ТЕРМОРАЗВЕДКА Геотермическая разведка (терморазведка или термометрия) объединяет физические методы исследования естественного теплового поля Земли с целью изучения строения земной коры и верхней мантии, выявления геотермических ресурсов, решения поисково-разведочных и инженерно-гидрогеологических задач. Меньшее применение находят методы искусственных тепловых полей. Тепловое поле определяется внутренними и внешними источниками тепла и тепловыми свойствами горных пород
Основными методами терморазведки являются: 1. радиотепловые (РТС) и инфракрасные (ИКС) съемки; 2. региональные термические исследования на суше и акваториях; 3. поисково-разведочные термические исследования, направленные на выявление и изучение месторождений полезных ископаемых; 4. инженерно-гидрогеологические термические исследования, предназначенные для изучения мерзлотных условий и движения подземных вод; 5. термический каротаж, который служит для документации разрезов скважин по теплопроводности вскрытых горных пород; 6. лабораторные измерения термических свойств горных пород; 7. методы искусственных тепловых полей при работах на акваториях и в скважинах
составляющих теплового баланса Земли (в эргах в год): - излучение Солнца – 1032 эрг/год (подавляющая часть отражается), - радиогенный – 1028 эрг/год, - дифференциация вещества (гравитационная) и физикохимические процессы в земной коре и мантии – 1027 1028 эрг/год, - тектонические процессы (тепловая конвекция), землетрясения – 1025 эрг/год, - приливно-отливное воздействие Луны и Солнца - 1026 эрг/год
Чем больше период цикличности, тем больше глубина их теплового воздействия суточные колебания температуры воздуха -1 -1, 5 м Сезонные (годовые) колебания - 20 -40 м. На глубинах 20 - 40 м располагается нейтральный слой - температура на 3, 7° выше среднегодовой температуры воздуха похолодания и потепления в четвертичном периоде влияли на тепловой режим Земли до глубин 3 -4 км. Таким образом, ниже зоны постоянных температур (на глубинах свыше 40 м) влиянием цикличности солнечной активности можно пренебречь
Региональный тепловой поток в земной коре 3, 3°С при погружении на каждые 100 м. Q=0, 06 Вт/м 2
Тепло передается посредством молекулярной теплопроводности горных пород, конвекции и излучения. . На больших глубинах (свыше 10 км) передача тепла осуществляется в основном за счет излучения нагретого вещества недр и конвекции, обусловленной движением блоков земной коры, магматических расплавов и деятельности гидротермальных систем. На меньших глубинах перенос тепла связан с молекулярной теплопроводностью и конвекцией подземных вод.
Тепловые свойства горных пород λT - коэффициент теплопроводности; σ - плотность; с - теплоемкость; температуропроводность а= λT /сσ тепловая инерция Q = (λT сσ)1/2 оптические -альбедо А, -коэффициент яркости rλ, -степень черноты ελ
Принципы теории терморазведки где T 1 - температура на глубине z 1; Г - геотермический градиент, или перепад температур (T 2 T 1) на двух глубинах z 2 и z 1; vz - вертикальная скорость конвекции
Аппаратура для геотермических исследований - Тепловизоры - Термометры
Методика и области применения терморазведки • Радиотепловые и инфракрасные съемки • Региональные геотермические исследования • Поисково-разведочные геотермические исследования • Инженерно-гидрогеологические геотермические исследования
ЯДЕРНАЯ ГЕОФИЗИКА • Ядерная геофизика объединяет физические методы поисков и разведки радиоактивных руд по их естественной радиоактивности (радиометрия) и поэлементного анализа горных пород путем изучения вызванной радиоактивности (ядерно-физические методы)
Основными методами радиометрии являются • гамма-съемка (ГС) • Эманационная съемка (ЭС)
Искусственная радиоактивность возникает при облучении горных пород и сред Гамма-квантами или нейтронами Существует множество искусственных ядернофизических методов Методы ядерной геофизики подразделяют на • Аэрокосмические • Полевые • подземные • лабораторные • скважинные
Естественная радиоактивность сопровождается испусканием альфа-, бетачастиц, гамма-квантов и другими процессами Основными радиоактивными рядами или семействами тяжелых элементов являются ряды урана-238, урана-235, тория-232 T 1/2 = 4, 5· 109; 7, 13· 108; 1, 39· 1010 лет
В земной коре повышены концентрации трех радиоактивных элементов: урана (2, 5· 10 -4 %), тория (1, 3· 10 -3 %) и калия-40 (2, 5%).
