Радіометричні методи. Радіометричні методи аналізу Радіометричні методи аналізу

Радіометричний аналіз, метод аналізу хімічного складу речовин, заснований на використанні радіоактивних ізотопів та ядерних випромінювань. В Р. а. для якісного та кількісного визначення складу речовин використовують радіометричні прилади. Розрізняють кілька способів Р. а. Пряме радіометричне визначення засноване на осадженні іона, що визначається, у вигляді нерозчинного осаду надлишком реагенту відомої концентрації, що містить радіоактивний ізотоп з відомою питомою активністю. Після осадження встановлюють радіоактивність осаду або надлишку реагенту.

Радіометричне титрування засноване на тому, що іон, що визначається в розчині, утворює з реагентом малорозчинне або легкоекстрагується з'єднання. Індикатором при титруванні служить зміна, у міру введення реагенту, радіоактивності розчину (в 1-му випадку) та розчину або екстракту (у 2-му випадку). Точка еквівалентності визначається за зломом кривої титрування, що виражає залежність між обсягом введеного реагенту і радіоактивністю розчину, що титрується (або осаду). Радіоактивний ізотоп може бути введений в реагент або визначувану речовину, а також реагент і визначувану речовину.

Метод ізотопного розведення ґрунтується на тотожності хімічних реакцій ізотопів даного елемента. Для його здійснення до аналізованої суміші додають деяку кількість речовини, що визначається m0, що містить у своєму складі радіоактивний ізотоп з відомою радіоактивністю I0. Потім виділяють будь-яким доступним способом (наприклад, осадженням, екстракцією, електролізом) частину речовини, що визначається, в чистому стані і вимірюють масу m1 і I1 радіоактивність виділеної порції речовини. Загальний зміст шуканого елемента в об'єкті, що аналізується, знаходять з рівності відносин радіоактивності виділеної проби до радіоактивності введеної речовини і маси виділеної речовини до суми мас введеної речовини і що знаходиться в аналізованої суміші: , звідки.

При активаційному аналізі досліджувану речовину опромінюють (активують) ядерними частинками або жорсткими g-променями, а потім визначають активність радіоактивних ізотопів, що утворюються, яка пропорційна числу атомів визначеного елемента, вмісту активованого ізотопу, інтенсивності потоку ядерних частинок або фотонів і перерізу ядерної реакції утворення радіоактив.

Фотонейтронний метод заснований на випромінюванні нейтронів при дії фотонів високої енергії (g-квантів) на ядра атомів хімічних елементів. Кількість нейтронів, що визначається нейтронними детекторами, пропорційно змісту аналізованого елемента. Ця енергія фотонів повинна перевищувати енергію зв'язку нуклонів в ядрі, яка для більшості елементів становить ~ 8 Мев (лише для берилію і дейтерію вона дорівнює відповідно 1,666 Мев і 2,226 Мев; при використанні як джерело g-квантів ізотопу 12 7 і 2,1 Мев, можна визначати берилій на тлі всіх інших елементів).

В Р. а. застосовуються також методи, засновані на поглинанні нейтронів, g-променів, b-часток та квантів характеристичного рентгенівського випромінювання радіоактивних ізотопів. У методі аналізу, що базується на відображенні електронів або позитронів, вимірюється інтенсивність відбитого потоку. Енергія частинок, відбитих від легких елементів, набагато менше енергії частинок, відбитих від важких елементів, що дозволяє визначати вміст важких елементів у тому сплавах з легкими елементами й у рудах.

25. ОСОБЛИВОСТІ РАДІОХІМІЧНОГО АНАЛІЗУ.

Радіохімічний аналіз - розділ аналітичної хімії, сукупність методів визначення якісного складу та кількісного вмісту радіоактивних ізотопів у продуктах ядерних перетворень. Радіоактивні ізотопи можуть у своїй виникати рахунок ядерних реакцій як і природних об'єктах, і у спеціально опромінених матеріалах. На відміну від радіометричного аналізу, що має на меті визначення вмісту радіоактивних елементів лише за допомогою фізичних приладів, метою Р. а. є знаходження вмісту радіоактивних ізотопів у досліджуваних об'єктах із застосуванням хімічних методів відділення та очищення.

Ідентифікація радіоактивних ізотопів та кількісне їх визначення здійснюються шляхом вимірювання γ- або α-активності опромінених мішеней або речовин природного походження на γ- та α-спектрометрах. Радіометрична апаратура дозволяє аналізувати складні за складом суміші радіоактивних ізотопів без руйнування вихідної речовини. При аналізі об'єктів, що містять велику кількість радіоактивних ізотопів, або об'єктів, в яких відносні концентрації різних радіоактивних ізотопів варіюють у широкому діапазоні, а також у тих випадках, коли розпад досліджуваного радіоактивного ізотопу супроводжується випромінюванням тільки β-частинок або рентгенівським випромінюванням, вихідну речовину розчиняють у воді чи кислоті. До розчину додають ізотопні або неізотопні носії та проводять різні хімічні операції поділу суміші на досліджувані елементи та подальшого їх очищення (з цією метою найчастіше використовують методи осадження, екстракції, хроматографії, електролізу, дистиляції та ін.). Потім за допомогою радіометричних лічильників та спектрометрів ядерних частинок ідентифікують та визначають абсолютні активності радіоактивних ізотопів, виділених у радіохімічно та хімічно чистому станах. Вражаюча дія радіоактивних випромінювань потребує особливої ​​техніки безпеки.

Сучасний Р. а. отримав широке практичне застосування при вирішенні багатьох аналітичних питань, що виникають при виробництві ядерного палива, при відкритті та вивченні властивостей нових радіоактивних елементів та ізотопів в активаційному аналізі, у дослідженні продуктів різних ядерних реакцій. Р. а. використовується для виявлення на поверхні Землі радіоактивних продуктів ядерних вибухів, для вивчення індукованої космічним випромінюванням радіоактивності метеоритів та поверхневих шарів Місяця та в ряді ін. випадків.

26. СПЕКТРОФОТОМЕТРІЯ,метод дослідження та аналізу в-в, заснований на вимірі спектрів поглинання в оптичній галузі електромагнітного випромінювання. Спектрофотометричний метод аналізу заснований на спектрально-виборчому поглинанні монохроматичного потоку світлової енергії при проходженні через досліджуваний розчин. Метод дозволяє визначати концентрації окремих компонентів сумішей пофарбованих речовин, що мають максимум поглинання при різних довжинах хвиль, він чутливіший і точніший, ніж фотоелектроколориметричний метод. Відомо, що фотоколориметричний метод аналізу застосовується тільки для аналізу забарвлених розчинів, безбарвні розчини у видимій області спектра мають незначний коефіцієнт поглинання. Однак багато безбарвних і слабо пофарбованих сполук (особливо органічні) мають Характерні смуги поглинання в ультрафіолетовій та інфрачервоній областях спектру, що використовують для їх кількісного визначення. Спектрофотометричний метод аналізу застосовується для вимірювання світлопоглинання в різних областях видимого спектру, в ультрафіолетовій та інфрачервоній областях спектру, що значно розширює аналітичні можливості методу.

27. ФОТОМЕТРИЙ ТИТРОВАННЯ- група методів об'ємного аналізу, в яких кінцева точка титрування визначається зміною оптичної щільності розчину в ході хім. р-ії м/д титрантом і титрується в-вом. Спектрофотометричний титрування дозволяє швидко, точно і просто виконувати аналіз. Відносить. помилок. визна. -<0,1 %. Можно титровать с достаточной точностью разбавленные растворы (10−5 моль). При фотометрии используют все многообразие аналитических реакций: кислотно-основные, осаждения, комплексообразования и пр.

Розрізняють 2 варіанти фотометричного титрування: титрування без індикатора та з одноколірним індикатором, титрування з 2-колірним індикатором. Якщо хоча б один із компонентів реакції пофарбований, то титрування у видимій частині спектра можна проводити без індикатора. І тут криві титрування прямолінійні і кінцеву точку приймається точка зламу. Якщо жоден компонент реакції не пофарбований, застосовують кольоровий індикатор, що змінює забарвлення поблизу точки еквівалентності. При цьому криві титрування нелінійні і за кінцеву точку приймають точку перегину. Фототурбідиметричне титрування. Цей метод застосовують тоді, коли обумовлена ​​речовина утворює завись з титрантом.

Додавання кожної нової порції титранта (осадника) веде до утворення певної кількості осаду. При цьому мутність розчину збільшується, що призводить до збільшення поглинання світла розчином до досягнення точки еквівалентності. При подальшому додаванні титранту утворення суспензії припиняється, мутність зменшується внаслідок розведення, і поглинання світла розчином відповідно зменшується. Максимальна каламутність та максимальне поглинання світлових променів відповідають точці еквівалентності.

28. ФЛУОРИМЕТРИЙ МЕТОДаналізу заснований на збудженні електронних спектрів випромінювання молекул визначається речовини при зовнішньому УФ-опроміненні та вимірюванні інтенсивності їх фотолюмінесценції. Для виникнення явища люмінесценції молекули речовини необхідно перевести з основного стану до збудженого з тривалістю його існування, достатньої для здійснення випромінювального електронного переходу з збудженого стану до основного. Це можливо для молекул із відносно стійким збудженим станом. Флуориметричний метод визначення мікродомішок складається з підготовки аналізованої речовини до аналізу та оцінки інтенсивності його випромінювання. Висока чутливість методу вимагає застосування реактивів із кваліфікацією особливої ​​чистоти або хімічно чистої. У багатьох випадках реактиви піддаються додатковому очищенню методами перекристалізації, перегонки, екстракції, хроматографії. Чутливість окремих флуориметричних методів (наприклад з морином) можна порівняти з чутливістю спектральних методів і значно вищою за спектрофотометричні. Флуориметричні методи в більшості випадків характеризуються більш високою вибірковістю, ніж спектрофотометричні. Застосовується для очищення вод, нафти тощо.

29. ІНФРАКРАСНА СПЕКТРОСКОПІЯ (ІКС)- розділ спектроскопії, що охоплює довгохвильову область спектра (>730 нм за червоною межею видимого світла). Інфрачервоні спектри виникають у результаті коливального (почасти обертального) руху молекул, а саме – в результаті переходів між коливальними рівнями основного електронного стану молекул. ІЧ випромінювання поглинають багато газів, за винятком таких як О2, N2, H2, Cl2 та одноатомних газів. Поглинання відбувається на довжині хвилі, характерної для кожного певного газу, для ЗІ, наприклад, такою є довжина хвилі 4,7 мкм.

