43. Естественная радиоактивность горных пород, ее связь с фильтрационно-емкостными свойствами.

Ядерно-физические свойства горных пород разделяются на естественные (радиоактивность) и искусственные (гамма-лучевые и нейтронные). Среди более 200 радиоактивных элементов наиболее распространены в земной коре: уран (U) - ~2*10-4 %, торий (Th) - ~7*10-4 % и калий-40 (К) - ~1,8 %, дающие вместе около 99 % радиогенного тепла. Количественную оценку радиоактивности в радиометрии чаще всего рассчитывают в единицах уранового эквивалента: 1 eU = 1 Ur = 10-4 % U. Урановый эквивалент - это такая концентрация (масса) естественных радиоактивных элементов (ЕРЭ), которая эквивалентна излучению урановой руды с концентрацией урана 10-4 %. Радиоактивность горных пород определяется радиоактивностью минералов, содержащих ЕРЭ. Максимальные значения радиоактивности (свыше 1000 еU) у радиоактивных минералов и руд. В магматических породах при переходе от кислых к основным и ультраосновным радиоактивность уменьшается от 30 до 0,3 еU, у метаморфических меняется в пределах 1-15 еU. У осадочных пород она максимальна в россыпях с радиоактивными элементами (свыше 1000 еU), калийных солях, илах, горючих сланцах (около 100 еU) и глинах, песчаниках, мергелях (около 10 еU), минимальна у карбонатов, кварцевых песков, гипсов, поваренной соли (единицы еU).

Гамма-лучевыми и нейтронными свойствами горных пород определяется их реакция при облучении их гамма-лучами или нейтронами разных энергий и длительности. По эффектам взаимодействия с ядрами и электронами атомов минералов, приводящим к замедлению, рассеянию и поглощению нейтронов, можно судить о химическом составе элементов, а также о плотности, пористости, водородосодержании горных пород. Основным гамма-лучевым свойством, которое определяется химическим составом и плотностью, является коэффициент поглощения гамма-лучей ( ), рассчитываемый по вторичному гамма-излучению ( ). В магматических, эффузивных, метаморфических и скальных осадочных породах коэффициенты поглощения высокие, а в пористых водо-, нефте- и газонасыщенных - низкие.

Основными нейтронными свойствами горных пород, характеризующими их химический состав, водородосодержание (наличие воды, нефти, газа), коллекторские свойства, являются: длина замедления ( в см), время замедления (t в мкс), поглощение ( ) нейтронов, определяемые по интенсивности тепловых нейтронов ( ) или вторичному гамма-излучению ( ). Хлор и водородосодержащие породы отличаются наиболее заметными аномалиями нейтронных свойств.

44. Теплофизические характеристики пород, их зависимость от состава и строения горных пород.

В терморазведке измеряемыми параметрами являются температура горных пород (T) в градусах Цельсия (С) или кельвинах (К), градиенты температуры (ΔT ) и величины теплового потока из земных недр (q ) в Вт/м2 . По ним рассчитываются основные тепловые (теплофизические) свойства: теплопроводность (в Вт/К*м), теплоемкость , где Q - количество теплоты, подводимой к массе тела m (в Дж/кг*К), температуропроводность , где - плотность (в м2/с). Тепловые свойства пород определяются тепловыми свойствами и соотношениями составляющих их фаз. Основной тепловой параметр (теплопроводность) изменяется у магматических и метаморфических пород от 0,5 до 5 Вт/К*м, а у осадочных - от 0,1 до 5 Вт/К*м, возрастая в ряду пород: торф - глина - пески - конгломераты - известняки - каменная соль. Самая высокая - в полиметаллических рудах (~10 Вт/К*м) и особенно у самородных минералов (до 500 Вт/К*м), а самая низкая - у воздуха, нефти и воды, соответственно равная 0,01 - 0,04, 0,14, 0,6 - 0,7 Вт/К*м. Остальные теплофизические свойства горных пород меняются в 2-10 раз и практически используются редко.

По поведению при нагревании породы делят на 3 группы:

-кристаллические структуры (гранит, диорит и др)

--кристаллоаморфные (диабаз, порфирит и др.)

-аморфные (абсодиант).

У пород с кристаллической структурой теплопроводность обусловлена рассеянием фононов на кристаллических зернах и друг на друге, что объясняет зависимость λ=f(λ0∕T). Для аморфных неупорядоченных по структуре теплопередача относится к случайным процессам и λ=f(t). Для пород с кристаллоаморфной структурой характерен механизм теплопередачи как и для кристаллических. Объемная теплоемкость пород увеличивается при их нагревании до температуры 850 °С. Температуропроводность растет с давлением.