РАДІОМЕТОДИ ПОШУКІВ

Все радіометоди пошуків засновані на виявленні радіаційних ореолів навколо урановорудних або редкометалльних скупчень, їх первинних і вторинних ореолів в корінних породах і пухких відкладеннях, а також на виявленні ореолів радіоактивних еманацій в пухких відкладеннях і ґрунтах.

Головні радіометричні методи засновані на реєстрації природного гамма-випромінювання урану, торію і калію. Значно рідше з цією метою використовуються бета- і альфа-випромінювання.

Глибинність проникнення гамма-променів в гірських породах і перекривають пухких відкладеннях не перевищує одного метра. Однак за рахунок розвитку в них вторинних ореолів розсіювання глибинність радіометричних методів часто виявляється значно більшою.

Сутність всіх різновидів гамма-методів зводиться до вимірювання сумарного (інтегрального) радіоактивного гамма-випромінювання або до диференціальної його реєстрації в певних інтервалах енергії частинок з подальшим виділенням ділянок підвищеної радіоактивності.

За умовами застосування радіометоди підрозділяються:

  • • на аерорадіометріческіе;
  • • наземні (автомобільні та пішохідні);
  • • глибинні (в шпурах, свердловинах і розвідувальних гірничих виробках).

Аерорадіометріческіе методи - найбільш досконалі і швидкісні методи пошуків родовищ радіоактивних металів. Вони засновані на виявленні в приземному шарі атмосфери радіаційних гамма-ореолів урану (радію), торію і калію за допомогою високочутливих радіометрів-аналізаторів.

Для проведення аерогамма-спектрометричних зйомок використовується апаратура підвищеної чутливості - комплексні аерогеофізіческой станції типу АГС-70с, ДСА-75 і ін., Що включають в себе п'ятиканальний гамма-спектрометр, протонний магнітометр, електроразвседочную апаратуру за методом індукції, курсограф і висотограф. Для попередньої інтерпретації даних з метою оперативного виявлення і перевірки аномалій використовуються спеціалізовані бортові або розмножувально-ділильні пристрої (БУК-4; МДУ; ІКА-2). Методика проведення аерогамма-зйомки, виділення і оцінки аномалій і полів детально описується в спеціальних інструкціях і посібниках [6].

Для цілей прогнозу і пошуків уранових і редкометалльних родовищ гамма-спектрометрична апаратура монтується на літаках або вертольотах. Максимальна ефективність пошуків забезпечується при малих висотах спостережень близько 30-50 м, але не більше 75 м, при швидкостях польотів від 100 до 170 км / ч. Прив'язка спостережень здійснюється візуально із застосуванням рухомих орієнтирів шляхом фотографування останніх або радіогеодезіческім способом (із застосуванням системи "Пошук-М", "ГЛОННАС", GPS-приймачів). Обробка матеріалів аерогамма-спектрометричних (АГСМ) спостережень доцільно проводити з використанням ЕОМ і комп'ютерної графіки. Поправки вводяться за висоту польоту, космічну складову залишкового фону, гамма-випромінювання продуктів атмосферного радону, екранує, лісового покриву (по бонітету), вологість грунтів і еманірованія гірських порід.

Аерогамма-спектрометричні зйомки в масштабах 1: 200 000-1: 50 000 проводяться в урановорудних районах для вдосконалення геологічної основи пошуків і виявлення зон метасоматически змінених порід. Аеропоіскі проводяться в масштабі 1:25 000 маршрутами через 250 м завдовжки до 30 км.

При обробці стрічок АГСМ записи довжиною до 500 м на половині їх максимальної ефективності оцінюються як аномалії, а більш протяжні - як поля. Аномальними вважаються записи, що перевищують фон на 1,3 σ вимірювань.

При слабкому прояві урановорудних виходів на денній поверхні інтерпретація вихідних даних ускладнюється. Виявлення таких урановорудних концентрацій істотно сприяють аеромагнітних і аероелектроразведочние дані. Ефективність використання аеромагнітних даних залежить від присутності в ураноносность структурах магнітоактівних гірських порід або порід з зміненими магнітними властивостями, що сприяє прояву просторових зв'язків між аномаліями (полями) урану і магнітними полями певного типу (рис. 3.4.1). Вивчення взаємного просторового розташування магнітних і радіоактивних аномалій, орієнтування їх осей і глибин залягання магнітоактівних мас забезпечують додаткову інформацію про зв'язки уранових аномалій з конкретними геологічними структурами. Так, наприклад, знакозмінні магнітні поля в породах базальт-ліпарітової формації відображають умови просторового розміщення аномалій, пов'язаних з родовищами в ураноносность аргіллізітах, а негативні магнітні поля типові для ураноносность зон березитов або калієвих метасоматитів.

image15

Мал. 3.4.1. Приклад зв'язку ендогенного уранового зруденіння з аеромагнітних аномаліями [6]:

а - в крайовій частині зони контактового метаморфізму; б - в приконтактовой частини сліпий интрузии; 1 - ізодінами магнітного поля, МЕ; 2 - поля підвищеної гамма-активності; 3 - прояви

Для оцінки перспектив ураноносность складаються карти ізоконцентрацій урану (радію), торію, калію і інтегральної інтенсивності гамма-полів (див. Рис. 3.4.1). Порівняльне вивчення таких карт сприяє виявленню не тільки підвищених концентрацій уранової (радієвої) природи, але також ореолів, зон і полів метасоматічеських змін порід, що вміщають, з якими просторово пов'язані багато редкометалльние і урановорудние поля. Серед незмінених порід такі поля проявляються аномальними співвідношеннями радіоактивних елементів, малоймовірними в статистичному і геохимическом сенсах для фонового середовища. При вивченні ураноносность метасоматитов чітко проявляється антагонізм калію і торію, що сприяє виявленню перспективних ділянок за допомогою індикаторних відносин типу:

де q v , q K , q Th - вмісту урану (радію), калію і торію в точках спостережень.

Зони ураноносность середньо- і низькотемпературних альбітітов виявляються за даними аероспектрометріі підвищеним вмістом урану (радію) і торія і різко зниженими змістами калію, а зони ураноносность березитов і аргіллізітов - підвищеним вмістом урану і калію на чітко зниженому фоні торію.

Підвищенню інформативності аероспектрометричних зйомок сприяє спеціалізована математична обробка результатів. Найбільшу ефективність забезпечують методи розпізнавання образів, для застосування яких необхідне використання ЕОМ. У найпростішому варіанті вирішується завдання віднесення об'єкта до одного з двох класів - "рудному" або "безрудних" але комплексу спостережених ознак. Завдання зводиться до зіставлення параметрів аномальних записів з параметрами відомих родовищ (рудопроявлений) і безрудних ділянок. З цією метою використовується відношення:

де і - ймовірності зустрічі i-го значення вектора ознак х інтервалів змістів урану, торію і калію в точках спостережень з об'єктами відповідно "рудного" і "безрудного" класів.

Попередньо обчислені значення l виносяться на карти і по ним проводяться лінії однакових значень цих величин. Найбільш перспективні площі оконтуриваются ізолініями максимальних значень.

Вплив ландшафтно-геохімічних умов враховується за допомогою перехідних коефіцієнтів, значення яких визначається за даними завіреного радіогеохімічних випробування гірських порід, що перекривають їх пухких відкладень і грунтового покриву.

Наземна перевірка аномалій і полів проводиться з метою їх оконтурювання і попередньої оцінки. У процесі перевірки з'ясовується геологічна природа аномалій і нулів урану, їх радіоі ^ охіміческой, структурні і мінералого-геохімічні особливості. Для цього ділянки аномалій вивчаються автомобільної гамма спектрометрической або пішохідної гамма-зйомкою з гамма-спектрометричними спостереженнями, в комплексі зі схематичним геологічним, структурногеофізіческім і геохімічним картуванням масштабу 1:10 000 (рис. 3.4.2).

Виявлені аномалії і поля оконтуриваются, закріплюються на місцевості, розкриваються поверхневими гірничими виробками і піддаються вибіркового випробування на уран і елементи-супутники.

Наземні радіометоди пошуків. Основними видами наземних радіометричних пошуків є автомобільні та пішохідні.

Автомобільні гамма і гамма-спектрометричні пошуки розвинулися на основі аеро гамма-методів, запозичивши у них самописними апаратуру і найважливіші теоретичні положення методу. Для проведення автомобільних гамма-пошуків використовуються газорозрядні радіометри РА-69, а для автомобільних гамма-спектрометричних пошуків - сцинтиляційні гамма-спектрометри АГС-3, які монтуються на автомашинах ГАЗ-69, УАЗ-469 або на всюдиходах.

Прояв карбонатитового рудного поля, за даними аерогамма-спектрометрической зйомки [2]

Мал. 3.4.2. Прояв карбонатитового рудного поля, за даними аерогамма-спектрометрической зйомки [2].