По інфрачервоним спектрам поглинання можна встановити будову молекул різних органічних (і неорганічних) речовин з відносно короткими молекулами: антибіотиків, ферментів, алкалоїдів, полімерів, комплексних сполук та ін. Коливальні спектри молекул різних органічних (і неорганічних) речовин з відносно довгими молекулами жири, вуглеводи, ДНК, РНК та ін.) перебувають у терагерцовом діапазоні, тому будову цих молекул можна встановити з допомогою радіочастотних спектрометрів терагерцового діапазону. За кількістю та становищем піків в ІЧ спектрах поглинання можна судити про природу речовини (якісний аналіз), а за інтенсивністю смуг поглинання – про кількість речовини (кількісний аналіз). Основні прилади – різного типу інфрачервоні спектрометри. За допомогою ІЧ спектроскопії швидко і надійно ідентифікуються різноманітні функціональні групи: карбонільна, гідроксильна, карбоксильна, амідна, аміно, ціано та ін; а також різні ненасичені фрагменти: подвійні та потрійні вуглець-вуглецеві зв'язки, ароматичні або гетероароматичні системи. Методами ІЧ-спектроскопії вивчають внутрішньо- та міжмолекулярні взаємодії, наприклад, утворення водневих зв'язків. У хімії деревини та хімії природних сполук за допомогою ІЧ-спектроскопії досліджують структури вуглеводів, лігнінів, амінокислот, терпенів, стероїдів та багатьох інших речовин. ІНФРАКРАСНА СПЕКТРОСКОПІЯ (ІЧ спектроскопія), розділ мол. оптич. спектроскопії, що вивчає спектри поглинання та відображення електромагн. випромінювання в ІЧ області, тобто. в діапазоні довжин хвиль від 10-6 до 10-3 м. У координатах інтенсивність поглиненого випромінювання - довжина хвилі (або хвильове число) ІЧ спектр є складною кривою з великим числом максимумів і мінімумів. Смуги поглинання виникають у результаті переходів між коливань. рівнями осн. електронного стану системи, що вивчається (див. Коливальні спектри). Спектральні характеристики (положення максимумів смуг, їх півширина, інтенсивність) індивідуальної молекули залежать від мас його атомів, геом. будови, особливостей міжатомних сил, розподілу заряду та ін. Тому ІЧ спектри відрізняються великою індивідуальністю, що визначає їх цінність при ідентифікації та вивченні будови сполук. Для реєстрації спектрів використовують класичні. спектрофотометри та фур'є-спектрометри. Осн. частини класич. спектрофотометра – джерело безперервного теплового випромінювання, монохроматор, неселективний приймач випромінювання. Кювета з в-вом (у будь-якому агрегатному стані) поміщається перед вхідною (іноді за вихідною) щілиною. Як диспергувальний пристрій монохроматора застосовують призми з разл. матеріалів (LiF, NaCl, KCl, CsF та ін.) та дифракції. грати. Послідовне виведення випромінювання разл. довжин хвиль на вихідну щілину та приймач випромінювання (сканування) здійснюється поворотом призми або решітки. Джерела випромінювання - електрич. струмом стрижні з разл. матеріалів. Приймачі: чутливі термопари, металлич. і напівпровідникові термоопори (болометри) і газові термоперетворювачі, нагрівання стінки судини яких брало призводить до нагрівання газу і зміни його тиску, який фіксується. Вихідний сигнал має вигляд звичайної спектральної кривої. Переваги приладів класич. Схеми: простота конструкції, відносить. дешевизна. Недоліки: неможливість реєстрації слабких сигналів через малого відношення сигнал: шум, що дуже ускладнює роботу в далекій ІЧ області; порівняно невисока роздільна здатність (до 0,1 см-1), тривала (протягом хвилин) реєстрація спектрів. У фурье-спектрометрах відсутні вхідна та вихідна щілини, а осн. елемент – інтерферометр. Потік випромінювання від джерела ділиться на два промені, які проходять через зразок і інтерферують. Різниця ходу променів варіюється рухомим дзеркалом, що відбиває один з пучків. Початковий сигнал залежить від енергії джерела випромінювання і від поглинання зразка і має вигляд суми великої кількості гармоній. складових. Для отримання спектра у звичайній формі виробляється відповідне фур'є-перетворення за допомогою вбудованої ЕОМ. Переваги фур'є-спектрометра: високе відношення сигнал: шум, можливість роботи в широкому діапазоні довжин хвиль без зміни диспергуючого елемента, швидка (за секунди та частки секунд) реєстрація спектра, висока роздільна здатність (до 0,001 см-1). Недоліки: складність виготовлення та висока вартість. Всі спектрофотометри забезпечуються ЕОМ, які виробляють первинну обробку спектрів: накопичення сигналів, відокремлення їх від шумів, віднімання фону і спектра порівняння (спектра р-рителя), зміна масштабу запису, обчислення експерим. спектральних параметрів, порівняння спектрів із заданими, диференціювання спектрів та ін. Кювети для ІЧ спектрофотометрів виготовляють із прозорих в ІЧ області матеріалів. Як розчинники використовують зазвичай ССl4, СНСl3, тетрахлоретилен, вазелінове масло. Тверді зразки часто подрібнюють, змішують із порошком КВr та пресують таблетки. Для роботи з агресивними рідинами та газами застосовують спец. захисне напилення (Ge, Si) на вікна кювет. Вплив повітря, що заважає, усувають вакуумуванням приладу або продуванням його азотом. У разі слабко поглинаючих в-в (розріджені гази та ін) застосовують багатоходові кювети, в яких брало довжина оптич. шляхи досягає сотень метрів завдяки багаторазовим відбиттям від системи паралельних дзеркал. Велике поширення набув метод матричної ізоляції, при якому досліджуваний газ змішують з аргоном, а потім суміш заморожують. В результаті півширина смуг поглинання різко зменшується і спектр виходить контрастнішим. Застосування спец. мікроскопіч. Техніка дозволяє працювати з об'єктами дуже малих розмірів (долі мм). Для реєстрації спектрів пов-сті твердих тіл застосовують метод порушеного повного внутрішньо. відображення. Він заснований на поглинанні поверхневим шаром енергії електромагн. випромінювання, що виходить із призми повного внутр. відображення, яка знаходиться в оптич. контакті з досліджуваною пов-ністю. Інфрачервону спектроскопію широко застосовують для аналізу сумішей та ідентифікація чистих в-в. Кількості. аналіз заснований на законі Бугера-Ламберта-Бера (див. Абсорбційна спектроскопія), тобто в залежності від інтенсивності смуг поглинання від концентрації в-ва в пробі. У цьому про кол-ве в-ва судять за отд. смугами поглинання, а по спектральним кривим загалом у широкому діапазоні довжин хвиль. Якщо кількість компонентів невелика (4-5), то вдається математично виділити їх спектри навіть за значить. перекривання останніх. Похибка кількостей. аналізу, зазвичай, становить частки відсотка. Ідентифікація чистих в-в проводиться зазвичай з допомогою інформаційно-пошукових систем шляхом автоматич. порівняння аналізованого спектра зі спектрами, що зберігаються у пам'яті ЕОМ. Характерні області поглинання ІЧ випромінювання наиб. часто зустрічаються функції. груп хім. з'єдн. наведено у табл. на форзаці наприкінці тому. Для ідентифікації нових в-в (молекули яких можуть містити до 100 атомів) застосовують системи мистецтв. інтелекту. У цих системах на основі спектроструктурних кореляцій генеруються мол. структури, потім будуються їх теоретич. спектри, які порівнюються з експерим. даними. Дослідження будови молекул та ін об'єктів методами інфрачервоної спектроскопії передбачає отримання відомостей про параметри мол. моделей та математично зводиться до рішення т. зв. обернених спектральних завдань. Вирішення таких завдань здійснюється послідовним наближенням параметрів, розрахованих за допомогою спец. теорії спектральних кривих до експериментальних. Параметрами мовляв. моделей служать маси складових систему атомів, довжини зв'язків, валентні та торсіонні кути, характеристики потенційної пов-ності (силові постійні та ін), дипольні моменти зв'язків та їх похідні по довжинах зв'язків та ін. Інфрачервона спектроскопія дозволяє ідентифікувати просторові та конформаційні внутрішньо- та міжмолекулярні взаємод., характер хім. зв'язків, розподіл зарядів у молекулах, фазові перетворення, кінетику хім. р-цій, реєструвати короткоживучі (час життя до 10-6 с) частинки, уточнювати окремі геом. параметри, отримувати дані для обчислення термодинаміч. ф-ций та інших. Необхідний етап таких досліджень - інтерпретація спектрів, тобто. встановлення форми нормальних коливань, розподілу коливань. енергії за ступенями свободи, виділення значних параметрів, що визначають положення смуг у спектрах та їх інтенсивності. Розрахунки спектрів молекул, що містять до 100 атомів, зокрема. полімерів, що виконуються за допомогою ЕОМ. При цьому необхідно знати характеристики мол. моделей (силові постійні, електрооптичні параметри та ін), які знаходять рішенням відповідних зворотних спектральних завдань або квантовохім. розрахунками. І в тому, і в іншому випадку зазвичай вдається отримувати дані для молекул, що містять атоми лише перших чотирьох періодів періодич. системи. Тому інфрачервона спектроскопія як засіб вивчення будови молекул отримав наиб. поширення в орг. та елементоорг. хімії. У отд. випадках для газів в ІЧ області вдається спостерігати обертати. структуру коливань. смуг. Це дозволяє розраховувати дипольні моменти та геом. параметри молекул, уточнювати силові постійні та ін.

Атоми хімічних елементів складаються з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів оболонки. Ядро складається з нуклонів, до яких належать нейтрони та протони (рис. 57). Число протонів визначає номер елемента, а сума числа протонів та нейтронів дорівнює масовому числу. Елементи, атоми яких мають однакову кількість протонів, але різні масові числа називаються ізотопами цього хімічного елемента.

Рис. 57.

Явище природної радіоактивності є процес мимовільного перетворення нестійких ядер атомів деяких елементів земної кори на ядра інших елементів. Процес мимовільного розпаду супроводжується випромінюванням альфа-, бета-часток, гамма-квантів. Відомо більше 230 радіоактивних ізотопів різних елементів, званих радіоактивними нуклідами (радіонуклідами), але найважливіше значення для радіометричних досліджень мають ізотопи калію, торію та урану.

Більшість радіоактивних елементів утворюють сімейства, в яких кожен елемент виникає з попереднього, в результаті б - і розпаду, ланцюжок розпадів триває доти, поки не утворюється стійке атомне ядро. Так у процесі перетворення 238 U стабільний свинець утворюється 14 проміжних елементів (рис. 58).

При роботі з природними та штучними радіонуклідами визначається їх маса, концентрація, доза та потужність дози випромінювання. Масу довгоживучих радіоактивних нуклідів визначають у кг, г, мг.

Рис. 58. Радіоактивний рад 238 U (Кунщиков Б.К., Кунщикова М.К., 1976)

У СІ одиницею визначення активності радіонуклідів є беккерель (Бк) - це активність будь-якого нукліда, у якому за 1 секунду розпадається 1 ядро. Одиницю названо на честь французького фізика, лауреата Нобелівської премії Антуана Анрі Беккереля.

Найчастіше практично використовують несистемну одиницю активності - Кюрі (Ки) - 3,7x10 10 Бк (розп/сек). Ця одиниця виникла історично: таку активність має 1 грам радію-226 у рівновазі з дочірніми продуктами розпаду. Саме з радієм-226 довгі роки працювали лауреати Нобелівської премії французькі вчені подружжя П'єр Кюрі та Марія Склодовська-Кюрі.

Потужність дози, тобто. опромінення за одиницю часу, радіометрії виражають в амперах на кілограм (А/кг), мікрорентгенах на годину (мкР/год).

Радіоактивність гірських порід і руд тим вище, що більше концентрація у яких природних радіоактивних елементів. Породоутворюючі мінерали можна розділити на чотири групи залежно від радіоактивності:

• 1. Група мінералів дуже високої радіоактивності - це мінерали урану (первинні - ураніт, настуран, вторинні - карбонати, фосфати, сульфати уранілу та ін) торію (торіаніт, торит, монацит та ін.);
• 2. Група мінералів високої радіоактивності – мінерали, що містять калій-40 (польові шпати, калійні солі);
• 3. Група мінералів середньої радіоактивності - магнетит, лимоніт, сульфіди та ін;
• 4. Група мінералів низької радіоактивності – кварц, кальцит, гіпс, кам'яна сіль та ін.

Відповідно радіоактивність гірських порід визначається радіоактивністю породоутворюючих мінералів і змінюється в дуже широких межах залежно від якісного та кількісного складу мінералів, умов освіти, віку та ступеня метаморфізму. Концентрація радіоактивних елементів у магматичних породах зростає від ультраосновних до кислих порід.

Основою радіометричних методів є виявлення та вивчення природної радіоактивності мінералів та гірських порід. Радіометричні методи можна розділити на польові та лабораторні методи.

Усі польові пошукові радіометричні методи є геохімічними, оскільки вивчають геохімічні поля радіоактивних елементів із виявлення їх ореолів розсіювання. В лабораторних умовах радіометричні методи застосовуються для визначення вмісту радіоактивних елементів у мінералах, гірських породах, воді та газах.

За допомогою радіометричних методів можна вирішити такі завдання:

• - геологічне картування, що ґрунтується на відмінності радіоактивності різних типів порід, а також підвищення радіоактивності порід у зоні тектонічних порушень;
• - Літологічне розчленування гірських порід. В даному випадку дуже важливий г-метод дослідження свердловин в комплексі з іншими геофізичними методами у разі, коли буріння свердловин здійснюється без відбору керна або керна вихід малий;
• - радіометричні методи широко застосовуються у всіх видах пошуків та розвідки корисних копалин генетично та парагенетично пов'язаних з ураном та торієм. Наприклад, до родовищ рідкісноземельних елементів, бокситу, олова, берилію присвячено підвищений вміст торію; до родовищ ніобію, танталу, вольфраму, молібдену – урану; до деяких поліметалевих родовищ - калію;
• - розвідка, визначення глибини та потужності рудних тіл, а також оконтурювання меж залягання. Максимальне значення радіоактивності елементів у земній корі присвячено верхній частині гранітної геосфери, потужністю 25-30 км;
• - Визначення абсолютного віку гірських порід, заснованого на тому, що процес радіоактивного розпаду протікає з постійною швидкістю, яка не залежить від навколишніх фізико-хімічних умов.

Основними методами радіометрії є гамма-зйомка, при якій реєструють інтенсивність гамма-випромінювання, і меншою мірою використовується еманаційна зйомка, заснована на вимірюванні концентрації еманації в ґрунті та повітрі (тобто вимірюється випромінювання радіоактивних газів).

Радіоактивні випромінювання можуть бути зареєстровані двома методами: іонізаційними та імпульсними. В іонізаційному методі як реєструючі прилади використовуються іонізаційні камери, а в імпульсному - лічильники випромінювання.

В іонізаційних камерах вимірюють інтенсивність б - випромінювання, що має велику іонізаційну здатність, рідше - випромінювання. За допомогою лічильників реєструють усі види випромінювання.

В іонізаційній камері (рис. 59) знаходяться газ і два електроди, до яких підводять напругу в кілька сотень вольт. Під дією альфа-, бета-променів або вторинних заряджених частинок, що виникають при поглинанні нейтронів, газ іонізується, а вільні електрони та іони, що виходять, рухаються до електродів. У результаті ланцюга виникає струм. Вимірюючи його чи різницю потенціалів, можна визначити інтенсивність випромінювань, що викликають іонізацію.

Рис. 59. Схема іонізаційної камери: 1 - внутрішня поверхня та сердечник камери (позитивний електрод); 2 - металеве кільце (негативний електрод); 3 – днище камери; 4 – бурштиновий ізолятор; 5 - охоронне кільце

У газорозрядних лічильниках (лічильник Гейгера – Мюллера), у балоні під зниженим тиском знаходиться інертний газ (зазвичай аргон для вимірювання гамма-променів або гелій для визначення потоку нейтронів) та два електроди під високою напругою (до 1000 В) (рис. 60).

