petrophysics2004
.pdf
|
|
19 |
т~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ным, средним и далее к кислым |
||
|
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пропорционально увеличению со |
|||
|
|
|
|
!\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
держания в них кремнезема и ка |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Ift |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лия (см. табл. 21, рис.86). У отдель |
|||
|
:а |
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
ных толщ пород магматических |
||
|
....u. 13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
формаций прямая связь между |
|||||
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
С) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
..... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
содержанием U и Th, U и К, Th и |
||||
|
J 11 |
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
К, U и Si02, Th и Si02 проявляет |
||||
|
;s |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ся яснее. К и Si0 |
2 |
так же, как U, |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
::> |
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
u. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Th, концентрируются в конечных |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
продуктах магматической диф |
|||||
|
"' |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
о |
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
..... |
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
ференциации, что приводит к от |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
с\! |
5 |
-" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
меченным коррелятивным связям |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
u |
|
u.~ |
~ |
|
|
|
\ |
|
|
|
|
и повышению гамма-активности с |
||
|
|
3 |
~ |
..... |
|
|
~ |
~\ |
|
|
|
|
ростом содержания К и Si02• |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
1 |
--... |
|
|
|
|
|
|
Наиболее существенно разли |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
..... |
|
|
~ |
|
чие радиоактивности гранитов с |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Породы |
I |
II |
|
III |
w |
|
v |
|
высоким содержанием кальция |
|||||
|
|
||||||||||||||
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(плагиограниты), в которых кон |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рис. 86. |
Содержания тория, урана и |
центрации u~ (1,5+3,1)·10-4 о/о, а |
|||||||||||||
радия в изверженных nородах зем |
Th ~ (5+ 15)·10-4 о/о, и с низким со |
||||||||||||||
ной |
коры |
(по |
|
Г.С. Смирнову, |
держанием этого элемента, но |
||||||||||
Ф.М. Корнилову и Н.Д. Тихомирову). |
высоким калия. Для последних |
характерны концентрации U~
(4+10)·10-4 о/о и Th ~ (20+50)·10-4 о/о
Интрузивные и эффузивные породы с повышенной щелочностью
отличаются более значительной радиоактивностью, чем близкие по
кислотности породы известково-щелочной серии (см. табл. 22). Это ха
рактерно как для ультраосновных щелочных пород, так и для кислых.
Максимальные концентрации радиоактивных элементов приуро
чиваются к краевым частям крупных интрузивных тел.
Радиоактивность эффузивных и эндоконтактных пород выше ра
диоактивности их интрузивных аналогов и коррелирует с содержа
нием в них кристаллизационной воды.
Пеrматиты. В пегматитах содержится значительно больше радио активных минералов, чем в собственно магматических породах (глав
ным образом урановых и ториевых минералов). Это объясняется тем,
что при возникновении пегматитов в основной магме содержатся боль
шие количества скопившихся в результате предшествующих стадий магматической дифференциации радиоактивных элементов, чем в магме, порождающей кислые породы. В то же время в акцессорные минералы обычно входит меньше урана и тория, чем в те же минера
лы гранитоидов.
В пегматитахнаблюдается разделение урана и тория. Уран, обра
зующий летучие соединения, уходит в гидротермальные растворы, а большая часть тория выпадает с фракцией, обогащенной кремнием.
Метаморфические породы. Среди метаморфических пород выде ляют слаборадиоактивные (амфиболиты, амфиболитовые сланцы,
250
аподиабазы, кварциты, мраморы, кальцитофиры) и с нормальной или слабоповышеннойрадиоактивностью (фельсические гнейсы, кристал
лические сланцы, порфироиды, метаморфизованные песчаники)
(табл. 20). Неодинаковая радиоактивность этих разностей объясня ется различием их первоначального химического состава [1, 6). В по родах второй группы повышено содержание Si02, ~0, СО2 и Н20. Чем больше степень метаморфизма гнейсов и кристаллических сланцев
имассивов, тем меньше средняя концентрация в них урана и тория.
Впородах, Образовавшихея в результате метаморфизма вулка
нитов основного состава, концентрация урана и тория всегда низкая.
