Способ поисков и разведки месторождений полезных ископаемых по радиоактивным газам

 

СПОСОБ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОВДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПО РАДИОАКТИВНЬМ ГАЗАМ, заключающийся в отборе проб почвенного воздуха и измерении их радиоактивности, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности поисков месторождений нерадиоактивных руд, перед отбором пробы почвенного воздуха в месте отбора пробы облучают горную породу потоком нейтронов и по величине наведенной радиоактивности газообразных продуктов нейтронной активации горных пород судят о наличии месторождения и его промышленной ценности. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПжЛИН

09) (И) ЗС51) G 01 V 5/10 С 01 т I/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:;:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3571826/18-25 (22) 01.04.83 (46) 15. 11.84. Бюл. Р 42 (72) Ю. Б.Давыдов и Е. С. Кучурин (71) Свердловский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт им.В.В.Вахрушева и Забайкальская геофизическая экспедиция Производственного геологического объединения

"Читагеология" (53) 550.835.24(088.8) (56) ° 1; Филиппов Е.М. Ядерная pasведка полезных ископаемых. Справочник. Киев, "Наукова думка", 1978, с. 182-183.

2. Новиков Г.Ф„ Капков Ю.Н. Радиоактивные методы разведки. Л., "Недра", 1965, с. 523-526. (54) (57) СПОСОБ ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

ПО РАДИОАКТИВНЫИ ГАЗАИ, заключающийся в отборе проб почвенного воздуха и измерении их радиоактивности, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности поисков месторождений нерадиоактивных руд, перед отбором пробы почвенного воздуха в месте отбора пробы облучают горную породу потоком нейтронов и по величине наведенной радиоактивности газообразных продуктов нейтронной активации горных пород судят о наличии месторождения и его промышленной ценности.

1 11242

Изобретение относится к ядернофизическим методам исследования горных пород и руд по их наведенной радиоактивности и может быть использовано при поисках, разведке и разработке нерадиоактивных руд, содержащих фтор, натрий и другие элементы, образующие при нейтронной активации газообразные радиоизотопы.

Известен способ поисков месторож- 10 дений нерадиоактивных руд, основанный на облучении горных пород потоком нейтронов и измерении наведенной радиоактивности пород. В качестве элементов-индикаторов месторождения используют фтор и натрий, которые создают ореолы рассеяния вокруг рудных тел 1) .

Недостатками указанного способа являются низкие чувствительность и 20 точность измерений, обусловленные вы-. соким фоном наведенной радиоактивности мешающих изотопов, образующихся в результате нейтронной активации горных пород одновременно с изотопом" j 25 ,индикатором.

Наиболее близким к предлагаемому является способ поисков и разведки месторождений радиоактивных руд по радиоактивным газам, заключающийся в отборе проб почвенного воздуха, содержащего естественно-радиоактивные газы (радон, торон) и определении наличия месторождения по величине радиоактивности отобранных газов 35 являющихся продуктами распада урана и тория f2) .

Недостаток данного способа — низкая эффективность при поисках место" рождений нерадиоактивных руд, что 40 обусловлено в основном невысокими значениями концентраций урана и тория в рудах. В связи с этим эманационные аномалии над залежами этих руд в большинстве случаев не- 45 достаточно контрастны.

Цель изрбретения — повышение эффективности поисков и разведки месторождений нерадиоактивных руд.

Указанная цель достигается тем, 50 что согласно способу поисков и разведки месторождений полезных ископаемых по радиоактивным газам, заключающемся в отборе проб почвенного воздуха и измерении их радиоактивнос- 55 ти, перед отбором пробы почвенного воздуха в месте отбора пробы облучают горную породу потоком нейт41 2 ронов и по величине наведенной ра- диоактивности газообразных продуктов нейтронной активации горных пород судят о наличии месторождения и его промышленной ценности.

При облучении горной породы нейтронами в ней образуются радиоактивные изотопы, в том числе и газообразные, такие как азот-16,неон-23, возникающие в результате ядерных реакций t (>æ) й, йа(,р) Ме.

Часть газообразных прбдуктов нейтронной активации за счет энергии радибактивной отдачи попадает в микронарушения минералов и поровое пространство горных пород, откуда может быть извлечена путем откачки почвенного воздуха вакуумным. способом.

Способ осуществляется следующим образом.

В пройденный заранее шпур с помощою дистанционного инструмента (штанги) помещается зондовое устройство для отбора почвенного возду". ха, содержащее источник нейтронов.

