Способ радиометрического исследования горных пород Советский патент 1990 года по МПК G01V5/00 

Изобретение относится к ядерно- физическим методам исследования веществ и может быть использовано при помехах и разведке полезных ископаемых.

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

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

Петрографический состав горных пород определяется их химсоставом, минералогическим составом, плотностью и петроструктурой (объемным распределенкем минералов, составляющих горные породы)о

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

Для успешного использования предлагаемого способа достаточно иметь

ел

4

00

оэ ел

-1

гамма-кванты трех энергий: Е Е(Е1+Е8)/2.

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

W где .Ij

Ii-K-I3

Ч

- интенсивности однократно рассеянного гамма-излучения источника с большей, меньшей и промежуточной энергиями соответственно;

К - структурный коэффициент горных пород. W(I.,K) представляет собой нормированную относительную спектральную интенсивность (или спектральное число) , которое мало зависит от плотности пород, но существенно от их эффективного атомного номера и структурных особенностей распределения минеральных включений.

Влияние последнего фактора на величину W имеет статистический ха- рактер ввиду неидентичности условий измерений при случайном распределении минеральных включений. Истинное влияние этого фактора легко определяется при расчете корреляционной функции R(W,K), т.е. для многих измерений в образцах (или по разрезу скважины) горных пород одного петрографического типа рассчитывается коэффициент корреляции для спектрального числа W в зависимости от 13 при различных К. Кривая изменения R(K) уже имеет характерный вид для пород разного петрографического состава. Однако, как показал эксперимент, к(К) можно представить в виде произведения двух функций R(K)F,- Гг(К), причем F,(K) - линейная функция; (К) - нелинейная с четко выраженным максимумом. Вид предлагаемых функций однозначно хаs

0

5

рактеризует петрографический состав горных пород.

При реализации способа выполняют следующие операции.

1.Выбирают детектор и энергию источников так, чтобы з аппаратурном спектре было совмещение фотопика,,.ко- герентно рассеянного гамма-излучения источника с меньшей энергией и пиком вылета рассеянного гамма-излучения источника большей энергии, а также источник с промежуточной энергией гамма-квантов. Практически это легко достигается применением двух источников: кадмий-109 (энергия гамма-квантов 22,2 кэВ) и самарий Й5 (38 и

62 кэВ), и пропорционального счетчика в качестве детектора.

2.Образцы одного известного петрографического состава облучают потоком гамма-квантов источника кадмий- 109 и регистрируют рассеянное гамма- излучение в области 20 кэВ.

3.Эти же образцы облучают источником самарий-1 5 и регистрируют рассеянное гамма-излучение в области

3 кэВ (поток гамма-квантов промежуточной энергии) и в области 20 кэВ (пик вылета рассеянного гамма-изпуче- ния потока гамма-квантов с энергией 62 кэв).

. Пооводяг 20-30 отсчетов каждой из регистрируемых интенсивностей по 20-30 образцам одного петрографического состава или в разных точках и по разным направлениям одного образца известного петрографического состава.

5.Для каждого из отсчетов определяют W, при различных значениях Ks которое изменяют в пределах от О

до 4,0.

6.Для каждой известной петрографической разности при фиксированных

5 К определяют коэффициент корреляции R(K) менду W и 13.

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

8. Представляют зависимость R(K) в виде произведения двух функций F.,(K) и и присваивают им значения, характерные для каждого типа пород одного петрографического состава. , На фиг.1 приведены значения функций F1 (К) и F7(К) для интрузивных пород различного петрографического состава. Для этих пород характерно линейное возрастание функции F1(K) и

0

5

0

0

515 87656

четко выраженный максимум Fa(K) п$и фических разностей горных пород, о- значениях ,2-1,0.полнитеяьно проводят облучение породы

На фиг.2 приведены значения функций F, (К) и F2(K) для эффузивных гор2 / rt + -4 jvr t- t if f f

ных пород различного петрографического состава. ,Гля этих пород характерно линейное уменьшение функции F,(K) и максимум функции F7(K) при К равном 1,0-1,5.

На фиг.3-5 представлены результаты исследования образца неизвестного петрографического состава. После выполнения операций по пп„1-7 построена зависимость R(K) , представленная на J5 фиг„3. На фиг представлена линейная составляющзг спектэа F1(к), которая свидетельствуем, что данный образец относится к эффузивным горным породам Максимум функции F,,(, представлен- 20 ной на фиг„58 находится в пределах . Указанные ДВР, признака позволяют идентифицировать образец как нефелиновый базальт,

Все указанные операции легко реализуются на серийно выпускаемой аппаратуре типа РРК-103 (Поиск) при использовании в качестве детектора пропорционального сметчика типа СИ- 11Р-3. Обработка результатов измерений реализуется в автомагическом ое- жиме с использованием персональных ЭВМ.

Предлагаемый способ .можно использовать в качестве дистанционного метода исследования горных пород в естественном залегании при каротаже и т.п.

третьим потоком гамма-квантов значение энергии которых выбирают из условия равенства его полусумме значений двух других энергий, проводят калибровочные измерения на городах разного петоогрзфического состава, облучение О исследуемой и калибровочных пород тремя потоками гамма-квантов проводят последовательно, определяют для каждого образца параметр

lai

где 1151ги13 - интенсивности некогерентно рассеянных образцом и-пучений нг - меньшей наибольшей и промежуточной энер30

35

W . 1

К - структур,JIH коэффициен,

затем по совокупности измерений на 25 калибровочных образцах одного петрографического состава определяют зависимость коэффициента корреляции между W ( и I,, от значения структурного коэффициента К, представляют эту зависимость в виде произведения двух зависимостей, линейной и нелинейной, а затем по полученным семействам калибровочных зависимостей для пород разного петрографического состава и аналогичным зависимостям для исследуемой породы судят о типе горной псэоды и о ее петрографическом составе.

Формула изобретения

1. Способ радмометрического исследования горных пород, включающий облучение исследуемой породы двумя потоками гаммэ-квантов различных энергий и измерение интенсивностей некогерентно рассеянного излучения, отличающийся тем, что, с целью надежного выделения петрогра

третьим потоком гамма-квантов значение энергии которых выбирают из условия равенства его полусумме значений двух других энергий, проводят калибровочные измерения на городах разного петоогрзфического состава, облучение исследуемой и калибровочных пород тремя потоками гамма-квантов проводят последовательно, определяют для каждого образца параметр

lai

где 1151ги13 - интенсивности некогерентно рассеянных образцом и-пучений нг - меньшей наибольшей и промежуточной энерW . 1

К - структур,JIH коэффициен,

затем по совокупности измерений на калибровочных образцах одного петрографического состава определяют зависимость коэффициента корреляции между W ( и I,, от значения структурного коэффициента К, представляют эту зависимость в виде произведения двух зависимостей, линейной и нелинейной, а затем по полученным семействам калибровочных зависимостей для пород разного петрографического состава и аналогичным зависимостям для исследуемой породы судят о типе горной псэоды и о ее петрографическом составе.

2. Способ по п.1, отлича ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности и точности исследования, наибольшее и наименьшее значения энергии гамма-квантов выбирают из условия совмещения в аппаратурном спектре пика некогерентного рассеяния излучения с наименьшей энергией с пиком вылета рассеянного образцом излучения с наибольшей энергией.

LT

чО

Г-

со

-т

LA

CM 3

©

Nl

CM

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

0.8 16 Щ

Фиг. 4

0.8 1,6 24

Фиг. 5

32