Таким образом, у пород, возникающих в результате регионального динамотермального и контактового метаморфизма, концентрация U и Th неодинакова лишь для разностей, Образовавшихея в условиях ам фиболитовой, эпидот-амфиболитовой изеленосланцевой фаций. В по-
Т а блица 22. Средниеконцентрации радиоактивныхЭJiементов (в%) вме таморфических и ультраметаморфических породах
Фация: |
Порода |
к |
U·l04 |
Th·l04 |
Th/U |
eU |
|
Гранулито- |
Эклоrит |
0,8 |
0,2 |
0,4 |
2,0 |
1,8 |
|
ваи и экло- |
Амфиболит |
0,6 |
0,7 |
1,8 |
2,6 |
2,5 |
|
|
|||||||
|
|
||||||
rитоваи |
Аподиабазовый |
0,8 |
0,9 |
2,7 |
3,0 |
3,4 |
|
|
|
||||||
|
порфирит |
|
|
|
|
|
|
|
Маrнезиально- |
0,8 |
1,2 |
4,0 |
3,0 |
4,2 |
|
|
силикатный |
|
|
|
|
|
|
|
сланец |
|
|
|
|
|
|
|
Гиперстеновый |
1,6 |
0,6 |
2,1 |
3,5 |
4,3 |
|
|
rнейс |
|
|
|
|
|
|
|
Плаrиоклазовый |
1,7 |
0,8 |
2,3 |
2,9 |
4,7 |
|
|
миrматит, чар- |
|
|
|
|
|
|
|
НОКИТ |
2,6 |
1,3 |
4,2 |
3,2 |
7,6 |
|
|
|
||||||
|
СИJIJiиманит |
|
|||||
|
кордиеритовый, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rнейс и сланец |
0,8 |
1,0 |
4,0 |
|
4,0 |
|
|
|
|
|||||
Амфибо- |
Амфиболит |
4,0 |
|
||||
литоваии |
Мрамор, мра- |
0,2 |
1,1 |
2,2 |
2,0 |
2,3 |
|
эnидот-амфи- |
|
||||||
моризованный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
болитоваи |
известник |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кварцит |
0,6 |
0,8 |
3,1 |
3,9 |
3,1 |
|
|
Метаморфизо- |
2,5 |
2,7 |
9,2 |
3,4 |
10,8 |
|
|
|
||||||
|
ванный песчаник |
|
|
|
|
|
|
|
Кристалличес- |
3,1 |
2,6 |
10,0 |
3,8 |
12,1 |
|
|
кийсланец |
|
|
|
|
|
|
|
Полевашпатовый |
3,4 |
3,5 |
15,0 |
4,0 |
15,5 |
|
|
|
||||||
|
rнейс |
|
|
|
|
|
|
|
Миrматит, |
3,6 |
3,2 |
16,1 |
5,0 |
16,0 |
|
|
rранито-rнейс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
251
родах, метаморфизованных значительнее (гранулитовые фации), кон
центрации урана и тории почти выравниваются для всех типов пород.
Ультраметаморфизмиметасоматоз способствуютростуконцентраций
урана и тория в их продуктах, а отношение Th/U у последних может
быть как очень малым ( < 1), так и очень большим (> 10-20) Рассматривая радиоактивность метаморфических разностей, не
обходимо особо выделить породы пневматолитовых и гидротермаль ных жил. К последним приурочены очень многие виды и разновидно сти уран- и торийсодержащих минералов. Из собственно урановых
минералов для пород низкотемпературных гидротермальных жил
наиболее характерен настуран. Настуран в виде прожилков и рассе
янной вкрапленности обнаружен также во флюоритовых жилах.
Концентрация урана и тория в радиоактивных рудах, в зонах око
лорудных изменений и ореолов рассеяния гораздо выше, чем в обыч
ных породах. Содержание урана достигает 4000·10-4 о/о, а тория 10000 ·10-4 о/о и отношение Th/U изменяется от 0,1 до 20 в рудных те
лах; оно характеризуется данными, приведеиными в работе [6].