Схеми: а - геологічна; б - концентрацій торію. 10 4 %; в- концентрацій урану. 10 4 %; г - концентрацій калію. %; д - інтегральної інтенсивності гамма-поля; е - інтерпретаційні:

  • 1 четвертинні відкладення; 2 - карбонатити; 3 - апатит-Форстер-магнетитові породи; 4 - піроксеніти; 5 - ійоліти і мельтейгіти; 6 - фенітізірованние гнейси: 7 - гранито-гнейси;
  • 8 - контури родовища; 9-10 - ділянки з максимальними змістами урану, 10 -4 % (9)

і торію. 10 -4 % (10)

Радіометр РА-69 має підвищену чутливість (не менше 65 імп. / С на 7,2-10 -14 А / кг) і забезпечує можливість автоматичного запису показань у двох діапазонах до 1200 і 2400 імп. / С. Чотириканальний сцинтиляційний гамма-спектрометр АГС-3 володіє чутливістю інтегрального каналу близько 100 імп. / С на 7,2-10 -14 А / кг і порогами чутливості інтегрального каналу - 23,8-10 14 А / кг, уранового - 1,5 -10 4 %, торієвого - 3,0-10 4 % і калієвого - 0,5%. У комплексі з автогамма-радіометрами використовувалися топопрівязчікі ГАЗ-69-ТМГ, за допомогою яких прокладалися і розбивалися мережі спостережень, наносилися на карту орієнтири і виконувалися тоіоірафіческіе зйомки. В даний час використовуються GPS-приймачі і комп'ютерні технології обробки отриманої інформації.

Можливість застосування автомобільних пошуків обмежується умовами прохідності місцевості.

Найбільш значним поширенням користуються майданні автогамма-зйомки масштабу 1:10 000, якими покриваються перспективні площі близько десятків квадратних кілометрів. Відповідно до цього масштабом відстані між суміжними маршрутами складають 100 м при оптимальній довжині маршрутів близько 2,5 км. У сприятливих ландшафтних умовах успішно застосовуються автогамма-зйомки і більших масштабів (1: 5 000-1: 2 000). Маршрути прокладаються на місцевості за допомогою GPS-приймачів і пересувних орієнтирів.

Виявлені при зйомці аномальні підвищення інтенсивності гамма-випромінювання перевіряються і деталізуються шляхом повторних заїздів на знижених швидкостях (до 5 км / год) зі згущенням мережі спостережень серіями коротких паралельних заїздів.

Схема детальної наземної перевірки ділянки аерогамма-спектрометрической аномалії [3]. Схеми в изолиниях, за даними автогамма-спектрометрической зйомки

Мал. 3.4.3. Схема детальної наземної перевірки ділянки аерогамма-спектрометрической аномалії [3]. Схеми в изолиниях, за даними автогамма-спектрометрической зйомки: а - інтегральної інтенсивності гамма-поля; 6 - концентрації урану (радію), 10 4 %; в - концентрації торію. ІГ 4 %; г - концентрації калію. %: Д - схема геологічної будови;

  • 1 - суглинки; 2 - алевроліти; 3 - дрібнозернисті пісковики; 4 - червоноколірні середньо- і грубозернисті пісковики; 5 - гравеліти, конгломерати; 6 - туфогравеліти і туфо-конгломерати; 7 порфіроіди; 8 - сланці, гнейси; 9 розривні порушення;
  • 10 рудні зони; 11 - канави: 12 - елементи залягання порід

Результати автомобільних гамма-зйомок зображуються у вигляді карт ізоліній гамма-активності, перетин яких в залежності від характеру гамма-поля вибирається від 14 10 14 до 57 * 10 -14 А / кг (рис. 3.4.3). Перевірка автогамма-аномалій здійснюється в три етапи. На першому етапі проводиться геологічне і геоморфологическое обстеження аномальних площ, зазвичай в комплексі з пішохідної гамма-зйомкою. В результаті цих досліджень уточнюються положення епіцентрів і їх просторові зв'язку зі сприятливими структурами і комплексами порід. При наявності таких зв'язків, а також якщо він зупинився прояви аномалій неясні, вони піддаються спершу попередньої, а потім детальної перевірок за загальноприйнятою методикою.

Пішохідні гамма-зйомки і наземні гамма-спектрометричні спостереження є основними видами наземних пошуків радіометричних аномалій і рудопроявлений. Широка поширеність пішохідних пошуків пояснюється можливістю їх застосування в районах, недоступних для інших видів радіометричних пошуків, їх високою результативністю і низькою собівартістю, можливостями тісному взаємозв'язку радіометричних і геологічних спостережень, безперервної оцінки радіоактивності не тільки по маршруту, а й в прилеглій до нього зоні, а також оперативної деталізації виявлених аномалій. Якщо вимірювання проводяться за маршрутами, віддаленим один від одного на відстані, свідомо перевищують густоту точок фіксованих спостережень, дослідження називаються маршрутними гамма-пошуками. Якщо ж відстані між суміжними маршрутами і фіксованими точками спостережень за маршрутом сопоставіми- застосовується термін "гамма-зйомка". Зазвичай маршрутні гамма-пошуки проводяться в менших масштабах (від 1: 200 000 до 1:25 000), а гамма-зйомки - в масштабах від 1:10 000 і крупніше.

Пішохідні гамма-пошуки і гамма-зйомки проводяться в районах з порівняно хорошою оголеністю, в ландшафтних умовах, що сприяють формуванню відкритих ореолів розсіювання урану, коли представницький горизонт збігається з денною поверхнею або наближений до неї, розташовуючись на глибині не більше 0,3 м. Для проведення пішохідних пошуків застосовуються портативні польові сцинтиляційні радіометри СРП-2 "Кристал" і УРП-68-01-03 і дозиметри ДГА. Найбільш сприятливі для проведення пішохідних пошуків високогірні і гірські райони, де поряд з хорошою оголеністю широко розвинені механічні ореоли розсіювання урану у вигляді кам'яних і глибових розсипів, а також помірно-розчленовані райони з хорошою оголеністю корінних порід і широким розвитком пухких автохтонних відкладів.

При проведенні маршрутних гамма-пошуків і гамма-зйомок активність порід безперервно прослуховується за допомогою телефону радіометра і вимірюється в фіксованих точках спостережень. Маршрути орієнтуються хрестом простягання рудовмещающих структур. Густота маршрутів і фіксованих точок спостережень за маршрутом залежить від масштабу пошуків і від складності геологічної будови досліджуваної території. Прив'язка маршрутної мережі спостережень в масштабах до 1:25 000 включно виконується візуально з використанням аерофотооснови або інструментально, за допомогою бусолі і GPS-приймача. При гамма-зйомках масштабу 1:10 000 і крупніше необхідна розбивка магістралей і пикетажа з подальшою їх високоточної інструментальної прив'язкою.

В районі виявлених аномалій мережу спостережень згущується. Паралельно основними маршрутами проходяться проміжні профілі з виходами в нормальне поле, і за сукупністю отриманих даних проводиться попереднє визначення площі аномалії.

Інтерпретація результатів гамма-зйомок істотно залежить від правильної оцінки нормальних полів активності порід, що вміщають.

Нижні межі аномальних гамма-активностей ( 1 а ) визначаються для однорідних площ, складених породами одного складу. Зазвичай вони оцінюються статистично, як

де l про - фонове поле гамма-активності на площі розвитку даної породи; σ- середньоквадратичне відхилення фонових значень гамма-поля для порід даного складу.

Результати маршрутних гамма-пошуків оформляються у вигляді графіків, а результати гамма-зйомок - у вигляді карт кореляційних графіків або карт гамма полів, виконаних в масштабі зйомки (рис. 3.4.4).

Наземні гамма-спектрометричні спостереження застосовуються для оцінки виявлених аномалій і виділення перспективних площ. Вони засновані на відмінності спектрального складу гамма-випромінювання радію, торію і радіоактивного калію.

Зображення результатів пішохідних гамма-пошуків

Мал. 3.4.4. Зображення результатів пішохідних гамма-пошуків: а - карта кореляційних графіків: б - картка гамма-аномалії в изолиниях інтенсивності: 1 -рудному зона: 2 - вметающіе породи: 3 -лінія зміщення

Наземні гамма-спектрометричні спостереження проводяться портативними радіометрами-аналізаторами типу СП-3 і СП-ЗМ, за допомогою яких реєструються не істинні, а апаратурні спектри, змінені за рахунок взаємодії гамма-квантів з речовиною кристалічного лічильника (рис. 3.4.5). Завдання зводиться до визначення швидкості рахунку в трьох енергетичних інтервалах спектра гамма-випромінювання, в кожному з яких частки гамма-випромінювання одного з цих елементів є найбільшими. Визначення концентрацій урану (радію), торію і калію проводиться шляхом порівняння заміряних інтенсивностей гамма-випромінювання в кожній з ділянок спектра з їх значеннями, отриманими на моделях. Поріг чутливості гамма-спектрометрів залежить від часу вимірювань і змістів радіоактивних елементів. Для СП-3 при сумарному часу вимірювання 15 хв він становить для радію і торію 1-10 4 %, а для калію 0,1%. Вимірювання можна проводити як в диференціальному, так і в інтегральному режимах. При проведенні вимірювань в диференціальному режимі діапазон вимірюваного спектра становить від 0,3 до 3,0 МеВ. Цей діапазон розбитий на 60 щаблів, які визначають рівень дискримінації приладу. В інтегральному режимі прилад реєструє гамма випромінювання з енергією від 0,3 МеВ.