Радиоактивный распад Характеризуется: • Периодом полураспада • Составом естественных излучений, включающий альфа-, бета- и гамма- излучения • Количеством, концентрацией, дозой и мощностью дозы гамма-излучения Абсолютной единицей радиоактивности радионуклидов в СИ является беккерель (1 Бк = 1 расп. /с). Мощность дозы, т. е. облучение за единицу времени, в радиометрии выражают в амперах на килограмм (А/кг), микрорентгенах в час (мк. Р/ч). • Энергией излучений (10; 4; 3 Мэ. В )
Максимальные значения для альфа- 10 Мэ. В, бета- 4 Мэ. В, гамма-излучений равны 3 Мэ. В. Нейтроны по энергии разделяют на: холодные (0, 001 э. В), тепловые (0, 025 э. В), надтепловые (>0, 05 э. В), резонансные (0, 5— 100 э. В), медленные (<1 кэ. В), промежуточные (1 кэ. В— 0, 5 Мэ. В), быстрые (>0, 5 Мэ. В).
Взаимодействие радиоактивных излучений с окружающей средой гамма-кванты взаимодействуют с электронами атомов, что сопровождается • • • Фотоэлектрическим поглощением (фотоэффектом) Комптоновским взаимодействием (рассеянием) Образованием электронно-позитронных пар Нейтронное излучение характеризуется: • Неупругим рассеянием быстрых нейтронов • Упругим рассеянием быстрых нейтронов μФ μК μЭ
По радиоактивности (радиологическим свойствам) породообразующие минералы подразделяют на четыре группы. 1. Наибольшей радиоактивностью отличаются минералы урана (первичные - уранит, настуран, вторичные - карбонаты, фосфаты, сульфаты уранила и др. ), тория (торианит, торит, монацит и др. ), а также находящиеся в рассеянном состоянии элементы семейства урана, тория и др. 2. Высокой радиоактивностью характеризуются широко распространенные минералы, содержащие калий-40 (полевые шпаты, калийные соли). 3. Средней радиоактивностью отличаются такие минералы, как магнетит, лимонит, сульфиды и др. 4. Низкой радиоактивностью обладают кварц, кальцит, гипс, каменная соль и др.
Радиоактивность горных пород определяется радиоактивностью породообразующих минералов а) породы практически нерадиоактивные (U<10 -5 %); б) породы средней радиоактивности (U<10 -4 %); в) высокорадиоактивные породы и убогие руды (U<10 -3 %); г) бедные радиоактивные руды (U<10 -2 %); д) рядовые и богатые радиоактивные руды (U>0, 1 %). Радиоактивность почвенного воздуха зависит от количества эманаций таких радиоактивных газов, как радон, торон, актинон. Ее принято выражать коэффициентом эманирования пород (СЭ)
Аппаратура для изучения ядерных излучений Чувствительные элементы 1 - ионизационная камера; 2 - счетчик Гейгера Мюллера; 3 - полупроводниковый кристалл; 4 - сцинтилляционный счетчик; 5 - термолюминесцентный кристалл
Приборы для ядерногеофизических исследований • Аэро- и авторадиометры • Полевые радиометры • Эманометры
Радиометрические методы разведки • Аэрогамма-съемка • Автогамма-съемка • Пешеходная (наземная) гамма-съемка
Профили концентраций урана, тория и калия по данным гамма-спектрометрии над месторождением тантала. 1 — породы песчано-сланцевой толщи; 2 — ороговикованные породы; 3 — диабазовые порфириты; 4 — двуслюдяные мусковитовые граниты; 5 — порфировидные мусковитовые граниты; 6 — амазонит-альбитовые граниты
Ядерно-физические методы Нейтронные методы. 1. Активационный анализ 2. Нейтронный анализ 3. Гамма-спектральный метод Гамма-методы. 1. Фотонейтронный анализ 2. Плотностной гамма-гамма метод 3. Селективный гамма-гамма метод 4. Рентгенорадиометрический метод.
Скачать презентацию ТЕРМОРАЗВЕДКА Геотермическая разведка терморазведка или термометрия объединяет физические
ТЕРМО_радиоразведка.pptx