10.7.РАДИОАКТИВНОСТЬ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД
ИПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ [1, 6]
Радиоактивность осадочных пород связана с наличием в их соста
ве калийных, уран- и торийсодержащих минералов, а также адсор
бированных радиоактивных элементов; она изменяется в широких
пределах.
10.7.1. Обломочные породы
Рос сыпи. При разрушении пород, обогащенных радиоактив ными минералами (например, гранитов и их пегматитов), уран лег
ко окисляется, образуя с анионами кислот растворимые соедине
ния, и затем мигрирует в водных растворах, поэтому россыпи со
держат в основном минералы тория. Последние из-за их большой
плотности отлагаются и концентрируются вскоре после выноса из
зоны разрушения исходных пород, образуя совместно с другими
обломками промышленно важные аллювиальные и прибрежно
морские россыпи.
Согласно имеющимся данным, содержание тория в породах этих
месторождений изменяется от 50 ·10-4 до 3500 ·10-4 о/о, а урана от
13·10-4 до 120·10-4%.
Глины и глинистые сланцы. Средиосадочныхпород(за
исключением калийных солей, некоторых горючих сланцев и квар
цевых конгломератов) глины обладают в среднем наиболее высоким
содержанием U, Th и К и радиоактивностью (табл. 23).
Относительно высокая радиоактивность глин и глинистых слан
цев объясняется повышенной сорбцией урана, радия, тория и калия
на глинистых частицах, присутствием минералов калия, тория и ше
стивалентного урана, образованием в условиях восстановительной
среды минералов четырехвалентного урана, возникновением твер-
252
дых растворов (некоторые из радиоактивных минералов могут об
разовывать с минералами глин твердые растворы}.
Возможна значительнаяадсорбцияионов урана изприродныхвод,
где он присутствует в виде: 1} легко растворимых карбонатных, со
единений, например Na2U02(C03}3, диссоциирующеrося на ионыNa+
и[U02(C03}3]2-; 2} урано-органическихсоединений; 3} золягидроокиси
[U02(0H)2Jn или других коллоидов; 4} сульфат-уранила U02S04 -
наименее устойчивоrо в природных условиях и др.
Сорбенты не извлекаЮт уран из наддоннс;>й воды. Сорбция начи нается в стадиидиаrенеза, когда в иловых водах, богатых углекисло
той, протекают химические реакции, существенно изменяющие со
став и структуру осадка. Насыщение иловых вод'биогенной двуоки сью углерода приводит к разрушению уранил-карбонатных анионов.
В результате разложения комплексов возрастает концентрация ка
тионов урана и начинается их поглощение сразу несколькими сор-
Т а блиц а 23. Коицентрации урана, торив и калив ('fo) в осадочных отло
женивх континентальвой части земной коры (среднu)
Группа пород |
Порода |
к |
U·l04 |
Th·l04 |
Th/U |
eU |
|
Терриrе!Пiые |
Конгломерат, |
1,5 |
2,4 |
9,0 |
3,7 |
8,6 |
|
(песчано-rли- |
гравелит |
|
|
|
|
|
|
нистые) |
Кварцевый коиr- |
1,2 |
6,3 |
31,0 |
5-10 |
20,6 |
|
|
ломерат |
|
|
|
|
|
|
|
Песчаник, алев- |
1,7 |
2,9 |
10,4 |
3,6 |
10,0 |
|
|
|||||||
|
ролит |
|
|
|
|
|
|
|
Арrиллит, rли- |
2,7 |
4,0 |
11,5 |
2,9 |
13,4 |
|
|
нистый сланец, |
|
|
|
|
|
|
|
rлина |
|
|
|
|
|
|
Кремнистые |
Кремнистый ела- |
0,3 |
1,7 |
2,2 |
1,2 |
3,1 |
|
|
нец,кварцит |
|
|
|
|
|
|
|
Глинисто-кремни- |
1,1 |
2,8 |
6,2 |
2,2 |
7,2 |
|
|
стыйсланец |
|
|
|
|
|
|
Карбонатные |
Известняк |
0,3 |
1,6 |
1,8 |
1,1 |
2,8 |
|
|
Мерrель |
0,8 |
2,8 |
2,5 |
0,9 |
5,2 |
|
|
Доломит |
0,4 |
3,7 |
2,8 |
0,8 |
5,5 |
|
|
|||||||
|
Битуминозный |
0,3 |
7,8 |
11,9 |
1,5 |
13,0 |
|
|
|||||||
|
известняк |
|
|
|
|
|
|
Солвные |
Гипс, ангидрит |
0,02 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,4 |
|
|
Каменная соль |
5-50 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
10,2-91 |
|
|
|||||||
|
Сильвин (КС1) |
54 |
- |
- |
- |
96,7 |
|
Каустобио- |
Каменный уrоль |
0,1 |
3,4 |
4,8 |
1,4 |
5,5 |
|
литовые |
Торф |
- |
·2,0-5,0 |
5,2 |
1,8 |
4,0-7,0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Горючий сланец |
- |
100- |
10-15 |
0,5 |
100- |
|
|
|
|
-200 |
|
|
-200 |
253
бентами. При этом сорбирующими .являются глинистые минералы (монтмориллонит, галлуазит, каолинит и др.), дисперсные агрегаты гидрослюди хлоритов, измененные биотиты, серицит, глауконит. Кон
центрация равномерно рассеянного U в алюмосиликатном веществе
нередко достигает 2-3 %.
