14.3. ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ДЛЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ

Применение полевых радиометрических методов для геологического картирования имеет смысл в том случае, если породы исследуемой территории значимо различаются между собой но

312

содержанию урана, тория и калия, а следовательно, и по суммарной гамма-активности. Основные сведения по геохимии U и Th, определяющей распределение естественных радионуклидов в породах, изложены в гл. 3. Все радиометрические работы необходимо тесно увязывать с геологическими наблюдениями.

В целях успешного применения полевых радиометрических методов для геологического картирования необходимо выполнять работы в несколько этапов.

1. Предварительная оценка целесообразности использования радиометрических методов на конкретной территории выполняется на основе изучения имеющихся данных по геологическому строению района и общих геохимических закономерностей распределения U, Th и К. В качестве примера можно привести следующие закономерности.

• 1) В одном и том же формационном ряду изверженных пород содержание U, Th и К закономерно возрастает от ультраосновных к основным породам, а далее - к средним и кислым.
• 2) Повышение щелочности изверженных пород (особенно содержания К) сопровождается возрастанием концентрации U и Th.
• 3) Близкие по петрохимическому составу разновозрастные гранитные интрузии обычно различаются по радиоактивности, причем молодые интрузии более радиоактивны, чем древние.
• 4) Для крупных многофазных дифференцированных интрузий гранитоидов характерно увеличение содержания U и Th от ранних фаз к более поздним и от внутренних фаций к краевым.
• 5) Метасоматически измененные участки пород более радиоактивны, чем те же породы, не затронутые метасоматозом.
• 6) Гидротермальные изменения пород также сопровождаются повышением содержания U, а иногда и Th.
• 7) Зоны тектонических нарушений обладают более высокой радиоактивностью по сравнению с вмещающими породами как за счет гидротермального изменения пород тектонической зоны, так и за счет скопления Rn в трещинах.
• 8) Среди осадочных пород наименьшей радиоактивностью обладают чистые известняки.
• 9) В ряду кластических осадочных пород наиболее радиоактивны глинистые, а наименее - грубообломочные породы. Радиоактивность конгломератов часто зависит от состава цемента.
• 10) В осадочных породах одного и того же литологического типа нередко отмечаются локальные участки и зоны с повышенной радиоактивностью. Они, как правило, связаны с обогащением органическим веществом, фосфором, гидроксидами Fe и др.

313

2. Перед началом полевых работ необходимо оценить состав и мощность рыхлых отложений. Элювиальный и элювиально-делювиальный покров, как правило, наследует радиоактивность подстилающих коренных пород. В то же время надо помнить, что рыхлые образования мощностью около 0,5 м, генетически не связанные с коренными породами, будут полностью экранировать излучение от коренных пород.
3. На первом этапе полевых исследований требуется провести серию измерений радиоактивности конкретных пород района в искусственных или естественных обнажениях для создания реперной шкалы. Так, при проведении работ на Северном Кавказе (Северная Осетия) мы использовали в качестве таких реперов обнажения в выемках дорог и получили следующие средние значения γ-активности (мкР/ч): для современных аллювиально-демовиальных отложений Q_al-dl - 12,8±0,8, для аргиллитов I₁ - 18,8±0,9, для эффузивов I₁ - 18±3, для известняков и известковистых конгломератов С₂ - 6,7±0,9, для гранитов PR₂ - 43+13. Как видно из примера, проводить радиометрическое картирование в данном районе возможно. Однако аргиллиты и зффузивы юры разделить по их γ-активности не удастся.
4. Выбор радиометрических методов определяется поставленной задачей. Для геологического картирования используют все перечисленные выше радиометрические методы обязательно в сочетании с геологическими. Аэрогаммаметод удобно использовать для картирования крупных по площади выходов горных пород, различающихся своей γ-активностыо (Опыт применения радиоактивных методов при поисках и разведке радиоактивных руд, 1962). Так, в Западной Сибири четко оконтуриваются интрузии гранитов (15 - 20 мкР/ч) на фоне вмещающих пород, обладающих существенно более низкой γ-активиостью (около 8 мкР/ч). В Восточной Сибири с помощью аэрогаммаметода удалось расчленить разновозрастные интрузии гранитов, что не удавалось сделать петрографическими методами: каледонские граниты обладали минимальной γ-активностью (6 - 7 мкР/ч), киммерийские - максимальной (10 - 30 мкР/ч), а варисские - промежуточной. В пределах Колымской платформы тем же методом были выделены участки развития кислых эффузивов (8 - 20 мкР/ч) среди эффузивов среднего состава (2 - 6 мкР/ч). Применение аэрогамма-спектральных измерений расширяет возможности метода, позволяя дифференцировать породы не только по суммарной γ-активности, но и по содержанию U, Th, К.

Наземную γ-съемку применяют как в качестве самостоятельного метода (рис. 14.3), так и для уточнения результатов аэрогаммасъемки. Пешеходная съемка обычно используется для картирования небольших по площади объектов: оконтуривания некрупных

314

Рис. 14.3. Результаты геологического картирования с помощью автомобильной гамма-съемки (Новиков, Капков, 1965): 1 - основные эффузивы; 2 - известняки; 3 - кислые эффузивы; 4 - граниты; 5 - тектоническое нарушение

массивов изверженных пород, выделения отдельных фаз и фаций, а также метасоматически измененных зон, жил и даек, прослеживания зон разломов. Так, на Северном Кавказе этим методом была трассирована ветвь регионального разлома на расстояние 10 - 15 км. Средняя γ-активность пород в зоне разлома была более 30 мкР/ч, в то время как активность пород за пределами этой зоны не превышала 15 - 18 мкР/ч.

Для уточнения геологических границ, скрытых толщей наносов мощностью от 1 до 8 м, используют нередко радоновую съемку совместно с измерением γ-активности. Особенно хорошие результаты дает радоновая съемка в сочетании с газовой (СО₂) и γ-съемкой при картировании зон разломов (см. гл. 8).

Повышение содержания радона в зонах разлома нашло интересное использование для исследования современных тектонических движений в областях повышенной сейсмичности. В период Ташкентского землетрясения 1966 г. было замечено, что концентрация радона в подземных водах начинает возрастать за несколько дней до землетрясения, повышаясь в 5 - 7 раз непосредственно перед толчком. В момент сильного толчка содержание радона в воде резко падало (до 10 раз), а затем медленно поднималось до нормы (Уломов, Мавашев, 1967). Считают, что задолго до толчка начинают вскрываться трещины в зонах тектонических нарушений, поровые растворы сообщаются с гравитационными и радон поступает в воду. В момент толчка, видимо, происходит резкая потеря образовавшегося радона. Затем концентрация радона постепенно возрастает до первоначального уровня за счет накопления из радия. Предполагают, что этот метод в комплексе с другими можно использовать для прогнозирования землетрясений, извержений вулканов и т.д.

315