Непрерывно образующиеся в зоне облучения горной породы искусственнорадиоактивные газы (" N Ме и др.) с помощью насоса и вакуумного шланга вместе с почвенным воздухом откачи-, ваются в измерительную камеру радиометра, регистрирующего наведенные и / -излучения. Оптимальная скорость прокачки воздуха выбирается экспериментально и соответствует максимуму регистрируемой интенсивности излучения исследуемого искусственнорадиоактивного газа. Содержание газообразных продуктов нейтронной активации горных пород пропорционально содержанию ядер материнских стабильных изотопов-индикаторов месторож1 дения. Поэтому величина наведенной радиоактивности газообразных продуктов является показателем наличия месторождения, От величины наведенной радиоактивности газообразных продуктов с помощью эталонировочыых графиков можно перейти к содержанию материнских изотопов в горной породе и получить сведения о промышленной ценности месторождения.

При наличии значительных концентраций естественно-радиоактивных газов (например радона) вначале их

1124241

20

40 удаляют из зоны активации путем

1 откачки, а затем выполняют измерения наведенной активности газообразных продуктов нейтронной активации. Если газообразный прбдукт

5 нейтронной активации (например ) испускает жесткое -излучение (. Е g = 6, 14 МэВ), то фоновое излучение от естественно-радиоактивных газообразных продуктов может .быть исключено путем энергетической дискр. минации регистрируемого " -излу" чения на уровне 3 МэВ.

Для реализации способа может быть использована как интегральная, так и спектрометрическая аппаратура, в том числе и серийная, например этанометр ЭМ-6. В последнем случае необходимо лишь модернизировать зондовое устройство для размещения в нем источника нейтронов, а в качестве детект ора использовать монокристалл МЗ(Te) в паре с ФЭУ.

Пример. Способ испытан в производственных условиях при картиро- 25 вании кварц-флюоритовых жил по наведенной радиоактивности азота-16, являющегося газообразным продуктом нейтронной активации фтора.

Измерения выполнены в шнурах с модернизированной серийной аппаратурой ЭМ-6. В подготовленный шпур опускали зонд для отбора проб почвенного воздуха, содержащий источник нейтронов и связанный с каме.рой измерительного прибора ЭМ-6 по35 средством вакуумного шланга. Образующийся в зоне облучения искусственно-радиоактивный газ (азот-16) с помощью насоса и вакуумного шланга откачивали в измерительную камеру прибора, где измеряли его наведенную радиоактивность. Результаты испытаний предлагаемого способа сопоставлены с данными нейтронно-активационной. съемки в закопушниках. Положение кварц-флюоритовых жил было известно по геологическим данным.

На чертеже изображены результаты картирования кварц-флюоритовых жил по наведенной радиоактивности азота-16 (пик 1 для предлагаемого способа), результаты нейтронной активационной (фторометрической) съемки в закопушках (пик 2 для аналога), результаты газовой радоновой съем- 55 ки (пик 3 для прототипа) кварцфлюоритовая жила 4, эффуэивные вмещающие породы 5, рыхлые отложения 6 (насосы) .

Кварц-флюоритовая жила 4 скрыта под чехлом рыхлых отложений 6 ° По результатам газовой радоновой съемки (пик 3) и фторометрической съемки в закопушках (пик 2) жила не выделяется. Фторометрическая съемка имеет слишком низкую чувствительность и аномалия от жилы не превышает погрешности измерений. Недостаточность радоновой съемки (пик 3) связана с тем, что кварц-флюоритовая жила 4 не отличается от эффузивных вмещающих пород 5 по содержанию естественно-радиоактивных элементов (в том числе и радона). В то же время предлагаемый способ (пик 1) уверенно фиксирует наличие кварц-флюоритовоч жилы, скрытой рыхлыми отложениями, по ореолам рассеяния флюорита вокруг жилы.

Как видно из анализа графических. материалов, предлагаемый способ отличается высокой контрастностью, чувствительностью и глубинностью обнаружения рудных тел йод слоем наносов. Способ позволяет повысить эффективность обнаружения кварцфлюоритовых жил, скрытых рыхлыми отложениями, в то время как нейтронная активационная (фторометрическая) съемка в закопушках (аналог) и газовая радоновая съемка (прототип) для таких поисков неэффективны.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в уменьшении стоимости поисковых работ и увеличении надежности поисков и разведки месторождений нерадиоактивных полезных ископаемых. Фтор и натрий, образующие газообразные искусственно-радиоактивные продукты активации, отличаются высокой геохимической активностью и подвижностью. В результате вокруг рудных тел создаются мощные ореолы этих элементов. Картирование этих ореолов и связанных с ними гидротермально измененных пород с помощью предлагаемого способа позволяет повысить глубииность поисков месторождений нерадиоактивных руд, скрытых под наносами.

1 124241

° °

° °

Составитель А.Спиридонов

РедакторН. Рыбченко ТехредМ.Гергель

Корректор A- Тяско

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8274/35 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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