Одной из причин скопления U в слоистых алюмосиликатах и пели тах со скрытокристаллической структурой .является возникновение в них дисперсной гидроокиси титанаактивного сорбента, извлекаю
щего уран из поровых и морских вод. Породы легко отдают U в карбо натсодержащуюжидкуюфазу.Изпо.являющихс.ятакимобразомуран
содержащих растворов могут осаждаться минералы урана.
Адсорбентами .являются также коллоидные оксиды железа, алю
миния, кремния, марганца и органические вещества.
Совместное осаждение урановых, урансодержащих глинистых ми нералов и других соединенийособенно интенсивно, если они возникают в непосрсдствсшюй близости отразрушающихс.я урановых месторож дений взонах окисленияи цементациипервичныхурановыхместорож
дений. Однако чаще глинистые минералы и другие соединения адсор
бируlот уран, освободившийс.я при разрушении различных пород.
Адсорбция зависит от рН природных вод: она тем значительнее,
чем меньше в растворе свободного кислорода и Иона СО32-, глубже и
CIIOKOЙIICC воды, более дисперсны осаждающиес.я частицы. Осаждение соединений урана наиболее интенсивно в восстанови
тельпой среде в присутствии органических веществ (гу:миновых кис
JЮТ и углистых остатков) и сульфидов. Органическое вещество ад
сорбирует из окружающей среды уран, иногда восстанавливая его
до четырехвалентных соединений, нерастворимых в воде.
Повышенную радиоактивность глин и глинистых пород объясня
ют также относительно высоким содержанием в этих породах калия
(до 6,5 %}, который находится здесь не только в :минеральной (микро
клин, ортоклаз, анортоклаз, нефелин, :мусковит, флогопит, биотит, гидрослюда, глауконит и др.), но и в сорбированной форме.
Песчаник и и алевролиты. Чаще всего радиоактивные элементы содержатся в песчаниках и алевролитах в виде изоморф ной примесик:минералам тяжелой фракции. Радиоактивные элемен ты находятся в глинистой части этих пород в адсорбированном виде.
Песчаники и алевролиты содержат в среднем :микроколичества U,
Тh инемного К (см.табл. 23). ПовьШiеннойрадиоактивностьюотличают
ся их калийсодержащие полимиктовые разности. Минеральное содер
жание радиоактивных элементов характерно дляхорошоотсортирован
ных :морских, в основном кварцевых песчаников. Повышенное содержа ние радиоактивных элементов установлено для глинистых разностей
песчаников, а также для песчаников с органическими примес.я:ми.
Интенсивные прямые связи найдены П.А. Курочкиным для тер
ригеиных пород между общей удельной объемной гамма-активнос тыо Q и их объемной емкостью катионного обмена; между Q и удель
пой поверхностью S; Q и остаточным водонасыщение:м Jc..o, а также
между содержанием Th и теми же величинами.