Кількість замірів і мережу спостережень залежать від геологічної обстановки і параметрів аномалій. Зазвичай кожна аномалія вивчається кількома профілями (нe менш 3-х) по 10 точок спостережень і більш на кожному профілі. Для виконання гамма-спектрометричних спостережень необхідно забезпечувати геометричні умови замірів - вихід корінних порід площею не менше 1 м 2 з рівною поверхнею і оптимальний час спостережень. Час вимірювань залежить від типу радіометра- аналізатора, змістів радіоактивних елементів і необхідної точності. Так, наприклад, для приладу СП-ЗАМ при вивченні слабопроявлeнних аномалій оптимальні експозиції в "калієвому" і "урановому" інтервалах складають 1,5-2,0 хв, в "торцевому" - 2-3 хв, а при вивченні рудних аномалій скорочуються до однієї хвилини.

Результати гамма-спeктромeтрічeскіх спостережень оформляються у вигляді графіків змістів радіоелементів за профілями (рис. 3.4.6) або у вигляді планів (в изолиниях змістів цих елементів).

Глибинні радіометоди пошуків застосовуються для пошуків слабо проявлених, похованих або прихованих радіаційних або газових ореолів. До числа похованих відносяться ореоли, що раніше входили на поверхню, а потім перекриті плащами дальнепріносних пухких відкладень або малопотужними товщами осадових порід. Прихованими (сліпими) вважаються розкриті ерозією ореоли, що залягають навколо урановорудних скупчень в товщах порід, що вміщають. Для розкриття перерахованих ореолів використовуються різні технічні засоби - плуги, шпури, свердловини шнекового, колонкового або ударно-обертального буріння.

Природні і апаратурні спектри гамма-випромінювання

Мал. 3.4.5. Природні і апаратурні спектри гамма-випромінювання: а - спектральний склад первинного гамма-випромінювання радіоактивних рядів урану (I). торію (II) і радіоактивного ізотопу калію (III): б - апаратурні спектри гамма-випромінювання радіоактивних елементів (урану по радію - /. торію - II. калію - III)

Гамма-спектрометричні профіті на радіоактивної аномалії

Мал. 3.4.6. Гамма-спектрометричні профіті на радіоактивної аномалії

уранорадіевих природи:

/ Четветічние відкладення; 2 - мігматити; 3 - пегматоїдні граніти

Шпурові гамма-пошуки проводяться за допомогою польових радіометрів (каротажний варіант - прилади типу СРП-2 до з датчиком діаметром 32 мм, типу СРП-68-02-03 з датчиками відповідно 35 і 25 мм або типу СРП-2 з датчиком ШГ-25 діаметром 25 мм). Дрібні шпури глибиною від 0,6 до 0,8 м проходяться вручну (за допомогою бурів, ломиків або труб), а шнури глибиною до декількох метрів - за допомогою віброустановок, гідрозадавлівателей і ін.

Глибина шпурів в залежності від положення представницького горизонту змінюється від часток метра до 1-2 м.

Інтенсивність гамма-випромінювання вимірюється в шпурах в напрямку від гирла до вибою з інтервалами в дрібних шпурах через 10-20 см, а в глибоких шнурах через 0,5-1,0 м. У порівнянні з наземними гамма-зйомками шпурові зйомки мають підвищену чутливість , так як тілесний кут опромінення датчика збільшується в два рази.

Застосування шпуровий гамма-зйомки найбільш ефективно в тайгових і гірничо-тайгових районах на площах розвитку автономних ландшафтів з приповерхневих заляганням представницького горизонту, а також в районах розвитку малопотужних (до 1 м) дальнепріносних відкладень. Найчастіше шпуровим гамма зйомка проводиться в масштабі 1:10 000, при відстанях між суміжними маршрутами 100 м і між шпурами по маршруту 10-20 м. На площах з глибоким заляганням представницького горизонту при потужностях дальнепріносних відкладень порядку декількох метрів шпурові зйомки проводяться тільки вибірково - для цілей деталізації аномалій.

Розвиток потужних покривів льодовикових, алювіальних, еолових та інших дальнепріносних відкладень несприятливі для застосування шпурових зйомок. При потужності перекривають відкладень до 3 м для цілей радіометричних пошуків замість шпурів часто проходяться дудки діаметром 30 см за допомогою агрегатів БКМ (бурильно-кранова машина, змонтована на автомобілях ЗІЛ-164 або ГАЗ-53). Для каротажу дудок БКМ використовуються радіометри СРП-68-02 або СРП-2к.

Плужні гамма-зйомки проводяться на площах, перекритих малопотужними еоловими (лессовіднимі) відкладеннями. За допомогою плугового канавокопача (плантажну шахрай типу КМ-1400, заглубітеля типу АГП-1,7 і ін.) Проходяться канави глибиною 0,4-0,8 м, і одночасно з проходкою канави проводиться безперервний вимір гамма-випромінювання оголює горизонту порід. Для цілей плужних гамма-пошуків використовуються автомобільні радіометри типу РА-69 або сцинтиляційні радіометри РТС з безперервною записом. Пульт управління радіометра з самописцем розміщується в кабіні фактора. Результати шпурових і плужних гамма-зйомок виражаються лініями ізогамм на розрізах або планах відповідних масштабів.

Еманаційних метод пошуків заснований на виявленні ореолів радіоактивних еманації в грунтовому повітрі. Сутність еманаційних пошуків полягає в відборі проб грунтового повітря з пухких відкладень і вимірі конценфацій в них радону, торону та, значно рідше, актинон. Еманаціоннис пошуки виконуються за допомогою сцинтиляційних польових еманометров ЕМ-6 (в модернізованому варіанті "Радон"). Залежно від масштабу еманаційних зйомки (від 1:10 000 до 1: 2 000) відстані між профілями складають від 100 до 20 м при відстанях між точками спостережень 5-10 м.

Проведення робіт зводиться до буріння шпурів глибиною 0,6-0,8 м, відбору з них проб грунтового повітря і визначення змістів радону і торону (але вимірам з експозиціями одна і п'ять хвилин). Величина іонізаційного струму, виміряна за першу хвилину, характеризує сумарний іонізаційний ефект від радону і торону. Через п'ять хвилин після відбору проби торон практично повністю розпадається і, отже, другий вимір характеризує концентрацію радону.

Для уточнення природи радонових аномалій і оцінки їх перспективності в шпурах з максимальним вмістом радону іноді проводяться дослідження з визначення концентрації в них актинон (дочірнього продукту розпаду 235 U). Внаслідок досить короткого періоду напіврозпаду актинон вимір його концентрації виробляється за спеціальною методикою в струмені повітря, що проходить. Підвищені концентрації актинон свідчать про близькість 235 U, який на відміну від 238 і проявляє себе в зоні гіпергенезу як вельми інертний елемент і, отже, його присутність однозначно свідчить про уранову природі даної аномалії.

Результати еманаційних пошуків відображаються у вигляді графіків або карт в масштабах виконаних робіт.

Різновидом еманаційних пошуків є еманаційних-трековий методика пошуків уранових родовищ (ЕТМ), заснована на підрахунках числа альфа-треків (слідів, які фіксують шляху пробігу альфа-частинок) на спеціальних діелектричних плівках. Методика зводиться до того, що в шнури глибиною 0,6-0,9 м закладаються перфоровані чашечки з пластмасовою діелектричної плівкою, чутливої до альфа-випромінювання, і витримуються в них протягом декількох тижнів. Альфа-частинки, що випускаються радоном, проникають через пластмасу, викликаючи при цьому руйнування плівки. Після опромінення плівки піддаються хімічному травленню, а число альфа-треків (у вигляді мікроскопічних борозенок) підраховується під мікроскопом. Концентрація радону в грунтовому повітрі оцінюється за кількістю альфа-треків на квадратний міліметр. При експозиції в шпурах близько одного місяця фонова щільність треків становить від 30 до 150 борозенок на квадратний міліметр. Аномальними вважаються плівки з триразовим перевищенням над фоном, при можливому діапазоні вимірювань від 10 до 100 000 треків на квадратний міліметр.

ЕТМ відрізняється підвищеною чутливістю і вельми малими похибками вимірювань, в зв'язку з тим що на їх результати не впливають добові варіації змістів радону в грунтовому повітрі, які можуть досягати десятикратних значень. Тому глибинність методу значно збільшується, перевищуючи на порядок глибинність звичайної еманаційних зйомки.

