Атом каждого химического элемента имеет ряд фундаментальных характеристик, в число которых входят входит атомный номер ( Z ), численно равный заряду ядра и числу электронов в нейтральном атоме. Атомный номер определяет химические свойства элемента.
Для сложных веществ, состоящих из различных элементов, понятие атомного номера, как средней эффективной характеристики, было введено в рентгенометрии в 30-х годах. Для геологических сред это понятие было использовано при обосновании применения гамма-гамма и рентгенорадиометрических методов изучения минерального сырья.
При взаимодействии квантов с энергией 20-150 кэВ с электронными оболочками атомов вещества, они рассеиваются и поглощаются. Вероятность этих процессов тесно связана с атомными номерами химических элементов сложной среды и энергией квантов. Другими словами, Zэф – это атомный номер условного химического элемента, коэффициент фотопоглощения которого для квантов данной энергии равен коэффициенту фотопоглощения данной среды.
Опробование твердых полезных компонентов и вмещающих пород по результатам буровых работ, основанные на химическом анализе керна, является трудоемким и дорогостоящим. Качество результатов и оперативность не всегда соответствует предъявляемым требованиям из-за неполного выхода керна и значительного разрыва во времени между отбором и получением результатов анализа, что существенно снижает эффективность геологоразведочных работ и ставит вопрос о поисках и совершенствовании методов бескерновой документации разрезов скважин.
В опробовании керна при его неполном (30-80 %) выходе уже заложены систематические погрешности в определении границ и мощностей интервалов.
Важная роль в решении этого вопроса отводится геофизическим исследованиям скважин (ГИС). С помощью ГИС решаются задачи выделения рудных тел, уточнения границ и глубин залегания, выделения различных горных пород и околорудных изменений, количественного определения содержания некоторых элементов. Однако
в слабоконтрастных по общим физическим свойствам геологических разрезах общепринятые методы каротажа не приносят успеха. В таких случаях способы расчленения должны быть основаны на оценке изменений содержаний главных породообразующих элементов, их минеральных комплексов, а также малых элементов, входящих в кристаллические решетки минералов.
С 60-х годов в практике геолого-разведочных работ для решения указанных задач начал применяться гамма-гамма каротаж определения эффективного атомного номера горных пород (Zэф), величина которого связана с валовым химическим составом последних. К настоящему времени исследованы крайние аномальные диапазоны изменения величины эффективного атомного номера, которые для углей в пределах 6-13 ед., а для тяжелых элементов от 13 до 30 ед. Величина Zэф позволяет расчленять геологический разрез и оценивать содержание основных породообразующих компонентов.
Одной из важных задач геофизических работ в геологическом разрезе является выделение различных видов пород, определение их мощности и глубины залегания, осуществление контроля и оперативное управление процессом бурения.
Настоящая дипломная работа включает в себя 6 разделов.
Цель работы – изучить геофизические возможности определения. величины Zэф и показать как наличие пористости в горных породах может повлиять на величину Zэф этих пород.
В разделе 1 дается характеристика геологического строения Шу-Сарысуйской урановой провинции.
В разделе 2 излагаются методика и интерпретация геофизических данных.
В разделе 3 подробно описывается методика гамма-гамма-каротажа, применяемого при определении Zэф.
В разделе 4 как в спец. главе данной работы определяется связь эффективного атомного номера с пористостью.
В разделе 5 излагаются материалы по охране труда и нормы радиационной безопасности.
В разделе 6 рассчитывается сметная стоимость и экономическая эффективность применения каротажа-Zэф.
Исследуются такие задачи:
1. Рассмотрение геологических сред сложного состава минералов и горных пород, к которым применимо понятие Zэф., характеризующее способность ослаблять гамма-лучи. Количественная оценка величины Zэф. геологических сред в диапазоне 9,2-18,5 ед. Изучение корреляционных связей Zэф. с содержанием основных породообразующих компонентов, возможности дифференциации геологического разреза по величине и обоснование требований к точности его определения.
2. Теоретические и экспериментальные исследования методических основ гамма-гамма каротажа с использованием низких энергий с целью выбора оптимальных режимов и условий измерения ( ширины и положения рабочих окон спектрометра, требований к стабильности аппаратуры, углов наклона коллиматоров к поверхности исследуемой среды, начальной энергии и активности источника гамма-излучения, скорости каротажа, обеспечивающих максимальную чувствительность и минимальную погрешность определения величины Zэф .во всем диапазоне изменения. Изучение зависимости интенсивности регистрируемого гамма-излучения от Zэф, плотности, промежуточного слоя между стенкой скважины и датчиком. Разработка способов устранения мешающих факторов.
3. Разработка и внедрение высокочувствительной методики непрерывного одновременного определения Zэф и микрокавернозности для расчленения геологических сред по валовому химическому составу в диапазоне 9,2-18,5 ед. Zэф,
с разрешением 0,1-0,2 ед.
4.Определение возможностей и перспектив применения методики определения величины Zэф для решения реальных геологических задач при разведке и поисках месторождений твердых полезных ископаемых. Оценка экономической эффективности от внедрения методики в практику геологоразведочных работ. ...