Рис. 60. Схема скляного лічильника Гейгера – Мюллера (http://bse.sci-lib.com): 1 – герметично запаяна скляна трубка; 2 – катод (тонкий шар міді на трубці з нержавіючої сталі); 3 – виведення катода; 4 - анод (тонка натягнута нитка)

З появою хоча б однієї пари іонів виникає короткий розряд. При опроміненні балона гамма-квантами виникають вторинні заряджені частинки (іони та електрони) і в ньому спостерігається система розрядів у вигляді імпульсів струму, які можна зафіксувати.

Сцинтиляційний лічильник складається із сцинтилятора (неорганічні або органічні кристали, рідкі та газоподібні), здатного під дією гамма-квантів випромінювати спалахи світла (рис. 61). Кванти світла, потрапляючи на фотокатод фотоумножителя, вибивають із нього електрони. За рахунок вторинної емісії та наявності ряду електродів, що знаходяться під все більшою напругою, у фотопомножувачі виникає лавиноподібний потік електронів, що збільшується. У результаті аноді збирається в 10 5- 10 10 разів більше електронів, ніж було вибито з фотокатода, а ланцюга виникає електричний струм. Сцинтиляційний лічильник забезпечує набагато більшу ефективність реєстрації г-квантів (до 30-50% і більше), ніж газорозрядні, і дає можливість вивчення спектрального складу випромінювання. У сцинтиляційних лічильників нижчий рівень їхнього власного та космічного фону.

Рис. 61.

Польова радіометрична апаратура призначена для вимірювання б-, в- та г-активності порід у процесі пішохідної, автомобільної та повітряної зйомок, для виявлення та визначення концентрацій радіоактивних еманацій у гірничих виробках, ґрунтовому повітрі та воді. За типом лічильників, що застосовуються, прилади поділяються на газорозрядні та сцинтиляційні. спектральний радіометричний елементний мінерал

Для гамма-зйомки використовують різні польові радіометри зі стрілочним індикатором на виході. За допомогою навушників можна здійснювати звукову індикацію імпульсів. Прилад складається із виносного зонда, пульта керування та живлення від сухих анодних батарей. Для того щоб за шкалою вимірювального мікроамперметра можна було визначити інтенсивність гамма-випромінювання, радіометри градуюють. З цією метою використовують зразковий випромінювач радію, що міститься в коліматор для створення вузького пучка гамма-випромінювання. У цих приладах, крім сцинтиляційних лічильників, є дискримінатори, за допомогою яких визначають інтенсивність гамма-променів різного енергетичного рівня.

Для вивчення концентрації радону у підґрунтовому повітрі використовують еманометри, які складаються з пробовідбірника, поршневого насоса, сцинтиляційної камери, вимірювального пульта та сполучних гумових трубок.

Визначення концентрацій еманації полягає в реєстрації б - частинок, випромінюваних радіоактивними елементами проби з допомогою відкритого сцинтиляційного детектора. Прилад живиться від анодних сухих батарей.

Радіометричні методи по виду випромінювань, що використовуються, поділяють на б-, в-, г-методи.

Альфа - випромінювання являє собою потік позитивно заряджених частинок (ядер атомів гелію), енергія яких на довжині шляху близько 10 см у повітрі та часток міліметрів у породах витрачається на іонізацію та нагрівання навколишнього середовища, тому проникаюча здатність у них дуже мала. Тобто. б -розпад - це викидання (випускання) з ядра атома a-частки, а б -частка - це 2 протона та 2 нейтрони, тобто ядро ​​атома гелію з масою 4 одиниці та зарядом +2. Швидкість б – частки при вильоті з ядра від 12 до 20 тис. км/сек. Так, наприклад, при б-розпаді урану завжди утворюється торій, при a-розпаді торію - радій, при розпаді радію - радон, потім полоній і нарешті - свинець. При цьому з конкретного ізотопу урану-238 утворюється торій-234 (мал. 62), потім радій-230 радон-226 і т. д.

Рис. 62.

б-метод використовується з метою вимірювання б-випромінювання та визначення концентрації радіоактивних елементів (U, 222 Rn, 226 Ra та ін) у радіоактивних рудах та породах. Використання б-метода є складним завданням через специфіку б-частинок.

Для вимірювання б-випромінювання використовуються комірчасті сцинтиляційні системи, пропорційні газопроточні лічильники та сцинтиляційні рідинні лічильники в сукупності з підсилювачем, підсилювачем, джерелом високої напруги, лічильними та записуючими пристроями.

Бета-випромінювання є потік електронів (в - - випромінювання, або, найчастіше, просто - випромінювання) або позитронів (в + - випромінювання), що виникають при радіоактивному розпаді (рис. 63). В даний час відомо близько 900 - радіоактивних ізотопів. Маса б-частинок у кілька десятків тисяч разів менша за масу б-частинок. Залежно від природи джерела - випромінювань швидкість цих частинок може лежати в межах 0,3-0,99 швидкості світла. Максимальне значення для - випромінювання дорівнює 4 мільйони електрон-вольт (МеВ). У - частки викликають переважно іонізацію довкілля, тобто. утворення позитивних іонів та вільних електронів унаслідок виривання електронів із зовнішніх оболонок атомів.

Рис. 63.

Польові методи з використанням методу призначені для оконтурювання ореолів розсіювання радіоактивних елементів у поверхневому шарі гірських порід або ґрунтів. Вимірювання - випромінювання виробляються іонізаційними методами, проте найчастіше його вимірюють імпульсним методом на лабораторних радіометрах. У лабораторних умовах - метод є основним методом встановлення вмісту урану в уранових рудах. Радіоактивність проби руди - променям порівнюється з радіоактивністю еталона в однакових умовах виміру.

в - метод може використовуватися в комплексі з г - методом. Комплексний в - г - метод заснований на відмінності вкладів кожного компонента у активність проби, що вимірюється.

Гамма-випромінювання є потік електромагнітного випромінювання дуже високої частоти (рис. 64). Хоч вони розсіюються і поглинаються навколишнім середовищем, але завдяки своїй електричній нейтральності відрізняються більш високою здатністю (сотні метрів у повітрі і до метра в гірських породах). Кількість і концентрація довгоживучих елементів (U, Th, 40К) у гірській породі визначаються їхньою масою та відсотковим вмістом (або еквівалентним вмістом урану).

Рис. 64.

Існують різні прилади з різною чутливістю до г – випромінювання. Вибір оптимального приладу залежить від умов проведення г - зйомки та вимог, що висуваються до її результатів. Основна маса приладів виробляє вимірювання потужності експозиційної дози гамма випромінювання від 0,1 до 10000 мкр/год в енергетичному діапазоні від 80 кэВ до 2,6 МэВ. Лабораторний г - метод застосовується встановлення вмісту в пробах г - випромінюючих радіоактивних елементів. Вимірювання г - випромінювання проб виробляються імпульсним методом або зі сцинтиляційними лічильниками. Застосування цих лічильників дає можливість проводити г - виміри з високим рівнем чутливості. Далі слід порівняння активності досліджуваної проби з активністю еталона за однакових геометричних умов з витікаючими розрахунками.

Ці методи засновані на відмінності в інтенсивності випромінювання, поглинання або відображення рентгенівського та радіоактивного випромінювань компонентами речовини, що аналізується. Визначення складу і концентрації проводиться за спектрами власного випромінювання речовини, по поглинанню радіоактивного випромінювання, спектрам вторинного випромінювання, що виникає при взаємодії нейтронів, г - і -випромінювань з речовиною. Радіоактивні методи широко застосовуються для експертного аналізу багатокомпонентних середовищ, для аналізу бінарних рідин, для визначення концентрацій важких елементів у розчинах, а також для вимірювання вологості продуктів, ґрунтів, торфів, будівельних матеріалів для вимірювання домішок у надчистих речовинах.

Нині існують такі методи реєстрації іонізуючих випромінювань: іонізаційний; сцинтиляційний; люмінесцентний; фотографічний; хімічний.

Іонізаційний метод

Іонізаційний метод заснований на вимірі іонізації у газі, що заповнює реєстраційний прилад. Іонізація газу викликається електронами, що звільняються під впливом фотонного випромінювання.

В іонізаційній камері безстінної об'ємом V утворюється q пар іонів на одиницю об'єму, і якщо вони всі досягнуть вимірювальних електродів, на які подано різницю потенціалів, то виникає струм насичення (i):

де е – заряд іона.

Потужність експозиційної дози вимірюють за допомогою іонізаційної камери, іонізаційний об'єм якої оточений твердою стінкою.

Співвідношення між потужністю експозиційної дози і струмом насичення камери вираховують наступним чином:

де р - Потужність експозиційної дози, сГр/с;

а - коефіцієнт, що визначається за зарядом, що утворюється в 1 см 3 камери при р=1сГр/с;

і - масовий коефіцієнт поглинання фотонів у повітрі та стінках камери; - середня енергія іоноутворення, необхідна освіти пари іонів повітря (=33,85эВ).

Чутливість іонізаційної камери потужності експозиційної дози визначають співвідношенням i/р.

Істотним недоліком іонізаційних камер є їхня низька чутливість. Для підвищення чутливості камери збільшують об'єм, підбирають спеціальні матеріали стінок і т.д. Найбільш чутливим детектором дозиметрії фотонового випромінювання є газорозрядний лічильник. Число розрядів у лічильнику N аза одиницю часу та на одиницю площі його поверхні становить.

Всі радіометричні методи пошуків засновані на виявленні радіаційних ореолів навколо урановорудних або рідкометальних скупчень, їх первинних та вторинних ореолів у корінних породах та пухких відкладах, а також на виявленні ореолів радіоактивних еманацій у пухких відкладах та ґрунтах.

Головні радіометричні методи засновані на реєстрації природного гамма-випромінювання урану, торію та калію. Значно рідше з цією метою використовуються бета- та альфа-випромінювання.

Глибинність проникнення гамма-променів у гірських породах і перекривають пухкі відкладення не перевищує одного метра. Однак за рахунок розвитку в них вторинних ореолів розсіювання глибинність радіометричних методів часто виявляється значно більшою.

Сутність усіх різновидів гамма-методів зводиться до виміру сумарного (інтегрального) радіоактивного гамма-випромінювання або до диференціальної його реєстрації в певних інтервалах енергії частинок з подальшим виділенням ділянок підвищеної радіоактивності.

За умовами застосування радіометричні методи поділяються:

• на аерорадіометричні;
• наземні (автомобільні та пішохідні);
• глибинні (у шпурах, свердловинах та розвідувальних гірничих виробках).

Аерорадіометричні методи -найбільш досконалі та швидкісні методи пошуків родовищ радіоактивних металів. Вони засновані на виявленні в приземному шарі атмосфери радіаційних гамма-ореолів урану (радію), торію та калію за допомогою високочутливих радіометрів-аналізаторів.

Для проведення аерогама-спектрометричних зйомок використовується апаратура підвищеної чутливості - комплексні аерогеофізичні станції типу АГС-70с, ГСА-75 та ін, що включають п'ятиканальний гамма-спектрометр, протонний магнітометр, електророзсідну апаратуру за методом індукції, курсограф і Для попередньої інтерпретації даних з метою оперативного виявлення та перевірки аномалій використовуються спеціалізовані бортові або розмножувальні пристрої (БУК-4; МДУ; ІКА-2). Методика проведення аерогама-зйомки, виділення та оцінки аномалій та полів детально описується у спеціальних інструкціях та посібниках.

Для цілей прогнозу та пошуків уранових та рідкометальних родовищ гамма-спектрометрична апаратура монтується на літаках або вертольотах. Максимальна ефективність пошуків забезпечується за мінімальних висотах спостережень близько 30-50 м, але з більше 75 м, при швидкостях польотів від 100 до 170 км/год. Прив'язка спостережень здійснюється візуально із застосуванням рухомих орієнтирів шляхом фотографування останніх або радіогеодезичним способом (із застосуванням системи "Пошук-М", "Глоннас", GPS-приймачів). Обробка матеріалів аерогама-спектрометричних (АГСМ) спостережень доцільно проводити з використанням ЕОМ та комп'ютерної графіки. Поправки вводяться за висоту польоту, космічну складову залишкового фону, гамма-випромінювання продуктів атмосферного радону, дію лісового покриву, що екранує, (по бонітету), вологість грунтів і еманування гірських порід.

Аерогама-спектрометричні зйомкиу масштабах 1:200 000-1:50 000 проводяться в урановорудних районах для вдосконалення геологічної основи пошуків та виявлення зон метасоматично змінених порід. Аеропошуки проводяться в масштабі 1:25 000 маршрутами через 250 м завдовжки до 30 км.

При обробці стрічок АГСМ записи довжиною до 500 м на половині їх максимальної ефективності оцінюються як аномалії, а протяжні - як поля. Аномальними вважаються записи, що перевищують фон на 1,3 вимірів.

У разі слабкого прояву урановорудних виходів на денній поверхні інтерпретація вихідних даних ускладнюється. Виявленню таких урановорудних концентрацій суттєво сприяють аеромагнітні та аероелектророзвідувальні дані. Ефективність використання аеромагнітних даних залежить від присутності в ураноносних структурах магнітоактивних гірських порід або порід із зміненими магнітними властивостями, що сприяє прояву просторових зв'язків між аномаліями (полями) урану та магнітними полями певного типу (рис. 3.4.1). Вивчення взаємного просторового розташування магнітних та радіоактивних аномалій, орієнтування їх осей та глибин залягання магнітоактивних мас забезпечують додаткову інформацію про зв'язки уранових аномалій із конкретними геологічними структурами. Так, наприклад, знакозмінні магнітні поля в породах базальт-ліпаритової формації відображають умови просторового розміщення аномалій, пов'язаних з родовищами в ураноносних аргілізит, а негативні магнітні поля типові для ураноносних зон березитів або калієвих метасоматитів.