В останні роки в практику пошукових робіт впроваджуються термолюмінесцентні дослідження.

Термолюмінесцентні дослідження. Метод термолюмінесценції заснований на випущенні світла при нагріванні попередньо опроміненого органічного або неорганічного кристала, званого термолюмінофором. При поглинанні енергії випромінювання як центрами люмінесценції, так і основною речовиною люмінофора, з'являються вільні електрони, захоплювані електронними пастками, а центри люмінесценції ионизируются. Егот процес називається запасанием свстосумми. Звільнення електронів з пасток при нагріванні кристала приводить до рекомбінації вільних електронів з дірками на центрах люмінесценції. Енергія, що виділилася при рекомбінації, переводить центр в збуджений стан, і при зворотному переході виникає термолюмінесценція.

Температура максимуму термолюмінесценції прямо пропорційна глибині рівнів захоплення; остання величина визначає збереження запасеної светосумми, яка визначається за площею під кривою термовисвечіванія. Величина светосумми є основною дозиметричної характеристикою термолюмінофора. Вона прямо пропорційна поглиненої дози, оскільки характеризує загальна кількість носіїв заряду в пастці.

Існує два варіанти термолюмінесцентних досліджень:

1) термолюмінесцентні радіометр з використанням штучних тер- молюмінссцснтних детекторів (ТЛД). У 70-х роках зареєстрований патент геофізиків США (№ 4053772, 1977 г.) і Франції (№ 2362405, 1978 г.) на застосування цього методу для виявлення підвищених змістів еманацій грунтів при пошуках уранових руд. Термолюмінесцентні радіометр при пошуках глибоко похованих радіоактивних руд з успіхом застосовувалася в Китаї [42].

Основними перевагами термолюмінесцентні радіометричної зйомки (ТЛРС) з використанням ТЛД є висока чутливість, інтегральний, накопичувальний характер інформації, реєстрація радіоактивності в широкому енергетичному діапазоні від а-, /? - і у-ізлучатслсй. З одного боку, термолюмінесцентні детектори дозволяють згладжувати природні варіації радону, пов'язані з температурою, вологістю і тиском, з іншого боку, вони впевнено реєструють радіоактивне випромінювання від продуктів розпаду радіоактивного газу і зокрема головного гамма-випромінювача в ряду розпаду 23 S U - l 4 Bi.

Світовий досвід і результати, отримані нами при радіоі'еохіміческіх пошуках родовищ нафти і газу, демонструють, що найвищі вимоги повинні пред'являтися до застосовуваних ТЛД. В даний час розроблений ряд радіотермолюмінофоров на основі LiF, CaF 2 , Аl 2 Оз, CaS0 4 , MgB 4 O 7 і ін. Найбільш широкого поширення набули детектори на основі LiF. Спеціальними досвід- но-методичними роботами, проведеними нами з метою оцінки ефективності ТЛРС в нафтогазоносних районах, було виявлено, що з випробуваних ТЛД (ТЛД-К (SiO 2 ), ДТГ-4 (LiF (Mg, Ti)), GR-200 (LiF (Mg, Cu, P)), ТЛД-500К (Аl 2 0 3 : С), CaS0 4 (Тm)) найбільш підходящими є вироблені в Китаї полікристалічні термолюмінесцентні детектори GR-200 і розроблені в Уральському державному технічному університеті монокристали аніонодефектного Аl 2 Про 3: С (ТЛД-500К). За своїми технічними характеристиками вони помітно перевершують відомі нам термолюмінесцентні детектори (рис. 3.4.7).

2) термостімулірованная люмінесценція грунтів і грунтів базується на широкому поширенні в осадових породах природних термолюмінофоров (кварц, алюмосилікати, карбонати, флюорит і ін.), Які реєструють радіоактивний вплив на протязі тривалого часу в геологічному масштабі.

У 80-х роках XX століття в рамках загальноєвропейської програми за підтримки COGEMA були проведені дослідження з оцінки ефективності термостимульованої люмінесценції порід при пошуках гідрогенних родовищ урану. Результати цих робіт показали, що даний метод може з успіхом використовуватися як при розвідці територій, для оптимізації місць закладення свердловин, так і при проведенні пошукового буріння з метою локалізації рудних покладів (термолюмінесцентні ореоли поширюються на значне

відстань від уранових покладів) і картування шляхів стародавніх потоків міграції ураноносность вод.

Зіставлення інтенсивності термолюмінесценції (ВТТ) деяких типів термолюмінесцентних детекторів (по І. С. Соболєву, Л.П. Ріхванову)

Мал. 3.4.7. Зіставлення інтенсивності термолюмінесценції (ВТТ) деяких типів термолюмінесцентних детекторів (по І. С. Соболєву, Л.П. Ріхванову)

Пошуки по термолюмінесцентні ореолам в породах над похованими родовищами урану типу структурно-стратиграфічних незгод проводилися в Австралії, де також були отримані позитивні результати.

З позитивного боку методика зарекомендувала себе при пошуках нафтогазоносних родовищ.

Поєднання двох видів термолюмінесцентні зйомки доцільно для отримання інформації про сучасний надходженні радіоактивних елементів (з використанням ТЛД), а також для відносної оцінки довготривалого в геологічному масштабі впливу радіоактивності на мінеральні компоненти порід, особливо в періоди з сприятливими для міграції радону палеокліматичні умовами.

Геолого-радіометричні дослідження. Гамма-радіометрична зйомка носить допоміжний характер при проведенні термолюмінесцентних радіометричних досліджень. Радіогеохімічних картування на нафтогазоносних площах показало, що варіації радіоактивного фону, пов'язані з особливостями літологічного і мінерального складу опробуемого порід, можуть досягати помітних величин і ускладнювати виділення слабо проявлених епігенетичних аномалій. Вимірювання потужності експозиційної дози (ПЕД) гамма-випромінювання на точках установки ТЛД дають інформацію про радіоактивність порід, яка визначається приладом за короткий проміжок часу (2,5 і 5 с). Як показує досвід, слабо інтенсивні радіоактивні аномалії, впевнено фіксуються ТЛД, в гамма-радіометричних нолях не помітні.

Характер зміни інтенсивності термолюмінесценції і імпульсної люмінесценції (по І. С. Соболєву, Л.П. Ріхванову) почвогрунтов на Ново-Михайлівської газоперспектівной площі

Мал. 3.4.8. Характер зміни інтенсивності термолюмінесценції і імпульсної люмінесценції (по І. С. Соболєву, Л.П. Ріхванову) почвогрунтов на Ново-Михайлівської газоперспектівной площі

Більшою мірою характер зміни ПЕД по площі відображає литологический і стратиграфічний складу теригенних відкладень верхній частині розрізу. Щоб знизити вплив цієї компоненти на інтенсивність тeрмолюмінeсцeнціі (ВТТ) детекторів, здійснюється нескладна процедура нормування отриманих значень ВТТ але ПЕД. У всіх випадках цей прийом дозволяв посилити контрастність термолюмінесцентних аномалій, а на територіях зі складним литологическим і стратиграфическим будовою поверхневих утворень проводити їх розбракування але ступеня перспективності.

Гамма-спектрометричні дослідження. Обробка даних за рівнем накопичення U (Ra), Th, К, отриманих методами польової гамма-спектрометрії, дозволяє досить надійно виявляти родовища палеодолітного типу але порушень взаємних кореляцій. За результатами обробки гамма-спектрометрії досить чітко фіксуються поля Малиновського, Тиштимского родовищ, родовища Витимского урановорудного району, перспективні нафтогазоносні площі.

Радіометричні пошуки агрегатами шнекового і колонкового буріння проводяться для виявлення похованих і прихованих радіаційних і газових ореолів розсіювання, що залягають на глибинах понад 5 м від денної поверхні. При потужностях пухких відкладень до 20 м для буріння свердловин використовуються агрегати шнекового буріння: БС-ЗА і УГБ-50-А відповідно на базі автомобілів ГАЗ-63 і ГАЗ-66, а при потужностях пухких відкладень або перекривають порід більше 20 м самохідні бурові установки типу збуду-150-ЗИВ і ін. Для проведення гамма-каротажу свердловин застосовуються радіометри СРП-2к (до 20-25 м), СРП-68-02 (до 60 м), переносні сцинтиляційні каротажні радіометри ПРКС-2 ( "Виток" ) і "Агат-69". Каротажний сцинтиляційний радіометр ПРКС-2 "Виток" призначений для гама-каротажу свердловин глибиною до 120-150 м і діаметром понад 45 мм. Він обладнаний свердловинними приладами діамеграмі 28 і 36 мм для каротажу свердловин глибиною до 300 м. Каротажний радіометр "Зонд-1"

призначений для проведення пошукового (і розвідувального), літологічного і плотностного каротажу. Він має п'ять піддіапазонів вимірювань з автономними інтеграторами і забезпечує можливість вимірювань в свердловинах з діаметрами 25 і 38 мм до глибини 1000 м.

