ГЕОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХВОД Советский патент 1972 года по МПК G01V5/00 G01V9/02 

Данные но излучению радиоактивных и радиогенных элементов и их изотонов применяются при исследовании условий формирования подземных вод и ряда других гидрогеологических явлений, знание которых представляет несомненный интерес при решении некоторых практических задач гидрогеологии и поисковой геохимии (в частности, нефть и газ).

В практике нефте- и газо-поисковых работ находят широкое применение оценочные критерии возраста вод или их застойности, предложенные В. П. Савченко, и соответствующий способ исследования вод. Способы оценки, предложенные М. И. Митиным, практически не могут быть использованы и поэтому здесь не рассматриваются.

Способ оценки застойности вод или их возраста связан с рядом серьезных трудностей и имеет с точки зрения новейших данный ряд неточностей, в частности, необходимо производить комплексные исследования физических свойств пород (пористость, плотность, анализ радиоактивных элементов и т. д.); вызывает также возражение гипотеза об атмосферном происхождении аргона и т. д.

пород, отказа от анализа изотопного состава аргона и т. д.

Предлагаемый способ служит для экспрессной оценки степени застойности вод, направления их движения и возраста. Для этого в районе исследований отбираются пробы подземных вод, дегазируются и в составе газов анализируются радиогенные (гелий, ксенон) и радиоактивные эманации (радон).

Обязательной предпосылкой является наличие генетической связи между компонентами типа гелий-радон и ксенон-радон. В дальнейшем о степени застойности судят по величине отношения этих составляющих газовой смеси.

Количество гелия, накопившееся в I см перового пространства водовмешаюших пород за время /, определяется из выражения

Не 1,14.10-7(U 4- 0,20Th)(1)

.-А

Не - количество гелия в ,

где

ииТЬ

содержание урана и тория в породах в г/г, р - плотность пород в г/см,

Котд - коэффициент отдачи, численно равный доле гелия, перешедшей в воду от обш;его количества гелия, образовавшегеся в породе за время t.

Количество радона в 1 см порового пространства пород определяется из выражения

,4-10- -и/Сэман.---,

(2)

где Rn - содержание радона в кюри,

и - содержание урана в породах г/г, Яэман. -коэффициент эманирования радона в воду.

Разделив выражение (1) и (2) и, найдя t, получим:

К,

-3.

(3) - Rn

отд(1-Лне)(1-Ь 0,20т)

Th

отношение тория к урану в

где

породах.

Для практических целей и быстрой оценки возраста подземных вод выражение (3) можно упростить, исходя из следующих допущеThНИИ. Среднее значение -- - отношение для

осадочных пород можно принять равным . Кш&п. и /Сотд. взаимосвязаны между собой, так как отражают один и тот же физический процесс - уход гелия и радона из горных пород в воду. Можно положить с достаточной для практических целей точностью, что Котд. в 2-3 раза больше /Сэман. Такое допущение оправдано, если учесть, что гелий гораздо легче уходить из горной породы, чем радон (вследствие разницы масс) и часть его уходит за счет эманирования. В общем случае Лотд. и /Соман. зависят ОТ физических свойств горных пород и физико-химических условий. Коэффициент Aie также зависит от физических свойств горных пород и изменяется в

пределах 0,2-0,8. Таким образом выражение

„- с известной степенью вероятно отд. (1 - )

сти можно принять равным .

Тогда выражение (3) примет вид:

-1,9- Rn

(4)

5 или

Не Rn

(5)

,9.10°

где Не - концентрация гелия в подземных 10водах в .

Rn-концентрация радона в подземных водах в эманах.

Таким образом, возраст подземных вод одноHeд

значно определяетсяотношением. АнаRn

логичные расчеты могут быть выполнены для

Хе

отношения.

Rn

Данный способ прошел практическую апробацию в некоторых районах СССР. Например, степень застойности вод, направление их движения и возраст оценивались в Ташкентском артезианском бассейне. Полученные результаты хорошо соответствовали всей геолого-гидрогеологической обстановке и тесно коррелировали с поведением действия и изотопов урана. Аналогичная картина отмечена и в других районах.

Предмет изобретения

Геохимический способ исследования подземных вод, состоящий в том, что в исследуемом районе отбирают пробы подземных вод, дегазируют и в составе газов анализируют радиогенные и радиоактивные составляюш,ие, отличающийся тем, что, с целью оценки степени застойности вод, направления их движения и возраста, определяют отношение радиогенных (гелий, ксенон) и радиоактивных (радон) газов, связанных генетической зависимостью и по величине отношения судят о характере гидрогеологической обстановки.