Рис. 3.4.1. Приклад зв'язку ендогенного уранового оруднення з аеромагнітними аномаліями:

а – у крайовій частині зони контактового метаморфізму; б - у приконтактової частини сліпої інтрузії; 1 - ізодинами магнітного поля, МЕ; 2 - поля підвищеної гамма-активності; 3 – прояви

Для оцінки перспектив ураноносності складаються карти ізоконцентрацій урану (радію), торію, калію та інтегральної інтенсивності гамма-полів (див. рис. 3.4.1). Порівняльне вивчення таких карт сприяє виявленню не тільки підвищених концентрацій уранової (радієвої) природи, але також ореолів, зон і полів метасоматичних змін порід, що вміщають, з якими просторово пов'язані багато рідкометалевих і урановорудних полів. Серед незмінених порід такі поля проявляються аномальними співвідношеннями радіоактивних елементів, малоймовірними у статистичному та геохімічному сенсах для фонового середовища. При вивченні ураноносних метасоматитів чітко проявляється антагонізм калію та торію, що сприяє виявленню перспективних ділянок за допомогою індикаторних відносин типу:

де q v , q K , q Th- змісту урану (радію), калію та торію в точках спостережень.

Зони ураноносних середньо- та низькотемпературних альбітитів виявляються за даними аероспектрометрії підвищеними вмістами урану (радія) і торію і різко зниженими вмістами калію, а зони ураноносних березитів та аргілізитів - підвищеними вмістами урану та калію на чітко зниженому тлі.

Підвищенню інформативності аероспектрометричних зйомок сприяє спеціалізована математична обробка результатів. Найбільшу ефективність забезпечують методи розпізнавання образів, застосування яких необхідне використання ЕОМ. У найпростішому варіанті вирішується завдання віднесення об'єкта до одного з двох класів - "рудного" або "безрудного" та комплексу спостережених ознак. Завдання зводиться до порівняння параметрів аномальних записів з параметрами відомих родовищ (рудопроявів) та безрудних ділянок. З цією метою використовується відношення:

де- ймовірності зустрічі i-го значення вектора ознак хінтервалів вмісту урану, торію та калію в точках спостережень з об'єктами відповідно "рудного" та "безрудного" класів.

Обчислені значення l виносяться на карти і з них проводяться лінії однакових значень цих величин. Найбільш перспективні площі оконтурюються изолиниями максимальних значень.

Вплив ландшафтно-геохімічних умов враховується за допомогою перехідних коефіцієнтів, значення яких визначається за даними засвідченого радіогеохімічного випробування гірських порід, що перекривають їх пухкі відклади і ґрунтового покриву.

Наземна перевірка аномалій та полів проводиться з метою їх оконтурювання та попередньої оцінки. У процесі перевірки з'ясовується геологічна природа аномалій та нулів урану, їх радіоі^охімічні, структурні та мінералого-геохімічні особливості. Для цього ділянки аномалій вивчаються автомобільною гамма-спектрометричною або пішохідною гамма-зйомкою з гамма-спектрометричними спостереженнями, у комплексі зі схематичним геологічним, структурно-геофізичним та геохімічним картуванням масштабу 1:10 000 (рис. 3.4.2).

Виявлені аномалії та поля оконтурюються, закріплюються на місцевості, розкриваються поверхневими гірничими виробками та піддаються вибірковому випробуванню на уран та елементи-супутники.

Наземні радіометричні методи пошуків.Основними видами наземних радіометричних пошуків є автомобільні та пішохідні.

Автомобільні гамма- і гамма-спектрометричні пошуки розвинулися на основі аеро-гамма-методів, запозичивши у них самописну апаратуру та найважливіші теоретичні положення методу. Для проведення автомобільних гамма-пошуків використовуються газорозрядні радіометри РА-69, а для автомобільних гамма-спектрометричних пошуків – сцинтиляційні гамма-спектрометри АГС-3, що монтуються на автомашинах ГАЗ-69, УАЗ-469 або на всюдиходах.

Рис. 3.4.2. Прояв карбонатитового рудного поля, за даними аерогама-спектрометричної зйомки.

Схеми: а – геологічна; б – концентрацій торію. 104%; в-концентрацій урану. 104%; г – концентрацій калію. %; д - інтегральної інтенсивності гамма-поля; е - інтерпретаційна:

• 1 четвертинні відкладення; 2 - карбонатити; 3 – апатит-форстерит-магнетитові породи; 4 – піроксеніти; 5 - йоліти та мельтейгіти; 6 – фенітизовані гнейси: 7 – граніто-гнейси;
• 8 - Контури родовища; 9-10 - ділянки з максимальними вмістами урану, 10 -4 % (9)

та торію. 10 -4% (10)

Радіометр РА-69 має підвищену чутливість (не менше 65 імп./с на 7,2-10 -14 А/кг) і забезпечує можливість автоматичного запису показань у двох діапазонах до 1200 та 2400 імп./с. Чотирьохканальний сцинтиляційний гамма-спектрометр АГС-3 має чутливість інтегрального каналу близько 100 імп./с на 7,2-10 -14 А/кг та пороги чутливості інтегрального каналу - 23,8-10 14 А/кг, урановий - 1,5 -10 4 %, торієвого – 3,0-10 4 % та калієвого – 0,5 %. У комплексі з автогамма-радіометрами використовувалися топоприв'язувачі ГАЗ-69-ТМГ, за допомогою яких прокладалися та розбивалися мережі спостережень, наносилися на карту орієнтири та виконувалися тоіоірафічні зйомки. В даний час використовуються GPS-приймачі та комп'ютерні технології обробки отриманої інформації.

Можливість застосування автомобільних пошуків обмежується умовами прохідності місцевості.

Найбільш широким поширенням користуються майданні автогамма-зйомки масштабу 1:10 000, якими покриваються перспективні площі близько десятків квадратних кілометрів. Відповідно до цього масштабу відстані між суміжними маршрутами становлять 100 м за оптимальної довжини маршрутів близько 2,5 км. У сприятливих ландшафтних умовах успішно застосовуються автогамма-зйомки та більші масштаби (1:5 000-1:2 000). Маршрути прокладаються на місцевості за допомогою GPS-приймачів та пересувних орієнтирів.

Виявлені під час зйомки аномальні підвищення інтенсивності гамма-випромінювання перевіряються та деталізуються шляхом повторних заїздів на знижених швидкостях (до 5 км/год) зі згущенням мережі спостережень серіями коротких паралельних заїздів.

Рис. 3.4.3. Схема детальної наземної перевірки ділянки аерогама-спектрометричної аномалії. Схеми в изолиниях, за даними автогамма-спектрометричної зйомки: а - інтегральної інтенсивності гамма-поля; 6 - концентрації урану (радію), 10 4 %; в – концентрації торію. ІГ 4%; г – концентрації калію. %: д – схема геологічної будови;

• 1 - Суглинки; 2 - алевроліти; 3 - дрібнозернисті пісковики; 4 - червоноцвіті середньо- та крупнозернисті пісковики; 5 – гравеліти, конгломерати; 6 - туфогравеліти та туфо-конгломерати; 7 порфіроїди; 8 – сланці, гнейси; 9 розривні порушення;
• 10- рудні зони; 11 - канави: 12 - елементи залягання порід

Результати автомобільних гамма-зйомок зображуються у вигляді карт ізоліній гамма-активності, переріз яких залежно від характеру гамма-поля вибирається від 141014 до 57*10 -14 А/кг (рис. 3.4.3). Перевірка автогамма-аномалій здійснюється у три етапи. На першому етапі проводиться геологічне та геоморфологічне обстеження аномальних площ, зазвичай у комплексі з пішохідною гамма-зйомкою. В результаті цих досліджень уточнюються положення епіцентрів та їх просторові зв'язки зі сприятливими структурами та комплексами порід. За наявності таких зв'язків, а також якщо причини прояву аномалій незрозумілі, вони піддаються спочатку попередньою, а потім детальною перевіркам за загальноприйнятою методикою.

Пішохідні гамма-зйомки та наземні гамма-спектрометричні спостереженняє основними видами наземних пошуків радіометричних аномалій та рудопроявів. Широка поширеність пішохідних пошуків пояснюється можливістю їх застосування в районах, недоступних для інших видів радіометричних пошуків, їх високою результативністю та низькою собівартістю, можливостями тісного взаємозв'язку радіометричних та геологічних спостережень, безперервної оцінки радіоактивності не лише за маршрутом, а й у прилеглій до нього зоні, а також оперативної деталізації аномалій, що виявляються. Якщо вимірювання проводяться за маршрутами, що віддаляються один від одного на відстані, що явно перевищують густоту точок фіксованих спостережень, дослідження називаються маршрутними гамма-пошуками. Якщо ж відстані між суміжними маршрутами та фіксованими точками спостережень за маршрутом зіставні- застосовується термін "гамма-зйомка". Зазвичай маршрутні гамма-пошуки проводяться у дрібних масштабах (від 1:200 000 до 1:25 000), а гамма-зйомки – у масштабах від 1:10 000 та більше.

Пішохідні гамма-пошуки та гамма-зйомки проводяться в районах з порівняно гарною оголеністю, в ландшафтних умовах, що сприяють формуванню відкритих ореолів розсіювання урану, коли представницький горизонт збігається з денною поверхнею або наближений до неї, розташовуючись на глибині не більше 0,3 м. проведення пішохідних пошуків застосовуються портативні польові сцинтиляційні радіометри СРП-2 "Кристал" та СРП-68-01-03 та дозиметри ДДА. Найбільш сприятливі для проведення пішохідних пошуків високогірні та гірські райони, де поряд з гарною оголеністю широко розвинені механічні ореоли розсіювання урану у вигляді кам'яних та глибових розсипів, а також помірно-розчленовані райони з гарною оголеністю корінних порід та широким розвитком пухких авто.

При проведенні маршрутних гамма-пошуків та гамма-зйомок активність порід безперервно прослуховується за допомогою телефону радіометра та вимірюється у фіксованих точках спостережень. Маршрути орієнтуються в хрест простягання рудовмісних структур. Густота маршрутів і фіксованих точок спостережень за маршрутом залежить від масштабу пошуків і від складності геологічної будови території, що вивчається. Прив'язка маршрутної мережі спостережень у масштабах до 1:25 000 включно виконується візуально з використанням аерофотооснови або інструментально за допомогою бусолі та GPS-приймача. При гамма-зйомках масштабу 1:10 000 і більше необхідне розбивка магістралей і пікетаж з подальшою їх високоточною інструментальною прив'язкою.

У районі виявлених аномалій мережа спостережень згущується. Паралельно основним маршрутам проходять проміжні профілі з виходами в нормальне поле, і за сукупністю отриманих даних проводиться попереднє визначення площі аномалії.

Інтерпретація результатів гамма-зйомок істотно залежить від правильної оцінки нормальних полів активності порід, що вміщують.

Нижні межі аномальних гамма-активностей ( 1 а) визначаються для однорідних площ, складених породами складу. Зазвичай вони оцінюються статистично, як

де l о - тло поле гамма-активності на площі розвитку даної породи; σ-середнє квадратичне відхилення фонових значень гамма-поля для порід цього складу.

Результати маршрутних гамма-пошуків оформляються у вигляді графіків, а результати гамма-зйомок - у вигляді карт кореляційних графіків або карт гамма-полів, виконаних у масштабі зйомки (рис. 3.4.4).

Наземні гамма-спектрометричні спостереження застосовуються для оцінки виявлених аномалій та виділення перспективних площ. Вони засновані на відмінності спектрального складу гамма-випромінювання радію, торію та радіоактивного калію.

Рис. 3.4.4. Зображення результатів пішохідних гамма-пошуків: а - карта кореляційних графіків: б - картка гамма-аномалії в изолиниях інтенсивності: 1 -рудна зона: 2 - породи, що вмітають: 3 -лінія зміщення

Наземні гамма-спектрометричні спостереження проводяться портативними радіометрами-аналізаторами типу СП-3 та СП-ЗМ, за допомогою яких реєструються не істинні, а апаратурні спектри, змінені за рахунок взаємодії гамма-квантів із речовиною кристалічного лічильника (рис. 3.4.5). Завдання зводиться до визначення швидкості рахунку в трьох енергетичних інтервалах спектра гамма-випромінювання, у кожному з яких частки гамма-випромінювання одного з цих елементів є найбільшими. Визначення концентрацій урану (радію), торію та калію проводиться шляхом порівняння заміряних інтенсивностей гамма-випромінювання в кожній з ділянок спектру з їх значеннями, отриманими на моделях. Поріг чутливості гамма-спектрометрів залежить від часу вимірювань та вмісту радіоактивних елементів. Для СП-3 при сумарному часі вимірювання 15 хв він становить для радію і торію 1-10 4%, а калію 0,1%. Вимірювання можна проводити як у диференціальному, так і в інтегральному режимах. При проведенні вимірювань у диференціальному режимі діапазон вимірюваного спектру становить від 0,3 до 3,0 меВ. Цей діапазон розбитий на 60 щаблів, що визначають рівень дискримінації приладу. В інтегральному режимі прилад реєструє гамма-випромінювання з енергією від 0,3 меВ.