Радіометоди можуть з успіхом застосовуватися при пошуках рідко-металльних пегматитов, карбонатитов, гранітів, альбітітов і розсипів, оскільки деякі редкометапльние мінерали містять домішки радіоактивних елементів. На багатьох родовищах рідкісних металів підвищена радіоактивність обумовлена наявністю урану і торію в складі пірохлору. Для виявлення кореляційних залежностей між ніобієм, танталом, ураном і торієм необхідно знати відмінності в складі пірохлор. Так, наприклад, на родовищах редкометалльних карбонатитов радіоактивність пірохлор викликана наявністю в ньому урану, торій же зазначається в малих кількостях, а в редкометалльних альбітитах пірохлор містить тільки торій.

Природа радіоактивності редкометалльних рудних утворень може бути з'ясована за допомогою гамма-спектрометричних вимірювань або еманаційних зйомки.

Дані радіометрії широко використовуються і при геологічному картуванні. Вони сприяють розділенню інтрузивних масивів, виявлення ДАЕК лужних порід, пегматитів і зон метасоматічеських змін порід, що вміщають.

Геохімічні методи пошуків засновані на виявленні та оцінці локальних аномалій елементів-індикаторів у вигляді геохімічних ореолів урану, рідкісних елементів і їх елементів-супутників в корінних породах, пухких відкладеннях, природних водах і рослинах. Залежно від цього розрізняють: літогеохіміческіе, радіогідрогеохіміческіе, біогеохімічні та атмохимічеськие методи пошуків.

Все геохімічні методи зводяться в кінцевому підсумку до випробування об'єктів дослідження за обраною мережі, з аналізами проб на головні і супутні елементи і інтерпретації отриманих результатів для оцінки перспективності виявляються аномалій.

Найбільшим поширенням користуються літогеохіміческіе методи пошуків. Залежно від природних умов, цілей і завдань літохіміческіе пошуки проводяться але первинним (гіпогенних), вторинним (гіпергенні) ореолам або по потокам розсіювання елементів-індикаторів.

Пошуки по первинним ореолам полягають у виявленні підвищених концентрацій рідкісних, радіоактивних елементів і їх супутників в корінних рудовмещающих породах і в вивченні закономірностей їх просторового розміщення за даними суцільного геохімічного випробування гірничих виробок і свердловин.

Відбір проб проводиться по лініях, орієнтованим хрестом простягання рудовмещающих структур, найчастіше способом "пунктирною борозни". Зазвичай довжини інтервалів але однорідним породам складають 5 м. Густота спостережень залежить від цілей і завдань проведених геологорозвідувальних робіт і, як правило, визначається геометрією пошукової або розвідувальної мережі. З кожного погонного метра в пробу відбирається кілька дрібних сколков по 3-4 см 2 в поперечнику.

Визначення вмісту більшості елементів-індикаторів уранового і редкометалльние зруденіння (молібдену, свинцю, цинку, міді, ванадію, нікелю, кобальту, миш'яку, срібла, берилію, цирконію, ніобію та інших) виконується методами наближено-кількісного аналізу, найчастіше за способом просипка. Для оцінки змістів урану, літію, танталу, рубідію, цезію, ртуті та золота необхідне застосування спеціальних методів аналізів, оскільки прібліженноколічественний спектральний метод не забезпечує в цих випадках задовільних результатів.

Валові кількості урану і торію в пробах можуть бути встановлені рентгеноспектральними аналізами на установках ФРС-2 або ФРА-4, лабораторними радиометрическими або більш чутливими нейтронно-активаційними і ISP- методами. Для пошуку уранових родовищ в геохімічних пробах часто визначається зміст нс валового, а рухомого урану. Для цього використовуються методи кількісного перлову-люмінесцентного аналізу на люмінесцентних фотометрах типу ЛЮФ-55 або приладах типу ФАС-1, з попередніми вилуговуванням урану з проб.

Виявлення та оконтурювання первинних ореолів проводиться за результатами аналізів геохімічних проб за загальноприйнятою методикою, заснованою на порівнянні геохімічних параметрів досліджуваних ділянок з параметрами фонового розподілу елементів. За величину "фонового" змісту зазвичай приймається середнє арифметичне або медіанне зміст зі всієї вибірки проб, розташованих в межах даної петрографічної (литологической) різновиди незмінених порід, що вміщають.

Значення мінімально-аномальних змістів визначаються діючою інструкцією [45] за формулою

де С а - мінімально-аномальний вміст елемента; З ф - фоновий вміст; (де Si g - середньоквадратичне відхилення логарифмів змістів; m > 9 - число суміжних точок (проб) з вмістом елемента вище Сфε У складних випадках для виділення слабких локальних аномалій можуть бути використані методи тренд-аналізу.

Оконтурювання первинних ореолів урану і його супутників проводиться на планах і в розрізах але значенням мінімально-аномальних змістів. Встановлено, що для більшості родовищ спадання концентрацій рудних елементів в міру віддалення від рудних скупчень відбувається за експоненціальним законом. Тому графіки їх розміщення навколо рудних тіл, побудовані в полулогарифмической системі координат близькі до прямих ліній. Однак ця закономірність вуалюється нерівномірним характером розподілу рудних елементів в ореолах і виявляється тільки після відповідного згладжування.

З графіка на рис. 3.4.9 випливає, що ширина ореолу прямо пропорційна логарифму концентрації елемента в рудному гелі і знаходиться в зворотній залежності від величини його мінімального аномального змісту "а" в ореолі і кута, утвореного лінією графіка з віссю абсцис (а). Значення тангенса кута прийнято називати градієнтом концентрації елемента в поперечному перерізі первинного ореолу.

Градієнт концентрації є функцією багатьох змінних. На його величину впливають хімічні властивості елемента, фізико-механічні властивості порід, що вміщають і багато інших чинників. Тому значення градієнта концентрації будь-якого елементу постійно навіть в межах одного родовища.

Графік розподілу урану і молібдену навколо рудного тіла

Мал. 3.4.9. Графік розподілу урану і молібдену навколо рудного тіла:

1 - вміст урану: 2 - вміст молібдену: 3 - мінімальне аномальний вміст урану в ореолі: 4 - мінімальне аномальний вміст молібдену в ореолі: а 1 -кут, що визначає градієнт концентрації урану в ореолі; А2-кут, що визначає градієнт концентрації молібдену в ореолі : lu - половина ширини ендогенного ореолу урану: lМ 0 , - половина ширини ендогенного ореолу молібдену

Емпіричні і згладжені графіки розподілу елементів

Мал. 3.4.10. Емпіричні і згладжені графіки розподілу елементів

навколо рудних тіл [45]

У той же час співвідношення градієнтів концентрацій певних елементів-індикаторів залишаються постійними, що може бути використано для характеристики рухливості різних елементів при формуванні первинних ореолів. Для цього значення мінімального з градієнтів умовно прирівнюється до одиниці, а значення інших градієнтів виражаються цифрами щодо одиниці. Так, наприклад, для родовищ ураноносность березитов був встановлений наступний ряд значень відносних градієнтів концентрації елементів: молібден (1) - цинк (1,5) - мідь (1,8) - свинець (2,1) - уран (3) (рис . 3.4.10).

Величини відносних градієнтів концентрацій (К 0 ™) залежать в основному від хімічних властивостей самих елементів-індикаторів, а їх значення можуть бути використані для розрахунку показників розсіювання елемента-індикатора (X) навколо рудних покладів за формулою

де С р - концентрація елемента в рудному тілі; а - мінімальне його зміст в ореолі.

Величину, зворотну градієнту концентрації image33, А.П. Соловов [45] запропонував використовувати для кількісної характеристики міграційної здатності елемента.

Для посилення слабких ореолів необхідно послабити вплив фонових змістів елементів шляхом:

  • • застосування більш чутливих методів кількісного аналізу;
  • • використання аналізів важких фракцій геохімічних проб;
  • • використання раціональних (фазових) аналізів для тих елементів, форми знаходження яких у вмісних породах і в ореолах різні;
  • • підсумовування або перемножування змістів груп елементів, подібних за умовами їх просторового розміщення, з подальшою побудовою відповідних адитивних або мультиплікативний ореолів [45].

Побудова адитивних ореолів проводиться шляхом складання змістів

елементів-індикаторів, нормованих по їх среднефоновим змістів. У порівнянні з МоноЕлементні, адитивні ореоли мають більші розміри, контрастністю і виявляють більш тісні зв'язки з рудоконтролюючих елементами геологічної будови продуктивних покладів, зон і родовищ, оскільки вплив численних випадкових похибок при складанні змістів нівелюється. Мультиплікативні ореоли виходять шляхом перемноження змістів елементів-індикаторів в кожній пробі, причому необхідність їх попереднього нормування по фоновим змістів відпадає. Контрастність мультиплікативний ореолів проявляється ще більш різко, а їх розміри можуть бути ще більшими в порівнянні з адитивними.