254
Вередко глинистость определяет также и пористость песчаников,
поэтому между коэффициентом их пористости k0 и общей радиоак
тивностью Q:E наблюдаются: обратные корреляционные св.язи; они ус
тановлены и между Qть и kп· Тесные корреляционные зависимости найденымеждуобщей гамма-активностьюQ и средним радиусом пор,
коэффициентом проницаемости kпр·
Наличие и характер этих зависимостей полностью соответствуют описанным выше пертофизическим моделям.
10.7.2.Орrаноrенные и хсмоrевные породы
Кар б о н а т н ы е пор о д ы. Чистые морские известняки и доло
миты, как правило, слабо радиоактивны. Содержание урана в них не
превосходит 4 ·10-4 %. Такая радиоактивность органогенных извест
няков определяется: окислительными условиями среды, в которой об
разуются: эти отложения: (раковиныи другие организмыживутв мел ководных бассейнах, содержащих кислород). Окислительная: среда
не способствует осаждению урана (рис. 87).
Образование хемогенных известняков и доломитов из морских и
пресных вод возможно также в условиях, не подхоДящих для ад
сорбции и осаждения урана (слабонасыщенные углекислым газом, содержащие карбонат-ионтурбулентные воды с изменяющейся: тем
пературой). Не осаждается уран с магнезитами, сидеритами, туфа ми и другими карбонатами, кото-
рые возникают в тех же услови-
ях. Глинистость повышает
радиоактивность карбонатных пород. Радиоактивность карбо-
ватных отложений связана так-
же с их нерастворимым остатком,
поскольку он содержит в основ
ном глинистую фракцию.
Средняя: радиоактивность из
вестняков и доломитов очень низ
ка и меньше радиоактивности
rлин (см. табл. 21).
В некоторых разрезах нефтя
ных месторождений установлены
доломитизированные известняки
повышенной радиоактивности. Значительные (до промышлен ных) концентрации радионукли
дов встречаются: в морских изве
стняках, обогащенных ванадием. М ер г е л и. Радиоактивность мергелей в среднем (см. табл. 21)
выше, чем у чистых известняков,
и в ряде случаев близка к радио
активности глин.
Сть, ·10~'1Ь |
, |
~--~,-~----------- |
20
15
10
5 |
|
|
|
2 |
4 |
6 |
8 Cu, · 10-4 '1Ь |
Рис. 87. Уровни содержания урана и
тория в осадочных отложениях зем
ной коры [6].
Отяожения: I - терригенные,II - крем
нистые, III - карбонатные (Illa- дОJiо
миты),IVсОJiеносиые, V - каустобио яиты. Стреяками показава тенденция
увеJIИчеиия содержания урана в породах,
обогащенных органикой (CUJI1'), урана и
тория в терригеиных отяожениях, обога
щенных высокорадиоактивными акцес
сориями (монацитом Mz, цирконом Zг и
др.). Шифр кривых- Th/U
255
R а Jl и й 11 ы е о с а д к и. Калийные минералысильвин KCl,
кuprraJrлит KC1MgC12 ·6H20, каинит KC1MgS04 ·3H20, полигалит
K2S04 • MgS04·2CaS04 • 2Н20 и другие, в которых содержание калия изменяется от 12,9 (для полиrалита) до 52,5% (для сильвина), харак
'l'еризуrотся высокой радиоактивностью. Содержание урана в калий
rrых солях весьма незначительно.
Галит, ангидрит, гипс. Эти породы так же, как и карбо
натные, возникают в окислительной среде в условиях, неблагап
риятных для осаждения и адсорбции урана. Здесь уран концент
рируется в остаточных рассолах. Отложения же, образованные из последних, чаще всего подвергаются выветриванию и обогащают
Рис. 88. Сопоставление содержания урана с содержанием Pt-~5 (по данным
иrrструментаJiьноrо нейтронно-активационноrо анализа) (по ю.Г. Чупанову
и В.А. Касаткину):
l - верхняя часть разреза Вятско-Камскоrо месторождения (меловые отложения);
2 - 11ижняя часть разреза (юрские отложения)
256
тем самым соседние кластические породы, а затем выщелачива
ются из них. Гипс, ангидрит, галит и другие соли содержат уран в
среднем 1·10-4 %.