Кількість вимірів та мережу спостережень залежать від геологічної обстановки та параметрів аномалій. Зазвичай кожна аномалія вивчається декількома профілями (не менше 3-х) по 10 точок спостережень і більше кожному профілі. Для виконання гамма-спектрометричних спостережень необхідно забезпечувати геометричні умови вимірів – вихід корінних порід площею не менше 1 м 2 з рівною поверхнею та оптимальний час спостережень. Час вимірювань залежить від типу радіометра-аналізатора, вмісту радіоактивних елементів та необхідної точності. Так, наприклад, для приладу СП-ЗАМ при вивченні слабовиявлених аномалій оптимальні експозиції в "калієвому" та "урановому" інтервалах становлять 1,5-2,0 хв, у "торцевому" - 2-3 хв, а при вивченні рудних аномалій скорочуються до однієї хвилини.

Результати гамма-спектрометричних спостережень оформляються у вигляді графіків вмісту радіоелементів за профілями (рис. 3.4.6) або у вигляді планів (в ізолінії вмісту цих елементів).

Глибинні радіометричні методи пошуків застосовуються для пошуків слабко проявлених, похованих чи прихованих радіаційних чи газових ореолів. До похованих відносяться ореоли, що раніше входили на поверхню, а потім перекриті плащами далекоприносних пухких відкладень або малопотужними товщами осадових порід. Прихованими (сліпими) вважаються не розкриті ерозією ореоли, що залягають навколо урановорудних скупчень у товщах порід, що вміщають. Для розтину перерахованих ореолів використовуються різні технічні засоби - плуги, шпури, свердловини шнекового, колонкового або ударно-обертального буріння.

Рис. 3.4.5. Природні та апаратурні спектри гамма-випромінювання: а – спектральний склад первинного гамма-випромінювання радіоактивних рядів урану (I). торію (II) та радіоактивного ізотопу калію (III): б - апаратурні спектри гамма-випромінювання радіоактивних елементів (урану за радієм - /. торію - II. калію - ІІІ)

Рис. 3.4.6. Гамма-спектрометричні профіти на радіоактивній аномалії

уранорадієвої природи:

/ четветичні відкладення; 2 – мигматити; 3 - пегматоїдні граніти

Шпурові гамма-пошукипроводяться за допомогою польових радіометрів (каротажний варіант - прилади типу СРП-2к з датчиком діаметром 32 мм, типу СРП-68-02-03 з датчиками відповідно 35 та 25 мм або типу СРП-2 з датчиком ШГ-25 діаметром 25 мм). Дрібні шпури завглибшки від 0,6 до 0,8 м проходяться вручну (за допомогою бурів, ломиків або труб), а шнури завглибшки до декількох метрів - за допомогою віброустановок, гідрозадавлювачів та ін.

Глибина шпурів залежно від положення представницького горизонту змінюється від часток метра до 1-2 м.

Інтенсивність гамма-випромінювання вимірюється в шпурах у напрямку від гирла до вибою з інтервалами в дрібних шпурах через 10-20 см, а в глибоких шнурах через 0,5-1,0 м. У порівнянні з наземними гамма-зйомками шпурові зйомки мають підвищену чутливість , оскільки тілесний кут опромінення датчика збільшується вдвічі.

Застосування шпурової гамма-зйомки найефективніше у тайгових та гірничо-тайгових районах на площах розвитку автономних ландшафтів з приповерхневим заляганням представницького горизонту, а також у районах розвитку малопотужних (до 1 м) далекоприносних відкладень. Найчастіше шпурова гамма- зйомка проводиться в масштабі 1:10 000, при відстанях між суміжними маршрутами 100 м і між шпурами за маршрутом 10-20 м. На площах з глибоким заляганням представницького горизонту при потужностях далекоприносних відкладень порядку з декількох - Для цілей деталізації аномалій.

Розвиток потужних покривів льодовикових, алювіальних, еолових та інших далекоприносних відкладень несприятливий для застосування шпурових зйомок. При потужності перекриваючих відкладень до 3 м для цілей радіометричних пошуків замість шпурів часто проходять дудки діаметром 30 см за допомогою агрегатів БКМ (бурильно-кранова машина, змонтована на автомобілях ЗІЛ-164 або ГАЗ-53). Для каротажу дудок БКМ використовуються радіометри УРП-68-02 або УРП-2к.

Плужні гамма-зйомки проводяться на площах, перекритих малопотужними еоловими відкладеннями. За допомогою плужного канавокопателя (плантажного шахрая типу КМ-1400, заглиблювача типу АГП-1,7 та ін.) проходяться канави глибиною 0,4-0,8 м, і одночасно з проходкою канави проводиться безперервний замір гамма-випромінювання оголюваного горизонту порід. Для цілей плужних гамма-пошуків використовуються автомобільні радіометри типу Ра-69 або сцинтиляційні радіометри РТС з безперервним записом. Пульт управління радіометра з самописцем розміщується у кабіні фактора. Результати шпурових та плужних гамма-зйомок виражаються лініями ізогам на розрізах або планах відповідних масштабів.

Еманаційний метод пошуківзаснований на виявленні радіоактивних ореолів еманації в грунтовому повітрі. Сутність еманаційних пошуків полягає у відборі проб ґрунтового повітря з пухких відкладень та вимірюванні конценфацій у них радону, торону та, значно рідше, актинону. Еманаційні пошуки виконуються за допомогою сцинтиляційних польових еманометрів ЕМ-6 (в модернізованому варіанті "Радон"). Залежно від масштабу еманаційної зйомки (від 1:10 000 до 1:2 000) відстані між профілями становлять від 100 до 20 м за відстані між точками спостережень 5-10 м.

Проведення робіт зводиться до буріння шпурів глибиною 0,6-0,8 м, відбору з них проб ґрунтового повітря та визначення вмісту радону та торону (але вимірам з експозиціями одна та п'ять хвилин). Величина іонізаційного струму, виміряна за першу хвилину, характеризує сумарний іонізаційний ефект від радону та торону. Через п'ять хвилин після відбору проби торон практично повністю розпадається і, отже, другий вимір характеризує концентрацію радону.

Для уточнення природи радонових аномалій та оцінки їх перспективності у шпурах з максимальним вмістом радону іноді проводяться дослідження щодо визначення концентрації в них актинону (дочірнього продукту розпаду 235 U). Внаслідок дуже короткого періоду піврозпаду актинону вимірювання його концентрації проводиться за спеціальною методикою в струмені повітря, що проходить. Підвищені концентрації актинону свідчать про близькість 235 U, який на відміну від 238 і виявляє себе в зоні гіпергенезу як інертний елемент і, отже, його присутність однозначно свідчить про уранову природу даної аномалії.

Результати еманаційних пошуків відбиваються як графіків чи карт у масштабах виконаних робіт.

Різновидом еманаційних пошуків є еманаційно-трекова методика пошуків уранових родовищ (ЕТМ), заснована на підрахунках числа альфа-треків (слідів, що фіксують шляхи пробігу альфа-частинок) на спеціальних діелектричних плівках. Методика зводиться до того, що в шнури глибиною 0,6-0,9 м закладаються перфоровані чашки з пластмасовою діелектричною плівкою, чутливою до альфа-випромінювання, і витримуються в них протягом кількох тижнів. Альфа-частинки, що випускаються радоном, проникають через пластмасу, викликаючи при цьому руйнування плівки. Після опромінення плівки піддаються хімічному травленню, а число альфа-треків (як мікроскопічних борозенок) підраховується під мікроскопом. Концентрація радону у ґрунтовому повітрі оцінюється за кількістю альфа-треків на квадратний міліметр. При експозиції в шпурах близько місяця фонова щільність треків становить від 30 до 150 борозенок на квадратний міліметр. Аномальними вважаються плівки з трикратним перевищенням над фоном, за можливого діапазону вимірювань від 10 до 100 000 треків на квадратний міліметр.

ЕТМ відрізняється підвищеною чутливістю і дуже малими похибками вимірювань, у зв'язку з тим, що на їх результати не впливають добові варіації вмісту радону в ґрунтовому повітрі, які можуть досягати десятикратних значень. Тому глибинність методу значно збільшується, перевищуючи порядок глибинність звичайної еманаційної зйомки.

Останніми роками у практику пошукових робіт впроваджуються термолюмінесцентні дослідження.

Термолюмінесцентні дослідження.Метод термолюмінесценції заснований на випромінюванні світла при нагріванні попередньо опроміненого органічного або неорганічного кристала, що називається термолюмінофором. При поглинанні енергії випромінювання центрами люмінесценції, так і основною речовиною люмінофора, з'являються вільні електрони, захоплювані електронними пастками, а центри люмінесценції іонізуються. Егот процес називається запасанням свстосуми. Звільнення електронів із пасток при нагріванні кристала призводить до рекомбінації вільних електронів із дірками на центрах люмінесценції. Енергія, що виділилася при рекомбінації, переводить центр у збуджений стан, і при зворотному переході виникає термолюмінесценція.

Температура максимуму термолюмінесценції прямо пропорційна глибині рівнів захвату; остання величина визначає збереження запасеної світлосуми, що визначається за площею під кривою термовисвічування. Величина світлосуми є основною дозиметричною характеристикою термолюмінофора. Вона прямо пропорційна поглиненій дозі, оскільки характеризує загальну кількість носіїв заряду у пастці.

Існує два варіанти термолюмінесцентних досліджень:

1) Термолюмінесцентна радіометрія з використанням штучних термолюмінесцентних детекторів (ТЛД). У 70-х роках зареєстровано патент геофізиків США (№ 4053772, 1977 р.) та Франції (№ 2362405, 1978 р.) на застосування цього методу для виявлення підвищених вмісту еманацій ґрунтів при пошуках уранових руд. Термолюмінесцентна радіометрія при пошуках глибоко похованих радіоактивних руд успішно застосовувалася у Китаї.

Основними перевагами термолюмінесцентної радіометричної зйомки (ТЛРС) з використанням ТЛД є висока чутливість, інтегральний, накопичувальний характер інформації, реєстрація радіоактивності в широкому енергетичному спектрі від а-, /?- і у-ізлучатслсй. З одного боку, термолюмінесцентні детектори дозволяють згладжувати природні варіації радону, пов'язані з температурою, вологістю та тиском, з іншого боку, вони впевнено реєструють радіоактивне випромінювання від продуктів розпаду радіоактивного газу і, зокрема, головного гамма-випромінювача в ряду розпаду 23 SU - l 4 Bi .

Світовий досвід і результати, отримані нами при радіоі"еохімічних пошуках родовищ нафти і газу, демонструють, що найвищі вимоги повинні пред'являтися до застосовуваних ТЛД. В даний час розроблений ряд радіотермолюмінофорів на основі LiF, CaF 2 , Аl 2 Оз, CaS0 4 , MgB 4 O 7 та інших. Найбільш широкого поширення набули детектори з урахуванням LiF. ДТГ-4 (LiF(Mg,Ti)), GR-200 (LiF(Mg,Cu,P)), ТЛД-500К (Аl 2 0 3:С), CaS0 4 (Тm)) найбільш підходящими є вироблені в Китаї полікристалічні термолюмінесцентні детектори GR-200 та розроблені в Уральському державному технічному університеті монокристали аніонодефектного Аl 2 Про 3: С (ТЛД-500К) За своїми технічними характеристиками вони помітно перевершують відомі нам термолюмінесцентні детектори4.

2) Термостимульована люмінесценція ґрунтів і ґрунтів базується на широкому поширенні в осадових породах природних термолюмінофорів (кварц, алюмосилікати, карбонати, флюорит та ін.), що реєструють радіоактивну дію протягом тривалого часу в геологічному масштабі.

У 80-х роках XX століття у рамках загальноєвропейської програми за підтримки C.O.G.E.M.A. були проведені дослідження щодо оцінки ефективності термостимульованої люмінесценції порід при пошуках гідрогенних родовищ урану. Результати цих робіт показали, що даний метод може з успіхом використовуватися як при рекогносцировке територій, для оптимізації місць закладання свердловин, так і при проведенні пошукового буріння з метою локалізації рудних покладів (термолюмінесцентні ореоли поширюються на значне

відстань від уранових покладів) та картування шляхів стародавніх потоків міграції ураноносних вод.

Рис. 3.4.7. Зіставлення інтенсивності термолюмінесценції (ІТЛ) деяких типів термолюмінесцентних детекторів (за І. С. Соболєвим, Л.П. Ріхвановим)

Пошуки по термолюмінесцентних ореолах у породах над похованими родовищами урану типу структурно-стратиграфічних незгод проводилися в Австралії, де також були отримані позитивні результати.

Поєднання двох видів термолюмінесцентної зйомки доцільно для отримання інформації про сучасне надходження радіоактивних елементів (з використанням ТЛД), а також відносної оцінки довготривалого в геологічному масштабі впливу радіоактивності на мінеральні компоненти порід, особливо в періоди з сприятливими для міграції радону палеокліматичними умовами.

Геолого-радіометричні дослідження.Гамма-радіометрична зйомка має допоміжний характер при проведенні термолюмінесцентних радіометричних досліджень. Радіогеохімічне картування на нафтогазоносних площах показало, що варіації радіоактивного фону, пов'язані з особливостями літологічного та мінерального складу порід, що пробуються, можуть досягати помітних величин і ускладнювати виділення слабко проявлених епігенетичних аномалій. Вимірювання потужності експозиційної дози (МЕД) гамма-випромінювання на точках установки ТЛД дають інформацію про радіоактивність порід, що визначається приладом за короткий проміжок часу (2,5 та 5 с). Як показує досвід, слабко інтенсивні радіоактивні аномалії, впевнено фіксовані ТЛД, в гамма-радиометричних нулях не помітні.