Для цілей інтерпретації результатів пошуків за первинними ореолам першорядне значення має розшифровка зональності їх будови, обумовленої закономірним просторовим розміщенням елементів-індикаторів.

Найвиразніше зональність ореолів проявляється в родовищах ураноносность березитов, калієвих метасоматитів, натрових метасоматитов і аргіллізітов, а також в редкометалльних метасоматічеських родовищах. В рядах зональності уранових родовищ в залежності від мінерального складу руд зустрічаються практично всі елементи-індикатори ендогенних рудних родовищ, серед яких головним поширенням користуються Ag, Pb, Zn, Сі, Mo, U, рідше As, Аі, Ni, Со, V, Be . Тіпоморфним елементами багатьох пегматитових і метасоматічеських родовищ рідкісних металів є Li, Rb, Cs, F, P, Zr, Nb, Sn, Нд та W.

Графіки зміни з глибиною середніх змістів елементів і їх відносин в ореолах [12]

Мал. 3.4.11. Графіки зміни з глибиною середніх змістів елементів і їх відносин в ореолах [12]

На рис. 3.4.11 наведені графіки змін змістів урану, молібдену і свинцю в первинному ореолі урановорудной поклади. У надрудной частини розвинені інтенсивні ореоли всіх трьох елементів і особливо свинцю. Нижче рудного покладу помітно виявлений тільки ореол урану. Осьова (вертикальна) зональність може бути проілюстрована не тільки графіками зміни середніх змістів елементів з глибиною, а й графіками зміни їх співвідношень або зміни лінійних продуктивно ореолів (твори ширини ореолу на середній вміст елемента на даному горизонті). Для кількісної характеристики осьової зональності використовується коефіцієнт контрастності, що є відношенням змістів елемента-індикатора і лінійних продуктивно ореолу в його надрудной і подрудной частинах. Як приклад в табл. 3.4.1 наведені значення лінійних продуктивно ореолів і коефіцієнта контрастності осьової зональності по одному з уранових родовищ.

Таблиця 3.4.1

Значення лінійної продуктивності (метропроценти) і коефіцієнта контрастності осьової зональності ореолів

показник

Елементи-індикатори

і

Сі

Zn

Pb

Лінійна продуктивність на поверхні

0,3

1,2

3,0

12,0

Лінійна продуктивність на V горизонті

0,45

1,3

1,6

5,0

Лінійна продуктивність на VII горизонті

0,5

0,7

0,2

0,26

коефіцієнт контрастності

0,6

1,7

15,0

46,0

В ряду, розташованому по зростанню коефіцієнта контрастності: уран (0,6)-мідь (1,7) цинк (15,0) -свінец (46,0), найбільш надійні індикаторні відносини для оцінки рівня ерозійного зрізу ореолу можуть бути отримані для пари елементів, найбільш віддалених одна від одної. У розглянутому прикладі ця пара свинець-уран.

Якщо характер зміни продуктивно ореолів по вертикалі не відрізняється монотонністю, використання коефіцієнта контрастності не забезпечує отримання однозначних результатів. У таких випадках рекомендується розраховувати показники зональності елементів-індикаторів як відносини продуктивно ореолів всіх інших елементів-індикаторів, нормованих по їх среднефоновим змістів. Показник зональності кількісно відображає в відносних одиницях інтенсивність накопичення елемента на кожному з оцінюваних горизонтів. Таким чином, знання осьової зональності ореолів дозволяє відрізняти надрудние їх частини від подрудних, оцінювати рівні ерозійних зрізів ореолів і прогнозувати ймовірні глибини їх поширення, а при сприятливих рівнях ерозійних зрізів - виявляти сліпі рудні зони і поклади.

Первинні ореоли навколо прихованих уранових рудних тіл [4]

Мал. 3.4.12. Первинні ореоли навколо прихованих уранових рудних тіл [4]:

1 - лейкократовие граніти: 2 - зони грейзенізаціі; 3 - тріщини: 4 - рудні тіла: 5 випробувані гірничі виробки і свердловини; 6-7 - первинні ореоли: перше (6) і друге (7) аномальні поля

На рис. 3.4.12 зображені первинні ореоли п'яти рудних елементів, розвинені навколо двох груп сліпих рудних скупчень; верхньої (горизонти 11-III) і нижньої (горизонти VI-VII). Рудні скупчення нижніх горизонтів і навколишні їх ореоли урану володіють великою шириною, інтенсивністю і розмірами. На відміну від урану, поля максимальних концентрацій свинцю і цинку розташовуються над групами урановорудних скупчень, утворюючи над кожною з них своєрідні "шапки" ореолів. При цьому ореоли свинцю і цинку, пов'язані з верхньої групою урановорудних скупчень, відрізняються від нижніх більшими розмірами і інтенсивністю, незважаючи на го, що групи верхніх урановорудних скупчень менше і біднішими нижніх. Це свідчить про те, що поряд з зональністю ореолів, розвинених навколо кожної з груп, існує зональність родовища в цілому, яка проявляється більшою інтенсивністю ореолів надрудних елементів на більш високих гіпсометричних рівнях.

Метою інтерпретації геохімічних аномалій, виявлених в корінних породах, в кінцевому рахунку є оцінка перспектив рудоносности даної ділянки земної кори, яка включає в себе вирішення наступних оціночних і прогнозних завдань:

  • • поділ первинних ореолів промислово цінних рудних покладів і зон розсіяною мінералізації;
  • • оцінка рудопроявлений і ймовірних запасів руд в межах ділянок розвитку первинних ореолів;
  • • прогноз сліпого зруденіння і оцінка глубинности пошуків сліпого зруденіння по первинним ореолам.

Методичні підходи до вирішення першого завдання розроблені [45] на прикладах рудних родовищ кольорових, рідкісних і радіоактивних металів. Встановлено, що в обох випадках в корінних породах утворюються геохімічні аномалії східного типу, близькою морфології і ідентичного елементного складу. Однак на відміну від ореолів рудних скупчень в зонах розсіяною мінералізації не виявляються поля високих концентрацій елементів-індикаторів, відсутні елементи зональності і скільки-небудь помітна диференціація в просторі (рис. 3.4.13).

Індикаторні відносини мультиплікативний продуктивно надрудних і подрудних ореолів і зон розсіяною вкраплень для кількох родовищ (за С. В. Гіігоряну)

Мал. 3.4.13. Індикаторні відносини мультиплікативний продуктивно надрудних і подрудних ореолів і зон розсіяною вкраплень для кількох родовищ (за С. В. Гіігоряну)

Пошуки по вторинним ореолом і потокам розсіювання полягають у виявленні підвищених концентрацій урану і його супутників в пухких елювіальний, елювіально-делювіальних або алювіальних відкладеннях, рідше в пухких відкладеннях інших генетичних типів за даними геохімічного випробування. Найбільш ефективно проведення пошуків за відкритими або ослабленим (рідше похованим) залишковим ореолам, а на ранніх стадіях пошуково-знімальних робіт - по потокам розсіювання урану і його супутників.

Пошуки родовищ і їх ділянок по ореолам розсіювання урану і рідкісних елементів в корі вивітрювання, елювіально-делювіальних відкладах або в грунтах проводяться в масштабах 1:10 000 і крупніше. Випробуванню піддається дрібна піщано-глиниста фракція пухких відкладень. Ефективність пошуків в значній мірі залежить від правильності вибору представницького горизонту відбору проб і від їх фракційного складу, оскільки ними визначається представництво одержуваної інформації про розподіл елементів-індикаторів в опробуемого пухких відкладеннях. Тому широкого застосування методу зазвичай передують роботи по виявленню специфічних особливостей ореолів розсіювання рідкісних і радіоактивних елементів в даному районі. Цими роботами встановлюються:

  • • характер розвитку вторинних ореолів по вертикалі з виявленням оптимальних глибин представницьких горизонтів в пухких відкладеннях різних типів;
  • • розподіл елементів-індикаторів по фракціям ситового аналізу проб;
  • • значення місцевих фонових і аномальних концентрацій елементів-індикаторів і їх супутників;
  • • морфологічні особливості та елементи зональності вторинних ореолів. Маси відібраних проб в залежності від фракційного складу пухких відкладень можуть змінюватися в межах від 50 до 200 г. При пошуках уранових родовищ маси зростають зі збільшенням часткою великої фракції, так як підвищені концентрації урану і його супутників переважають в тонких мулистих фракціях пухких відкладень. Відбір проб проводиться за допомогою спеціальних пробовідбірників або з дрібних закопушек.

