерадиоактивного изотопа. А зная распространенность этого изотопа в общей смеси изотопа элемента, определяют концентрацию самого элемента.

При облучении ионизирующим источником горных пород (γ-источник, нейтронный источник), возникают радиоактивные изотопы, распад которых подчиняется основному закону:

В этом виде мы получили уравнение прямой. Графически это выглядит как на рисунке 10.1. Угол наклона этой прямой есть постоянная распада. А определив постоянную распада, мы уже можем узнать, что это за элемент. На практике есть некоторые осложнения. При облучении горных пород обычно возникает не один искусственный радиоизотоп, а несколько. Т.е. на практике мы получим суммарный эффект от всех изотопов (рис 10.2). Если будет еще больше изотопов, то он будет похож на экспоненту, тогда решить задачу нельзя. Если элементов не более трех, то задача решается. В этом случае определение изотопов, задача начинает решаться с определения наиболее долгоживущего изотопа (в нашем примере с третьего). Мы считаем, что к этому времени другие изотопы распались и остался только третий. Т.е. можно просто распознать его по его кривой. Затем из суммарного графика вычитается график долгоживущего изотопа и решение повторяется уже для второго изотопа и т.д.

Для определения концентрации используем выражения:

Р – вес образца, С – концентрации, N₀ – количество атомов (начальная интенсивность). В нашем примере веса пробы и эталона взяты одинаковые, поэтому они не приводятся.

Задание:

1. Построить график искусственной γ-активности. Как lnN=f(t).

2. Определить количество образовавшихся изотопов и для наиболее долгоживущего из них определить постоянную распада и по ней период полураспада.

3. По справочнику определить радиоактивный изотоп и исходный изотоп.

4. Определить концентрацию.

45. Виды эманационных аномалий и признаки их определений.

Определение природы эманации позволяет делать вывод о урановом или ториевом оруденении. Выявленные в процессе съемки аномалии могут быть четырех видов:

1. Рудная.

2. Ареольная.

3. Аномалия эманирования.

4. Аномалия экранирования.

Первые два вида аномалий обусловлены рудными телами или их ареолами рассеяния, и имеют наиболее значение при поисках радиоактивных руд. Два другие вида обусловлены изменением трещинноватости или изменением уплотненности вышележащих пород. Эти два вида имеют важное значение при решении инженерно-геологических задач.

Для выяснения вида аномалии можно использовать несколько признаков:

1) Рудные и ареольные аномалии характеризуются значениями в десятки и сотни эман. Два других вида имеют аномалии не более первых десятков эман.

2) Рудные и ареольные аномалии имеют в плане близкую к изометричной форму. Третий и четвертый вид имеют вытянутые формы.

3) Первые два типа имеют обычно либо радоновую либо тороновую природу. Другие типы обычно имеют смешанную природу.

4) На рудных и ареольных аномалиях наблюдается значительное увеличение аномалии с глубиной. На третьем и четвертом виде этого не происходит. В аномалиях экранирования аномалии могут исчезать.

5) Рудные и ареольные аномалии отличаются повышенным γ-полем.