Рис. 3.4.8. Характер зміни інтенсивності термолюмінесценції та імпульсної люмінесценції (за І. С. Соболєвим, Л.П. Ріхвановим) грунтів на Ново-Михайлівській газоперспективній площі

Більшою мірою характер зміни ПЕД за площею відображає літологічний та стратиграфічний склад теригенних відкладень верхньої частини розрізу. Щоб знизити вплив цієї компоненти на інтенсивність термолюмінесценції (ІТЛ) детекторів, здійснюється нескладна процедура нормування отриманих значень ІТЛ та ПЕД. У всіх випадках цей прийом дозволяв посилити контрастність термолюмінесцентних аномалій, а на територіях зі складною літологічною та стратиграфічною будовою поверхневих утворень проводити їх розбраковування за рівнем перспективності.

Гамма-спектрометричні дослідження.Обробка даних за рівнем накопичення U (Ra), Th, К, отриманих методами польової гамма-спектрометрії, дозволяє досить надійно виявляти родовища палеодолітного типу та порушення взаємних кореляцій. За результатами обробки гамма-спектрометрії досить чітко фіксуються поля Малиновського, Тиштимського родовищ, родовища Вітімського урановорудного району, перспективні нафтогазоносні площі.

Радіометричні пошуки агрегатами шнекового та колонкового бурінняпроводяться для виявлення похованих та прихованих радіаційних та газових ореолів розсіювання, що залягають на глибинах понад 5 м від денної поверхні. При потужностях пухких відкладень до 20 м для буріння свердловин використовуються агрегати шнекового буріння: БС-ЗА та УГБ-50-А відповідно на базі автомобілів ГАЗ-63 та ГАЗ-66, а при потужностях пухких відкладень або перекриваючих порід понад 20 м самохідні бурові установки типу СБУД-150-ЗІВ та ін. Для проведення гамма-каротажу свердловин застосовуються радіометри СРП-2к (до 20-25 м), СРП-68-02 (до 60 м), переносні сцинтиляційні каротажні радіометри ПРКС-2 ("Виток" ) та "Агат-69". Каротажний сцинтиляційний радіометр ПРКС-2 "Віток" призначений для гам а-каротажу свердловин глибиною до 120-150 м і діаметром понад 45 мм. Він обладнаний свердловинними приладами діамеграми 28 та 36 мм для каротажу свердловин завглибшки до 300 м. Каротажний радіометр "Зонд-1"

призначений для проведення пошукового (і розвідувального), літологічного та щільного каротажу. Він має п'ять піддіапазонів вимірювань з автономними інтеграторами та забезпечує можливість вимірювань у свердловинах з діаметрами 25 та 38 мм до глибини 1000 м.

Радіометричні методи можуть успішно застосовуватися при пошуках рідко-металевих пегматитів, карбонатитів, гранітів, альбітитів і розсипів, оскільки деякі рідкометапльні мінерали містять домішки радіоактивних елементів. На багатьох родовищах рідкісних металів підвищена радіоактивність обумовлена ​​наявністю урану та торію у складі пірохлору. Для виявлення кореляційних залежностей між ніобієм, танталом, ураном та торієм необхідно знати відмінності у складі пірохлорів. Так, наприклад, на родовищах редкометальних карбонатитів радіоактивність пірохлорів викликана наявністю в ньому урану, який же відзначається в малих кількостях, а в редкометальних альбітитах пірохлор містить тільки торій.

Природа радіоактивності рідкометальних рудних утворень може бути з'ясована за допомогою гамма-спектрометричних вимірів або еманаційної зйомки.

Дані радіометрії широко використовуються при геологічному картировании. Вони сприяють поділу інтрузивних масивів, виявленню дайок лужних порід, пегматитів і зон метасоматичних змін порід, що вміщають.

Геохімічні методи пошуківзасновані на виявленні та оцінці локальних аномалій елементів-індикаторів у вигляді геохімічних ореолів урану, рідкісних елементів та їх елементів-супутників у корінних породах, пухких відкладах, природних водах та рослинах. Залежно від цього розрізняють: літогеохімічні, радіогідрогеохімічні, біогеохімічні та атмохімічні методи пошуків.

Всі геохімічні методи зводяться в кінцевому підсумку до випробування об'єктів дослідження з обраної мережі, аналізів проб на основні та супутні елементи та інтерпретації отриманих результатів для оцінки перспективності аномалій, що виявляються.

Найбільшого поширення користуються литогеохимические методи пошуків. Залежно від природних умов, цілей та завдань літохімічні пошуки проводяться але первинним (гіпогенним), вторинним (гіпергеним) ореолам або за потоками розсіювання елементів-індикаторів.

Пошуки по первинних ореолах полягають у виявленні підвищених концентрацій рідкісних, радіоактивних елементів та їх супутників у корінних рудовмісних породах та у вивченні закономірностей їх просторового розміщення за даними суцільного геохімічного випробування гірничих виробок та свердловин.

Відбір проб здійснюється по лініях, орієнтованих на хрест простягання рудовміщуючих структур, найчастіше способом "пунктирної борозни". Зазвичай довжини інтервалів але однорідним породам становлять 5 м. Густота спостережень залежить від цілей і завдань геологорозвідувальних робіт і, як правило, визначається геометрією пошукової або розвідувальної мережі. З кожного погонного метра в пробу відбирається кілька дрібних шпильок по 3-4 см 2 у поперечнику.

Визначення вмістів більшості елементів-індикаторів уранового і рідкометалевого оруднення (молібдену, свинцю, цинку, міді, ванадію, нікелю, кобальту, миш'яку, срібла, берилію, цирконію, ніобію та інших) виконується методами наближення. Для оцінки вмісту урану, літію, танталу, рубідії, цезію, ртуті та золота необхідно застосування спеціальних методів аналізів, оскільки приблизно кількісний спектральний метод не забезпечує в цих випадках задовільних результатів.

Валові кількості урану та торію в пробах можуть бути встановлені рентгеноспектральними аналізами на установках ФРС-2 або ФРА-4, лабораторними радіометричними або більш чутливими нейтронно-активаційними та ISP-методами. Для пошуку уранових родовищ у геохімічних пробах часто визначається вміст нс валового, а рухомого урану. Для цього використовуються методи кількісного перлово-люмінесцентного аналізу на люмінесцентних фотометрах типу ЛЮФ-55 або приладах типу ФАС-1 з попереднім вилуговуванням урану з проб.

Виявлення та оконтурювання первинних ореолів проводиться за результатами аналізів геохімічних проб за загальноприйнятою методикою, заснованою на порівнянні геохімічних параметрів ділянок, що вивчаються, з параметрами фонового розподілу елементів. За величину "фонового" змісту зазвичай приймається середнє арифметичне або медіанний зміст з усієї вибірки проб, розташованих у межах даного петрографічного (літологічного) різновиду незмінених порід, що вміщають.

Значення мінімально-аномальних змістів визначаються чинною інструкцією за формулою

де С а - мінімально-аномальний вміст елемента; З ф - фоновий зміст; (де Si g -середньоквадратичне відхилення логарифмів змісту; m> 9 - число суміжних точок (проб) з вмістом елемента вище Сфε У складних випадках виділення слабких локальних аномалій можуть бути використані методи тренд-аналізу.

Оконтурювання первинних ореолів урану та його супутників проводиться на планах та в розрізах але значенням мінімально-аномальних змістів. Встановлено, що для більшості родовищ спад концентрацій рудних елементів у міру віддалення від рудних скупчень відбувається за експоненційним законом. Тому графіки їх розміщення навколо рудних тіл, побудовані у напівлогарифмічній системі координат близькі до прямих ліній. Проте ця закономірність вуалюється нерівномірним характером розподілу рудних елементів у ореолах і виявляється лише після відповідного згладжування.

З графіка на рис. 3.4.9 слідує, що ширина ореолу прямо пропорційна логарифму концентрації елемента в рудному гелі і знаходиться у зворотній залежності від величини його мінімального аномального змісту "а"в ореолі та кута, утвореного лінією графіка з віссю абсцис (а).Значення тангенса кута прийнято називати градієнтом концентрації елемента у поперечному перерізі первинного ореолу.

Градієнт концентрації є функцією багатьох змінних. На його величину впливають хімічні властивості елемента, фізико-механічні властивості порід, що вміщають, і багато інших факторів. Тому значення градієнта концентрації будь-якого елемента є непостійним навіть у межах одного родовища.

Рис. 3.4.9. Графік розподілу урану та молібдену навколо рудного тіла:

1 - вміст урану: 2 - вміст молібдену: 3 - мінімальний аномальний вміст урану в ореолі: 4 - мінімальний аномальний вміст молібдену в ореолі: а 1 -кут, що визначає градієнт концентрації урану в ореолі; а2-кут, що визначає градієнт концентрації молібдену : lu - половина ширини ендогенного ореолу урану: lМ 0 - половина ширини ендогенного ореолу молібдену

Рис. 3.4.10. Емпіричні та згладжені графіки розподілу елементів

навколо рудних тіл

У той же час співвідношення градієнтів концентрацій певних елементів-індикаторів залишаються постійними, що може бути використане для характеристики рухливості різних елементів для формування первинних ореолів. Для цього значення мінімального градієнтів умовно прирівнюється до одиниці, а значення інших градієнтів виражаються цифрами щодо одиниці. Так, наприклад, для родовищ ураноносних березитів було встановлено наступний ряд значень відносних градієнтів концентрації елементів: молібден (1) – цинк (1,5) – мідь (1,8) – свинець (2,1) – уран (3) (рис 3.4.10).

Величини відносних градієнтів концентрацій (К0™) залежать в основному від хімічних властивостей самих елементів-індикаторів, а їх значення можуть бути використані для розрахунку показників розсіювання елемента-індикатора (X) навколо рудних покладів за формулою

де З р - Концентрація елемента в рудному тілі; а- мінімальний його вміст у ореолі.

Величину, обернену градієнту концентрації, А.П. Соловов запропонував використовувати для кількісної характеристики міграційної здатності елемента.

Для посилення слабких ореолів необхідно послабити вплив фонових змістів елементів шляхом:

• застосування чутливіших методів кількісного аналізу;
• використання аналізів тяжких фракцій геохімічних проб;
• використання раціональних (фазових) аналізів для тих елементів, форми знаходження яких у породах, що вміщають, і в ореолах різні;
• підсумовування або перемноження вмісту груп елементів, подібних за умовами їх просторового розміщення, з подальшою побудовою відповідних адитивних або мультиплікативних ореолів.

Побудова адитивних ореолів проводиться шляхом складання змісту

елементів-індикаторів, нормованих за їх середньофоновим змістом. У порівнянні з моноелементними, адитивні ореоли мають великі розміри, контрастність і виявляють тісніші зв'язки з рудоконтролюючими елементами геологічної будови продуктивних покладів, зон і родовищ, оскільки вплив численних випадкових похибок при складанні змістів нівелюється. Мультиплікативні ореоли виходять шляхом перемноження вмісту елементів-індикаторів у кожній пробі, причому необхідність їх попереднього нормування за фоновим змістом відпадає. Контрастність мультиплікативних ореолів проявляється ще різкіше, які розміри може бути ще більшими проти адитивними.

Для цілей інтерпретації результатів пошуків первинними ореолами першорядне значення має розшифровка зональності їх будови, обумовленої закономірним просторовим розміщенням елементів-індикаторів.

Найбільш чітко зональність ореолів проявляється у родовищах ураноносних березитів, калієвих метасоматитів, натрових метасоматитів та аргілізитів, а також у рідкометальних метасоматичних родовищах. У рядах зональності уранових родовищ залежно від мінерального складу руд зустрічаються практично всі елементи-індикатори ендогенних рудних родовищ, серед яких головним поширенням користуються Ag, Pb, Zn, Сі, Mo, U, рідше As, Аі, Ni, Со, V, Be . Типоморфними елементами багатьох пегматитових та метасоматичних родовищ рідкісних металів є Li, Rb, Cs, F, P, Zr, Nb, Sn, Нд та W.

Рис. 3.4.11. Графіки зміни з глибиною середніх змістів елементів та їх стосунків у ореолах

На рис. 3.4.11 наведено графіки змін вмісту урану, молібдену та свинцю в первинному ореолі урановорудного покладу. У надрудній частині розвинені інтенсивні ореоли всіх трьох елементів і особливо свинцю. Нижче рудного покладу помітно виявлено лише ореол урану. Осьова (вертикальна) зональність може бути проілюстрована не тільки графіками зміни середніх вмістів елементів з глибиною, але й графіками зміни їх співвідношень або зміни лінійних продуктивностей ореолів (твори ширини ореолу на середній вміст елемента на даному горизонті). Для кількісної характеристики осьової зональності використовується коефіцієнт контрастності, що є відношенням змістів елемента-індикатора і лінійних продуктивностей ореолу в його надрудній і підрудній частинах. Як приклад у табл. 3.4.1 наведено значення лінійних продуктивностей ореолів та коефіцієнта контрастності осьової зональності по одному з уранових родовищ.