Глибини представницьких горизонтів залежать від об'єктів пошуків, генетичних типів пухких відкладень і від ландшафтно-географічних умов досліджуваного району. При пошуках уранових родовищ в пустельних, напівпустельних і степових зонах з сухим кліматом і лужної реакцією грунтів оптимальні глибини відбору проб складають 0,1-0,2 м. В лісових заболочених і гірничо-тайгових районах з кислими підзолистими грунтами глибини залягання представницьких горизонтів досягають 0 , 5-1,5 м, в тропічних або субфоніческіх умовах, а також при випробуванні кор вивітрювання (структурного елювії) корінних порід, вони можуть досягати 3-5 м і більше. Для відбору проб з похованих ореолів проходяться спеціальні свердловини агрегатами шнекового буріння (БС-ЗА, УГП-50А і ін.), Бурильно-крановими машинами (БКМ) і іншими технічними засобами.

Металлометріческіе зйомки виконуються зазвичай по системам профілів, орієнтованих хрестом простягання рудоносних структур. Відстань між профілями приймається рівним не більше 0,9 передбачуваної середньої довжини ореолу, а відстань між точками відбору проб за профілями - не більше половини його передбачуваної середньої ширини. Залежно від масштабів пошукових робіт рекомендуються такі приблизні розміри мереж випробування:

  • • для масштабу 1:10 000 - 100 х (20-10) м,
  • • для масштабу 1: 5000 - 50 х (20-10) м,
  • • для масштабу 1: 2 000 - 20 х (1-5) м.

Первинна обробка проб полягає в їх реєстрації, сушці і ситового аналізу для виділення однієї або декількох підлягають аналізу фракцій. Виділені фракції стираються до стану пудри (150-200 меш) і піддаються кількісному перлову-люмінесцентному аналізу на вміст рухомого урану, рентгеноспектрального аналізу на уран, торій і прібліженно- кількісного аналізу на рідкісні елементи і елементи-супутники.

Геохімічні карти вторинних ореолів рідкісних, радіоактивних металів і їх супутників складаються в масштабах геологічної основи. Концентрації елементів-індикаторів виражаються в изолиниях, а оконтуривание ореолів проводиться по мінімально-аномальним змістів, часто для різних рівнів значимості стандартного відхилення логарифмів і змістів (наприклад, для 5% або 1% рівнів значущості).

Оцінка перспективності вторинних залишкових ореолів можлива з використанням деяких прийомів, ефективних при оцінці первинних ореолів. У порівнянні з первинними вторинні залишкові ореоли мають збільшеними розмірами і відрізняються трохи більш рівномірним розподілом елементів-індикаторів. Тому оцінка рівнів прогнозних зрізів і перспективності первинних геохімічних аномалій можлива за результатами вивчення вторинних залишкових ореолів, зокрема, по індикаторним відносин в них мультиплікативний надрудних і подрудних елементів. При цьому, однак, необхідно враховувати можливий вплив комплексу геологічних, геохімічних і ландшафтно-географічних факторів, так як ні продуктивність, ні контрастність, ні розміри залишкових ореолів, взяті окремо, не можуть служити однозначним критерієм для оцінки їх перспективності.

Пошуки по потокам розсіювання ефективні тільки для урану і його елементів-супутників. Потоки розсіювання урану в донних опадах постійно і тимчасово діючих водотоків можуть розглядатися як зовнішні зони вторинних уранових ореолів, що примикають до них своїми головними частинами.

Польові роботи полягають у відборі проб мулистих руслових відкладень або піщано-глинистих фракцій алювіальних і пролювіальних відкладень, часто збагачених органічною речовиною. При відсутності подібного матеріалу в руслових відкладах випробовується заплавні освіти і верхні кромки заболочених річкових долин, пухкі илисто-глинисті відкладення тимчасових водотоків, а при слабо розвиненою гидросети - подібні за складом пухкі відкладення нижніх частин схилів долин.

Проби масою 50-100 г відбираються безпосередньо з поверхні або з глибини 15-20 см. Густота маршрутів і довжина кроку випробування залежать від масштабів зйомок і ступеня розгалуженості гидросети. При дрібномасштабних зйомках довжина кроку випробування становить 300-500 м, а з укрупненням масштабів зменшується до 100-200 м.

Узагальнення міжнародного досвіду проведення зйомок донних опадів свідчить про те, що при щільності випробування 1 проба на квадратний кілометр забезпечується виявлення всіх потоків розсіювання, пов'язаних з рудними нулями родовищ великого і середнього масштабів.

Аналізи проб на вміст рухомого урану виробляються кількісним перлову-люмінесцентним методом на фотоелектричних флуорометрах- абсорбціометрія типу ФАС-2 або ФАС-4, а на інші елементи - прібліженноколічественним спектральним методом. В даний час все більшого значення набувають нейтронно-активаційний і ICP-методи. Склад елементів-індикаторів урану в потоках розсіювання залежить від складу первинних руд і ореолів, а також від особливостей їх гіпергенних міграції в різних ландшафтно-геохімічних ситуаціях. Найбільшою протяжністю в ландшафтних умовах гумідних зони відрізняються потоки розсіювання міді, молібдену, цинку і деяких інших елементів, легко мігрують у формах справжніх або колоїдних розчинів.

Обробка матеріалів зйомок донних опадів полягає в складанні зведеної карти, оцінці величини геохімічного фону і виділення аномалій. Найбільш перспективними вважаються аномалії, що містять крім урану типові елементи-супутники уранового зруденіння. Для виділення слабких аномалій і відділення їх від фонових змістів враховується вміст органічної речовини в пробі. З цією метою при інтерпретації результатів використовуються приватні від розподілу змістів урану на утримання органічної речовини.

Використання зйомок донних опадів найбільш ефективно на стадіях спеціалізованого картування масштабів 1: 200 000 і 1: 500 000 для цілей прогнозу потенційних урановорудних вузлів і полів.

Пошуки з водних ореолам розсіювання використовуються тільки стосовно до уранових родовищ. Вони засновані на виявленні в природних водах підвищених концентрацій радіоактивних елементів - урану, радію і радону, які часто супроводжуються комплексом елементів-супутників уранового зруденіння, добре мігруючих у водному середовищі в умовах зони гіпергенезу.

Сутність радіогідрогеохіміческого методу полягає у відборі проб поверхневих, грунтових або підземних вод, аналізі цих проб на утримання радіоактивних елементів і елементів-супутників уранового зруденіння і з'ясуванні закономірностей просторового розміщення їх водних ореолів. Наявність аномальних концентрацій урану, радону і радію, а також елементів-супутників уранового зруденіння в природних водах свідчить в певних умовах про наявність підвищених концентрацій радіоактивних елементів в корінних породах і в перекривають їх пухких відкладеннях.

Радіогідрогеохіміческіе методи є одними з найбільш глибинних методів виявлення підвищених концентрацій урану в корінних породах.

Проби води відбираються більш-менш рівномірно з усієї території досліджуваного району. Число точок відбору проб залежить від масштабу радіогідрогео- хімічних зйомок, складності будови і водообильности району. При зйомках масштабу 1: 200 000 одна проба відбирається в середньому на 4-10 км "(при випробуванні відкритих водотоків через 300-500 м). З укрупненням масштабу робіт до 1:50 000 одна проба доводиться в середньому на 1 км 2 (при випробуванні відкритих водотоків проба відбирається через 100-200 м).

З кожного водопункга відбираються проби води на уран, радон і вибірково на радій. Аналізи вод на елементи-супутники уранового зруденіння і визначення загальної мінералізації (по масі сухого залишку) виробляються тільки для проб з підвищеними концентраціями радіоактивних елементів. З них крім того визначаються концентрації кисню, сірководню, водневих іонів (pH) і окислювально-відновний потенціал (Eh).

Для визначення урану потрібно обсяг води не менше 0,3 л, а для аналізів проб на радій - не менше 1 л. Проби води на радон обсягом не менше 0,1 л відбираються в спеціальні "промивалки", з яких попередньо викачується повітря [34].

Уран в водах (від n • 10 -7 до n • 10 -4 г / л) визначається лазерно-люмінесцентним методом з використанням фотоелектричних флуориметра типу ФАС-2 або ФАС-4. Для визначення радію в водах застосовується прискорений радіохімічний метод з використанням альфа-радіометра РАЛ-1. Радон в водах визначається вакуумним методом із застосуванням еманометров ЕМ-6 або "Радон", а при малих концентраціях - альфа-сцинтиляційним методом на лабораторних установках твань РАЛ-1.

Аналізи вод на широкий спектр елементів-супутників уранового зруденіння на ранніх стадіях робіт виробляються напівкількісним методом сухих залишків або ISP. Аналізи швидко змінюються компонентів (pH, Eh, Fe 2+ , Fe 3+ , СO 2 , Про 2 , Н 2 ) виконуються, як правило, на місцях відбору проб за допомогою польових лабораторій типу "Комар", "ПЛГ-1", польових потенціометрів та іншої спеціалізованої апаратури. Для вимірів значень Eh безпосередньо в свердловинах використовуються спеціальні каротажні зонди.

Проведення радіогідрогеологічних зйомок найбільш ефективно в горноскладчатих районах, для яких характерні великі потужності зон вільного водообміну, слабка мінералізація і високий окислювальний потенціал вод. У цих умовах можливе виявлення радіогідрогеологічних аномалій на глибинах до декількох сотень метрів від денної поверхні.