Ф о с ф а ты. Иногда сильно обогащены ураном. Это объясняется
их образованием в восстановительных условиях при наличии значи
тельных количеств органического материала (рис. 88). Катионы ура на в карбонат-фторапатите замещают ионы кальция, принимая уча стие в строении кристаллической решетки. Фосфаты кальция извле
кают уран даже из морской воды, но урановые минералы возникнуть не :могут, так как U и Ra практически не извлекаются из природных
фосфатов карбонатными растворами. Фосфат кальция, прочно свя
зывая уран и продукты его распада, ограничивает :миграцию радио
активных элементов. Содержание урана в фосфатах изменяется в
пределах (10·1500)·10-4 %.
· И скоп а е :мы е у гл и. Радиоактивность углей, как правило, весь
манезначительна (см.табл. 21~ Однакосредипородэтогоклассавстреча ютсявысокорадиоактивные разности. Наиболее активным концентрато ромU оказалосьгумусовоеорганическоевещество, в:меньшейстепени
сапропелевое. Радиоактивность углей и углистых пород раЗJJИЧНой сте
пени :метаморфизма возрастает с увеличением зольности.
К л а с с и фи к а ц и я. Осадочные породы по степени радиоактив
ности можно разделить на три группы.
1.Породы с низкой радиоактивностью: хорошо отсортированные
ислабосцементированные мономинеральные кварцевые пески, алев
ролиты, чистые известняки, доломиты, каменная соль, ангидриты,
гипсы, большинство углей (гумусовые углистые отложения) и неф
тенасыщенные породы.
2. Породы с повышенной радиоактивностью: глинистые разности
осадочных пород, глинистые пески, песчаники, алевролиты, некото
рые мергели, глинистые известняки и доломиты, а также породы с
примесями твердого органического вещества (ТОВ).
3. Породы с высокой радиоактивностью: калийные соли, монаци
товые и ортитовые пески, глубоководные глины, глобигериновые илы
и красная глина.
Максимальная концентрация U и Th и отношение Th/U установ
лены у обломочных пород: конгломератов, песчаников, глинистых
сланцев (см. табл. 21). Меньших значений концентрация и отношение
Тh/U достигают у кремнистых пород (кремнистых сланцев, кварци
тов, глинисто-кремнистых сланцев). Еще меньшие значения средних
концентраций и отношенияTh/U наблюдаются у таких карбонатных
пород, как :мергели, известняки, битуминозные известняки. Самые
малые концентрации U и Th и относительно низкое отношение Тh/U характерны для соляных пород. Доломиты и каустобиолиты (камен
ный уголь, торф, горючие сланцы) отличаются сравнительно высо ким содержанием урана и малымтория, особенно первые.
·Большое количество тория и урана с торием содержат грубообло мочные породы (конгломераты, гравелиты, песчаники) элювиальных, прибрежно-морских и иных толщ В отличие от этих пород известия-
17 - ПетрофиЗИIСа |
257 |
ки, сланцы, песчаники, возникающие в морских бассейнах, в основ
ном ураноносны и содержат фосфат и органику.
СодержанияU иTh, а следовательно, и радиоактивность обломоч
ных пород возрастают от конгломератов к песчаникам, алевролитам,
арrиллитам.
10.7.3. Пластовые флюиды:
Ж и д к а я фаз а. ФоновоесодержаниеU (вбезрудныхпородах), до
стигающее 10-!i кгfм3, установлено в водах до глубин в сотни метров. На
глубинах, измеряемых километрами, содержаниеурана нигде непревы
шае"I" ш··6 Кl'/мз. С глубиной максимальное содержание U в водах имеет
тенденцию к убыванию, обычно глубинные воды вообще лишены U [1, 6].
YдaJICIIИC U из раствора в природных условиях может происходить
ВСJIСДС'J'вис: образования труднорастворимых соединений в присут С1'ВИИ V, Р, As и Si; сорбции уранил-иона гидроксидами Fe, Al, Ti, орrа llичсским веществом угольного и нефтяного рядов, минералами глин.
Мпоrочислепные исследования показали, что содержание радия
в IIJJaC'I'OBЫX водах заметно повышается с приближением к контурам
IICф'I'CIIOCIIOCTИ.
Содсржапие изотопов радия в связанной воде нефтяного пласта
дос·•·ю·ас·•· 37-370 Бк, что на один-два порядка выше, чем в свобод
JЮЙ IIIЩC аа пределами залежи. Диффузионный перенос радия из свя шшJюй воды пефтяной залежи в подпирающую водоносную часть со
:щас·•· радиогеохимический эффектаномальное повышение paдиo aJt'I'ИJJIJOcти в зоне воданефтяного контакта (М. Х. Хуснуллин, 1964 г.).
Содержание U в многочисленных образцах нефтей различных ти
IIOJJ паходится в пределах 6 ·10-9+ 1,2 ·10-7%. Концентрациями урана JJ IJСфТЯХ служатасфальтены И СПИрто-беНЗОЛЬНЫе СМОЛЫ, СОДержа liИе которых возрастает со степенью окисления нефти. С глубиной концентрация урана в нефти сначала снижается, а затем становится приблизительно постоянной. Содержание урана в нефти увеличива
ется с ростом ее сернистости, плотности и смолистости.
Г а зов а я фаз а. ЕРЭпоступаютв почвенный воздух в виде эма
нации радона, торона, актинона из горных пород и отчасти природ
ных вод. Радиоактивность почвенного воздуха, где содержится ра
дон, в среднем 5,4 ·10-18 расп.f(с · м3). Таким образом, вклад в радио
активность пород газовой фазы очень мал.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Каковы типы воздействий гамма-квантов в горных породах и их геофизические приложениидля определения состава и свойств горных пород?
2.Какова петрафизическая информативность жесткой и мягкой
частей энергетического спектра гамма-излучения?
3.Почему метод рассеянного гамма-излучения позволяет опреде JIИТЬ ПЛОТНОСТЬ ГОрНЫХ пород?
4.Какие радионуклиды являются основными гамма-излучателя
ми в горных породах?
25И
5. Раскройте физический смысл закона радиоактивного распада.
6. Что такое радиоактивное равновесие, какие причины могут его
нарушить?
7. Дайте определения концентрационной чувствительности и ура
нового эквивалента.
8. Перечислите основные геохимические закономерности распре
деления калия, урана и тория в горных породах.
9. Почему показания ГМ и ГМ-С определяются массовыми содер жаниями ЕРЭ?
10. Сформулируйте петрафизические модели гамма-метода (в обе их модификациях) и раскройте их информативность при комплекс
ной интерпретации.
11. Дайте петрафизическое обоснование коррелятивных связей между содержанием ЕРЭ и:
а) нейтронными характеристиками горных пород; б) удельным электрическим сопротивлением; в)проницаемостью; г) упругими свойствами пород;
д) содержанием твердого органического вещества.
11.Нейтронные свойства
Вядерной геофизике используются только наиболее проникаю
щие излучениянейтроны и гамма-кванты. Реакции, вызываемые нейтронами в горных породах, значительно разнообразнее реакций, вызываемых гамма-квантами. Поэтому стационарные и импульсные нейтронные методы заняли основное место в арсенале методов сква
жинкойрадиометрии. Этиметоды широко применяются на месторож дениях нефти, газа и других полезных ископаемых для определения
коллекторских свойств горных пород, выявления продуктивных
объектов, контроля разработки месторождений, элементного анали
за пород и минерального сырья, решения других важных задач.
Принципиальное достоинство нейтронных методов (НМ) - воз
можность телеметрического количественного изучения элементного
состава породвнеобсаженных и обсаженных скважинах. Благодаря этому обеспечивается:
количественное определение содержаний различных по ядерно
физическим свойствам элементов (изотопов) в широком диапазоне их
изменений;
оперативная оценка главных (при необходимостисопутствую
щих) компонентов полезных ископаемых с большей экспрессностью
и точностью, чем традиционными методами геологического опробо
вания (керновый, бороздкавый и др.);
универсальность применения при изучении полезных ископаемых
различного состава и структурно-текстурных форм.
259