Таблиця 3.4.1

Значення лінійної продуктивності (метропроценти) та коефіцієнта контрастності осьової зональності ореолів

Показник	Елементи-індикатори
Лінійна продуктивність на поверхні
Лінійна продуктивність на V горизонті
Лінійна продуктивність на VII горизонті
Коефіцієнт контрастності

У ряді, розташованому за зростанням коефіцієнта контрастності: уран (0,6)-мідь (1,7)-цинк (15,0)-свинець (46,0), найбільш надійні індикаторні відносини для оцінки рівня ерозійного зрізу ореолу можуть бути отримані для пари елементів, найвіддаленіших один від одного. У цьому прикладі ця пара свинець-уран.

Якщо характер зміни продуктивності ореолів по вертикалі не відрізняється монотонністю, використання коефіцієнта контрастності не забезпечує отримання однозначних результатів. У таких випадках рекомендується розраховувати показники зональності елементів-індикаторів як відношення продуктивностей ореолів решти всіх елементів-індикаторів, нормованих за їх середньофоновим змістом. Показник зональності кількісно відбиває у відносних одиницях інтенсивність накопичення елемента кожному з оцінюваних горизонтів. Таким чином, знання осьової зональності ореолів дозволяє відрізняти надрудні частини від підрудних, оцінювати рівні ерозійних зрізів ореолів і прогнозувати ймовірні глибини їх поширення, а при сприятливих рівнях ерозійних зрізів - виявляти сліпі рудні зони і поклади.

Рис. 3.4.12. Первинні ореоли навколо прихованих уранових рудних тіл:

1 – лейкократові граніти: 2 – зони грейзенізації; 3 - тріщини: 4 - рудні тіла: 5 випробувані гірські вироблення та свердловини; 6-7 - первинні ореоли: перше (6) та друге (7) аномальні поля

На рис. 3.4.12 зображено первинні ореоли п'яти рудних елементів, розвинені навколо двох груп сліпих рудних скупчень; верхній (горизонти 11-III) та нижній (горизонти VI-VII). Рудні скупчення нижніх горизонтів і навколишні ореоли урану мають велику ширину, інтенсивність і розміри. На відміну від урану, поля максимальних концентрацій свинцю та цинку розташовуються над групами урановорудних скупчень, утворюючи над кожною з них своєрідні "шапки" ореолів. При цьому ореоли свинцю і цинку, пов'язані з верхньою групою урановорудних скупчень, відрізняються від нижніх більшими розмірами та інтенсивністю, незважаючи на те, що групи верхніх урановорудних скупчень менше і бідніше за нижні. Це свідчить про те, що поряд із зональністю ореолів, розвинених навколо кожної з груп, існує зональність родовища загалом, яка проявляється більшою інтенсивністю ореолів надрудних елементів на вищих гіпсометричних рівнях.

Метою інтерпретації геохімічних аномалій, виявлених у корінних породах, в кінцевому рахунку є оцінка перспектив рудоносності даної ділянки земної кори, яка включає рішення наступних оціночних і прогнозних завдань:

• поділ первинних ореолів промислово цінних рудних покладів та зон розсіяної мінералізації;
• оцінка рудопроявів і можливих запасів руд у межах ділянок розвитку первинних ореолів;
• прогноз сліпого оруднення та оцінка глибинності пошуків сліпого оруднення за первинними ореолами.

Методичні підходи до вирішення першого завдання розроблено на прикладах рудних родовищ кольорових, рідкісних та радіоактивних металів. Встановлено, що у обох випадках у корінних породах утворюються геохімічні аномалії подібного типу, близької морфології та ідентичного елементного складу. Однак на відміну від ореолів рудних скупчень у зонах розсіяної мінералізації не виявляються поля високих концентрацій елементів-індикаторів, відсутні елементи зональності та скільки-небудь помітна диференціація у просторі (рис. 3.4.13).

Рис. 3.4.13. Індикаторні відносини мультиплікативних продуктивностей надрудних та підрудних ореолів та зон розсіяної вкрапленості для кількох родовищ (за С. В. Гіїгоряном)

Пошуки по вторинних ореолах і потоках розсіювання полягають у виявленні підвищених концентрацій урану та його супутників у пухких елювіальних, елювіально-делювіальних чи алювіальних відкладах, рідше у пухких відкладах інших генетичних типів за даними геохімічного випробування. Найбільш ефективно проведення пошуків по відкритих або ослаблених (рідше похованих) залишкових ореолах, а на ранніх стадіях пошуково-знімальних робіт - по потоках розсіювання урану та його супутників.

Пошуки родовищ та їх ділянок по ореолах розсіювання урану та рідкісних елементів у корах вивітрювання, елювіально-делювіальних відкладеннях або у ґрунтах проводяться в масштабах 1:10 000 та більше. Опробування піддається дрібна піщано-глиниста фракція пухких відкладень. Ефективність пошуків значною мірою залежить від правильності вибору представницького горизонту відбору проб та від їх фракційного складу, оскільки ними визначається представництво отриманої інформації про розподіл елементів-індикаторів в пухких відкладеннях, що пробуються. Тому широкому застосуванню методу зазвичай передують роботи з виявлення специфічних особливостей ореолів розсіювання рідкісних та радіоактивних елементів у цьому районі. Цими роботами встановлюються:

• характер розвитку вторинних ореолів по вертикалі із виявленням оптимальних глибин представницьких горизонтів у пухких відкладах різних типів;
• розподіл елементів-індикаторів за фракціями ситового аналізу проб;
• значення місцевих фонових та аномальних концентрацій елементів-індикаторів та їх супутників;
• морфологічні особливості та елементи зональності вторинних ореолів Маси відбираються проб в залежності від фракційного складу пухких відкладень можуть змінюватися в межах від 50 до 200 г. При пошуках уранових родовищ маси зростають зі збільшенням часток великої фракції, так як підвищені концентрації урану та його супутників переважають у тонких мулистих фракціях пухких відкладень. Відбір проб проводиться за допомогою спеціальних пробовідбірників або з дрібних закопушок.

Глибини представницьких горизонтів залежить від об'єктів пошуків, генетичних типів пухких відкладень і зажадав від ландшафтно-географических умов досліджуваного району. При пошуках уранових родовищ у пустельних, напівпустельних та степових зонах з сухим кліматом та лужною реакцією ґрунтів оптимальні глибини відбору проб становлять 0,1-0,2 м. ,5-1,5 м, в тропічних або субфонічних умовах, а також при випробуванні кор вивітрювання (структурного елювію) корінних порід, вони можуть досягати 3-5 м і більше. Для відбору проб із похованих ореолів проходять спеціальні свердловини агрегатами шнекового буріння (БС-ЗА, УГП-50А та ін), бурильно-крановими машинами (БКМ) та іншими технічними засобами.

Металометричні зйомки виконуються зазвичай за системами профілів, орієнтованих на хрест простягання рудоносних структур. Відстань між профілями приймається рівним трохи більше 0,9 гаданої середньої довжини ореолу, а відстань між точками відбору проб по профілям - трохи більше половини його ймовірної середньої ширини. Залежно від масштабів пошукових робіт рекомендуються такі зразкові розміри мереж випробування:

• для масштабу 1:10 000 – 100 х (20-10) м,
• для масштабу 1:5000 – 50 х (20-10) м,
• для масштабу 1:2 000 – 20 х (1-5) м.

Первинна обробка проб полягає в їх реєстрації, сушінні і ситовому аналізі для виділення однієї або декількох фракцій, що підлягають аналізу. Виділені фракції стираються до стану пудри (150-200 меш) і піддаються кількісному перлово-люмінесцентному аналізу на вміст рухомого урану, рентгеноспектрального аналізу на уран, торій та наближено-кількісного аналізу на рідкісні елементи та елементи-супутники.

Геохімічні карти вторинних ореолів рідкісних, радіоактивних металів та його супутників складаються у масштабах геологічної основи. Концентрації елементів-індикаторів виражаються в изолиниях, а оконтуривание ореолів проводиться у разі мінімально-аномальним змістам, часто різних рівнів значимості стандартного відхилення логарифмів і змістів (наприклад, для 5 % чи 1 % рівнів значимості).

Оцінка перспективності вторинних залишкових ореолів можлива з використанням деяких прийомів, ефективних в оцінці первинних ореолів. У порівнянні з первинними вторинні залишкові ореоли мають збільшені розміри і відрізняються дещо більш рівномірним розподілом елементів-індикаторів. Тому оцінка рівнів прогнозних зрізів та перспективності первинних геохімічних аномалій можлива за результатами вивчення вторинних залишкових ореолів, зокрема, за індикаторними відносинами у них мультиплікативних надрудних та підрудних елементів. При цьому, однак, необхідно враховувати можливий вплив комплексу геологічних, геохімічних та ландшафтно-географічних факторів, оскільки ні продуктивність, ні контрастність, ні розміри залишкових ореолів, взяті окремо, не можуть бути однозначним критерієм для оцінки їхньої перспективності.

Пошуки по потоках розсіюванняефективні тільки для урану та його елементів-супутників. Потоки розсіювання урану в донних опадах водотоків, що постійно і тимчасово діють, можуть розглядатися як зовнішні зони вторинних уранових ореолів, що примикають до них своїми головними частинами.

Польові роботи полягають у відборі проб мулистих руслових відкладень або піщано-глинистих фракцій алювіальних та пролювіальних відкладень, часто збагачених органічною речовиною. За відсутності подібного матеріалу в руслових відкладеннях пробуються заплавні утворення та верхні кромки заболочених річкових долин, пухкі абосто-глинисті відкладення тимчасових водотоків, а при слабо розвиненій гідромережі - подібні до складу пухкі відкладення нижніх частин схилів долин.

Проби масою 50-100 г відбираються безпосередньо з поверхні або з глибини 15-20 см. Густота маршрутів та довжина кроку випробування залежать від масштабів зйомок та ступеня розгалуженості гідромережі. При дрібномасштабних зйомках довжина кроку випробування становить 300-500 м-коду, а з укрупненням масштабів зменшується до 100-200 м-коду.

Узагальнення міжнародного досвіду проведення зйомок донних опадів свідчить у тому, що з щільності випробування 1 проба на квадратний кілометр забезпечується виявлення всіх потоків розсіювання, що з рудними нулями родовищ великого та середнього масштабів.

Аналізи проб утримання рухомого урану виробляються кількісним перлово-люминесцентным методом на фотоелектричних флуорометрах- абсорбциометрах типу ФАС-2 чи ФАС-4, але в інші елементи - наближенноколичественным спектральним методом. В даний час все більшого значення набувають нейтронно-активаційний та ICP-методи. Склад елементів-індикаторів урану в потоках розсіювання залежить від складу первинних руд і ореолів, а також від особливостей їхньої гіпергенної міграції в різних ландшафтно-геохімічних обстановках. Найбільшою протяжністю в ландшафтних умовах гумідної зони відрізняються потоки розсіювання міді, молібдену, цинку та деяких інших елементів, які легко мігрують у формах істинних або колоїдних розчинів.

Обробка матеріалів зйомок донних опадів полягає у складанні зведеної карти, оцінці величини геохімічного фону та виділенні аномалій. Найбільш перспективними вважаються аномалії, що містять окрім урану типові елементи-супутники уранового оруднення. Для виділення слабких аномалій та відокремлення їх від фонових вмістів враховується вміст органічної речовини в пробі. З цією метою при інтерпретації результатів використовуються приватні від поділу вмісту урану на вміст органічної речовини.

Використання зйомок донних опадів найефективніше на стадіях спеціалізованого картування масштабів 1:200 000 та 1:500 000 з метою прогнозу потенційних урановорудних вузлів та полів.

Пошуки по водних ореолах розсіюваннявикористовуються тільки стосовно уранових родовищ. Вони засновані на виявленні у природних водах підвищених концентрацій радіоактивних елементів - урану, радію та радону, які часто супроводжуються комплексом елементів-супутників уранового оруднення, що добре мігрують у водному середовищі в умовах зони гіпергенезу.

Сутність радіогідрогеохімічного методу полягає у відборі проб поверхневих, ґрунтових або підземних вод, аналізі цих проб на утримання радіоактивних елементів та елементів-супутників уранового оруднення та з'ясуванні закономірностей просторового розміщення їх водних ореолів. Наявність аномальних концентрацій урану, радону і радію, а також елементів-супутників уранового оруднення в природних водах свідчить в певних умовах про наявність підвищених концентрацій радіоактивних елементів у корінних породах і в пухких відкладеннях, що їх перекривають.

Радіогідрогеохімічні методи є одними з найбільш глибинних методів виявлення підвищених концентрацій урану в корінних породах.

Проби води відбираються більш менш рівномірно з усієї території досліджуваного району. Число точок відбору проб залежить від масштабу радіогідрогео-хімічних зйомок, складності будови та водорясності району. При зйомках масштабу 1:200 000 одна проба відбирається в середньому на 4-10 км (при випробуванні відкритих водотоків через 300-500 м). З укрупненням масштабу робіт до 1:50 000 одна проба припадає в середньому на 1 км 2 (при пропробування відкритих водотоків проба відбирається через 100-200 м).

З кожного водопункгу відбираються проби води на уран, радон та вибірково на радій. Аналізи вод на елементи-супутники уранового оруднення та визначення загальної мінералізації (за масою сухого залишку) виробляються лише для проб із підвищеними концентраціями радіоактивних елементів. З них також визначаються концентрації кисню, сірководню, водневих іонів (pH) і окисно-відновний потенціал (Eh).

Для визначення урану потрібно об'єм води не менше 0,3 л, а для аналізів проб на радій – не менше 1 л. Проби води на радон об'ємом не менше 0,1 л відбираються у спеціальні "промивалки", з яких попередньо викачується повітря.

Уран у водах (від n 10 -7 до n 10 -4 г/л) визначається лазерно-люмінесцентним методом із використанням фотоелектричних флуориметрів типу ФАС-2 або ФАС-4. Для визначення радію у водах застосовується прискорений радіохімічний метод із використанням альфа-радіометра РАЛ-1. Радон у водах визначається вакуумним методом із застосуванням еманометрів ЕМ-6 або "Радон", а при малих концентраціях - альфа-сцинтиляційним методом на лабораторних установках тину РАЛ-1.

Аналізи вод широкий спектр елементів-супутників уранового оруднення на ранніх стадіях робіт виробляються напівкількісним шляхом сухих залишків чи ISP. Аналізи компонентів, що швидко змінюються (pH, Eh, Fe 2+ , Fe 3+ , С 2 , О 2 , Н 2) виконуються, як правило, на місцях відбору проб за допомогою польових лабораторій типу "Комар", "ПЛГ-1", польових потенціометрів та іншої спеціалізованої апаратури. Для вимірів значень Eh у свердловинах використовуються спеціальні каротажні зонди.

Проведення радіогідрогеологічних зйомок найефективніше у гірничозкладчастих районах, для яких характерні великі потужності зон вільного водообміну, слабка мінералізація та високий окисний потенціал вод. У цих умовах можливе виявлення радіогідрогеологічних аномалій на глибинах до кількох сотень метрів від денної поверхні.

Хороші результати забезпечує застосування радіогідрогеохімічного методу в гористих лісових, лісостепових та гірничо-тайгових ландшафтах без багаторічної мерзлоти.

У стінних, напівпустельних і пустельних ландшафтах можливості використання радіогідрогеохімічних методів обмежуються дефіцитом вод, а найкращий час для проведення зйомок припадає на весняні місяці.

Результати гідрогеологічних спостережень та аналізів вод наносяться на карти та розрізи для складання спеціалізованих радіогідрогеохімічних карт та геометризації ореолів урану, продуктів його розпаду та елементів-супутників у поверхневих та підземних водах.

До позитивних прогнозно-пошукових радіогідрогеохімічних критеріїв відносяться:

Тому найменше сталість у лавах зональності властиве елементам зі змінною валентністю U, As, Mo, Аu та інших.

Основним показником перспективності водних ореолів служить тенденція збільшення комплексності їх складу у міру наближення до рудних скупчень. Однак гідрохімічна зональність водних ореолів зазвичай відрізняється складністю внаслідок неоднорідності складу порід, що вміщають, відмінностей гідродинамічного режиму вод різних глибин, впливу зон тектонічних порушень та інших геологічних факторів.

Біогеохімічні методи пошуківзводяться до відбору проб живої маси трав'янистих, чагарникових або деревних рослин, що виростають у межах досліджуваних площ, спалювання (озолення) цих проб і визначення концентрацій рідкісних і радіоактивних елементів, а також їх елементів-супутників у золі рослин.

Для випробування використовуються безбар'єрні та високобар'єрні види та органи рослин. У деревних рослин (сосни, модрини, осики та ін.) найкраще випробувати верхній пробковий шар кори (без живої кори та лубу), яка є безбар'єрним органом по відношенню до урану, свинцю, цинку, берилію, фтору, літію, цирконію та ряду інших елементів.

Для випробування на радій придатні будь-які види та частини рослин.

Головним радіоактивним елементом, який використовується при проведенні радіогеохімічних зйомок для оцінки потенційної ураноносності пошукових площ, є радій. Аналізи золи рослин на вміст радію проводяться альфа-спектральним методом із застосуванням лабораторних аналізаторів Альфа-1 або радіометрів РАЛ-1. Всі зольні проби з аномальними вмістами радію піддаються перлово-люмінесцентним, рентгеноспектральним, ISP (індуктивнозв'язана плазма), інструментально нейтронно-активаційним (ІНАА) аналізам на вміст урану та спектральним аналізам на вміст елементів-індикаторів уранового оруден.

Діапазон концентрацій радіоактивних елементів у золах рослин дуже широкий. Фонові вмісту радію у золах змінюються від 1 до 70 г/т еквівалентного урану, а аномальні його концентрації можуть досягати 3000 г/т еквівалентного урану. Мінімально-аномальні вмісти радію становлять близько 150 г/т еквівалентного урану. Фонові вмісту урану змінюються в ще більш широких межах залежно від концентрації їх засвоюваних форм у ґрунтах, видів та органів рослин, а також від віку рослини та періоду випробування.

На думку багатьох дослідників тантал, ніобій, цирконій та рідкісні землі ітрієвої групи переважно концентруються у хвойних деревах, а рідкісні землі церієвої групи – у листяних деревах. Концентраторами ітербію та ітрію є ті ж рослини, що і для берилію (горицвіт, пижма, модрина, перстач піжмолистий, вика однопарна та ін). Церій та лантан накопичуються в полині, березі, травах сімейства бобових. Все це вкрай ускладнює поділ аномальних і фонових змістів і особливо оцінку перспективності ореолів, що виявляються. Для зменшення впливу низки зовнішніх умов на показовість біогеохімічних проб випробування краще провощити взимку або в період літньо-осіннього умовного фізіологічного спокою, відбираючи за один день серії проб принаймні з кількох суміжних профілів. При цьому найбільш стабільні результати виходять для безбар'єрних елементів-індикаторів, до яких належить насамперед радій.

Глибинність біогеохімічного методу вища, ніж глибинність більшості інших поверхневих пошукових методів.

Максимальна потужність далекоприносних пухких відкладень, що обмежує можливість методу, визначається досвідченим шляхом. У степових та пустельних районах вона становить 20-50 м, у лісових районах гумідної зони 10-30 м, а в районах з багаторічною мерзлотою не перевищує 3-10 м.

З урахуванням можливостей використання біогеохімічних зйомок у зимовий час, що особливо цінно при вивченні важкодоступних тайгових та тундрових ландшафтів, їх застосування може виявитися дуже ефективним при спеціалізованих пошуково-знімальних роботах масштабів 1:200 000 та 1:50 000.

Результати біогеохімічних зйомок оформлюються у вигляді карт та розрізів з геометризацією моноелементних ореолів на геологічній та ландшафтно- геоірафічній основах, а також у вигляді схем індикаторних відносин між елементами-індикаторами оруднення (наприклад, Ra:U, U:Mo та ін.).

Оціночні роботи

Оціночні роботи проводяться з метою отримання даних, що дозволяють оцінити промислове значення рудопрояву або родовища та визначити економічну доцільність та можливу черговість його залучення в експлуатацію.

Як правило, оцінці піддається все найперспективніша частина ореолів, ураноносних зон, проявів, рудопроявів, родовищ у його геологічних межах. Однак для великих об'єктів межі ділянки можуть встановлюватися геологічним завданням.

В результаті оціночних робіт повинні бути отримані відомості про кількість руди та металу в надрах, розмірах, про загальні риси морфології та умови залягання рудних тіл, речовинний склад та технології руд, гірничотехнічних гідрогеологічних та інженерно-геологічних умовах відпрацювання, що дозволяють оцінити можливу собівартість продукції підприємства, за умови його будівництва на основі цього родовища. Всі параметри вивчаються з точністю, достатньою для впевненого вирішення питання щодо доцільності та проведення розвідувальних робіт.

Запаси родовищ на стадії оцінки повинні бути оцінені за категоріями 2 , рідше 1 (табл. 3.5.1).

Таблиця 3.5.1

Співвідношення запасів для різних категорій, %

Запаси за результатами оцінки підраховуються відповідно до тимчасових кондицій, що затверджуються в установленому порядку. Вивчення родовища на глибину проводиться до горизонтів, доступних розробки, з прийнятих практиці освоєння родовищ даного типу. Технологічні властивості руд оцінюються на основі лабораторних або укрупнених лабораторних випробувань з урахуванням вивчення речовинного складу та аналогій з родовищами, що відпрацьовуються.

Гідрогеологічні, інженерно-геологічні та гірничотехнічні умови експлуатації вивчаються в мірі, що дозволяє оцінювати їх вплив на техніко-економічні рішення та вибору схеми розтину та розробку родовища.

Геотехнологічні умови відпрацювання родовищ способом підземного вилуговування, як правило, оцінюються на основі натурних випробувань за спрощеними схемами, а також лабораторних досліджень фільтраційних властивостей, реагентомісткості порід та інших показників.

За результатами оціночних робіт розробляється техніко-економічне обґрунтування (ТЕО) щодо доцільності розвідки родовища та залучення його до освоєння. ТЕО подається на розгляд відповідного відомства, яке за позитивного рішення дає замовлення на проведення розвідки.

Родовища, не намічені до освоєння найближчим часом, по завершенні оцінки ставляться до резервним.

9 клас

1 варіант .

Частина 1.

1.Процесс історико-еволюційного становлення людини як виду, розвиток його трудової діяльності, мови:

1) цитокінез

2) гаметогенез

3) каріокінез

4) антропогенез

2.М. М. Герасимов запропонував метод:

1) радіометричного аналізу

2) етологічний

3) реконструкції

4) імунологічний

3.Людини відносять до типу:

1) хордових

2) членистоногих

3) кишковопорожнинних

4) голкошкірих

4.Присутність на тілі рудиментарного волосяного покрову свідчить про:

1) пристосованості до холоду

2) спорідненість людини з ссавцями

3) порушення кровопостачання шкіри

4) спорідненості людини з рептиліями

5. Про приналежність людини до сімейства гомінід свідчить:

1) наявність діафрагми

2) пристосованості до прямоходіння

3) наявність внутрішнього скелета

4) велика схожість з людиноподібними мавпами в генетичному апараті

6. Доказ походження людини від тварин:

1) редуценти

2) симбіонти

3) рудименти

4) консументи

7.Пітекантроп є представником:

1) людей сучасного типу

2) давніх людей

3) найдавніші люди

8.Неандерталець відноситься до:

1)найдавнішим людям

2) давнім людям

3) сучасним людям

4) людиноподібним мавпам

9. Обсяг головного мозку у сучасних людей:

1) 1100 см3

2) 1700 см3

3) 1800 см3

4) 2500 см3

10. Єдність всіх людських рас як представників одного виду Людина розумна доводить:

1) існування єдиного центру походження рас

2) спільність анатомічних ознак

3) можливість плідних шлюбів між представниками різних рас

4) спільність фізіологічних процесів

Частина 2.

1.Атавізмами в людини є:

1) хвостість

2) сильна волохатість всього тіла

3) куприкові хребці

4) багатососковість

5) апендикс – відросток сліпої кишки

6) верхня і нижня повіка

2.Отметні ознаки, характерні для виду Людина розумна:

1) склепінна пружна стопа

2) наявність S- образних вигинів хребта

3)переважання лицьового відділу черепа над мозковим

4) добре виражений підборіддя виступ

5) збереження протиставлення великого пальця на руках та ногах

6) трикамерне серце з неповною перегородкою

Частина 3 Чому Африку вважають батьківщиною еволюції людини?

Перевірна робота на тему: «Антропологія. Місце людини у системі органічного світу»

9 клас

2 варіант.

Частина 1. З чотирьох запропонованих варіантів виберіть одну відповідь.

1.К.Лінней помістив людину в загін:

1)приматів

2) хордових

3) ссавців

4) хижих

2.Свідченням того, що людина відноситься до підтипу хребетних, є наявність у неї:

1) внутрішнього скелета

2) хорди

3) діафрагми

4) великого пальця, протиставленого всім іншим

3. Людина належить до класу:

1)земноводних

2)приматів

3) ссавців

4) рептилій

4.Ознаком те, що людина належить до загону приматів, є у нього:

1) пальців, що закінчуються нігтями

2) чотирикамерного серця

3) пальців, що закінчуються кігтями

4)теплокровності

5. Загальний предок людиноподібних мавп та людини:

1) дріопитек

2)австралопітек

3) пітекантроп

4)рамапітек

6.Мавпою, що ходила на двох ногах, є:

1) гіббон

2) горила

3)австралопітек

4) орангутан

7.Сінантроп є представником:

1) людей сучасного типу

2) давніх людей

3) найдавніших людей

4) мавпоподібних предків людини

8.Об'єм головного мозку у найдавніших людей становив:

1) 500-600 см3

2) 650 см3

3) 750 см3

4) 1100 см3

9.Людиною сучасного типу є:

1) синантроп

2) дріопітек

3) кроманьйонець

4) неандерталець

10.Соціальним фактором, що має важливе значення в еволюції предків сучасної людини, є:

1)членороздільна мова

2) природний відбір

3) боротьба за існування

4) спадкова мінливість

Частина 2. Виберіть три відповіді. У відповідь напишіть ряд цифр.

1.Рудиментарними органами людини є:

1) апендикс – відросток сліпої кишки

2) вушні раковини

3) куприкові хребці - залишки скелета хвоста

4) верхня і нижня повіка

5) залишки волосяного покриву по всьому тілу

6) багатососковість

2.Расисткі теорії:

1)служили виправданням колоніальних захоплень та работоргівлі

2) відповідають даним сучасної науки

3) служать виправданням експлуатації людини людиною

4) є прогресивними гуманістичними ідеями

5) служать основою рівності та братерства народів

6) повністю суперечать даним сучасної науки

Частина 3 Коли природний відбір перестав бути провідним чинником еволюції людини?