Хороші результати забезпечує застосування радіогідрогеохіміческого методу в гористих лісових, лісостепових і гірничо-тайгових ландшафтах без багаторічної мерзлоти.

У стінних, напівпустельних і пустельних ландшафтах можливості використання радіогідрогeохімічeскіх методів обмежуються дефіцитом вод, а найкращий час для проведення зйомок доводиться на весняні місяці.

Результати гідрогеологічних спостережень і аналізів вод наносяться на карти і розрізи для складання спеціалізованих радіогідрогеохіміческіх карт і геометризації ореолів урану, продуктів його розпаду і елементів-супутників в поверхневих і підземних водах.

До числа позитивних прогнозно-пошукових радіогідрогеохіміческіх критеріїв відносяться:

  • • спільне знаходження в водах аномальних кількостей всіх трьох радіоактивних елементів: урану, радону і радію. При цьому різко підвищені концентрації радону вказують на безпосередню близькість урановорудних концентрацій;
  • • підвищений вміст у водах елементів-супутників уранового зруденіння: молібдену, цинку, свинцю, міді, миш'яку, ренію, селену, ванадію та ін .;
  • • підвищене значення відносин ізотопів 234 U: 238 U (близько 1,4-2) при високому вмісті урану в водах і переважання ізотопів радію уранового і актіноушнового рядів над ізотопами радію торієвого ряду (т. Е. image37) •
  • • зональність водних ореолів, подібна до зональностью пов'язаних з ними сорбційно-сольових ореолів в пухких відкладеннях або корінних породах. Як правило, в околорудних зоні спостерігаються підвищені концентрації в водах берилію, кобальту, вісмуту, свинцю, золота, в проміжній зоні - міді, молібдену і сурми, а у зовнішній зоні - цинку, срібла, фтору, бору і йоду. Місце кожного елемента в ряду зональності визначається стійкістю його основної форми міграції в даному діапазоні pH-Eh ореольних вод, а також складом і концентрацією найсильнішого лиганда-комплексоутворювача.

Тому найменше сталість в рядах зональності властиво елементів зі змінною валентністю U, As, Mo, Аu і ін.

Основним показником перспективності водних ореолів служить тенденція збільшення комплексності їх складу в міру наближення до рудних скупчень. Однак гідрохімічна зональність водних ореолів зазвичай відрізняється складністю внаслідок неоднорідності складу порід, що вміщають, відмінностей гідродинамічного режиму вод різних глибин, впливу зон тектонічних порушень і інших геологічних чинників.

Біогеохімічні методи пошуків зводяться до відбору проб живої маси трав'янистих, кущових або деревних рослин, які ростуть в межах досліджуваних площ, спалюванню (озоленні) цих проб і визначення концентрацій рідкісних і радіоактивних елементів, а також їх елементів-супутників в золі рослин.

Для випробування використовуються безбар'єрні і високобар'єрні види і органи рослин. У деревних рослин (сосни, модрини, осики і ін.) Найкраще випробувати верхній корковий шар кори (без живої кори і лубу), яка є безбар'єрним органом по відношенню до урану, свинцю, цинку, берилію, фтору, літію, цирконію і ряду інших елементів.

Для випробування на радій придатні будь-які види і частини рослин.

Головним радіоактивним елементом, який використовується при проведенні радіогеохімічних зйомок для оцінки потенційної ураноносность пошукових площ, є радій. Аналізи золи рослин на вміст радію проводяться альфа-спектральним методом із застосуванням лабораторних аналізаторів Альфа-1 або радіометрів РАЛ-1. Все зольні проби з аномальними змістами радію піддаються перлову-люмінесцентним, рентгеноспектральним, ISP (індуктівносвязанная плазма), інструментально нейтронно-активаційний (ІНАА) аналізам на вміст урану і спектральним аналізом на утримання елементів-індикаторів уранового зруденіння.

Діапазон концентрацій радіоактивних елементів в золах рослин досить широкий. Фонові змісту радію в золах змінюються від 1 до 70 г / т еквівалентного урану, а аномальні його концентрації можуть досягати 3000 г / т еквівалентного урану. Мінімально-аномальні змісту радію становлять близько 150 г / т еквівалентного урану. Фонові вмісту урану змінюються в ще більш широких межах залежно від концентрації їх засвоюваних форм в грунтах, видів і органів рослин, а також від віку рослини і періоду випробування.

На думку багатьох дослідників тантал, ніобій, цирконій і рідкісні землі иттриевой групи переважно концентруються в хвойних деревах, а рідкісні землі церієвої групи - в листяних деревах. Концентраторами ітербію і ітрію є ті ж рослини, що і для берилію (горицвіт, пижмо, модрина, перстач піжмолістная, вика однопарний і ін.). Церій і лантан накопичуються в полину, берези, травах сімейства бобових. Все це вкрай ускладнює поділ аномальних і фонових змістів і особливо оцінку перспективності виявляються ореолів. Для зменшення впливу ряду зовнішніх умов на показовість біогеохімічних проб випробування краще провощіть взимку або в період літньо-осіннього умовного фізіологічного спокою, відбираючи за один день серії проб по крайней мерe з декількох суміжних профілів. При цьому найбільш стабільні результати виходять для безбар'єрних елементів-індикаторів, до числа яких належить в першу чергу радій.

Глибинність біогеохімічного методу вище, ніж глибинність більшості інших поверхневих пошукових методів.

Максимальна потужність дальнепріносних пухких відкладень, що обмежує можливість методу, визначається досвідченим шляхом. У степових і пустельних районах вона становить 20-50 м, в лісових районах гумідних зони 10-30 м, а в районах з багаторічною мерзлотою не перевищує 3-10 м.

З урахуванням можливостей використання біогеохімічних зйомок в зимовий час, що особливо цінно при вивченні важкодоступних тайгових і тундрових ландшафтів, їх застосування може виявитися досить ефективним при спеціалізованих пошуково-знімальних роботах масштабів 1: 200 000 і 1:50 000.

Результати біогеохімічних зйомок оформляються у вигляді карт і розрізів з геометризацией МоноЕлементні ореолів на геологічної і ландшафтно геоірафіческой засадах, а також у вигляді схем індикаторних відносин між елементами-індикаторами зруденіння (наприклад, Ra: U, U: Mo та ін.).

Оціночні роботи

Оціночні роботи проводяться з метою отримання даних, що дозволяють оцінити промислове значення рудопроявления або родовища і визначити економічну доцільність і можливу черговість його залучення в експлуатацію.

Як правило, оцінці піддається все найбільш перспективна частина ореолів, ураноносность зон, проявів, рудопроявлений, родовищ в його геологічних межах. Однак для дуже великих об'єктів межі ділянки можуть встановлюватися геологічним завданням.

В результаті оціночних робіт повинні бути отримані відомості про кількість руди і металу в надрах, розмірах, про загальні риси морфології і умовах залягання рудних тіл, речовинний склад і технології руд, гірничотехнічних гідрогеологічних та інженерно-геологічних умовах відпрацювання, що дозволяють оцінити можливу собівартість продукції підприємства, за умови його будівництва на базі даного родовища. Всі параметри вивчаються з точністю, достатньою для впевненого вирішення питання про доцільність і проведення розвідувальних робіт.

Запаси родовищ на стадії оцінки повинні бути оцінені за категоріями С 2 , рідше З 1 (табл. 3.5.1).

Таблиця 3.5.1

Співвідношення запасів для різних категорій,% [52]

Група складності будови родовища

категорії

с,

З 2

1

40-50

60-50

2-3

зо-40

70-60

4

-

100

Запаси за результатами оцінки підраховуються відповідно до тимчасових кондиціями, які затверджуються в установленому порядку. Вивчення родовища на глибину проводиться до горизонтів, доступних для розробки, виходячи з прийнятих в практиці освоєння родовищ даного типу. Технологічні властивості руд оцінюються на основі лабораторних або укрупнених лабораторних випробувань з урахуванням вивчення речового складу та аналогій з відпрацьовувати родовищ і.

Гідрогеологічні, інженерно-геологічні та гірничотехнічні умови експлуатації вивчаються в ступеня, що дозволяє оцінювати їх вплив на техніко-економічні рішення але вибору схеми розтину і розробку родовища.

Геотехнологіческіе умови відпрацювання родовищ способом підземного вилуговування, як правило, оцінюються на основі натурних випробувань за спрощеними схемами, а також лабораторних досліджень фільтраційних властивостей, реагентоемкості порід та інших показників.

За результатами оціночних робіт розробляється техніко-економічне обгрунтування (ТЕО) щодо доцільності розвідки родовища і залучення його в освоєння. ТЕО подається на розгляд відповідного відомства, яке при позитивному рішенні дає замовлення на проведення розвідки.

Родовища, які не намічені до освоєння в найближчому майбутньому, після завершення оцінки відносяться до резервних.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >