Способ радиометрического исследования горных пород

 

Изобретение относится к области ядерно-физических методов исследования веществ и может быть использовано при поисках и разведке полезных ископаемых. Цель изобретения - надежное выделение петрографических разностей горных пород. Дополнительная цель изобретения - повышение производительности и точности исследования. Исследуемые и калибровочные образцы облучают тремя потоками гамма-квантов различных энергий и измеряют интенсивность некогерентно рассеянного образцом излучения. Значение промежуточной энергии равно полусумме значений двух других энергий. Калибровочные измерения проводят на образцах разного петрографического состава. Строят семейства калибровочных зависимостей, которые используют затем для определения петрографического состава. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 r, 01 v 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР . (21) 4352048/31- "(22) 24.11.87 (46) 07,03.90. Бюл. V 9 (71) Институт геофизики Уральского отделения Научного центра АН СССР (72) И.И.Косякин и В.И.Уткин (53) 539.1.075 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 1018498, кл. С 01 Y 23/223, 1987.

Авторское свидетельство СССР . и 354384, кл. G 01 N 5/00, 1969. (54) СПОСОБ РАДИОМЕТРИЦЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРНИХ ПОРОД (57) Изобретение относится к области ядерно-физических методов исследования вещес,в и может быть использовано при поисках и разведке полезных искоИзобретение относится к ядернофизическим методам исследования веществ и может быть использовано при помехах и разведке полезных ископаемых.

Цель изобретения - надежное выделение петрографических разностей горных пород, а также повышение производительности и точности исследования.

На фиг.1 и 2 приведены графики семейств калибровочных зависимостей; на Фиг.3 - 5 - принцип представления зависимости коэффициента корреляции от структурного коэффициента в виде произведения двух функций.

Петрографический состав горных пород определяется их химсоставом, минералогическим составом, плотностью и петроструктурой (объемным распреде2 паемых. Цель изобретения - надежное выделение петрографических разностей горных пород, а также повышение производитепьности и точности исследования, Исследуемые и кая 1оровочные образць облучают тремя потоками гаммаквантов различных энергий и измеряют интенсивность некогерентно рассеянного образцом излучения. Значение промежуточной энергии равно полусумме значений двух других энергий. Калибровочные измерения проводят на образцах разного петрографи IpcKoi o cocTB» ва. Строят семейства калибровочных зависимостей, которые используют затем для определения петрографического состава. 1 з.п. Ф-лы, 5 ил. ленкам минералов составляющих горные 2

t фюаЬ породы) .

Интенсивность однократно рассеянного излучения гамма квантов относи- ьФ тельно малых (менее 100 кэВ) энергий в геометрии прямой видимости весьма спожно зависит от таких параметров горных пород, как эффективный атомный номер и пготность, и отражает также своеобразие минералогического состава и формы распределения минералов в данном образце ° Поскольку влияние указанных факторов для гамма-Квантов различных энергий различно, возможно в принципе подобрать такой набор источников излучения, который позволяет однозначно судить о петрографическом составе данного образца.

Для успешного использования предлагаемого способа достаточно иметь

1548765 гамма-кванты трех энергий: Е„, E

Е,=(Е,+Е,)Л.

Соотношение энергий гамма-квантов, испускаемых этими источниками, позво5 ляет детально, с достаточной глубинностью изучать горные породы и вместе с тем интенсивность рассеянного гамма излучения достаточно чувствительна к изменению таких параметров горных пород, как эффективный атомный номер, плотность, минералогический состав и форма его распределения. Иногообразие ситуаций, возникающих при изменении указанных параметров горных по- 15 род, учитывается специальным обобщенным параметром -1-K . I ç

W = г где I„,I,I — интенсивности однократно рассеянного гамма-излучения источника с большей, меньшей и промежуточной энергиями соответственно;

К вЂ” структурный коэффициент горных пород.

И(Х.,К) представляет собой нормированную относительную спектральную интенсивность (или спектральное число), которое мало зависит от плотности пород, но существенно от их эффективного атомного номера и структурных особенностей распределения минеральных включений °

30

Влияние последнего фактора на величину W имеет статистический характер ввиду неидентичности условий измерений при случайном распределении минеральных включений. Истинное влияние этого фактора легко определяется при расчете корреляционной функции R(W,K), т,е. для многих измерений в образцах (или по разрезу скважины) горных пород одного петрографического типа рассчитывается коэффициент корреляции для спектрального числа M в за виси мости от I g при ра зличнь х К

Кривая изменения R(K) уже имеет характерный вид для пород разного петрографического состава. Однако, как показал эксперимент, R(K) можно представить в виде произведения двух

Функций R(K) =F, F (K), причем F „(К)—

55 линейная Функция; У (К) - нелинейная с четко выраженным максимумом. Вид предлагаемых функций однозначно характеризует петрографический состав горных пород.

При реализации способа выполняют следующие операции.

1. Выбирают детектор и энергию источников так, чтобы в агпаратурном спектре было совмещение фотопика...когерентно рассеянного гамма-излучения источника с меньшей энергией и пиком вылета рассеянного гамма-излучения источника большей энергии, а также источник с промежуточной энергией гамма-квантов. Практически это легко достигается применением двух источников: кадмий-109 (энергия гамма-квантов 22,2 кэВ) и самарий-145 (38 и

62 кэВ), и пропорционального счетчика в качестве детектора.

2. Образцы одного известного петрографического состава облучают потоком гамма-квантов источника кадмий109 и регистрируют рассеянное гаммаизлучение в области 20 кэВ.

3. Эти же образцы облучают источником самарий-145 и регистрируют рассеянное гамма-излучение в области кэВ (поток гамма-квантов промежу" точной энергии) и н области 20 кэВ (пик вылета, рассеянного гамма-излучения потока гамма-квантов с энергией

62 кэв) .

Проводят 20-30 отсчетов каждой из регистрируемых интенсивностей по

20-30 образцам одного петрографического состава или в разных точках и по разным направлениям одного образца известного петрографического состава.

5. Для каждого из отсчетов определяют W; при различных значениях К, которое изменяют в пределах от.О до 4,0.

6. Для каждой известной петрографической разности при фиксированных

К определяют коэффициент корреляции

R(K) между W и I .

7. Проводят расчеты по п,6, для различных К и строят статистический спектр К(К).

8. Представляют зависимость R(K) в виде произведения двух функций

F„(K) и Р (К) и присваивают им значе" ния, характерные для каждого типа пород одного петрографического состава.

На Фиг. l приведены значения Функций F„(K) и 7 (К) для интрузивных пород различного петрографического состава. Для этих пород характерно линейное возрастание Функции F „(К) и

1548765 четко в- раженный максимум г (К) г@и значениях K=0 2-1,0 °

На фиг.2 приведены значения функ" ций F,(К) и г,(K) для эффузивных горных пород различного петрографическо5 го состава. Гпя этих пород характерно линейное уменьшение функции F,(Ê) и максимум Функции Г,(К) при К равном

1,0-1,5 ° О

На Фиг.3-5 представлены результаты исследования образца неизвестного петрографического состава. После выполнения операций по пп.1-7 построена зависимость R(K), представленная на

Фиг.3. На иг.4 представлена линейная составляющ я спектра F,(К), которая свидетельствуе, «то данный образец относится к эффузиBHblH горным породам.

Максимум Функции Е„(К)„ представлен- 20 ной на фиг.5, находится в пределах

K=1. Указанные два признака позволяют идентифицировать образец как нефеличовый базальт„

Все указанные операции легко реа- 25 лизуются на серийно выпускаемой an-! паратуре типа PPK-103 (нПоиск") при и=пользовании в качестве детектора пропорциональног0 счетчика типа СИllP-3. Обработка результатов измерений реализуется в автомагическэм режиме с использованием персональных

ЗВИ.

Предлагаемьй способ можно использовать в качестве дистанционного ме35 тода исследования горных пород в ес" тественном залегании при каротаже и т.пе

»»

Формула изобретения

1. Способ радиометрического исследования горных пород, включающий

4е облучение исследуемой породы двумя потоками гамма-квантов различных энергий и измерение интенсивностей некогерентно рассеянного излучения, отличающийся тем, что, с целью надежного выделения петрографических разностей горных пород, дополнительно проводят облучение породы третьим потоком гамма-квантов значение энергии которых выбирают из условия равенства его полусумме значений двух других энергий, проводят калибровочные измерения на породах разного петоографического состава, облучение исследуемой и калибровочных пород тремя потоками гамма-квантов проводят последовательно, определяют для каждого образца параметр

1«.-К Ез

j I. где 1,Т и Хэ - интенсивности некогерентно рассеянных образцом и. пучений нменьшей.. наибольшей и промежуточной энергии;

К - структурныи коэффициен-., затем по совокупности измерений на калибровочных образцах одного петрографического состава определяют зависимость коэффициента корреляции между

И и Т „ От значения структурного коэффициента К, представляют эту зависимость в виде произведения двух зависимостей, линейной и нелинейной, а затем по полученным семействам калибрсвочных зависимостей для пооод разного петрографического состава и аналогичным зависимостям для исспе" дуемой породы судят о типе горной городы и о ее петрографическом сосTa B

2 е СпОсОб ПО и ° 1, О т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и точности исследования, наибольшее и наименьшее знэче -ия энергии гамма-квантов выбирают из условия совмещения в annapa-.ópHîì спектре пика некогерентного рассеяния излучения с наименьшей энергией с пиком вылета рассеянного образцом излучения с наибольшей энергией.

15487б5

1548765

0,8

1Б Г4

Nuz.3

О.S

18

Щыг.4

18 ГФ

Рог.5

Составитель А.Колесников

Редактор А.Мотыль Техред Л.Олийнык Корректор Т.Малец

Заказ 141 Тираж 406 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 191